Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất quinazolin

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAMVIỆN HÓA HỌC --- NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT QUINAZOLIN Chuyên ngành : Hóa học hữu cơ Người thực hiện : Đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HÓA HỌC -

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT QUINAZOLIN

Chuyên ngành : Hóa học hữu cơ

Người thực hiện : Đinh Thúy Vân

Cơ quan công tác : Khoa Hóa học- Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên

Người hướng dẫn:

Hướng dẫn 1: GS.TS Nguyễn Văn Tuyến

Hướng dẫn 2: TS Đặng Thị Tuyết Anh

HÀ NỘI – 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi

và các cộng sự Các dữ liệu trình bày, phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng,

đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tựnghiên cứu, phân tích và trình bày một cách trung thực, khách quan phù hợp với yêucầu của luận án tiến sĩ Hóa Học Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất

kỳ nghiên cứu nào khác

Nghiên cứu sinh

Đinh Thúy Vân

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thầy GS.TS.Nguyễn Văn Tuyến, người thầy vô cùng tận tậm và nhiệt huyết đã định hướng vàdìu dắt tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện Hóa Học Tôi xinchân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm- Đại học Thái Nguyên,Ban tổ chức cán bộ, Lãnh đạo Khoa Hóa học, Bộ môn Hóa Ứng dụng đã tạo mọiđiều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành chương trình học tập của mình vàcông việc được giao Tôi xin cảm ơn các anh, chị, các bạn và các chị em là cán bộ

và NCS của phòng Hóa Dược – Viện Hóa Học, những người đã cùng tôi chia sẻnhững niềm vui, nỗi buồn, những lo lắng trong công việc và học tập Tôi xin cảm ơncác thầy, cô, các anh chị em đồng nghiệp, những người luôn cổ vũ và giúp đỡ tôitrong công việc cũng như động viên tôi về tinh thần để tôi vượt qua những khó khănvất vả trong suốt thời gian học tập Đặc biệt, lời cảm ơn sâu sắc nhất xin gửi đến giađình, bố mẹ, anh-chị- em, chồng, con Mọi người không chỉ là nguồn động lực màcòn là chỗ dựa vật chất và tinh thần, là nguồn tiếp sức mạnh lớn nhất giúp NCSvượt qua mọi khó khăn để có thể hoàn thiện được luận án này

Xin chân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2019

Tác giả

Đinh Thúy Vân

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1.TỔNG QUAN VỀ LỚP CHẤT QUINAZOLINE 3

1.1.1 Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp dẫn xuất quinazoline 5

1.1.2 Chuyển hóa ở vị trí C-2 và N-3 của khung quinazoline 10

1.1.3 Nghiên cứu trong nước về quinazoline 19

1.2 TỔNG QUAN VỀ THUỐC ERLOTINIB 19

1.2.1 Cấu trúc, tính chất vật lý và tính chất phổ của Erlotinib hydrochloride 19

1.2.2 Hoạt tính sinh học của erlotinib hydrochloride 20

1.2.3 Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp erlotinib hydrochloride 21

1.2.4 Tình hình nghiên cứu trong nước về tổng hợp erlotinib 28

1.3 PHẢN ỨNG CLICK 29

1.4 KỸ THUẬT PROTEIN DOCKING……… ….30

1.4.1 Phương pháp Protein docking……… ………30

1.4.2 Quy trình docking……… … 32

1.5 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN……….33

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 34

2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 34

2.1.1 Hóa chất và dung môi 34

2.1.2 Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng 34

2.1.3 Phương pháp và thiết bị nghiên cứu 34

2.1.4 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư 35

2.2 TỔNG HỢP ERLOTINIB VÀ CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA NÓ 35

2.2.1 Tổng hợp erlotinib 35

2.2.2 Tổng hợp các hợp chất lai của erlotinib và các azide qua cầu nối triazole 40

2.3 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT QUINAZOLINE CHỨA NHÓM CROWN ETHERỞ VỊ TRÍ C-6, C-7 42

2.3.1 Quy trình tổng hợp các hợp chất 112a, b 42

2.3.2 Quy trình tổng hợp các hợp chất 116a, b 44

2.3.5 Quy trình tổng hợp các hợp chất 119a-d 47

2.4 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA DẪN XUẤT CROWN ETHERQUINAZOLINE-4-AMINE (119A-D) VỚI CÁC AZIDE QUA CẦU NỐI TRIAZOLE 49

2.4.1 Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)quinazoline-4-amine (119a) với các azide qua cầu nối triazole 50

2.4.2 Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-[1,3]dioxolo[4,5-g]quinazoline-8-amine ( 119b ) .51

2.4.3 Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-7,8-dihydro-[1,4]dioxino[2,3-g]quinazoline-4-amine ( 119c ) .54

2.4.4 Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-8,9-dihydro-7H-[1,4] dioxepino [2,3-g] quinazoline-4-amine ( 119d ) .56

2.5 HOẠT TÍNH CHỐNG UNG THƯ CỦA CÁC DẪN XUẤT QUINAZOLINE 57

2.6 NGHIÊN CỨU DOCKING CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 58

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59

3.1 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 59

3.2 TỔNG HỢP ERLOTINIB HYDROCLORIDE 61

3.2.1 Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)-benzoic acid ( 107 ) .64

3.2.2 Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile ( 108 ) .66

3.2.3 Tổng hợp 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 .67

3.2.4 Tổng hợp 2-amino-4,5-bis(2-methoxyethoxy)-benzonitrile 102 .70

3.2.5 Nghiên cứu tổng hợp erlotinib 105 .73

3.2.6 Tổng hợp muối erlotinib hydrocloride 93 .80

3.3 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA ERLOTINB- TRIAZOLE 83

3.4 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA DẪN XUẤT QUINAZOLINE CHỨA NHÓM CROWN ETHERỞ VỊ TRÍ C-6, C-7 88

3.4.1 Tổng hợp các hợp chất 119a , 119b từ các benzaldehyd 89

3.4.2 Tổng hợp hợp chất 119c , 119d từ acid 3,4-dihidroxy benzoic ( 106 ) .90

3.5 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI QUINAZOLINE- TRIAZOLE 95

3.5.1 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119a 96

3.5.2 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119b 100

3.5.3 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119c 104

3.5.4 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119d 108

3.6 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT

QUINAZOLINE, QUINAZOLINE-TRIAZOLE 110

KẾT LUẬN 112

ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 116

CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Quy trình tổng hợp dẫn xuất crown etherquinazoline 7 5

Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn xuất của gefitinib với các nhóm thế dị vòng 4 cạnh 6

Sơ đồ 1 3: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất morpholin-3-on chứa khung quinazoline 8

Sơ đồ 1.4: Quy trình tổng hợp các hợp chất oxazine-quinazoline và oxazepine-quinazoline 9 Sơ đồ 1.5: Tổng hợp 4-anilino-6-bromoquinazoline và các dẫn xuất 6-fluorophenyl của chúng 10

Sơ đồ 1.6: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazoline 11

Sơ đồ 1.7: Tổng hợp một số quinazoline-isatine liên hợp 11

Sơ đồ 1.8: Tổng hợp một số các semicacbazide và semicabazone chứa khung quinazoline từ acid anthranilic 12

Sơ đồ 1.9: Quy trình tổng hợp các hợp chất quinazoline chứa nhóm 1-adamatanamine 14

Sơ đồ 1.10: Quy trình tổng hợp các hợp chất quinazoline chứa nhóm 1-adamatanecarbonyl 14

Sơ đồ 1.11: Tổng hợp các hợp chất ức chế kép EGFR/HDAC và HER2/HDAC 16

Sơ đồ 1.12: Quy trình tổng hợp các hợp chất lai ức chế kép VEGFR-2/HDAC 17

Sơ đồ 1.13: Quy trình tổng hợp các chất ức chế kép HDAC/RTK 17

Sơ đồ 1.14 : Tổng hợp N’- (quinazoline-yl) isonicotinohydrazide sử dụng 4-chloroquinazoline, isonicotinohydrazide 18

Sơ đồ 1.15: Tổng hợp erlotinib từ methyl-3,4-dihydroxybenzoat 22

Sơ đồ 1.16: Tổng hợp erlotinib hydrochloride từ hợp chất 98 .23

Sơ đồ 1.17: Tổng hợp erlotinib hydrochloride từ hợp chất 102 .23

Sơ đồ 1.18 Cơ chế hình thành hợp chất erlotinib 105 từ hợp chất 104 và 3-ethynyl aniline

24 Sơ đồ 1.19: Tổng hợp erlotinib từ hợp chất 3,4-dihydroxybenzoic acid 25

Sơ đồ 1.20: Cơ chế hình thành erlotinib từ hợp chất 104 .26

Sơ đồ 1.22: Tổng hợp erlotinib hydrochloride theo Leila Barghi 28

Sơ đồ 1.23: Phản ứng “click” nhiệt 29

Sơ đồ 1.24: Phản ứng “click” dùng xúc tác Cu(I) 29

Sơ đồ 1.24: Phản ứng “click” dùng xúc tác phức [Cp*(RuCl(PPh3)2] 30

Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp erlotinib hydrocloride 93 .60

Sơ đồ 3.2: Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất quinazoline 119a-d với các azide qua

cầu nối triazole 61

Sơ đồ 3.3: Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất quinazoline 119a-d với các azide qua cầu nối triazole……… 61

Sơ đồ 3.4: Tổng hợp erlotinib 105 từ 2-amino-4,5-bis(2-methoxy-ethoxy) benzonitrile 103……….……… …….61

Sơ đồ 3.5: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzoic acid 107 .64

Sơ đồ 3.6: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzoic acid 107 theo quy trình one-pot 66

Sơ đồ 3.7: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile 108 .66

Sơ đồ 3.8: Tổng hợp hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 .68

Sơ đồ 3.9: Tổng hợp hợp chất 103 .70

Sơ đồ 3.10: Tổng hợp hợp chất 103 .71

Sơ đồ 3.11: Tổng hợp hợp chất formamidine 104 .73

Sơ đồ 3.12: Tổng hợp erlotinib 105 từ hợp chất trung gian formamidine 104 .75

Sơ đồ 3.13: Tổng hợp erlotinib hydrocloride 93 .80

Sơ đồ 3.14: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 119a, 119b từ 3,4-dihidroxy benzoic 89

Sơ đồ 3.15: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 119c, 119d từ 3,4-dihidroxy benzoic 90

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1: Cấu trúc của Quinazoline 3

Hình 1 2: Cấu trúc hóa học một số hợp chất quinazoline ức chế EGFR 4

Hình 1.3: Thiết kế tổng hợp các hợp chất dị vòng [1,4]dioxino[2,3- f ]quinazoline 8

Hình 1.4: Cấu trúc của erlotinib hydrocloride 20

Hình 3.1: Phổ IR của hợp chất 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile 108 .67

Hình 3.2: Phổ IR của hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 69

Hình 3.3: Phổ 1 H-NMR của hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 69

Hình 3.4: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất 102 .70

Hình 3.5: Phổ IR của hợp chất 2-amino-4,5- bis (2-methoxyethoxy)-benzonitrile 103

72

Hình 3.6: Phổ 1 H-NMR của hợp chất trung gian 104 .74

Hình 3.7: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất formamidine 104 .75

Hình 3.8: Phổ 1 H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 .76

Hình 3.9: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 .76

Hình 3.10: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 .77

Hình 3.11: Phổ 1 H NMR của hợp chất erlotinib 105 .78

Hình 3.12: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất erlotinib 105 .78

Hình 3.13: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất erlotinib 105 .79

Hình 3.14 Phổ MS của hợp chất erlotinib 105 .79

Hình 3.15: Phổ 1 H-NMR của hợp chất erlotinib hydrochloride 93 .81

Hình 3.16: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất erlotinib hydrochloride 93 .82

Hình 3.17: Phổ giãn 1 H-NMR của hợp chất 93 .82

Hình 3.18: Phổ giãn 13 C-NMR của hợp chất 93 .83

Hình 3.19: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của các hợp chất 84

Hình 3.20: Phổ 1 H-NMR của 105b 85

Hình 3.21: Phổ 1 H-NMR giãn của hợp chất 105b 86

Hình 3.22: Phổ 1 H-NMR giãn của hợp chất 105b 86

Hình 3.23: Phổ 13 C-NMR của hợp chất 105b 87

Hình 3.24: Phổ IR của hợp chất 105b 88

Hình 3.25: Phổ HR-MS của hợp chất 105b 88

Hình 3.26: Cấu trúc của 4 hợp chất 4-aminoquinazoline chứa nhóm crown etherở vị trí C-6, C-7 119a-d. 91

Hình 3.27: Phổ 1 H-NMR của hợp chất 119a 92

Hình 3.28: Phổ 1 H-NMR giãn của hợp chất 119a 92

Hình 3.29: Phổ 1 H-NMR của hợp chất 119b 93

Hình 3.30: Phổ 1 H-NMR giãn của hợp chất 119b 94

Hình 3.31: Phổ 1 H-NMR giãn của hợp chất 119c 94

Hình 3.32: Cấu trúc hóa học và đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 120a-d 97

Hình 3.33 : Phổ H-NMR giãn của hợp chất 1 120a 98

Hình 3.34: Phổ 13 C-NMR của hợp chất 120a 99

Hình 3.35: Phổ 13 C-NMR giãn của hợp chất 120d 99

Hình 3.36: Cấu trúc của hợp chất 121d và tương tác chính HMBC 100

Hình 3.37: Phổ giãn HMBC của hợp chất 121d 100

Hình 3.38: Phổ giãn HMBC của hợp chất 121 d 102

Hình 3.39: Phổ HSQC của hợp chất 121d 103

Hình 3.40: Phổ IR của chất 121d 103

Hình 3.41: Phổ 1 H-NMR giãn của chất 121d 104

Hình 3.42: Cấu trúc phân tử của hợp chất 122a 105

Hình 3.43: Phổ HMBC giãn của hợp chât 122a 106

Hình 3.44: Phổ HSQC của hợp chất 122a 107

Hình 3.45: Cấu trúc hóa học và đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 123a-c. 108

Hình 3.46: So sánh sự tương đồng về các tín hiệu phổ 1 H-NMR của hai chất 123a và 123c 109 Hình 3.47: Sơ đồ 2D thể hiện tương tác docking của các hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c với các vị trí hoạt động của 3 đích protein EGFR……… 112

Hình 3.48: Cấu trúc của một số hợp chất lai có hoạt tính tốt 114

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Khảo sát phản ứng tổng hợp hợp chất 110 .65

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tác nhân khử hóa đến hiệu suất phản ứng amine hóa 71

Bảng 3.3: Phân tích phổ HMBC và HSQC của chất 121d 101

Bảng 3.4: Phân tích phổ HMBC và HSQC của chất 122a 105

Bảng 3.5: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất tổng hợp được 110

Di-tert-butyl pyrocarbonate

DiclometanHiston deaxetylaseZidovudin

Dimetylfoocmamit

N,N-Diisopropylethylamine

Tetrabutylammonium fluorideInfra-red (phổ hồng ngoại)Nuclear megenic resonanceHigh resonance mass spectrometry (phổ khối phân giải cao)Heteronuclear Multiple Bond Correlation

Heteronuclear single-quantum correlation spectroscopyHalf maximal effective concentration

The half maximal inhibitory concentration

Tế bào ung thư gan

Tế bào ung thư cổ tử cung

Tế bào ung thư ruột kết

Tế bào ung thư tiền liệt tuyến

Tế bào ung thư da

Tế bào ung thư phổi

Tế bào ung thư phổi không phải tế bào nhỏ

Tế bào ung thư buồng trứng

Tế bào ung thư vú

Tế bào ung thư da

Tế bào ung thư tuyến giáp

Tế bào ung thư da

Bcap-37 Ung thư biểu mô cổ tử cung

EGFR Epidermal Growth Factor Receptor (Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì)

VEGFR Vascular Epidermal Growth Factor Receptor

MỞ ĐẦU

Theo số liệu thống kê của Globocan, trên biểu đồ các bệnh ung thư toàn cầunăm 2008, ung thư phổi chiếm 13% tổng số ca bệnh mới và 18,2% số ca tử vong.Ung thư phổi là một trong những bệnh nguy hiểm hiện nay trên thế giới, trong đóung thư phổi không phải tế bào nhỏ (UTPKPTBN) rất phổ biến và được xem là mộtcăn bệnh nguy hiểm (Ung thư phổi không tế bào nhỏ bắt đầu hình thành từ các tếbào khỏe mạnh trong phổi Vì một lý do nào đó, phần lớn là do hút thuốc lá hoặctiếp xúc thường xuyên với khói thuốc lá, các tế bào khỏe mạnh đột nhiên phân chiakhông kiểm soát, từ đó hình thành khối u tại phổi Khối u có thể lành tính hoặc áctính) Căn bệnh này đang gia tăng đáng kể ở các nước thu nhập thấp và trung bình.Tại Việt Nam, ung thư phổi đứng hàng thứ 2 về số ca bệnh và số lượng bệnh nhân

tử vong trong tổng số các loại ung thư hàng năm ở cả hai giới nam và nữ Ung thưphổi được chia làm hai loại: ung thư phổi tế bào nhỏ và UTPKPTBN Mỗi loại pháttriển theo những cách khác nhau và hướng điều trị cũng khác nhau Trong đó,UTPKPTBN chiếm khoảng 80% tổng số ca bệnh ung thư phổi Việc điều trịUTPKPTBN thường được biết đến với phương pháp hóa trị hoặc xạ trị Tuy nhiên,các liệu pháp này có một số hạn chế như khả năng kéo dài thời gian sống của bệnhnhân thường ngắn, thông thường dưới 1 năm đi kèm với chất lượng sống bị ảnhhưởng nặng nề Người bệnh phải gánh chịu nhiều tác dụng phụ của thuốc, đặc biệt

là các tác dụng phụ trên tủy xương, gây ra tình trạng thiếu máu, chảy máu và giảmsức đề kháng của cơ thể dẫn đến các khả năng nhiễm khuẩn huyết làm cho bệnhnhân sớm tử vong Với các UTPKPTBN có đột biến hoạt hóa EGFR sẽ làm chobệnh với mức độ ác tính mạnh hơn và thời gian sống của bệnh nhân ngắn hơn, khảnăng đáp ứng với hóa trị liệu thông thường kém hơn

Quinazoline là lớp chất đầy tiềm năng trong thiết kế tổng hợp các loại thuốcchống ung thư theo cơ chế ức chế enzyme kinase [1-4] Gefitinib (Iressa), erlotinib(Tarceva), lapatinib (Tykerb) và vandetanib (Caprelsa) là các hợp chất quinazolinetiêu biểu đã được đưa vào sản xuất thuốc điều trị ung thư Trong đó Gefitinib vàErlotinib là thuốc hoá trị liệu thụ thể yếu tố tăng sinh biểu bì (EGFR) thế hệ đầu tiênđược sử dụng để điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ Thuốc Erlotinb là một dẫnxuất của quinazoline có tên thương mại là Tarceva, được sản xuất bởi hãng dược

ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (UTPKPTBN) có đột biến hoạt hóa EGFR Đây

là phương pháp đột phá trong điều trị UTPKPTBN tạo ra cơ hội kéo dài thời giansống với chất lượng sống cao hơn Ở Việt Nam, thuốc Tarceva có thành phần làerlotinib hydrochloride chưa được sử dụng rộng rãi, trước hết vì chi phí điều trịbằng Tarceva rất đắt tiền, 2.000 USD/chu kỳ điều trị (một chu kỳ =1 tháng), giá bántrên thị trường Việt Nam khoảng 42 triệu đồng/ lọ/30 viên loại 150mg Trong nhiềunghiên cứu trước đó, hợp chất 1,2,3-triazole cho hoạt tính chống ung thư, khángkhuẩn và kháng nấm mạnh Triazole là hợp chất dị vòng thơm năm cạnh với 3nguyên tử nitơ có moment lưỡng cực cao, dễ dàng tham gia quá trình hình thànhliên kết hydro và các tương tác lưỡng cực với ADN, protein hoặc các tế bào Hợpchất dị vòng này không bị thủy phân trong môi trường axit và bazơ cũng như không

bị phá huỷ trong quá trình khử và oxy hóa Với những tính năng ưu việt về mặt hoáhọc cũng như hoạt tính sinh học, 1,2,3-triazole vừa là tác nhân vừa là cầu nối lýtưởng để lai hoá với các lớp chất có dược tính khác ví dụ như 4-aminoquinazoline

Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất quinazolin” là hướng nghiên cứu rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Mục tiêu luận án:

1 Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp thuốc erlotinib hydrocloride

2 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc dẫn xuất quinazoline

3 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của các hợp chất lai giữa các dẫn xuất quinazoline với các azide qua cầu nối triazole

4 Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợpđược trên ba dòng tế bào ung thư ở người bao gồm KB (ung thư biểu mô, Hep-G2(ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LỚP CHẤT QUINAZOLINE

Quinazoline là một hợp chất hữu cơ với công thức C8H6N2 Nó là một dịvòng thơm với một cấu trúc lưỡng tính bao gồm một vòng benzen và một vòngpyrimidine Quinazoline là một phân tử phẳng Nó là đồng phân với cácdiazanaphthalen khác của nhóm phụ benzodiazine: cinnoline, quinoxaline vàphthalazine

Hình 1.1: Cấu trúc của Quinazoline

Quinazoline là một chất rắn tinh thể màu vàng sáng, hòa tan được trong nước,còn được gọi là 1,3-diazanaphthalene, tên gọi quinazoline được xuất phát từ mộtdẫn xuất aza của quinoline Mặc dù phân tử quinazoline mẹ hiếm khi được đề cậptrong tài liệu kỹ thuật nhưng các dẫn xuất thay thế của nó đã và đang được quan tâmnghiên cứu tổng hợp cho các mục đích y học như thuốc chống sốt rét và thuốcchống ung thư

Bằng cách ức chế enzim Tyrosine Kinase [1-4] thì những thuốc chống ung thưđược tổng hợp từ lớp chất Quinazoline đang đem lại những đột phá trong trị liệuung thư hiện nay Một số những hợp chất quinazoline tiêu biểu như Gefitinib(Iressa), erlotinib (Tarceva), lapatinib (Tykerb) và vandetanib (Caprelsa) đã đượcđưa vào sản xuất thuốc điều trị ung thư Trong đó Gefitinib và erlotinib là hai thuốchoá trị liệu thụ thể yếu tố tăng sinh biểu bì (EGFR) thuộc thế hệ đầu tiên được sửdụng để điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ Lapatinib được dùng làm thuốcđiều trị bệnh ung thư vú và các khối u rắn khác bằng cách ức chế tyrosine kinasekép HER2/neu và EGFR Vandetanib được dùng trong điều trị bệnh ung thư tuyếngiáp thể tuỷ di căn, bằng cách ức chế kinase của một số thụ thể tế bào, chủ yếu làcác mạch máu nội mạc thụ thể yếu tố tăng trưởng (VEGFR), EGFR và kinase RET-tyrosine

Tuy nhiên, hiệu quả của các thuốc này bị giới hạn trong một nhóm nhỏ cácbệnh nhân do sự không đồng nhất các phân tử bên trong khối u và giữa các khối u

vậy, nghiên cứu thiết kế và tổng hợp các hợp chất mới với mục tiêu ức chế EGFRhoặc ức chế đa chức năng là cần thiết Hiện nay, các dẫn xuất của 4-anilinoquinazoline chủ yếu được tổng hợp bằng cách đưa các nhóm thế khác nhauvào vị trí C-6, C-7 của khung quinazoline và vòng aniline nhằm tổng hợp các hoạtchất mới để tìm kiếm các dẫn chất có hoạt tính cao hơn Chỉ có một số nhỏ côngtrình đã nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai giữa quinazoline với các chất chốngung thư theo cơ chế tác dụng khác và nhận được kết quả đáng khích lệ.

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học một số hợp chất quinazoline ức chế EGFR

Trong phân tử 4-anilinoquinazoline, khung 4-anilinoquinazoline quyết địnhkhả năng ức chế EGFR, còn các nhóm thế ở vị trí C-6 và C-7 quyết định tính chấthóa lý của hợp chất này [14-16] Các nhóm aniline ở vị trí C-4 của khungquinazoline được lựa chọn phù hợp để tạo ra các tương tác kỵ nước quan trọngnhằm ức chế EGFR hiệu quả Những nghiên cứu về sự tương quan giữa cấu trúc vàhoạt tính sinh học (SAR) của các hợp chất quinazoline chỉ ra rằng kích thước và bảnchất của gốc aniline quyết định sự ức chế chọn lọc enzym kinase, trong khi đó nhóm

ưa nước ở vị trí C-6 của khung quinazoline làm cải thiện các tính chất vật lý có lợicho tác dụng dược lý của thuốc [15, 16] Các nhóm arylamino, phổ biến nhất là 3-ethynylphenylamino và 3-chloro-4-flouro-phenylamino, thường được dùng để thiết

kế tổng hợp các chất ức chế EGFR Với những lợi thế trên thì việc thiết kế

tổng hợp để đưa các nhóm thế khác nhau vào các vị trí C-6, C-7 và C-4 của khungquinazoline đang là hướng nghiên cứu nhiều tiềm năng.

1.1.1 Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp dẫn xuất quinazoline

1.1.1.1 Chuyển hóa ở vị trí C-6, C-7 và C4-NH của khung quinazoline

Những nghiên cứu trước đây về erlotinib cho thấy rõ vai trò quan trọng củanhóm chức ether được gắn với khung quinazoline Các hợp chất tạo ra có hoạt tínhchống ung thư mạnh Kế thừa và phát triển các nghiên cứu trước thì nhóm tác giảYinxiang Wang vào năm 2012 đã tổng hợp một dãy các crown ether gắn với khung

quinazoline 7 bằng phương pháp truyền thống đi từ nguyên liệu ban đầu metyl

3,4-dihydroxy-benzoat 1 qua 6 bước phản ứng (sơ đồ 1.1) [17] Kết quả thử hoạt tính

của các dẫn xuất crown ether quinazoline 7 trên các dòng enzym Abl và Arg kinaza cho thấy hợp chất 7a có hoạt tính mạnh nhất Hợp chất 7a (Icotinib) ức chế sự tăng

sinh của một loạt các xenograft khối u rắn ở người với liều lượng khoảng 50-100mg/kg (một lần/ngày) Icotinib đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng độc lập đểđiều trị các bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bào nhỏ [18, 19] Những công bốgần đây đã nhấn mạnh rằng icotinib cho tác dụng tương tự như gefitinib, đồng thời

có khả năng dung nạp tốt hơn ở những bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bàonhỏ đã được điều trị trước đó với các tác nhân hóa trị liệu khác [19]

Sơ đồ 1.1: Quy trình tổng hợp dẫn xuất crown ether quinazoline 7 [17]

(a) K 2 CO 3 , DMF, 90oC, 3 h, 24-45%; (b) HNO 3 / H 2 SO 4 , AcOH, 72%; (c) H 2 , Pd/C, 96%; (d)

NH 2 CHO/HCOONH 4 , 165oC, 80%; (e) POCl 3, 77%; (f) i-PrOH/DMF, 72%.

HN

Nhóm morpholine trong gefitinib không tham gia vào bất kỳ sự tương tác vớiEGFR và được lựa chọn ngẫu nhiên do mật độ electron của nó thấp Thay thế nhómmorphonline bằng các nhóm thế giàu điện tử ở vị trí C-6 của khung 4-anilinoquinazoline nhằm tăng cường hoạt tính của gefitinib, điển hình với nhóm

acrylamit ở vị trí C-6 thu được các chất ức chế EGFR không thuận nghịch 8 [20] hay các chất ức chế EGFR-T790M 9 [21].

Các dẫn xuất của gefitinib chứa các nhóm thế dị vòng 4 cạnh ở mạch nhánh

C-6 khung quinazoline được tổng hợp theo sơ đồ 1.2 [22] Các hợp chất 12a-g,

13a-g đều cho hoạt tính ức chế EGFR tươn13a-g đối tốt Tron13a-g đó, hợp chất 1313a-g với nhóm

thế 2-oxa-6-azaspiro[3,4]octan (IC50 = 0.016 μM) cho hoạt tính ức chế EGFR caoM) cho hoạt tính ức chế EGFR caohơn gefitinib (IC50 = 0.023 μM) cho hoạt tính ức chế EGFR caoM) và khả năng kháng u tương đương với gefitnib nhờ

độ tan trong nước tốt hơn so với các dẫn xuất khác

Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn xuất của gefitinib với các nhóm thế dị vòng 4 cạnh [22]

Trong công trình công bố mới nhất của Zuo S.J [23], nhóm arylure kết hợp vớiamine bậc ba thay thế cho nhóm morpholine trong phân tử gefinitib tạo thành các dẫn

xuất mới 14 có khả năng ức chế EFGR-TK, đồng thời thể hiện hoạt tính chống ung thư

lý thú Hợp chất 14a (R1 = MeN(CH2CH2)2N; R2 = CH2; R3 = 3-Cl-4-(3-FBnO)), 14b

(R1 = (CH2)2N; R2 = CH2; R3 = 3-CF3), 14c (R1 = (CH2)4N; R2 =

CH2; R3 = 3-CF3) và 14d (R1 = (CH2)5N; R2 = CH2; R3 = 3-CF3) cho hoạt tínhkháng tế bào A431, A549 tốt hơn nhiều so với gefitinib với giá trị IC50 ~ 1 µM.

gefitinib từ hợp chất chìa khóa trung gian methyl 3-oxo-3,4-dihydro-2H-benzo[b]

[1,4]oxazin-6-carboxylat 19 [24] Từ nguyên liệu ban đầu 3-nitro-4-hydroxy benzoic acid thu được các hợp chất quinazoline chứa khung morpholin-3-on 25, 26

(tổng hợp đi qua 10 bước, sơ đồ 1.3) cho hoạt tính ức chế EGFR ngoài mong đợi.

Hầu hết các dẫn xuất tổng hợp được đều cho giá trị IC50 đối với EGFRwt nhỏ hơn 1

µM, trong đó, hợp chất 26a (X = O, R1 = Cl, R2 = Cl) cho giá trị thấp nhất IC50 =

53.1 nM Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các dẫn xuất 26 chứa nhóm morpholinopropyl (X = O) cho hoạt tính tốt hơn so với dẫn xuất 25 của 3-

3-(piperidin-1-yl)propyl (X = CH) Điều này cho thấy việc đưa các nhóm thế ưa nướcvào vị trí C6 khung quinazoline có thể làm tăng khả năng ức chế EGFR Ngoài ra, 2

hợp chất 26a (R1 = Cl, R2 = Cl) và 26b (R1 = ethynyl, R2 = H) ức chế đột biếnEGFRT790M/L858R và có hoạt tính kháng hai dòng tế bào H358, A549 tốt hơn so vớigefinitib và erlotinib

Nhóm tác giả Hu Liming đã áp dụng phản ứng đóng vòng nội phân tử chohợp chất PD135035 và dẫn xuất của nó để tổng hợp các hợp chất dị vòng

Tương tự, phản ứng đóng vòng nội phân tử cũng được áp dụng đối với dẫn

xuất của erlotinib (sơ đồ 1.4) Các hợp chất oxazin-quinazoline 31 và

oxazepine-quinazoline 32 với nhóm thế R là các dị vòng chứa nitơ cho hoạt tính gây độc tế bào

trên các dòng tế bào ung thư N87, A431, H1975, BT474 và Calu-3 (IC50 = 2.06 µM) mạnh hơn erlotinib (IC50 = 0.75-10 µM) và gefitinib (IC50 = 0.36-1.00µM) [26]

các dẫn xuất NH-4 (3H)–oxo 33a-33b.

kết quả độc tế bào in vitro này cho thấy sự hiện diện của 4-fluorophenyl- hoặc

2,4-difluorophenylaniline là tốt hơn cho độc tế bào đối với cả hai dòng tế bào Sự kếthợp của 2-(4-chlorophenyl) và 6-(4-fluorophenyl) nhóm thế làm tăng hoạt động

chống lại tế bào HeLa nhiều hơn dòng tế bào MCF-5 Hợp chất 35l không chỉ thể

hiện các hoạt động chống tăng sinh mạnh mẽ chống lại hai dòng tế bào ung thư, màcòn cho thấy hoạt động ức chế đáng kể (LC50 = 37,66 nM) đối với EGFR so vớithuốc Gefitinib (LC50 = 31,44 nM) Nghiên cứu về phân tử (trong silico) các nhàkhoa học cho rằng các hợp chất tổng hợp được gắn kết độc đáo với khu vực EGFR,với mối quan hệ ràng buộc tương đương với Gefitinib Các kết quả cho thấy sự có

mặt của chất thay thế 2-(4-halogenophenyl) làm tăng độc tính tế bào in vitro và hoạt

tính ức chế chống lại EGFR-TK Do đó việc chuyển hóa ở vị trí C-2 đang là mộthướng nghiên cứu được các nhà nghiên cứu quan tâm

1.1.2 Chuyển hóa ở vị trí C-2 và N-3 của khung quinazoline

Trong nghiên cứu mới gần đây của nhóm tác giả Hatem A Abuelizz và cộng

sự [28] đã tổng hợp được một dãy dẫn xuất quinazoline mới 40a (R= methyl; R1=benzyl; R2= 3-(Phthalimido-2-yl)propyl), 40b (R= methoxy; R1= benzyl; R2= 3-

(Phthalimido-2-yl)propyl), 40c (R= methyl; R1= benzyl; R2= Morphilinoethyl) cóđộc tính được đánh giá in-vitro với hai dòng tế bào ung thư HeLa và MDA-MB231

là tương đối tốt, với IC50 giá trị từ 1,85 đến 2,81 µM cho thấy chúng có hoạt tính tốthơn so với gefitinib (IC50 = 4,3 và 28,3 µM so với các tế bào HeLa và MDA-MB231 tương ứng)

O O N

Sơ đồ 1.6: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazoline [28]

Cùng chung ý tưởng trên, nhóm tác giả Adel S El-Azab [29] và cộng sự đã

phát triển thêm một bước kết hợp các hợp chất quinazoline 41 với các nhánh isatine

đã tạo ra một loạt dẫn chất mới cho hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bàoung thư vú MDA-MB-231 và dòng tế bào ung thư ruột kết LOVO

Sơ đồ 1.7: Tổng hợp một số quinazoline-isatine liên hợp [29]

Kết quả đánh giá hoạt tính cho thấy các hợp chất 45a-d, 45f, 45h-p có hoạt

tính mạnh chống lại các dòng tế bào MDA-MB-231 và LOVO (IC50: 10.38–38.67

µM và 9.91–15.77 µM, tương ứng); các giá trị IC50 so sánh với 5-fluorouracil vàerlotinib trong các dòng tế bào này là 70,28 µM, 22.24 µM và 15.23 µM, 25.31 µM

Xét nghiệm EGFR-TK và cảm ứng apoptosis cho thấy hợp chất 45l có hoạt tính ức

chế mạnh nhất đối với dòng tế bào MDA-MB-231 thể hiện ở nồng độ 10 µM Hơn

Cũng đi từ acid anthranilic, nhưng nhóm nghiên cứu của ArunachalamSumathy và Sivanandy Palanisamy [30] đã tổng hợp được một số cácsemicacbazide chứa khung quinazoline có khả năng ức chế sự phát triển của cácdòng tế bào ung thư ở người Trong số các hợp chất tổng hợp được thì hai chất

53S1,53S3 là những hợp chất có hoạt tính mạnh chống lại dòng tế bào ung thư cổ tử

cung của con người (HeLa).Với giá trị IC50 lần lượt là 93,3mM; 6,9mM thì những

dẫn xuất quinazoline 53S1,53S3 là đại diện có triển vọng cấu trúc cho sự phát triển

của các hợp chất chống ung thư mới

Sơ đồ 1.8: Tổng hợp một số các semicacbazide và semicabazone chứa khung

quinazoline từ acid anthranilic [30]

(a) NaHCO 3 , pyridine, khuấy 3h; (b) pyridin, HCl, NH 2 NH 2 H 2 O, đun hồi lưu; (c) NaCNO, acid acetic băng; (d) NH 2 NH 2 H 2 O, C 2 H 5 OH, đun hồi lưu 1,5h; (e) acid acetic băng, C 2 H 5 OH, đun hồi lưu 30 phút.

Trong một nghiên cứu gần đây, Mani Ramanathan và cộng sự [31] đã tiếnhành tổng hợp một số các quinazoline-4(3H)-imine từ phản ứng trực tiếp của cácmuối aryldiazonium nitride và 2-cyanoaniline Phương pháp này sử dụng sự hình

thành tại chỗ của N-arylnitrilium trung gian phản ứng song song với sự hình thànhliên tiếp của các liên kết N−C Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tươngthích của các nhóm chức rộng như ester, nitrile, arylketone, amide, bromo, ether,điều kiện phản ứng nhẹ nhàng, thời gian phản ứng ngắn.

NH R NH

N

1 R

Các chất tổng hợp được trong nghiên cứu này đạt hiệu suất khá cao từ 54 đến 97%.Cho thấy đây là một phương pháp hiệu quả trong tổng hợp dẫn xuất quinazoline mới

1.1.1.3 Tổng hợp các hợp chất lai của quinazoline

Tổng hợp các hợp chất có cấu trúc lai giữa hai hoặc nhiều hợp chất với nhau

là vấn đề hết sức lý thú và mới mẻ Cho đến nay, đã có một số nhỏ công trìnhnghiên cứu về tổng hợp các hợp chất lai của quinazoline

Như đã phân tích ở trên, nhóm arylamino ở vị trí C-4 của khung quinazolineđóng vai trò quan trọng trong việc tạo tương tác kỵ nước với các gốc ATP nhằm ứcchế thụ thể enzym tyrosine kinase Vì vậy, việc đưa các nhóm thế kỵ nước vàonhóm 4-arylamino có thể làm tăng hoạt tính ức chế EGFR Nhóm 1-adamatanamineđược biết đến là một nhóm kỵ nước mạnh, đồng thời có khả năng kháng virut vàchống bệnh Parkinson Bằng cách gắn nhóm 1-adamatanamine và 1-

adamatanecarbonyl vào vòng aniline (sơ đồ 1.9, 1.10), nhóm nghiên cứu của Yu H.

đã tổng hợp được các hợp chất 61, 65 có khả năng ức chế ung thư phổi không phải

tế bào nhỏ (IC50 < 10 nM đối với EGFRwt, ~ 15 nM đối với EFGRL858R/T790M) hiệu

adamatyl 61, 65 cũng thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung

thư tương đương với gefitinib

Sơ đồ 1.9: Quy trình tổng hợp các hợp chất quinazoline chứa nhóm

(a) NaHCO 3 , acetone, hồi lưu, 2 h; (b) Re/NH 4 Cl, MeOH/H 2 O, 80 o C, 6 h; (c) MeOH, hồi lưu, 2 h.

Quinazoline và chalcon được biết đến là hai lớp chất chống ung thư vúABCG2 tiềm năng Việc lai hóa khung 4-anilinoquinazoline với gốc chalcon nhằmlàm tăng khả năng chống ung thư vú của 2 lớp chất này đã được nhóm nghiên cứungười Đức thực hiện [33] Kết quả nghiên cứu hoạt tính trên các dòng tế bào ungthư cho thấy khả năng ức chế tế bào ABCG2, A2780 tăng lên rõ rệt khi kết hợp

chalcon với khung 4-anilinoquinazoline (đối với pheophorbide A: IC50 ~ 0,2-3,5

µM, đối với tế bào A2780: GI50 ~ 1-4 µM) Các tác giả cũng nghiên cứu sự ảnhhưởng của các nhóm thế đối với hoạt tính sinh học của các hợp chất lai chalcon-

quinazoline 66, 67 và chỉ ra rằng hợp chất với các nhóm thế cho điện tử R1 = dimethoxy và R2 = 3,4-dimethoxyphenyl có hoạt tính cao nhất

3,4-Enzym histon diacetylat (HDAC) đóng vai trò rất quan trọng trong nhiều quátrình sinh học Bằng cách kích hoạt quá trình histon hyperacethylat, các chất ức chếHDAC có thể kìm hãm sự tăng sinh, phân ly cũng như quá trình tự chết của các tếbào trong khối u [40-43] Thông thường, một chất ức chế HDAC bao gồm gốccapping, gốc zinc-binding (ZBG) và liên kết tương ứng Có nhiều gốc ZBG khácnhau như acid hydroxamic, cacboxylat, aminobenzamid Bằng cách kết hợp chứcnăng ức chế histon diacethylat (HDAC) vào các hợp chất có khả năng ức chế EGFR

và HER2 thuộc dòng RTK, các nhóm nghiên cứu trên thế giới đã tổng hợp thànhcông các hợp chất ức chế kép RKT/HADC cho hoạt tính tốt hơn nhiều so với cácthuốc ban đầu Trong đó, gốc ZBG được liên kết với khung quinazoline ở vị trí C-6,C-7 cũng như ở vị trí C4-NH

Xiong Cai và cộng sự đã tổng hợp thành công 24 hợp chất lai giữa quinazoline

và acid hydroxamic 68-74 [35] Các hợp chất lai này được tiến hành đánh giá hoạt

tính sinh học trên các dòng enzym HDAC, EGFR và HER2 Kết quả cho thấy, hợp

chất 60 (CUDC-101) và 61 là hai hợp chất tiêu biểu với các giá trị IC50 là 4,4; 2,4

và 15,7 nM đối với hợp chất 68 và IC50 là 6,5; 3,1 và 19,0 nM đối với hợp chất 69.

Trong hầu hết các dòng tế bào ung thư được thử nghiệm như ung thư phổi khôngphải tế bào nhỏ, ung thư gan, ung thư vú, ung thư đầu và cổ, ung thư đại tràng và

và vorinostat/lapatinib Hiện nay, hợp chất 68 (CUDC-101) đang được đưa vào thử

nghiệm lâm sàng Những kết quả này cho thấy hiệu quả của việc kết hợp đồng thờicác chức năng ức chế HDAC, EGFR và HER2 vào một hợp chất để điều trị ung thư

Nhóm nghiên cứu của Mahboobi S đã tổng hợp các hợp chất ức chế kép

EGFR/HDAC và HER2/HDAC 76 bằng cách lai hoá hợp chất có cấu trúc tương tự lapatinib [3-chloro-4-(3-fluorobenzyloxy)phenyl]-(6-iodoquinazoline-4-yl)amine 75

với các gốc (E)-3-(aryl)-hydroxyacrylamide (sơ đồ 1.11) [38] Hầu hết các hợp chất

lai này đều cho hoạt tính khá tốt trên các dòng enzym và tế bào ung thư khác nhau

Sơ đồ 1.11: Tổng hợp các hợp chất ức chế kép EGFR/HDAC và HER2/HDAC [38]

Trong công trình mới nhất của Peng E.W, hai nhóm chất acid hydroxamic và

N-phenylquinazoline-4-amine kết hợp với nhau để tạo thành các hợp chất lai có tác

dụng ức chế kép yếu tố tăng sinh nội mô mạch máu VEGFR-2 và histon diaxetylat

HDAC theo sơ đồ 1.12 [44] Các hợp chất 82 thể hiện khả năng ức chế VEGFR-2

tốt hơn vorinostat, ức chế HDAC tốt hơn vandetanib và gây độc tế bào khối u rắn

MCF-7 tốt hơn cả vorinostat và vandetanib Trong đó, hợp chất 82a (R1 = H, R2 =

Br, n = 5) là hợp chất tiêu biểu nhất trong dãy chất này với giá trị IC50 là 74 nM, 2,2

nM và 0,85 µM tương ứng với VEGFR-2, HDAC và MCF-7

Sơ đồ 1.12: Quy trình tổng hợp các hợp chất lai ức chế kép VEGFR-2/HDAC [44]

(a) SOCl 2 , DMF, đun hồi lưu; (b) dẫn xuất của aniline, isopropanol, đun hồi lưu; (c)

LiOH.H 2 O.CH 3 OH, H 2 O; (d) ethyl bromoalkanoat, K 2 CO 3 , DMF, 40 o C; (e) NH 2 OH, CH 3 OH, 0-30 o C.

Các hợp chất 86 được tổng hợp bằng cách đưa nhóm acid hydroxamic vào

vòng aniline của khung 4-anilinoquinazoline theo sơ đồ 1.13 [45] Dựa trên kết quả

phân tích hoạt tính ức chế các enzyme HDAC-1, HDAC-3, HDAC-6, EGFR và

HER2, các hợp chất lai 86 với nhóm thế hydroxamat ở vòng aniline ức chế HDAC/

HER2 mạnh hơn HDAC/EGFR

Sơ đồ 1.13: Quy trình tổng hợp các chất ức chế kép HDAC/RTK [45]

(a) (E)-ethyl 3-(4-aminophenyl)acrylat/(E)-ethyl 3-(3-aminophenyl)acrylat, i-PrOH, đun hồi lưu; (b)

H 2 NOTHP, LHMDS, THF, -78°C 1h, 0°C 5 h; (c) 1N HCl (aq), MeOH; (d) H 2 NOBn, LHMDS, THF,

-78°C 1 h, 0°C 12 h; (e) 10% Pd/C, H 2 , MeOH

Năm 2018 Kinjal D Patel [46] và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp một loạtcác dẫn xuất isoniazide lai 4-chloro-3,4-dihydroquinazoline Các hợp chất lai đượctổng hợp hiệu quả thông qua phản ứng của 4-chloro-3,4-dihydroquinazoline vớiisoniazide khi có mặt lượng xúc tác N, N-diisopropylethylamine (DIPEA) trongmethanol hồi lưu.

N

HN N

4-ký sinh trùng gây sốt rét P Falciparum (IC50 lần lượt là 0,071; 0,1; 0,05 và 0,19

µg/ml ) Hợp chất 92n (R= 4-NO2; R1= 4-OCH3C6H5) gây ức chế

rất tốt trong cả 3 chủng E.coli, S.aureus, S.Pyogenus (MICa µg/ml lần lượt là: 62,5;

100 và 100) so sánh với thuốc tiêu chuẩn Ampiciline (MICa µg/ml = 100; 250; -)

1.1.3 Nghiên cứu trong nước về quinazoline

Hiện nay, nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất quinazoline vẫn là lĩnh vực khámới mẻ Tuy nhiên nhóm nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Văn Tuyến đã nghiên cứutổng hợp thành công erlotinib hydrocloride làm nguyên liệu bào chế thuốc điều trịung thư phổi tế bào nhỏ, đồng thời đã nghiên cứu tổng hợp được một số hợp chất laichứa khung quinazoline với các nhóm thế R khác nhau Các hợp chất lai này chohoạt tính gây độc các tế bào ung thư mạnh hơn so với các chất đầu

Qua nghiên cứu các công trình công bố trong và ngoài nước thấy rằng nghiêncứu thiết kế và tổng hợp các hợp chất lai quinazoline mới với mục tiêu ức chếEGFR hoặc ức chế đa chức năng là hướng nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thựctiễn Tuy nhiên, cho đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu về việc đưa nhữngnhóm chất có hoạt tính chống ung thư theo các cơ chế khác nhau như các azide vàocác mạch nhánh của 4-aminoquinazoline qua cầu 1,2,3-triazole nhằm tạo ra các hợpchất lai ức chế tác dụng kép Ngoài ra, tổng hợp các hợp chất lai của erlotinib quacầu nối triazole với các azide cũng chưa được đề cập tới Vì vậy, hướng nghiêncứu tổng hợp các chất có cấu trúc lai chứa đồng thời 4-aminoquinazoline và triazole

là hoàn toàn mới và lý thú

1.2 TỔNG QUAN VỀ THUỐC ERLOTINIB

1.2.1 Cấu trúc, tính chất vật lý và tính chất phổ của Erlotinib hydrochloride

Erlotinib hydrochloride là thuốc được sử dụng rất hiệu quả để chữa bệnh ungthư phổi không phải tế bào nhỏ [47-55] và được sử dụng phối hợp với gemcitabinetrong điều trị ung thư tụy Tên thương mại của erlotinib hydrochloride là Tarceva.Tên hóa học của erlotinib là N-(3-ethynylphenyl)-6,7-bis(2-

methoxylethoxyl)quinazoline-4-amine Về mặt cấu trúc erlotinib hydrochloride làdẫn xuất của 4-anilinoquinazoline chứa nhóm 2-methoxylethoxyl tại 2 vị trí 6 và 7

(Hình 1.4) Erlotinib hydrochloride ít tan trong nước và methanol không tan trong

acetonitrile, aceton, ethyl acetate và hexane

Hình 1.4: Cấu trúc của erlotinib hydrocloride

Erlotinib hydrochloride tồn tại ở dạng tinh thể màu vàng, điểm chảy

225-228oC [47-53] Trên phổ hồng ngoại IR xuất hiện các cực đại hấp thụ chính: 3276,

3056, 3020, 2921, 2896, 2819, 2746, 2711, 1667, 1564, 1512, 1446, 1284, 1122,

892 cm-1 Phổ 1H-NMR (DMSO-d6) xuất hiện các tín hiệu cộng hưởng tại độ dịch

chuyển δ 11,45 (s, 1H, NH); 8,81 (s, 1H, H-Ar); 8,30 (s, 1H, H-Ar); 7,90-7,72 (m,2H, H-Ar); 7,53-7,33 (m, 3H, H-Ar); 4,45-4,25 (m, 4H, 2CH2O); 3,79-3,70 (m, 4H,2CH2O); 3,4 (s, 1H, ethynyl), 3,25 (s, 6H, 2OCH3) Trên phổ 13C-NMR (DMSO-

d6) xuất hiện các tín hiệu cộng hưởng tại độ dịch chuyển δ 170,22; 159,11; 155,07;

151,20; 147,28; 142,31; 130,89; 125,76; 124,35; 122,34; 117,65; 114,15; 108,83;100,97; 86,76; 80,63; 75,78; 73,52; 51,25

1.2.2 Hoạt tính sinh học của erlotinib hydrochloride

Erlotinib với tên thương mại Tarceva ức chế mạnh sự phosphoryl hóa nội tếbào của HER1/EGFR HER1/EGFR được bộc lộ trên bề mặt của những tế bào bình

thường và tế bào ung thư Trong những mô hình in vivo, sự ức chế EGFR

phosphotyrosine kìm hãm hoặc gây chết tế bào Các nghiên cứu lâm sàng bao gồmnhiều bệnh nhân trên toàn thế giới đã xác nhận hiệu quả và tính năng của Erlotinibtrong điều trị UTPKPTBN Ưu điểm của liệu pháp này là giảm độc tính, ít tác dụngphụ và giúp chất lượng sống của bệnh nhân tốt hơn Bên cạnh đó, phương pháp điềutrị mới đã làm tăng khả năng đáp ứng của bệnh, tăng thời gian sống

Ngoài ra, Tarceva phối hợp với gemcitabine được chỉ định để điều trị bước mộtcho những bệnh nhân ung thư tụy tiến triển tại chỗ, không cắt bỏ được hoặc di căn

Liều dùng hàng ngày được khuyến cáo của Tarceva là 150mg dùng ít nhấtmột giờ trước hoặc hai giờ sau khi ăn trong điều trị Ung thư phổi không phải tế bàonhỏ và liều 100mg dùng ít nhất một giờ trước hoặc hai giờ sau khi ăn, phối hợp vớigemcitabine cho chỉ định ung thư tụy

Erlotinib theo đường uống được hấp thu tốt và có giai đoạn hấp thu kéo dàivới nồng độ đỉnh huyết tương trung bình đạt được sau khi uống 4 giờ Một nghiên

cứu ở những người tình nguyện khoẻ mạnh bình thường cho thấy độ sinh khả dụngước tính khoảng 59% Sau khi hấp thu, erlotinib gắn kết cao trong máu, khoảng95% gắn với các thành phần máu, chủ yếu với protein huyết tương (ví dụ albumin

và acid alpha-1 glycoprotein [AAG]), với khoảng 5% ở dạng tự do

Erlotinib được chuyển hóa tại gan bởi các men cytochrome P450 tại gan ở người,chủ yếu bởi CYP3A4 và chuyển hóa ít hơn bởi CYP1A2 Chuyển hóa ngoài gan bởiCYP3A4 ở ruột, CYP1A1 ở phổi, và CYP1B1 ở mô khối u có khả năng đóng góp

vào thanh thải chuyển hóa erlotinib Các nghiên cứu in vitro chỉ ra khoảng 80-95%

erlotinib chuyển hóa bởi men CYP3A4 Có ba con đường chuyển hóa chính được

xác định: 1) sự khử O-methyl của từng chuỗi bên hoặc cả hai, sau đó được oxy hóa

thành acid carboxylic; 2) oxy hóa một nửa acetylene sau đó thủy phân thành acidaryl carboxylic; và 3) sự hydroxyl hóa vòng thơm của gốc phenyl-acetylene Những

chất chuyển hóa chính của erlotinib tạo bởi sự khử O-methyl của từng chuỗi bên có hiệu lực tương đương với erlotinib trong các nghiệm pháp in vitro tiền lâm sàng và các mẫu mô in vivo Các chất chuyển hóa của erlotinib chúng có mặt trong huyết

tương với nồng độ < 10% erlotinib và có dược động học tương tự như erlotinib

1.2.3 Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp erlotinib hydrochloride

Các phương pháp truyền thống tổng hợp erlotinib hydrochloride đã đượccông bố trên các patent trước đây [56,57] bao gồm nhiều bước phản ứng với điềukiện phản ứng phức tạp nên có rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã nghiêncứu cải tiến quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride

1.2.3.1 Tổng hợp erlotilib hydrochloride từ methyl 3,4-dihydroxybenzoat theo Petr Knesl

Năm 2006, nhóm nghiên cứu của Petr Knesl và cộng sự đã tổng hợp erlotinibhydrochloride xuất phát từ nguyên liệu ethyl-3,4-dihydroxybenzoat qua 6 giai đoạn

phản ứng với hiệu suất tổng đạt 56% [58] (sơ đồ 1.15).

Sơ đồ 1.15: Tổng hợp erlotinib từ methyl-3,4-dihydroxybenzoat [58]

Giai đoạn đầu tiên là phản ứng ankyl hóa của ethyl-3,4-dihydroxylbenzoat

94 sử dụng tác nhân 1-clo-2-methoxyethan hoặc 1-brom-2-methoxyethan tạo thành hợp chất 95 Với hai tác nhân trên, phản ứng đều cho hiệu suất trên 90% Giai đoạn tiếp theo là phản ứng nitro hóa hợp chất 95 nhận được hợp chất 96 chọn lọc vị trí với hiệu suất phản ứng đạt 92% Quá trình khử hóa nhóm nitro 96 thành amino 97

và vòng hóa tạo thành dẫn xuất formamide 98 Giai đoạn thứ 5 là quá trình clo hóa,

nhóm tác giả đã sử dụng tác nhân phosphoryl clorid và N,N-diethylaniline cho phản

ứng clo hóa nhận được sản phẩm 98 với hiệu suất 89% Hợp chất này sau đó được

tinh chế làm sạch và kiểm tra độ tinh khiết bằng phương pháp HPLC đạt độ sạch96% Giai đoạn cuối cùng là phản ứng tạo thành erlotinib hydrochloride bằng tác

nhân 3-ethylaniline trong pyridine và iso-propanol với hiệu suất phản ứng đạt 95%.

Nhược điểm của phương pháp này là sử dụng xúc tác đắt tiền PtO2 và hydro nên dễcháy nổ, rất khó thực hiện trong thực tế

1.2.3.2 Tổng hợp erlotilib hydrochloride theo Venkateshappa Chandregowda Theo

phương pháp này, hợp chất 98 phản ứng thio hóa sử dụng tác nhân

phosphorous pentasulfid trong pyridine nhận được hợp chất 100 Tiếp theo, hợp chất 100 phản ứng với methanol với sự có mặt của NaOH/MeI thu được hợp chất 4- (methylthio)-6,7-bis-(2-methoxyethoxy)-quinazoline 101 Cuối cùng, hợp chất 101

tham gia phản ứng với 3-ethynylaniline hydrochloride trong iso-propylalcohol thu

được sản phẩm erlotinib hydrochloride Hiệu suất tổng cho quá trình phản ứng ba

giai đoạn là 73% (sơ đồ 1.16) [59].

Sơ đồ 1.16: Tổng hợp erlotinib hydrochloride từ hợp chất 98 [59]

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng tác nhân P2S5 để tạo thành hợp chất

trung gian thioamide 100 thay thế cho bước tạo thành dẫn xuất trung gian

4-chloroquinazoline không bền trong phương pháp thứ nhất Phương pháp này không

sử dụng tác nhân độc hại như thionyl chloride hoặc phosphoryl chloride Tuy nhiên,quá trình phản ứng tăng thêm một bước phản ứng tạo hợp chất trung gian 4-

(methylthio)-6,7-bis-(2-methoxyethoxy)-quinazoline 101.

1.2.3.3 Tổng hợp erlotilib hydrochloride theo quy trình cải tiến của Venkates Chandregowda

Trong công trình nghiên cứu khác của Venkates Chandregowda và cộng sự đã

cải tiến quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride xuất phát từ hợp chất 102 qua 4

bước phản ứng [60] (sơ đồ 1.17).

Hợp chất 102 được tổng hợp theo các công trình đã công bố trước đây [61].

Từ chất 102 tiến hành khử hóa nhóm nitro sử dụng tác nhân sodium dithionite trong

dung môi nước tại nhiệt độ 50oC nhận được hợp chất 103 với hiệu suất phản ứng đạt 95% Tiếp theo hợp chất 103 phản ứng với dimethylformamidine-

dimethylacetal (DMF-DMA) trong toluen tạo thành dẫn xuất

N,N-dimethylformamidine 104 Phản ứng tổng hợp hợp chất 104 lần đầu tiên được nhóm tác giả công bố trong công trình này Sau đó, hợp chất formamidine 104 được

tiến hành bằng cách thêm acid acetic và 3-ethynyl aniline, phản ứng được thực hiệntại nhiệt độ 130oC trong 3h nhận được bazơ tự do với hiệu suất đạt 70% Sản phẩm

erlotinib hydrochlorid 93 tạo thành bằng cách cho erlotinib trong dung môi

methanol và sục khí HCl, phản ứng cho hiệu suất 92% Hiệu suất tổng cho các giaiđoạn tạo thành erlotinib hydrochlorid là 63% Đây là phương pháp hiệu quả, kinh tế

để tổng hợp erlotinib hydrochloride Do tránh được bước tạo sản phẩm trung gian4-chloroquinazoline không bền và không làm tăng thêm bước phản ứng

Cơ chế hình thành hợp chất erlotinib 105 từ hợp chất 104 và 3-ethynyl

aniline được đề xuất xảy ra theo cơ chế chuyển vị Dimroth [62,63], trong đó sự hình

thành imine A đã được khẳng định bởi Giday và cộng sự [64] (sơ đồ 1.18).

Sơ đồ 1.18: Cơ chế hình thành hợp chất erlotinib 105 từ hợp chất 104 và

3-ethynyl aniline [64]

1.2.3.4 Tổng hợp erlotinib từ 3,4-dihydroxybenzoic acid theo Davoud Asgari

Theo phương pháp của Davoud Asgari và cộng sự đưa ra năm 2011 [65],erlotinib tổng hợp toàn phần qua 9 giai đoạn phản ứng với hiệu suất tổng đạt 60%cao hơn hẳn so với các công trình đã được công bố trước đây Quy trình tổng hợp

được mô tả như sơ đồ 1.19.

Sơ đồ 1.19: Tổng hợp erlotinib từ hợp chất 3,4-dihydroxybenzoic acid

Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là sử dụng phản ứng one-pot cho 2

giai đoạn chìa khóa tạo thành erlotinib 105 từ hợp chất trung gian aminobenzonitrile và 3-ethylaniline Xuất phát từ hợp chất 2-amino benzonitrile 103 phản ứng với DMF-DMA trong toluen và acetic acid tạo thành sản phẩm trung gian formamidine 104 DMF-DMA dư trong hỗn hợp phản ứng được loại bỏ bằng

2-duy trì ở 60oC trong 5h thu được hợp chất trung gian 109 Hỗn hợp sản phẩm trung gian 109 được đun hồi lưu tại 110oC trong 5h nhận được sản phẩm erlotinib 105

Cơ chế của quá trình hình thành erlotinib được nhóm nghiên cứu khẳng định

như sơ đồ 1.20 Hợp chất trung gian 109 lần đầu tiên được phân lập và xác định cấu

trúc bằng phương pháp phổ NMR, IR và LC/MS

Sơ đồ 1.20: Cơ chế hình thành erlotinib từ hợp chất 104

Một ưu điểm khác của phương pháp này là sự hình thành hợp chất methoxyl)benzonitrile từ 3,4-bis(2-methoxyl)benzoic acid, lần đầu tiên được tác giả

3,4-bis(2-công bố trong 3,4-bis(2-công trình này, chỉ qua phản ứng one-pot sử dụng urea và phosphorus

pentoxide Do đó, quá trình này tránh được việc sử dụng các tác nhân đắt tiền, độctính cao và không bền như Deoxo-fluor, PCl5 và diphosphorus tetraiodil [66,67]

1.2.3.5 Tổng hợp erlotilib hydrochloride từ 3,4 -dihydroxybenzoic acid theo Leila Barghi

Năm 2012, nhóm nghiên cứu của Leila Barghi và cộng sự đã phát triểnphương pháp hiệu quả tổng hợp erlotilib hydrochloride đi từ 3,4-dihydroxybenzoic

acid qua 7 giai đoạn phản ứng với hiệu suất tổng 44% (sơ đồ 1.21) [68].

Giai đoạn đầu là phản ứng ankyl hóa của 3,4-dihydroxybenzoic acid với 4đương lượng của 1-chloro-2-methoxylethan trong DMF thu được methoxyethoxy-

3,4-bis(2-methoxyl)-benzoat 110 Tiếp theo là quá trình thủy phân ester 110 được

thực hiện sau khi loại bỏ dung môi DMF nhận được hợp chất