Nghiên cứu tổng hợp các bazo mannich mới trên cơ sở khung quinazolinone và hoạt tính kháng một số dòng tế bào ung thư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp bazo Mannich sở khung quinazolinone hoạt tính kháng tế bào ung thư Nguyễn Văn Minh Ngành: Ngành Kỹ thuật Hóa học Giảng viên hướng dẫn: Trần Khắc Vũ Viện: Hóa HÀ NỘI, 2021 ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu tổng hợp bazo Mannich sở khung quinazolinone hoạt tính kháng số dịng tế bào ung thư Giáo viên hướng dẫn ( ký rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thân thực hiện, kết nghiên cứu đưa luận văn thân chưa nghiên cứu, sử dụng cơng bố tạp chí khoa học trước đây, số liệu kết nghiên cứu thực cách trung thực xác LỜI CẢM ƠN  Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Khắc Vũ, mơn Cơng nghệ Hóa Dược Bảo vệ thực vật tận tình hướng dẫn chun mơn, phương pháp nghiên cứu tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực đề tài Xin gửi lời trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học thầy, giáo Viện Kỹ Thuật Hóa Học - Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình dạy bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nội dung học tập thực đề tài thuận lợi Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, bạn giúp đỡ động viên suốt trình học tập thực hện luận văn Hà Nội, tháng năm 2021 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Đề tài luận văn tập trung vào việc tổng hợp dẫn xuất chứa khung quinazolinone chứa mạch nhánh liên hợp thử tác dụng kháng u với số dòng tế bào ung thư Sử dụng phương pháp nghiên cứu: - Trong tổng hợp tinh chế sản phẩm sắc ký mỏng, sắc ký cột, kết tinh dung môi hỗn hợp dung môi - Sử dụng phương pháp đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, phổ 13 C-NMR nghiên cứu cấu trúc sản phẩm Kết đạt được: Tổng hợp bazo Mannich Thử nghiệm tác dụng gây độc với hai dòng tế bào ung thư người cho thấy nửa số hợp chất thể tác dụng gây độc tế bào HePG-2 (ung thư gan) SKLu- (ung thư phổi) Kết phù hợp với mục tiêu đề ra, sở tìm thêm hướng với để phát triển loại thuốc chống ung thư tốt HỌC VIÊN MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHUNG QUINAZOLINONE 1.1.1 Giới thiệu khung quinazolinone 1.1.2 Các phương pháp tổng hợp quinazolinone 1.1.3 Hoạt tính sinh học số dẫn xuất quinazolinone 1.2 Tổng quan bazơ Mannich 1.2.1 Khái niệm phản ứng mannich bazơ Mannich 1.2.2 Hoạt tính sinh học bazơ Mannich 11 1.3 Hoạt tính số dẫn xuất bazơ Mannich sở khung quinazolinone 18 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Thiết bị, dụng cụ 26 2.3 Các phương pháp sử dụng tổng hợp tinh chế sản phẩm 26 2.4 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc sản phẩm 26 2.5 Các phương pháp tổng hợp 26 2.6 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 27 2.6.1 Vật liệu hoá chất 27 2.6.2 Phương pháp xác định tính độc tế bào ung thư (cytotoxic assay) 27 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 29 3.1 Tổng hợp 6-hydroxy-2methyl-4H-benzo[d][1,3]oxazin-4-one (85) 29 3.2 Tổng hợp bazơ trung gian (86) 29 3.3 Tổng hợp bazơ Mannich chứa khung quinazolinone 87a-h 30 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 4.1 Tổng hợp 6-hydroxy-2methyl-4H-benzo[d][1,3]oxazin-4-one (85) 36 4.2 Tổng hợp bazơ trung gian 86 36 4.3 Tổng hợp mono bazơ Mannich chứa nhân quinazolinone 86a-c 38 4.4 Tổng hợp bis bazơ Mannich chứa nhân quinazolinone 87d-g 43 4.5 Đánh giá hoạt tính độc tế bào 49 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT H-NMR 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic Resonance spectroscopy) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) δ (ppm) Độ chuyển dịch hóa học (tính theo phần triệu) TLC Sắc ký mỏng (Thin Layer Chromatography) UV Ultraviolet s Singlet d Doublet t Triplet q Quartet dd double doublet m Multiplet δ Độ dịch chuyển hóa học J Hằng số tương tác spin-spin RT Nhiệt độ phòng EtOH Ethanol MeOH Methanol EtOAc Ethyl acetate CH2Cl2 Diclomethane DMSO-d6 Dimethylsulfoxid deutri hóa IDC Carbonyl diimidazol DMAP Dimethyl aminoprydin SAHA Suberoylanilid hydroxamic acid HAT Histon acetyltransferase HDAC Histon deacetylase IC50 Nồng độ ức chế 50% phát triển DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Tổng hợp 2-metyl-4- (3H) quinazolinone Sơ đồ 1.2: Phản ứng ngưng tụ đóng vòng anthranilic acid Sơ đồ 1.3: Tổng hợp dẫn suất quinazolinone Sơ đồ 1.4: Tổng hợp 1,2,3,4-tetrahydro-2,4-dioxoquinazoline Sơ đồ 1.5 Phản ứng Mannich tổng quát Sơ đồ 1.6 Cơ chế phản ứng Mannich Sơ đồ 1.7 Phản ứng Mannich ketones Sơ đồ 1.8 Phản ứng Mannich với hợp phần C – H linh động khác Sơ đồ 1.9 Phản ứng N – Mannich (H linh động N – H) Sơ đồ 1.10 Phản ứng Mannich có nhiều H linh động hợp chất Sơ đồ 1.11 Tổng hợp bazơ Mannich 1–aryl–3-(pyrolidine-1-yl)-1-propanone hhydrochorides dẫn xuất thể hoạt tính gây độc tế bào Sơ đồ 1.12 tổng hợp bazơ Mannich có nguồn gốc 2,4-dihydroxy acetophenone Sơ đồ 1.13 Tổng hợp bazơ Mannich 41 có nguồn gốc từ phenoxodiol Sơ đồ 1.14 Tổng hợp bazơ Mannich chứa khung 1,2,4-triazole mang hoạt tính kháng nấm gây hại trồng Sơ đồ 1.15 Bán tổng hợp bazơ Mannich từ nguyên liệu đầu Obovatol Sơ đồ 1.16 Bán tổng hợp bazơ Mannich từ Sesamol Sơ đồ 1.17 Tổng hợp bazơ Mannich khung 1,3,4-oxadiazole có tác dụng chống tiểu đường Sơ đồ 1.18 Tổng hợp sở Mannich Shiff pyrazol-5 (4H)-one chứa 3-(hydrazinyl)-2-phenylquinazolin-4 (3H)-one Sơ đồ 1.19: Tổng hợp bazơ mannich khung istatin Sơ đồ 4.1 Tổng hợp bazơ Mannich chứa khung quinazolinone DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: IN VITRO ANTIBACTERIAL ACTIVITY DATA AGANIST GRAMPOSITIVE BACTERIA Bảng 1.2: IN VITRO ANTITUBERCULAR, CYTOTOXICITY ACTIVITY AND SELECTIVE INDEX FOR SYNTHESIZED COMPOUNDS Bảng 1.3: Đánh giá hoạt tính chống co giật dẫn xuất N-methyl isatin [N-methyl -3-aryl -3H-quinazoline-4-one] Bảng 4.1: Hoạt tính độc tế bào bazơ Mannich 57a-g DANH MỤC HÌNH Hình 4.1 Phổ 1H NMR chất 56 Hình 4.2 Phổ giãn 1H NMR chất 56 Hình 4.3 Phổ 13C NMR chất 56 Hình 4.4 Phổ 1H NMR chất 57a Hình 4.5 Phổ giãn 1H NMR chất 57a Hình 4.6 Phổ 13C NMR chất 57a Hình 4.7 Phổ 1H NMR chất 57b Hình 4.8 Phổ giãn 1H NMR chất 57b Hình 4.9 Phổ 13C NMR chất 57b Hình 4.10 Phổ 1H NMR chất 57d Hình 4.11 Phổ giãn 1H NMR chất 57d Hình 4.12 Phổ giãn 1H NMR chất 57d Hình 4.13 Phổ HMBC chất 57d Hình 4.14 Phổ giãn HMBC chất 57d Hình 4.15 Phổ giãn HMBC chất 57d ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư vấn đề nghiêm trọng sức khỏe giới Hiện tại, Tổ chức Y tế Thế giới ước tính giới có khoảng 20 triệu người sống chung với ung thư có khoảng triệu người chết ung thư, đứng thứ sau bệnh tim mạch nước phát triển Con số người mắc bệnh chết ung thư ngày tăng, điều kiện sống, sinh hoạt làm việc người ngày xuống cấp Đi theo xu hướng chung tồn cầu, Việt Nam có xu hướng tăng mạnh số người mắc ung thư nước có tỷ lệ người mắc ung thư hàng đầu giới Tình hình thách thức lớn trình nghiên cứu loại thuốc điều trị mới, có hoạt tính tốt để kháng lại phát triển mạnh mẽ loại ung thư Quinazolinone dị vịng có phổ hoạt tính rộng có mặt nhiều loại thuốc, có thuốc kháng u Các dẫn xuất quinazolinone gần thu hút quan tâm nghiên cứu mạnh nhóm nghiên cứu giới Việc đưa nhóm Mannich vào khung quinazolinone hướng nghiên cứu tổng hợp hóa dược nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính kháng u Trong khn khổ thời gian làm luận văn Thạc Sĩ, đặt vấn đề “Nghiên cứu tổng hợp số dẫn xuất bazơ Mannich sở khung quinazolinone” nhằm tìm kiếm tạo hợp chất có tác dụng chống ung thư KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tiến hành thực nghiệm hướng dẫn PGS TS Trần Khắc Vũ – Bộ môn Công nghệ Hoá Dược Bảo vệ thực vật – Viện kỹ thuật Hoá học – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, em hoàn thành xong luận văn đạt kết sau: Phần tổng hợp: - Tổng hợp thành công hợp chất trung gian 56 với quy trình đơn giản, hiệu suất cao làm sở cho phản ứng điều chế bazơ Mannich - Tổng hợp thành công số mono bis Mannich 57a-h Các hợp chất tổng hợp khẳng định cấu trúc phương pháp nghiên cứu cấu trúc đại 1H NMR, 13C NMR Phần hoạt tính sinh học: - Các dẫn xuất Mannich tổng hợp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào hai dòng tế bào ung thư phổi ung thư vú người Kết cho thấy số bis Mannich thể hoạt tính mức trung bình đến yếu hai dịng tế bào thử nghiệm Kiến nghị: Đây kết ban đầu quan trọng, tiền đề cho việc thiết kế tổng hợp dẫn xuất bazơ Mannich chứa khung quinazolinone đánh giá mối quan hệ hoạt tính cấu trúc sau 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Giulio Rastelli “Chemical Characteristics, Synthetic Methods, and Biological Potential of Quinazoline and Quinazolinone Derivatives”, 2014 [2] Arora Rashmi, Kapoor Ashish et al “Quniazolinon: an overview” international research journal of pharmacy, 2011 [3] Rakhi Rajput, Abhinac Parsoon Mishra “A REVIEW ON BIOLOGICAL ACTIVITY OF QUINAZOLINONES” international research journal of pharmacy, 2012 [4] Bipransh Kumar Tiwary, Kiran Pradhan et al “Implication of Quinazoline-4(3H)ones in Medicinal Chemistry: A Brief Review”, J chem Bio ther, 2015 [5] Welch WM., Ewing FE., Huang J., Menniti FS., Pagnozzi MJ., Kelly K., et al "Atropisomeric quinazolin-4-one derivatives are potent noncompetitive (-amino-3hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptor antagonists" Bioorg Med Chem Lett (2001); 11:177-181 [6] N M Abdel Gawad, H H Georgey, R M Youssef, and N A El-Sayed, “Synthesis and antitumor activity of some 2, 3-disubstituted quinazolin-4(3H)-ones and 4, 6-disubstituted- 1, 2, 3, 4-tetrahydroquinazolin- 2H-ones,” European Journal of Medicinal Chemistry, 2010, 45 (12), 6058–6067 [7].P M Chandrika, T Yakaiah, A R R Rao et al., “Synthesis of novel 4,6disubstituted quinazoline derivatives, their anti-inflammatory and anti-cancer activity (cytotoxic) against U937 leukemia cell lines,” European Journal of edicinal Chemistry, vol 43, no 4, pp 846–852, 2008 [8] A S El-Azab, M A Al-Omar, A A M Abdel-Aziz et al., “Design, synthesis and biological evaluation of novel quinazoline derivatives as potential antitumor agents: Molecular docking study,” European Journal of Medicinal Chemistry, vol 45, no 9, pp 4188–4198, 2010 53 [9] N B Patel and J C Patel, “Synthesis and antimicrobial activity of Schiff bases and 2-azetidinones derived from quinazolin-4(3H)-one,” Arabian Journal of Chemistry, vol 4, no 4, pp 403–411, 2011 [10] M Cakici, M Catir, S Karabuga et al., “Synthesis and biological evaluation of (S)-4-aminoquinazoline alcohols,” Tetrahedron Asymmetry, vol 21, no 16, pp 2027–2031, 2010 [11] M M Ghorab, S M Abdel-Gawad, and M S A El-Gaby, “Synthesis and evaluation of some new fluorinated hydroquinazoline derivatives as antifungal agents,” Farmaco, vol 55 [12].Y Kabri, N Azas, A Dumètre et al., “Original quinazoline derivatives displaying antiplasmodial properties,” European Journal of Medicinal Chemistry, vol 45, no 2, pp 616–622, 2010., no 4, pp 249–255, 2000 [13] Gheorghe Roman, “Mannich bases in medicinal chemistry and drug design” European Journal of Medicinal Chemistry 89, 743 – 816 (2015) [14] Joao F Allochio Filho, Barbara C Lemos, Acacio S de Souza, Sergio Pinheiro, Sandro J Greco, “Multicomponent Mannich reactions: General aspects, methodologies and applications”, Tetrahedron 73, 6977 – 7004 (2017) [15] M Tramontini, “Advances in the chemistry of Mannich bases”, Synthesis 703 – 775 (1973) [16] Kaan Kucukoglu, Mustafa Gul, Halise Inci Gul, Rengul Cetin-Atalay, Bernard Geny, “Cytotoxicities of novel hydrazone compounds with pyrrolidine moiety: inhibition of mitochondrial respiration may be a possible mechanism of action for the cytotoxicity of new hydrazones”, Medicinal Chemistry Research 27, 2116 – 2124 (2018) [17] Sayan Dutta Guptaa, Manish Kumar Bommaka, Gisela I Mazaira, Mario D Galigniana, Chavali Venkata Satya Subrahmanyam, Naryanasamy Lachmana Gowrishankar, Nulgulmnalli Manjunathiah Raghavendra, “Molecular docking study, 54 synthesis and biological evaluation of Mannich bases as Hsp90 inhibitors”, International Journal of Biological Macromolecules 80, 253 – 259 (2015) [18] Yilin Chen, Shelley L Cass, Samuel K Kutty, Eugene M H Ye, Daniel S H Chan, Christopher R Gardne, Orazio Vittorio, Eddy Pasquier, David StC Black, Naresh Kumar, “Synthesis, biological evaluation and structure–activity relationship studies of isoflavene based Mannich bases with potent anti-cancer activity”, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 25(22), 5377 – 5383 (2015) [19] Yan Zhang, Yi-Zhou Zhan, Yi Ma, Xue-Wen Hua, Wei Wei, Xiao Zhang, HaiBin Song, Zheng-Ming Li, Bao-Lei Wang, “Synthesis, crystal structure and 3DQSAR studies of antifungal (bis-)1,2,4-triazole Mannich bases containing furyl and substituted piperazine moieties”, Chinese Chemical Letters 29(3), 441 – 446 (2018) [20] Chun Yang, Ting Li, Lingyun Jiang, Xiaoyan Zhi, Hui Cao, “Semisynthesis and biological evaluation of some novel Mannich base derivatives derived from a natural lignan obovatol as potential antifungal agents”, Bioorganic Chemistry 94 (2020) [21] Yong Guo, Jiangping Fan, Lailiang Qu, Chongnan Bao, Qian Zhang, Hong Daib, Ruige Yang, “Natural products as sources of new antioxidants: Synthesis and antioxidant evaluation of Mannich bases of novel sesamol derivatives”, Industrial Crops & Products 141 (2019) [22] Mathema B, Kurepina NE, Bifani PJ, Kreiswirth BN Molecular epidemiology of tuberculosis: Current insights Clin Microbiol Rev 2006;19:658–85 [23] Geneva: World Health Organization; 2007 WHO report Global tuberculosis control: Surveillance, planning and financing (WHO/HTM/TB/2007-376) [24] Bekhit AA, Ashour HM, Ghany YS, Bekhit AE, Baraka A Synthesis and biological evaluation of some thiazolyl and thiadiazolyl derivatives of 1H- pyrazole as antiinflammatory and antimicrobial agents Eur J Med Chem 2008;43:456–63 55 [25] K K Sivakumar,* A Rajasekharan,1 R Rao,1 and B Narasimhan ‘Synthesis, SAR Study and Evaluation of Mannich and Schiff Bases of Pyrazol5(4H)-one Moiety Containing 3-(Hydrazinyl)-2-phenylquinazolin-4(3H)-one’ [26] John DT, James HJ Manual of Clinical Microbiology 7th ed Washington DC: American Society for Microbiology; 1999 Antimicrobial Susceptibility testing: General Considerations; pp 1469–73 [27] Meena K Yadav, Laxmi Tripathi ‘Synthesis, anticonvulsant (Chemo shock) activity of Isatin Mannich bases of quinazolone derivative 56 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ 1H NMR chất 56 Phụ lục Phổ 13C NMR chất 56 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57a Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57a Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57b Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57b Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57c Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57c Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57d Phụ lục 10 Phổ 13C NMR chất 57d Phụ lục 11 Phổ 1H NMR chất 57e Phụ lục 12 Phổ 13C NMR chất 57e Phụ lục 13 Phổ 1H NMR chất 57f Phụ lục 14 Phổ 13C NMR chất 57f Phụ lục 15 Phổ 1H NMR chất 57g Phụ lục 16 Phổ 13C NMR chất 57g Phụ lục 17 Phổ 1H NMR chất 57h Phụ lục 18 Phổ 13C NMR chất 57h 57 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 56 Phụ lục Phổ 13C NMR chất 56 58 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57a Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57a 59 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57b Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57b 60 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57c Phụ lục Phổ 13C NMR chất 57c 61 Phụ lục Phổ 1H NMR chất 57d Phụ lục 10 Phổ 13C NMR chất 57d 62 Phụ lục 11 Phổ 1H NMR chất 57e Phụ lục 12 Phổ 13C NMR chất 57e 63 Phụ lục 13 Phổ 1H NMR chất 57f Phụ lục 14 Phổ 13C NMR chất 57f 64 Phụ lục 15 Phổ 1H NMR chất 57g Phụ lục 16 Phổ 13C NMR chất 57g 65 Phụ lục 17 Phổ 1H NMR chất 57h Phụ lục 18 Phổ 13C NMR chất 57h 66 ... ứng Mannich có nhiều H linh động hợp chất 1.2.2 Hoạt tính sinh học bazơ Mannich  Hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư Hoạt tính gây độc tế bào – chống ung thư hoạt tính hoạt tính bazơ Mannich. .. Nghiên cứu tổng hợp bazo Mannich sở khung quinazolinone hoạt tính kháng số dòng tế bào ung thư Giáo viên hướng dẫn ( ký rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thân thực hiện, kết nghiên. .. được: Tổng hợp bazo Mannich Thử nghiệm tác dụng gây độc với hai dòng tế bào ung thư người cho thấy nửa số hợp chất thể tác dụng gây độc tế bào HePG-2 (ung thư gan) SKLu- (ung thư phổi) Kết phù hợp