Đã có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của hemiasterlin bằng cách thay đổi block 1, block 2 và block 3 tạo thành các dẫn xuất mói có cấu trúc độc đáo và hoạt tính lý thú. Được gọi ý từ những nghiên cứu gần đây về các hợp chất chống ung thư mới, tôi đã tổng hợp dẫn xuất mói của hemiasterlin, tập trung vào những thay đổi tại block 1 trong đó nhóm a,a-
dimetylaryl được thay bằng cc,yỡ-không no làm trung tâm thu nhận các nucleophile sinh học theo phản ứng Michael và nhóm amin NHMe được thay bằng liên kết amit NH-Ac.
Như đã được đề cập trong phàn tổng quan, giai đoạn khó nhất trong phương pháp tổng hợp block 1 của Ayako Yamashita qua con đường azlacton là thủy phân azlacton cho sản phẩmcc-cabonyl axit và sản phẩm phụ là amid a,/?-cacbonyl. Đây là ý tưởng lý thú để chúng tôi áp dụng tổng hợp block 1 mới có chứa hệ a,ß liên hợp nhờ thủy phân azlacton chọn lọc tạo thành amid a,/?-cacbonyl. Phương pháp tổng hợp block 1 được thực hiện như sơ đồ sau:
Ö H20 , rt, 20h UM3 NH Ỵ 1.0 equiv. CH3COONa
0.75 equiv. ArCHO o . 1LJ/ \ J 3 H 2.0 equiv. (CH3C 0)20 NH AcgO, 90 °c, 12h o ỐMe NaOH 1N HCl 12N 100°c, 4h Meổ Ar = 3-methoxy phenyl Sơ đồ 3.1. Tổng hợp block 1
3.1.1. Tổng họp axetyl glyxỉn 60
Axetyl glyxin là nguyên liệu đầu quan trọng cho tổng hợp azlacton, do đó tôi tiến hành tổng hợp chất này từ nguyên liệu glyxin và anhidrit axetic ừong môi trường nước ở nhiệt độ phòng vói hiệu suất 65%. Quá trình tổng hợp được chỉ ra trong sơ đồ 3.2.
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp axetyl glyxin
Đây là phản ứng nucleophile thông thường cơ chế được tóm tắt như sau:
Sơ đồ 3.3. Cơ chế phản ứng tổng hợp axetyl glyxin
3.1.2. Tổng họp azlacton 61
Azlacton được tổng họp theo phương pháp Erlenmeyer. Nguyên liệu axetyl glyxin phản ứng với 3-methoxy benzaldehyde trong sự có mặt của xúc tác natri axetat trong dung môi anhydrit axetic ở 90°c trong khoảng 12h tạo thành azlacton 61 với hiệu suất 53% (sơ đồ 3.4).
60a 60 (65%) ố CH3 C + C H ,— c V CH, c Xọ HO -OH 1—H CH3' N H + C H ,— c OH Ở H õ
о 0.75 equiv. Ar-CHO II
^11^ . он _______________ ► гГ ^^Ч 'О
СНз NH j f 1.0 equiv. CH3COONa K f? N=s^ u
AC2O, 90 °c, 12h TMe CH3
Sơ đồ 3.4. Tổng hợp hợp chất 61
Đầu tiên, axetyl glyxin phản ứng với anhydrit axetic tạo thành hợp chất vòng oxazolone, sau đó oxazolone có nguyên tử hỉdro linh động nên dễ dàng thực hiện phản ứng ngưng tụ aldol với 3-methoxy benzaldehyde để thu được sản phẩm 61.
Sơ đồ 3.5. Co chế tổng hợp azlacton 61
Cấu true của hợp chất 61 được xác định cẩu true bằng phương pháp phổ ^-NMR:
__ ...II I ]| ____ Ị , , A,
m l 1 1 а р V il ? в 4 Hi 1 3 I * л r o « 1 1 , 1
Trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân !H-NMR của họp chất 61 xuất hiện đầy đủ các tính hiệu đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của các proton có mặt trong phân tử: Tín hiệu ở ỏ = 7,63 ppm đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của proton trong nhóm CH=C-; tín hiệu ở ô = 6,67(s, 1H) là của proton H-2’;tín hiệu ở õ =6,81(d, 1H) và 5 = 7,10(t, 1H) là của proton H-4’;tín hiệu có ô = 6,8 6(d,lH) là của proton H-6’; tín hiệu có ô = 3,74 ppm đặc trưng cho nhóm 0-CH3; tín hiệu có ỗ = 2.33 đặc trưng cho nhóm CH3.
3.1.3. Tổng họp amid 62 (block 1)
Thủy phân chọn lọc azlacton 61 nhờ phản ứng lần lượt với dung dịch NaOH IN và dung dịch HC112N tạo thành amid 62 với hiệu suất 75%.
Sơ đồ 3.6. Tổng hợp hợp chất 62
Cấu trác của sản phẩm được xác định bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân. Trên phổ ^-N M R của hợp chất 62 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu của proton của sản phẩm: Tín hiệu ở ô = 7,55 đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của proton trong nhóm CH=C-NH, tín hiệu cộng hưởng lần lượt ở
ỏ= 7,37 (d, 1H) và 7,32 ppm (d, 1H) là của proton H-4’ và H-6\ Tín hiệu cộng hưởng làn lượt ở ỗ= 7,28(s, 1H) và 0=7,15{t,lH) là của proton H-2’ và H-5’; nhóm OCH3 có tín hiệu cộng hưởng ở 3,22 ppm (s, 3H); nhóm C H 3 -C O
FT25-CDC13-1H í? *4 t £'*£ ^ T. Л J If i4 D s f r Win Л ■'■ .'t «ft i"i f - . « . 171 ? - п т -r *c u-ni Ậnii Cl w •/ rwi^aht Tot» Та UU3F •<P4* ш*.. VỈM 1.1ЧП?И1 pv;wn iil'kiit гл I JU!ỉ0jJí 10.л* ■ ur.'l *• ЧР flwluril'jj ■г* í sĩ It -DCĩi ử |iwmp top Ổ I I Я‘.’1УМ! <ĩft I * *ụ6.ft I WMHOtfi □ Qtuinotn g Q14MGJQ f£ Т г о « ы в : г ц !«-■»•»* ■ U T i i час Ill'll:# «u e* I. l í .. W â ]h ổ 1, Hình 3.2. Phổ ‘H-NMR của hợp chất 62
Mặt khác, trên phể 13C-NMR của hợp chẩt 62 thể hiện đầy đủ các tín hiệu của các nguyên tử cacbon. Tín hiệu cộng hưởng của nhóm cacbonyl của axetyl ( С Н з С =0 ) cộng hưởng tại 21,2 ppm, nhóm cacbonyl còn lại của chất 62 tại 167,0 ppm là nhóm(-COOH). Tín hiệu của nguyên tử cacbon olefin trong nhóm (NH-C=CH) cộng hưởng tại 124,9 ppm. Tín hiệu cộng hưởng tại 55,3 ppm là của nhóm ( О С Н з ) .Т т hiệu cộng hưởng của nhóm amid (-CO- NH) ở 170,1 ppm.
I 30 an DC* I I
175 no 165 160 155 150 14.S 140 135 1 so ias 130 115 PF*>
Hình 3.3. Phổ 13C-NMR của hợp chất 62
Nhu vậy, việc phân tích phổ 'H-NMR và 13C-NMR ở trên có thể khẳng định cấu trúc của sản phẩm 62 là phù hợp.
3.2. TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3 CỦA HEMIASTERLIN
Block 2 và block 3 cũng có vai trò quan ữọng cho hoạt tính của hemỉasterlin, người ta đã thay đểỉ cáu true của chúng để tổng hợp nhiều dẫn xuất mái của hemiasterlin cố cấu trức độc đáo và thể hiện hoạt tính lý thứ. Mặt khác, kết quả nghiên cứu cấu trúc hoạt tính đã khẳng định vai ữò quan trọng của cấu hình (5)-íerf-butyl, (5)-isopropyl và £-olefin trên block 2 và block 3 của hemiasterlin. Để đảm bảo cấu hình của các nhóm thể ten-butyl và isopropyl chúng tôi áp dụng phương pháp tổng hợp bất đối xúng chiral (Chiral pool) từ nguyên liệu đầu L-tert-Leucin và L-Valine có sẵn cấu hình
của (S)-terí-butyl, (S)-isopropyl tương ứng. Để tổng hợp chọn lọc nhóm E-
3.2.1. Tỗng họp chất 64
Để có nguyên liệu cho phản ứng Wittig tổng hợp £-olefĩn, chúng tôi chuyển hóa nhóm axit của L-valin thành nhóm andehit qua phản ứng Weinreb. Đầu tiên bảo vệ nhóm NH2 của L-valin bằng tác nhân Boc2 0trong dung môi í-butanol-nước có mặt của xúc tác NaOH tạo thành hợp chất 63,
hiệu suất 72%. Sau đó amid hóa hợp chất 63 nhờ phản ứng Weinreb trong sự có mặt của các tác nhân EDC, HOBt và ỉ-PrNHEt, trong dung môi DMF tạo thành Weinreb amid 64 với hiệu 86% như được mô tả trong sơ đồ 3.7. cấu true của 64 được xác định bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân.
NH(Me)OMe n
EDC, 1.1 equiv. HOBt, II
i-PrNHEt, DMF, rt, 12h B o c H N ^ Me H20, t-BuOH, 48h 64 63a 63 Sơ đồ 3.7. Tổng hợp hợp chất 64 V
Í.5 1.3 1,0 í. 5 í.o S.5 S,D 4.S J.o 3.S 3.0 2.5 2.0 i.5 a.ữ 0.5 ppm
Trên phổ ^-N M R của 64 xuất hiện tín hiệu cộng hưởng ở vùng trường cao 5 = 1,39 dạng singlet với 9 nguyên tử H đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của proton trong ba nhóm metyl của nhóm bảo vệ Boc; tín hiệu ở ô = 3,74 (s, 3H) đặc trưng cho proton ở nhóm metoxy. Độ chuyển dịch ô = 5,13 (m, 1H), 4,54 (m, 1H) và 1,96 (m, 1H) làn lượt tương ứng vói các proton của các nhóm metin như CHNH, CHNH, (CH3)2CH-. Độ chuyển dịch tại 3,18 (s, 3H) là đặc trưng của nhóm metyl liên kết với N (CH3N); hai tín hiệu doublet với độ chuyển dịch ở 0,93 (d, 3H, 7=7 Hz) và 0,88 (d, 3H, 7=7 Hz) ứng với proton của các nhóm metin của (CH3)2CH- và (CH3)2CH-. Qua đó khẳng định cấu trúc sản phẩm thu được là phù họp.
3.2.2. Tổng họp chất 65
Khử Weinrebamit 64 bằng tác nhân khử mạnh L 1A IH 4 trong dung môi THF khan, ở 0°c trong khoảng 0,5h và nâng dần lên nhiệt độ phòng trong khoảng lh tạo thành andehit 65 với hiệu suất 78% (sơ đồ 3.8).
o o
^ BocHNv A h
64 65 (78%)
Sơ đồ 3.8. Tổng hợp chất 65 Cấu trúc của 65 được xác định dựa vào phổ ^-NM R.
Hình 3.5. Phổ lH-NMR của chất 65
Phổ ’H-NMR của 65 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của các proton có mặt trong phân tử. Tín hiệu cộng hưởng ở trường yếu 9,64 ppm singlet 1H là đặc trưng của nhóm andehit (CHO). Tín hiệu tại vùng trường cao l,45ppm singlet, 9H đặc trưng cho độ chuyển dịch hóa học của ba nhóm metyl trong nhóm bảo vệ Boc của 65. Tiếp theo, tín hiệu của các nhóm metin như CHNH, CHNH và (CH3)2CH- cộng hường lần lượt tại 5,08 (m, 1H), 4,25 (m, 1H) và 2,29 (m, 1H). Ngoải ra, tín hiệu của cặp doublet ở 1,03 ppm (d, 3H, 7=7 Hz và 0,95 ppm (d, 3H, 7=7 Hz) là đặc trưng của proton trên hai nhóm metyl của isopropyl (CH3)2CH-. Như vậy, từ các giữ liệu phổ NMR ở có thể trên khẳng định cấu trúc của andehit 65.
3.2.3. Tổng hợp chất 66
Cấu hình £-olefin trên block3 được tổng hợp nhờ áp dụng phản ứng Wittig. Andehit 65 phản ứng vóitác nhân Wittig este etyl-2-phenyltriphotphin propanat ở 0°c và môi trường khí N2, ữong dung môi diclometan tạo thành
BocHN Ọ Л 1.0 equiv. Ph33P Ỵ ^ (■ O ^ BocHN CH2CI2, 0 °c, 2h 65 66 (86%) Sơ đồ 3.9. Tổng hợp chất 6 6
Cơ chế hình thành sản phẩm E-olefin chọn do sự điều khiển của cấu hình các sản phẩm trung gian trong phản ứng Wittig.
P h3P = ( R1 R2 -.r ỉ ? R3 R [2 +2] -I c y c lo a d d ì t io n P h 3 Ỉ C PhgP=0 R R, A r - R
Sơ đồ 3.10. Cơ chế phản ứng wittig
Cấu trúc của sản phẩm được khẳng định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân ^-NM R .Trên phổ !H-NMR xuất hiện tín hiệu ở 6,51, 1H vói hằng số tương tác /=1,5 và 9,5Hz là đặc trưng cộng hưởng của proton E-oleũn (CH=C-); tín hiệu tại 4,21 (q, 2H) là đặc trưng của proton trong nhóm etyl (СН2СН3). Tín hiệu tại 4,25 (m, 1H) ứng vói proton trong nhóm CHNH, tín hiệu tại 1,92 (s, 3H) là đặc trưng của nhóm metyl gắn với liên kết đôi (CHjC=CH). Tín hiệu tại 1,76 (m, 1H) là tín hiệu cộng hưởng của proton metin trong nhóm (CH3)2CH, các tín hiệu của các nhóm metyl còn lại tương tự như hợp chất 65. Các dữ liệu trên cho phép khẳng định cấu trúc của chất 66.
Hình 3.6. Phổ ‘H-NMR của hợp chất 66
3.2.4. Tổng hợp chất 67 (block 3)
Để thu được hợp chất 67 chúng tôi loại bỏ nhóm Boc trong họp chất 66
bằng triAoaxetic trong CH2CI2 ỡ nhiệt độ phòng trong 0,5h. Sản phẩm thu được với hiệu suất 77% (sơ đồ 3.11). cáu trác sản phẩm được xác định bằng phương pháp phổ ^-NMR.
r I r j 4- J î mn 1 . 1 . I M » í ir « 4: V IV T r^ r4.*J C: rr • *r. w lû a
Hình 3.7. Phổ 'H-NMR của hợp chất 67
Từ phổ *H-NMR của hợp chất 67 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu proton. Tín hiệu tại 6,56 ppm, doublet với hằng số J = 8,5Hz đặc trưng cho nhóm E-
olefin (CH=C-). Tín hiệu cộng hưởng quaterlet tại 4.17 ppm là đặc trưng của nhóm metylen của etyl (CH2CH3). Tín hiệu cộng hưởng tại 3,36 dạng doublet- doublet có hằng số J = 7 và 10 Hz là đặc trưng của nhóm metìn của gắn với NH (CH-NH). Tín hiệu của nhóm metyl gắn với olefin cộng hưởng tại 1,84 (s, 3H, CH3C=CH). Tín hiệu tại 1,64 ppm dạng multiplet, 1H, là đặc trưng của nhóm metin trong nhóm isopropyl (CH3)2CH-). Tín hiệu cộng hưởng của
3 proton tại 1,27 ppm dạng triplet có hằng số tương tác J = 7Hz là đặc trưng
của metyl trong nhóm ethyl (C H 2 -C H 3 ). Hai cặp tín hiệu doublet tại 0,95 (d, 3H, J =7 Hz) và 0,87 (d, 3H, J =7 Hz) là của hai nhóm metyl của isopropyl (CJỈ3)2CH-). Từ phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân ^-NMR cho phép khẳng định cấu trúc của chất 67.
3.2.5. Tỗng họp chất 68
Block 2 có cấu trức của terí-Leucin, là nguyên liệu sẵn có, do đó chúng tôi không tổng hợp block 2 mà tiến hành bảo vệ nhóm amin của terí-Leucin nhờ phản ứng với B0C2O trong dung môi terí-butanol-nước có mặt của xúc tác NaOH tạo thành chát 68 với hiệu suất 81% (sơ đồ 3.12).
(B0c)20,N a0H1N ỉ OH “ "N/ Ỵ 0 68 BocHN' f-Bu0H,H20, 20-40 °c, 48h Sơ đồ 3,12. Tổng hợp hợp chất 68 Cấu tróc sản phẩm được khẳng định bằng phổ ^-NMR. 11 1 0 ...I” 9 ,J* ^ -* • 'I U» (D re I • «3 t±l Ợ-, - • [n < 1 ỉ - h 1 6 f i r- 'ịễ ì ộ — 1-t ^ V c? 0» Jn *n r» rr <4 t ■ '-Ỉ r* 1" V V I w \___ L \ạjì - 1 NW- KRE uac p.k ĩrrs m Í--1 rt* SỈ! ss na a» :J pp* Hình 3.8. Phổ ‘H-NMR của hợp chất 68
Phổ XH-NMR đã khẳng định cáu trúc của chất 68. Tín hiệu cộng hưởng tại 5,08 ppm đặc trưng của nhóm NH. Tín hiệu cộng hưởng tại 4,12 ppm đặc
trưng của nhóm metin trong phân tử 68. Tín hiệu của ba nhóm metyl trong nhóm bảo vệ Boc cộng hưởng tại 1,45 ppm. Tín hiệu vùng trường cao còn lại tại 1,04 ppm là đặc trưng của ba nhóm metyl trong nhóm tert.
3.2.6. Tểng hợp chất 69
Đẻ tổng hợp hemỉasterlỉn cần phải ghép các block 1, block 2 và block 3. Đầu tiên thực hiện phản ứng ghép nối block 2 với block 3 trong dung môi DMF, có mặt của các tác nhân EDC, HOBt và i-PrNHEt, ở nhiệt độ phòng trong khoảng 12h tạo thành chất 69 với hiệu suất phản ứng 73% (sơ đồ 3.13).
Sơ đồ 3.13. Tổng hợp hợp chất 69
Cấu trúc của sản phẩm 69 được xác định bằng phương pháp phổ 1H- NMR (xem chi tiết trong phần thực nghiệm).
BocHI
Ố 68
EDC, HOBT, /-PrNEt, OH DMF, 27 °c, 12h 67 BocHI Ố 69 (73%) ___ĨL JL B 7
Trên phổ ^-N M R của họp chất 69 có tín hiệu cộng hưởng tại 6,56 ppm dạng doublet-doublet có hằng số tương tác lớn nhất J = 8,5 Hz là đặc trưng của nhóm .E-olefin. Nhóm metin trên họp phần block 2 của họp chất 69 cộng hưởng tại 4,56 ppm ((CH3)3CHC0 -)).TÍI1 hiệu cộng hưởng 4,18 ppm dạng multiplet là đặc trưng của metilen trong nhóm etyl (C H 2C H 3). Nhóm metin gắn kết với NH trên block 3 cộng hưởng tại 3,76 dạng doublet với hằng số tương tác J = 9,5Hz. Tín hiệu cộng hưởng của ba proton tại 1,93 là đặc trưng của nhóm metyl liên kết vói olefin. Nhóm metin của isopropyl trên block 3 cộng hưởng tại 1,81. Các tín hiệu vùng trường cao tại 1,42 ppm dạng singlet với 9 proton cộng hưởng là đặc trưng của ba nhóm metyl trong nhóm bảo vệ Boc trên block 2. Tín hiệu cộng hưởng tại 1,28 dạng triplet với ba proton cộng hưởng có hằng số tương tác J = 7Hz là đặc trưng của phân nhóm metyl của nhóm etyl (C H 2 C H 3), tín hiệu cộng hưởng overlap tại 0,99-0,87 với mười năm proton cộng hưởng là của hai nhóm íerí-butyl và isopropyl của chất 69. Từ kết quả phân tích phổ ’H-NMR trên đã khẳng định cấu trúc của chất 69.
3.3. TỔNG HỢP HEMIASTERLIN
Hemiasterlin là tripeptid có hoạt tính chống ung thư tương đương như vinblastin và taxol nhờ ức chế quá trình polymer hóa tubulin trong giai đoạn phân bào nên được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Nhiều dẫn xuất mới của hemiasterlin đã được tổng hợp với cấu trúc và hoạt tính lý thú. Được gợi ý từ ý tưởng các hợp chất có chứa hệ a,ß-liên hợp làm trung tâm thu nhận các nucleophile sinh học theo phản ứng Michael mở ra hướng mới trong tổng hợp các dẫn xuất của hemiasterlin có cấu trúc lược giản rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Để tổng hợp dẫn xuất mới của hemiasterlin, chúng tôi tiến hành ghép nối các block 1, block 2-3 đã tổng hợp ở trên nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có cấu trúc đơn giản và hoạt tính chống ung thư cao.
3.3.1. Tỗng họp chất 70