Cấu trúc của sản phẩm đƣợc khẳng định bằng phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H-NMR. Trên phổ 1H-NMR xuất hiện tín hiệu ở 6,51; 1H với hằng số tƣơng tác J = 1,5 và 9,5Hz là đặc trƣng cộng hƣởng của proton E-olefin
(CH=C-); tín hiệu tại 4,21 (q, 2H) là đặc trƣng của proton trong nhóm etyl (CH2CH3). Tín hiệu tại 4,25 (m, 1H) ứng với proton trong nhóm CHNH, tín hiệu tại 1,92 (s, 3H) là đặc trƣng của nhóm metyl gắn với liên kết đơi
(CH3C=CH). Tín hiệu tại 1,76 (m, 1H) là tín hiệu cộng hƣởng của proton metin trong nhóm (CH3)2CH, các tín hiệu của các nhóm metyl cịn lại tƣơng tự nhƣ hợp chất 103. Các dữ liệu trên cho phép khẳng định cấu trúc của chất
104.
Hình 3.6. Phổ 1H-NMR của hợp chất 104
3.2.4. Tổng hợp chất 105 (block 3)
Để thu đƣợc hợp chất 105 chúng tơi loại bỏ nhóm Boc trong hợp chất
104 bằng trifloaxetic trong CH2Cl2 ở nhiệt độ phòng trong 0,5h. Sản phẩm thu
đƣợc với hiệu suất 77% (sơ đồ 3.11). Cấu trúc sản phẩm đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phổ 1
H-NMR.
Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất 105
Từ phổ 1H-NMR của hợp chất 105 xuất hiện đầy đủ các tín hiệu proton. Tín hiệu tại 6,56 ppm, duoublet với hằng số J = 8,5Hz đặc trƣng cho nhóm E- olefin (CH=C-). Tín hiệu cộng hƣởng quaterlet tại 4.17 ppm là đặc trƣng của nhóm metylen của etyl (CH2CH3). Tín hiệu cộng hƣởng tại 3,36 dạng doublet- doublet có hằng số J = 7 và 10 Hz là đặc trƣng của nhóm metin của gắn với
NH (CH-NH). Tín hiệu của nhóm metyl gắn với olefin cộng hƣởng tại 1,84 (s, 3H, CH3C=CH). Tín hiệu tại 1,64 ppm dạng multiplet, 1H, là đặc trƣng của nhóm metin trong nhóm isopropyl (CH3)2CH-). Tín hiệu cộng hƣởng của 3 proton tại 1,27 ppm dạng triplet có hằng số tƣơng tác J = 7Hz là đặc trƣng của metyl trong nhóm ethyl (CH2-CH3). 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
(CH3)2CH-). Từ phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H-NMR cho phép khẳng định cấu trúc của chất 105.
3.2.5. Tổng hợp chất 106
Block 2 amino axit tert-Leucin, đây là nguyên liệu sẵn có, do đó chúng tôi không tổng hợp block 2 mà tiến hành bảo vệ nhóm amin của block 2 nhờ phản ứng với Boc2O trong dung mơi tert-butanol/nƣớc có mặt của xúc tác
NaOH tạo thành chất 106 với hiệu suất 81% (sơ đồ 3.12).
Sơ đồ 3.12. Tổng hợp hợp chất 106
Cấu trúc sản phẩm đƣợc khẳng định bằng phổ 1H-NMR.
Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của hợp chất 106
Phổ 1H-NMR đã khẳng định cấu trúc của chất 106. Tín hiệu cộng
hƣởng tại 5,08 ppm đặc trƣng của nhóm NH. Tín hiệu cộng hƣởng tại 4,12 ppm đặc trƣng của nhóm metin trong phân tử 106. Tín hiệu của ba nhóm
metyl trong nhóm bảo vệ Boc cộng hƣởng tại 1,45 ppm. Tín hiệu vùng trƣờng cao cịn lại tại 1,04 ppm là đặc trƣng của ba nhóm metyl trong nhóm tert.
3.2.6. Tổng hợp chất 107
Để tổng hợp hemiasterlin 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 107 với hiệu suất phản ứng 73% (sơ đồ 3.13).
Sơ đồ 3.13. Tổng hợp hợp chất 107
Cấu trúc của sản phẩm 107 đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phổ 1H- NMR (xem chi tiết trong phần thực nghiệm).
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 107 có tín hiệu cộng hƣởng tại 6,56 ppm dạng doublet-doublet có hằng số tƣơng tác lớn nhất J = 8,5 Hz là đặc
trƣng của nhóm E-olefin. Nhóm metin của trên hợp phần block 2 của hợp chất
107 cộng hƣởng tại 4,56 ppm ((CH3)3CHCO-)).Tín hiệu cộng hƣởng 4,18 ppm dạng multiplet là đặc trƣng của metilen trong nhóm etyl (CH2CH3). Nhóm metin gắn kết với NH trên block 3 cộng hƣởng tại 3,76 dạng doublet với hằng số tƣơng tác J = 9,5Hz. Tín hiệu cộng hƣởng của ba proton tại 1,93 là đặc trƣng của nhóm metyl liên kết với olefin. Nhóm metin của isopropyl trên block 3 cộng hƣởng tại 1,81. Các tín hiệu vùng trƣờng cao tại 1,42 ppm dạng singlet với 9 proton cộng hƣởng là đặc trƣng của ba nhóm metyl trong nhóm bảo vệ Boc trên block 2. Tín hiệu cộng hƣởng tại 1,28 dạng triplet với ba proton cộng hƣởng có hằng số tƣơng tác J = 7Hz là đặc trƣng của phân
nhóm metyl của nhóm etyl (CH2CH3), tín hiệu cộng hƣởng overlap tại 0,99- 0,87 với mƣời năm proton cộng hƣởng là của hai nhóm tert-butyl và
isopropyl của chất 107. Từ kết quả phân tích phổ 1H-NMR trên đã khẳng định cấu trúc của sản chất 107.
3.2.7. Tổng hợp chất 108
Để thực hiện phản ứng ghép nối block 2-block 3 với block 1 nhóm bảo vệ Boc của 107 cần phải đƣợc loại bỏ. Hợp chất 107 phản ứng với axit
trifloaxetic, trong dung mơi diclometan tại nhiệt độ phịng tạo thành hợp chất
108 (block1-block2) với hiệu suất 78% (sơ đồ 3.14). Cấu trúc của sản phẩm 108 đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phổ 1H-NMR, 13C-NMR.
Hình 3.10. Phổ 1H-NMR của hợp chất 108
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 108 xuất hiện các tín hiệu đặc trƣng
cho độ chuyển dịch hóa học của các proton có mặt trong phân tử. Các tín hiệu cộng hƣởng của chất 108 tƣơng tự nhƣ chất 107 nhƣng mất đi tín hiệu cộng hƣởng của nhóm bảo vệ Boc.
Hình 3.11. Phổ 13C-NMR của hợp chất 108
Trên phổ 13C-NMR của hợp chất 108 thể hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hƣởng của nguyên tử cacbon. Nhóm cacbonyl amid cộng hƣởng tại 168,0 ppm (CO-NH), nhóm cacbonyl của đầu axit có gắn với nhóm etyl cộng gƣởng tại 167,8 ppm (COEt). Tín hiệu cộng hƣởng của cacbon bậc 4 olefin tại 138,5 ppm (CH3C=CH) và cacbon bậc 4 bão hòa tại 33,3 ppm (C(CH3)3). Nguyên tử cacbon bậc 3 của nhóm CH olefin cộng hƣởng tại 130,3 (CH=CCH3), ba nguyên tử cacbon bậc 3 khác trong cấu trúc của chất 108 cộng hƣởng tại 61,7 ppm (CH(NH2)), 53,4 ppm (NHCH-CH=) và 32,1 ppm (CH(CH3)2). Cacbon của nhóm etyl có các tín hiệu cộng hƣởng tại 60,8 ppm (CH2-CH3) và 14,0 ppm (CH3-CH2). Tại vùng trƣờng cao tín hiệu cộng hƣởng tại 26,2 là đặc trƣng của ba nhóm metyl trong nhóm tert-butyl ((CH3)3), tín hiệu tại 18,5 là của hai nhóm metyl trong nhóm isopropyl ((CH3)2) và tín hiệu tại 13,0 là của nhóm metyl liên kết với olefin (CH3C=). Từ giữ liệu phổ 1H-NMR và 13C- NMR, khẳng định cấu trúc của 108.
3.3. TỔNG HỢP HEMIASTERLIN
Hemiasterlin là tripeptid có hoạt tính chống ung thƣ tƣơng đƣơng nhƣ vinblastin và taxol nhờ ức chế q trình polymer hóa tubulin trong giai đoạn phân bào nên đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Nhiều dẫn xuất mới của hemiasterlin đã đƣợc tổng hợp với cấu trúc và hoạt tính lý thú. Đƣợc gợi ý từ ý tƣởng các hợp chất có chứa hệ α,β-liên hợp làm trung tâm thu nhận các nucleophile sinh học theo phản ứng Michael mở ra hƣớng mới trong tổng hợp các dẫn xuất của hemiasterlin có cấu trúc lƣợc 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 thƣ cao.
3.3.1. Tổng hợp chất hemiasterlin 109
Dẫn xuất hemiasterlin 109 đƣợc tổng hợp nhờ phản ứng của 108 (block 2-3) với 100 (block 1). Phản ứng đƣợc thực hiệntrong dung mơi DMF có mặt của các tác nhân EDC, HOBT và iPrNEt ở nhiệt độ phòng trong 12h tạo thành hemiasterlin 109 với hiệu suất phản ứng 50 % (sơ đồ 3.15)
Hình 3.12. Phổ 1H-NMR của hợp chất 109
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 109 xuất hiện các tín hiệu đặc trƣng
cho độ chuyển dịch hóa học của các proton có mặt trong phân tử. Tín hiệu cộng hƣởng ở 7,5 (br, 1H), 6,78 (br, 1H) và 6,59 (br, 1H) là đặc trƣng cho độ chuyển dịch hóa học của proton trong nhóm 2-furan. Tín hiệu cộng hƣởng của liên kết đôi trên hợp block 1 tại 6,57 pm (s, 1H) (CH=CNH), tín hiệu cộng hƣởng của E-olefin trên block 3 tại 6,47 ppm (CH=CCH3). Tín hiệu cộng
hƣởng của nhóm metin trên block 2 cộng hƣởng tại 4,54 ppm là dạng tín hiệu doublet-doublet có hằng số tƣơng tác J=9,0 và 16,5 H, nhóm metin gắn với
NH trên hợp phần block 3 cộng hƣởng tại 4,39 ppm, dạng doublet với hằng số tƣơng tác J=9,0 Hz, nhóm metin của isopropyl trên block 3 cộng hƣởng tại
1,88 ppm. Nhóm etyl gắn vào block 3 cộng hƣởng tại 4,13-4,20 (CH2CH3) và 1.27 (3H, t, J=7 Hz, CH3CH2). Nhóm metyl gắn với nhóm E-olefin cộng
hƣởng tại 1,93 ppm. Nhóm COCH3 của block 1 cộng hƣởng tại 2,10 ppm. Các tín hiệu proton của nhóm tert-butyl và isopropyl trong cấu trúc của chất
109 cộng hƣởng tại vùng trƣờng cao ở 0,97 (9H, s, 3CH3) và 0,86 (6H, dd,
J=7,5; 13,5, 2CH3).
Hình 3.13. Phổ 13C-NMR của hợp chất 109
Trên phổ 13C-NMR của hợp chất 109 thể hiện đầy đủ các tín hiệu của
các nguyên tử cacbon trong phân tử. Bốn tín hiệu của các nhóm cacbonyl cộng hƣởng tại vùng trƣờng thấp, tín hiệu ở 169,9 ppm là của nhóm cacbonyl (COEt); 168,1 ppm là của nhóm cacbonyl (CH3C=O) trên block 1; tín hiệu 164,6 ppm là của nhóm cacbonyl amid trên block 3 và tín hiệu ở 162,0 ppm là của nhóm cacbonyl amid trên block 2. Các tín hiệu của cacbon trên nhân furan cộng hƣởng tại 149,9 (=C-O furanyl); 143.9 (=CH-O furanyl); 113.7 (CH furanyl) và 112.0 (CH furanyl). Cacbon bậc 4 của olefin trên block 1 cộng hƣởng tại 139,6 ppm, cacbon bậc 4 của E-olefin cộng hƣởng tại 127,1
ppm. Cacbon CH olefin cộng hƣởng tại 129,8 ppm đƣợc gán cho nhóm CH olefin của block 1, tín hiệu tại 114,0 ppm đƣợc gán cho CH của E-olefin trên block 3). Ba nhóm metin (CH) bão hịa của 109 có các tín hiệu cộng hƣởng nhƣ sau: tại 61,1ppm đƣợc gán cho CH trên block 2, tín hiệu 60,7 ppm đƣợc
gán cho CH liên kết với NH trên block 3 và tín hiệu tại 34,9 ppm đƣợc gán cho nhóm CH của isopropyl trên block 3. Nhóm etyl gắn vào đầu axit trên block 3 cộng hƣởng tại 52,7 ppm (CH2-CH3) và 13,1 ppm (CH3CH2). Nhóm metyl của axteyl trong block 1 cộng hƣởng tại 32,7 ppm, nhóm metyl liên kết với E-olefin của block 3 cộng hƣởng tại 14,1 ppm. Ba nhóm metyl của tert-
butyl cộng hƣởng tại 36,4 ppm (C-(CH3)3), hai nhóm metyl của isopropyl trên block 3 cộng hƣởng tại 18,6 ppm.
Phổ khối lƣợng phân giải cao của hợp chất 109 tìm thấy tín hiệu
476.2757 phù hợp với mảnh ion giả phân tử [M+H]+ là C25H38N3O6.
Nhƣ vậy, kết hợp các kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1
H- NMR, 13C-NMR và HRMS đã khẳng định cấu trúc của hemiasterlin 109.
3.3.2. Tổng hợp hemiasterlin 110
Qua nghiên cứu tổng quan, nhận thấy rằng các hemiasterlin có hoạt tính chủ yếu ở dạng axit, do đó chúng tôi tiến hành thủy phân nhóm este của hemiasterlin 109 để nhận đƣợc hemiasterlin dạng axit. Hemiasterlin 109 phản ứng với LiOH trong dung mơi metanol-nƣớc ở nhiệt độ phịng trong khoảng 10h tạo thành hemiasterlin 110.
Hình 3.14. Phổ 1H-NMR của hợp chất 110
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 110 xuất hiện đầy đủ tín hiệu của các proton cộng hƣởng. Phổ 1H-NMR của chất 110 mất đi tín hiệu của nhóm etyl, các tín hiệu khác tƣơng tự nhƣ chất 109.
Hình 3.15. Phổ 13C-NMR của hợp chất 110
Phổ 13C-NMR của hemiasterlin 110 tƣơng tự nhƣ hemiasterlin 109 và mất đi các tín hiệu cộng hƣởng của nhóm etyl. Phổ phân giải cao của hemiasterlin 110 tìm thấy tín hiệu với giá trị 448.2442 phù hợp với ion giả
phân tử [M+H]+ là C23H34N3O6. Từ các dữ liệu phổ đã trên cho phép khẳng định cấu trúc của hemiasterlin 110.
KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp thành công block 1 của hemiasterlin từ 2-furandehit và axetyl glyxin qua phản ứng tổng hợp và thủy phân azlacton, với hiệu suất cao (72%).
2. Block 2 của hemiasterlin đƣợc tổng hợp từ L-tert-leucin qua phản ứng bảo vệ nhóm amino bằng Boc.
3. Đã tổng hợp thành công block 3 của hemiasterlin từ L-valin qua 5 bƣớc
phản ứng với hiệu suất cao (77%).
4. Đã tổng hợp thành công hai dẫn xuất mới của hemiasterlin có cấu trúc lƣợc giản chứa hệ α,β-liên hợp làm trung tâm phản ứng với các
nucleophinle sinh học là hemiasterlin (109) và hemiasterlin (110) với hiệu suất lần lƣợt là 50% và 94%. Cấu trúc của các sản phẩm đƣợc chứng minh bằng các phƣơng pháp cộng hƣởng từ hạt nhân và khối phổ phân giải cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Văn Tuyến, Hóa học hữu cơ nâng cao – Các phƣơng pháp tổng hợp hữu cơ hiện đại (2012), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
2. Talpir, R., Benayahu, Y., Kashman, Y., Pannell, L. & Schleyer, M.
Tetrahedron Lett. 1994, 35, 4453–4456.
3. Coleman, J. E., de Silva, E. D., Kong, F., Andersen, R. J. & Allen, T. M.
Tetrahedron 1995, 51, 10653–10662
4. Coleman, J. E., Patrick, B. O., Andersen, R. J. & Rettig, S. J. Acta Cryst.Sec. C 1996, C52, 1525–1527.
5. Anderson, H. J., Coleman, J. E., Andersen, R. J. & Roberge, M.
CancerChemother. Pharmacol. 1997, 39, 223–226.
6. Nieman, J. A. et al., J. Nat. Prod. 2003, 66, 183–199.
7. Arie Zask et al, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2004, 14,
4353–4358.
8. Ayako Yamashita et al, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2004,
14, 5317–5322.
9. Chuan Niu et al, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2004, 14,
4329–4332.
10. Zabriskie, TM; Klocke, J.A; Ireland, C.M; Marcus, A.H; Molinski, T.F; Faulkenr, D.J; Xu, C; Clardy, J.J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 108, 3123
11. Frtrot, E; Coste, J.; Pantaloni, A.; Dufour, M.-N.; Jouin, P. Tetrahedron 1991, 47, 259.
12. Coupling of (S)-N-Fmoc-tert-leucine (26) with the amino acid salt 21, via a procedure described by Frtrot et al.,20 gave a similar yield of the corresponding dipeptide derivative. Attempts to improve the efficiency of the formation of 23 (or a synthetically equivalent intermediate) are in progress.
13. Nahm, S.; Weinreb, S. M. Tetrahedron Lett. 1981, 22, 3815. 14. Fehrentz, J.-A.; Castro, B. Synthesis 1983, 676.
15. Zask, A.; Birnberg, G.; Cheung, K.; Kaplan, J.; Niu, C.; Norton, B.; Suayan, R.; Yamashita, A.; Cole, D.; Tang, Z.; Krishnamurthy, G.; Williamson, R.; Khafizova, G.; Musto, S.; Hernandez, R.; Annable, T.; Yang, X.; Discafani, C.; Beyer, C.; Greenberger, L. M.; Loganzo, F.; Ayral- Kaloustian, S.J. Med. Chem., in press. Other references citedtherein. Also see Ref.5.
16. (a) Plochl, J.Ber.1883,16, 2815; (b) Erlenmeyer, E.Justus Liebigs Ann. Chem.1893, 275,1.
17. (a) Meiwes, J.; Schudok, M.; Kretzschmar, G.Tetrahedron: symmetry1997,8, 527; (b) Audia, J. E.; Evrard, D. A.; Murdoc, G. R.; Droste, J. J.; Nissen, J. S.; Schenck, K. W.; Fluzinski, R.; Lucaites, V. L.; Nelson, D. L.; Cohen, M. L.J. Med. Chem.1996, 39, 2773, andother references citedtherein.
18. Optically pure L- and D-amino acids were obtained by kinetic resolution. Wu, Y.; Megati, S.; Panolil, R.; Padmanathan, T.; Kendall, J.; Glestos, C.; Wilk, B., unpublishedresults
19. (a) Compound8was prepared as described: Corey, E. J.; Jautelat, M.; Oppolzer, W.Tetrahedron Lett.1967, 2325;
(b) Matsuyama, H.; Nakamura, T.; Iyoda, M. J. Org. Chem.2000, 65, 4796. 20. Ishihara, K.; Hanaki, N.; Yamamoto, H.Synlett1995, 721.
21. Vedejes, E., Kongkittingam, C. J.Org.Chem. 2001, 66, 7355-7364.
22. Reddy, R.; Jaquith, J.B., Neelagiri, V.R., Saleh-Hanna, S., Durst, T. Org. Lett. 2002, 4(5), 695-697.
23. Schmidt, U.; Schumacher, A.; Mittendorf, J.; Riedl, B.J. Pept. Res.1998, 52, 143.
24. Frerot, E.; Coste, J.; Pantaloni, A.; Dufour, M.-N.; Jouin, P.Tetrahedron1991, 47, 259.
25. Fletcher, S. R.; Baker, R.; Chambers, M. S.; Herbert, R. H.; Hobbs, S. C.; Thomas, S. R.; Verrier, H. M.; Watt, A. P.; Ball, R. G.J. Org. Chem.1994, 59, 1771–1778.
26. Pine, S. H.; Zahler, R.; Evans, D. A.; Grubbs, R. H. J. Am. Chem. Soc.1980, 102, 3270–3272
27. Meanwell, N. A.; Roth, H. R.; Smith, E. C. R.; Wedding, D. L.; Wright, J. J. K.J. Org. Chem.1991, 56, 6897–6904.
28. Hensel, M. J.; Fuchs, P. L.Synth. Commun.1986, 16, 1285–1295.
29. Grison, C.; Geneve, S.; Coutrot, P. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 3831– 3834.