- Phổ khối lượng (MS)
N-METYLINDOL BẰNG NAPHTHALEN VÀ BENZOFURAN
126 được chứng minh bằng phương pháp 1H-NMR.
N-METYLINDOL BẰNG NAPHTHALEN VÀ BENZOFURAN
Bioisostere là các nhóm đẳng cấu điện tử (isostere) cho cùng một tác dụng sinh học hay còn gọi là nhóm đẳng cấu sinh học. Thay đổi các
bioisostere là chiến lược quan trọng trong thiết kế phát triển thuốc, nhằm tìm kiếm các thuốc mới có các tương tác tốt hơn với mục tiêu tác dụng, hạn chế được độc tính và tác dụng phụ của thuốc [29, 30, 32]. Chúng tôi lựa chọn các bioisostere là nhân naphthalen và benzofuran để thay thế cho nhóm N-metylindol của hemiasterlin nguyên bản. Naphthalen có những đặc tính điện tử tương tự như indol [26-30, 59-62] nên hy vọng hemiasterlin mới chứa bioisostere này có hoạt tính tốt. Benzofuran là dị vòng cũng có đặc tính tương tự như indol và cặp điện tử chưa sử dụng trên nguyên tử nitơ có đặc tính điện tử như N-metyl trên nhân indol của hemiasterlin nguyên bản nhưng có liên kết hydro mạnh nên hy vọng có tương tác tốt với đích tác dụng [32]. Các lý do trên đã khích lệ chúng tôi tổng hợp các hemiasterlin mới nhờ sự thay đổi nhân N-meylindol bằng nhân naphthalen và bezofuran nhằm tìm kiếm các hemiasterlin có cấu trúc mới và hoạt tính lý thú.
Các hemiasterlin kiểu này được tổng hợp nhờ ghép nối của block 1 là các axit N-metyl-α,α-dimetylarylpropanoic 133a-b với các dipeptit block 2-3 là 142b để tạo thành các hemiasterlin mới. Mặt khác block 1 133a-b là hỗn hợp các racemic nên hemiasterlin tạo thành cả ở dạng thiên nhiên (S) và phi thiên nhiên (R) của nguyên tử cacbon gắn với nhóm NH-metyl trên block 1. Với phương pháp tổng hợp này chúng tôi thực hiện được cả 2 nhiệm vụ là tổng hợp được các hemiasterlin có cấu hình thiên nhiên và phi thiên nhiên với sự thay đổi các bioisotere khác nhau.
3.7.1. Tổng hợp các este hemiasterlin
Các hemiasterlin này được tổng hợp nhờ sự ghép nối của block 1 với dipeptit block 2-3 có chứa nhóm N-metyl tại block 3. Bản chất của phản
119
ghép nối block 2-3 với block 1 là phản ứng tổng hợp tripeptit, cũng tương tự như phản ứng tổng hợp dipeptit block 2-3, tác nhân hoạt hóa được sử dụng là EDC và HOBt hoặc PyPOP, qua nghiên cứu tài liệu [2, 6, 7, 8] nhiều công trình tổng hợp hemiasterlin sử dụng tác nhân hoạt hóa là PyPOP nên chúng tôi lựa chọn tác nhân này.
Hợp chất 142b (block 2-3) phản ứng với 1,1 đương lượng chất 133a (block 1) trong sự có mặt của tác nhân hoạt hóa PyPOP và 2,5 đương lượng DIEA, phản ứng được thực hiện trong dung môi DMF tại nhiệt độ phòng trong khoảng 18h nhận được hemiasterlin 143a và hemiasterlin 143a' với hiệu suất tương ứng là 26% và 23%.
Sơđồ 3.34
Cấu trúc của các sản phẩm 143a và 143a’ được chứng minh bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp phổ hiện đại như: IR, 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và NOESY.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của hemiasterlin 143a và
143a' thể hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng, hai phổ này có dạng phổ tương tự như nhau nhưng giá trị cộng hưởng đều có sự khác nhau rõ ràng. Điều này dễ hiểu vì hai hợp chất 143a và chất 143a' là cặp đồng phân dia
lập thể không đối quang (diastereomer) nên có dạng phổ 1H-NMR tương tự nhau, nhưng trên phân tử của hai hợp chất này có nhiều trung tâm bất đối (ba trung tâm) nên các tín hiệu cộng hưởng dễ dàng tách ra khỏi nhau.
120
Hình 3.21. Phổ1H-NMR của hợp chất 143a
Hình 3.22. Phổ1H-NMR của hợp chất 143a'
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 143a’ tín hiệu cộng hưởng vùng
trường thấp của 4 proton multiplet trong khoảng 7,78-7,84 ppm đặc trưng cho 4 proton trên nhân naphthalen, tín hiệu của hai proton ở vị trí 6’ và 7’ của nhân naphthalen thể hiện dưới dạng tín hiệu multiplet trong khoảng 7,47-7,50 ppm, tín hiệu của proton ở vị trị H-1’ trên nhân naphthalen cộng hưởng tại 7,61 ppm dạng doublet với hằng số tương tác đặc trưng là 2,5 Hz. Tín hiệu cộng hưởng của một proton doublet tại 6,63 ppm với J = 9,0 Hz là đặc trưng của proton E-olefin (H-3); tín hiệu của một proton triplet tại 5,12 ppm được gán cho vị trí H-4; tín hiệu tại 4,70 được gán cho vị trí
ON N H O O N NH O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 143a O N H O O N NH O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 143a'
121
H-14; tín hiệu tại 4,21 ppm được gán cho proton H-10. Nhóm etyl của hợp chất 143a' có các giá trị cộng hưởng tại 4,11 ppm (2H, q, CH2CH3) và 1,23 ppm (3H, t, J = 7,0 Hz, CH3CH2). Tín hiệu đặc trưng của nhóm N-metyl trên block 1 của hợp chất 143a’ cộng hưởng tại 3,02 (3H, s) trong khi tín
hiệu cộng hưởng của nhóm N-metyl trên block 3 của hợp chất 143a’ cộng hưởng ở trường cao hơn tại 2,04 ppm (3H, s). Tín hiệu vùng trường cao của 3 proton singlet tại 1,90 ppm là đặc trưng cộng hưởng của nhóm metyl liên kết với nối đôi E-olefin. Hai nhóm gemdimetyl trên block 1 thể hiện tại 1,56 ppm và 1,52 ppm. Nhóm isopropyl của block 3 trên phân tử hợp chất
143a’ thể hiện ở ba tín hiệu cộng hưởng, trong đó tín hiệu cộng hưởng của
nhóm metin (H-5) là dạng multiplet tại 1,85-1,88 ppm, hai nhóm metyl là hai cặp doublet cộng hưởng tại 0,87 ppm với J = 7,0 Hz và 0,85 ppm với J
= 7,0 Hz. Nhóm tert-butyl của block 2 trên phân tử hợp chất 143a' là tín hiệu singlet cộng hưởng tại 0,99 ppm (9H, s). Giá trị độ chuyển dịch hóa học của proton H-14 của hợp chất 143a' và chất 143a được so sánh với các dữ liệu của các tài liệu [8, 9, 20] cho phép khẳng định cấu hình của cacbon gắn với nhóm NH-metyl trên block 1 của hợp chất 143a' có cấu hình R của hợp chất 143a có cấu hình S.
Để khẳng định cấu hình của cacbon có chứa nhóm NH-metyl trên block 1 của chất 143a và 143a' chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hai chiều NOESY để tìm các tương tác của các proton hoặc nhóm proton trong không gian gần với nhau. Kết quả phân tích phổ NOESY đã khẳng định cấu hình của cacbon gắn với nhóm N-metyl trên block 1 của hợp chất 143a là S và của hợp chất 143a' là R, nghĩa là hợp chất 143a' có cấu hình phi nhiên trong khi hợp chất 143a có cấu hình thiên nhiên. Các tương tác trên
phổ NOESY khẳng định cấu hình của hợp chất 143a và 143a' được thể hiện như hình vẽ sau [20]:
122
Ngoài ra, trên phổ 13C-NMR của hợp chất 143a và 143a' thể hiện
đầy đủ tín hiệu cộng hưởng của 33 nguyên tử cacbon trong phân tử. Các giá trị cộng hưởng của hợp chất 143a và hợp chất 143a' hoàn toàn phù hợp với cấu hình của chúng khi so sánh với các chất tương tự đã được công bố trên các tài liệu [8,9].
Hình 3.23. Phổ13C-NMR của hợp chất 143a
Hình 3.24. Phổ13C-NMR của hợp chất 143a'
Cơ chế hình thành sản phẩm 143a và 143a' nhờ xúc tác PyBOP trong sự có mặt của DIPEA được giải thích như sau [79, 82]:
ON N H O O N NH O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 143a O N H O O N NH O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 143a'
123
Sơđồ 3.35
Như vậy, nhờ phản ứng ghép nối của block 1 với dipeptit block 2-3, chúng tôi đã tổng hợp thành công hai este hemiasterlin nhờ sự thay thế nhóm N-metylindol bằng bioisostere naphthalen đồng thời có sự thay đổi cấu hình của nhóm N-metyl trên block 1 ở cấu hình thiên nhiên (S) và phi thiên nhiên (R).
Tương tự, dipeptit 142b (block 2-3) phản ứng với 1,1 đương lượng chất 133b (block 1) trong sự có mặt của tác nhân hoạt hóa PyPOP và 2,5
đương lượng DIEA, trong dung môi DMF tại nhiệt độ phòng trong khoảng 18h nhận được hemiasterlin 143b và hemiasterlin 143b' với hiệu suất tương ứng là 24% và 32%. Cơ chế hình thành hemiasterlin 143b và 143b’ được giải thích tương tự như sự hình thành các hemiasterlin 143a và 143a'.
124
Cấu trúc của các hemiasterlin 143b và 143b’ được chứng minh bằng các phương pháp phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và NOESY. Cấu hình của hemiasterlin 143b’ và 143b được chứng minh tương tự như hemiasterlin 143a và 143a’ và so sánh với các dữ liệu của các tài liệu [6-9]. Như vậy, nhờ phản ứng của block 1 là hỗn hợp của hai racemic 133a và 133b với dipeptit block 2-3 trong sự có mặt của tác nhân hoạt hóa
PyBOP. Chúng tôi đã tổng hợp thành công 4 este hemiasterlin có sự thay thế nhóm N-metylindol bằng bioisostere naphthalen và benzofuran ở cả hai kiểu cấu hình thiên nhiên (S,S,S) và phi thiên nhiên (R,S,S).