Hydroxamate được biết đến với vai trò là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học lý thú, nó đã trở thành tâm điểm chú ý của các nhà khoa học bởi hoạt tính chống ung thư. Các hợp chất nhóm này đã được sử dụng trong thiết kế trị liệu nhắm mục tiêu ung thư [43, 44], chúng có khả năng ức chế các histone deacetylase (HDACs) như Zolinza để điều trị ung thư hạch tế bào T ở da [45], Belinostat được sử dụng để điều trị ngoại biên U lympho tế bào T [46] và Panobinostat điều trị đa u tủy [47] và CUDC-101 hiện đang được thử nghiệm lâm sàng [48] hoặc Trichostatin A và Oxamflatin (hình 1.4). Hợp chất Trichostatin A (TSA) có thể ức chế sự biểu hiện giảm oxy mô của yếu tố phát triển màng trong mạch máu (VEGF) và ngăn cản sự tạo mạch cả in vitro và in vivo. Vì vậy, tăng cường đáp ứng miễn dịch và ức chế sự tạo mạch của khối u, ngoài ra nó còn có thể ngăn cản rõ rệt sự phát triển khối u ban đầu và sự di căn.
Ngày nay, hợp chất TSA thường được sử dụng làm chất đối chiếu cho các nhà khoa học trong việc nghiên cứu tìm ra các chất ức chế HDAC mới [49-51]. Hợp chất SAHA không những ức chế sự phát triển tế bào, mà nó còn làm kết thúc sự biệt hoá, ngăn ngừa sự hình thành khối u trên chuột [52]. Do đó, có thể thấy các chất hydroxamate là những chất thể hiện là nhóm tác nhân chống ung thư đầy triển vọng [53-56] từ đó đã mở ra một hướng nghiên cứu mới trong con đường tìm thuốc mới điều trị ung thư.
Hình 1.4: Cấu trúc một số hợp chất hydroxamate
Năm 2018 tác giả Nguyễn Hải Nam và các cộng sự [57] đã cho các dẫn xuất của 2-aminobenzoic acid 54a-d phản ứng với formamide bằng cách đun hồi lưu ở 1200C và khuấy trong 6 giờ thu được các dẫn xuất của quinazolinone 55a-d. Sau đó các dẫn xuất quinazolinone 55a-d được hòa tan trong acetone, thêm K2CO3 vào và khuấy ở 500C trong 1 giờ, thêm tiếp chất xúc tác KI vào, khuấy thêm 15 phút rồi cho methyl 4-bromobenzoate vào khuấy thêm 5 giờ ở 500C thu được các dẫn xuất ester 56a-d. Các dẫn xuất ester trung gian này được hòa tan trong dung môi DMF, sau đó cho thêm hydroxyamin.HCl vào và nhỏ thật chậm dung dịch NaOH vào, khuấy hỗn hợp phản ứng thêm 3 giờ thu được các hợp chất hydroxamic 57a-d. Các hợp chất 57a-d này đã được thử hoạt tính trên các dòng tế bào ung thư đại tràng (SW620), ung thư tuyến tiền liệt (PC3), ung thư phổi (NCI-H23) cho giá trị IC50 rất cao chỉ từ 0,62-1,50 M trên cả 3 dòng tế bào này. Tác dụng của vị trí của nhóm thế dường như cũng phụ thuộc vào bản chất của nhóm. Ví dụ, với một nhóm thế methyl, sự thay thế ở vị trí 6 tốt hơn ở vị trí 7 (hợp chất 57c so với 57b).
Sơ đồ 1.13: Tổng hợp các hợp chất hydroxamate 57a-d
Ngoài ra, tác giả Nguyễn Hải Nam và các cộng sự cũng đã tổng hợp một số dẫn xuất hydroxamic bằng cách thay thế nhân phenyl của SAHA bằng khung benzothiazol làm nhóm khóa hoạt động, kết quả khảo sát độ dài cầu nối từ 2 đến 6 carbon cho hoạt tính tốt [58].
Sơ đồ 1.14: Tổng hợp các hợp chất 59a-g
(a) Acid adipic monomethyl ester hoặc acid suberic monomethyl ester , CDI, TEA, DMF, 4–5 giờ; (b) NH2OHHCl, NaOH, MeOH, 00C, 30 phút đến 1 giờ.
Kết quả thử độc tính tế bào in vitro cho thấy chất 59b, 59g có hoạt tính mạnh tương đương SAHA. Thậm chí trên 3 dòng tế bào SW620, AsPC-1 và NCI-H460, chất 59g có tác dụng mạnh gần gấp đôi so với SAHA, thể hiện ở giá trị IC50 = 0,32; 0,34; 0,39 μg/ml (tương ứng với từng dòng tế bào) so với của SAHA là IC50 = 0,50; 0,69; 0,68 μg/ml. Thử nghiệm hoạt tính kháng tế bào ung thư tiền liệt tuyến PC-3 in vivo với mô hình ghép dị chủng ở chuột cho thấy chất 59g ức chế 49,00% sự phát triển của khối u tương đương SAHA (48,30%) (liều 30 mg/kg). Giữ nguyên cầu nối 6 carbon đã được khảo sát nhóm nghiên cứu của tác giả tiếp tục thay đổi nhóm khóa hoạt động. Dãy dẫn chất acid hydroxamic mang khung 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl đã được thiết kế, tổng hợp. Nghiên cứu này cho thấy đã tổng hợp được nhiều dẫn chất chất mang khung 5-phenyl- 1,3,4 thiadiazol có hoạt tính kháng tế bào ung thư mạnh. Các chất 61a-c có IC50
thấp hơn SAHA từ 3-20 lần trên các dòng tế bào được thử nghiệm, còn các hợp chất 61d-f, 61m-o cũng cho hoạt tính thấp hơn hoặc tương đương SAHA và kết quả cho thấy nhiều hợp chất có hoạt tính chống ung thư tốt, như hợp chất 61a, 61f có hoạt tính tốt đối với dòng tế bào PC3 với giá trị IC50 lần lượt là 0,83 và 0,88 M; đặc biệt là hợp chất 61b có giá trị IC50 rất thấp trên 3 dòng tế bào AsPC-1, SW620 và NCI-H460 lần lượt là 0,63; 0,34 và 0,11 M. Các nghiên cứu trên cho thấy, việc giữ cầu nối 6C và thay nhân phenyl của SAHA bằng các dẫn chất vòng benzothiazol, 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol đều tạo ra được các chất có tác dụng kháng ung thư hiệu quả với hoạt lực mạnh hơn [59].
Sơ đồ 1.15: Tổng hợp các hợp chất 61a-o
Tiếp theo, năm 2016 tác giả Trần Khắc Vũ và các cộng sự [60] đã tổng hợp các dẫn xuất hydroxamic acid bằng cách cho dihydroartemisinin (62a) phản ứng với sodium azide (NaN3) trong sự có mặt của trimethylsilyl chloride và potassium iodide (KI) trong DCM ở 0-5oC để tạo ra chất trung gian 10β- azidoartemisin (62b). Hợp chất này sau đó được thủy phân bởi triphenylphosphine (Ph3P) trong hỗn hợp THF và nước (1:1) ở 65oC cho hợp chất 10β- aminoartemisinin (62c). Sau đó hợp chất 62c sẽ cho phản ứng với một loạt các anhydride acid cacboxylic, như anhydride succinic, anhydride glutaric, anhydride 3,3-dimethylglutaric, anhydride maleic và anhydride naphthalic trong dung môi DCM với sự có mặt của EDC.HCl và DMAP ở nhiệt độ phòng thu được một loạt các dẫn xuất mới có chứa nhóm carboxylic 63a-e. Các hợp
chất 63a-e sau đó phản ứng với O- (tetrahydro-2H-pyran-2-yl) hydroxylamine (H2N-O-THP) trong dung môi DCM trong sự có mặt của EDC/DMAP để cho các amid, sau đó nhóm bảo vệ THP của các amid này đã được loại bỏ bằng cách sử dụng benzoyl chloride để thu được các hợp chất hydroxamic acid 64a- e.
Sơ đồ 1.16: Tổng hợp các hợp chất 64a-e
(i) (CH3)3SiCl, NaN3, KI, CH2Cl2, 0oC, 2,5 giờ, 45%; (ii) Ph3P, THF/H2O (1:1), 65oC, 8 giờ, 81%; (iii) succinic anhydride, glutaric anhydride, 3,3-
dimethylglutaric anhydride, maleic anhydride, naphthalic anhydride, EDC.HCl, DMAP, CH2Cl2, nhiệt độ phòng, 12-15 giờ, 70-86%; (iv) O- (tetrahydro-2H-pyran-2-yl)hydroxylamine (H2N-O-THP), EDC.HCl, DMAP,
CH2Cl2, 6 giờ; (v) EtOH, benzoylchloride,3 giờ, 35-50% .
Các hợp chất 64a-e có hoạt tính ức chế HDAC tương đối tốt, ngoài ra tác giả cũng đã thử hoạt tính độc tế bào với các dòng tế bào HepG2 (ung thư gan), MCF-7 (ung thư vú) và HL-60 (ung thư bạch cầu), kết quả cho thấy hầu hết các hợp chất đều có hoạt tính, đặc biệt là hợp chất 64a với giá trị IC50 từ 6,41-14,17
g/mL.
Cũng trong năm 2016, tác giả Chao Ding và các cộng sự [61] đã tổng hợp các dẫn xuất hydroxamic acid mang khung 6-(1,2,3-triazol-4-yl)-4- aminoquinazolin 67a-e, các hợp chất này có hoạt tính ức chế EGFR / HER2 và HDAC tương đối tốt, ngoài ra hợp chất 67b và 67d còn có khả năng ức chế sự tăng sinh của năm dòng tế bào ung thư ở người (A549, A431, BT-474, SK-BR- 3 và NCI-H1975) với giá trị IC50 trong khoảng từ 0,49-8,76 M.
Sơ đồ 1.17: Tổng hợp các hợp chất 67a-e
(a) NH2CHO, hồi lưu; (b) SOCl2, DMF, hồi lưu; (c) anilin, iso-PrOH, 80C;
(d) trimethylsilylacetylene, Pd(PPh3)2Cl2, CuI, THF/Et3N, 80C; (e) TBAF, THF, nhiệt độ phòng ; (f) NaN3, DMF, 80C; (g) NH2OTHP, EDCI, DMAP, CHCl3, nhiệt độ phũng ; (h) CuSO4ã5H2O, sodium ascorbate, DMF, 60C; (i)
HCl, dioxane, nhiệt độ phòng.
Tiếp tục hướng nghiên cứu tổng hợp các hợp chất hydroxamate này thì tác giả Wiemann và cộng sự [62] đã tổng hợp và nghiên cứu cac dẫn xuất hydroxamate đi từ betulinic acid (2) theo con đường như sau:
Sơ đồ 1.18: Tổng hợp các hợp chất 70a-d, 71a-k
a) Ac2O, NEt3, pyridine, DMAP, 12giờ, 250C, 75%; b) Oxy hóa bằng tác nhân Jones (4giờ, 250C), 81%; c) oxalyl chloride, DCM, 2 giờ, 250C, NHR1OR2 , NEt3, DCM, 2-12 giờ, 250C: 71a (NH2OH.HCl, 68%), 71c (HNMeOMe.HCl,
77%), 71e ( HNMeOH.HCl, 66%), 71g (NH2OMe.HCl, 63%), 71i ( NH2OAll.HCl, 90%), 70a ( HNMeOMe.HCl, 52%), 70b ( HNMeOH.HCl, 81%), 70c (NH2OMe.HCl, 45%), 70d (NH2OAll.HCl, 68%); d) KOH , MeOH,
25 0C .
Các dẫn xuất tổng hợp được đã được thử hoạt tính trên một số dòng tế bào như: 518A2 (tế bào ung thư da), A2780 (tế bào ung thư biểu mô buồng trứng), A549 (ung thư phổi), MCF7 (tế bào ung thư vú) và tế bào chuột (NIH 3T3). Kết quả cho thấy các hợp chất hydroxamate 70a-d, 71a-k có nguồn gốc từ betulinic acid đều có hoạt tính tốt, đặc biệt là hợp chất số 71a với giá trị IC50
từ 1,4-0,1M (bảng 1.1).
Bảng 1.1:Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất hydroxamate 70a-d,71a-k
Hợp chất 518A2 (IC50, M)
A2780 (IC50, M)
A549 (IC50,
M)
MCF7 (IC50, M)
NIH 3T3 (IC50,
M)
2 9,40,7 8,8 0,9 17,1 1,1 10,2 1,2 16,1 1,4 68 4,50,1 18,3 0,5 6,2 0,4 11,0 0,5 >30 69 29,02,0 20,4 1,9 25,9 2,5 25,9 2,0 13,1 0,9 71a 1,60,1 1,3 0,1 1,3 0,1 1,4 0,1 1,1 0,1 71b 2,40,2 3,7 0,5 5,3 0,6 3,9 0,6 2,0 0,5 71c 17,5 0,6 19,3 1,1 20,1 1,4 16,4 0,9 17,4 1,1 71d 7,3 0,5 7,6 0,3 19,0 3,0 10,2 1,4 7,7 1,3 71e 3,5 0,3 2,0 0,1 4,3 0,7 2,3 0,3 2,9 0,6 71f Không phát hiện
71g 8,0 0,6 8,9 0,5 11,7 2,0 13,5 0,9 9,5 0,5 71h 5,8 1,2 12,3 0,9 6,9 0,2 21,9 0,7 15,2 0,5
71i 7,6 0,1 5,9 0,6 6,6 1,5 12,2 2,0 >30 71k 6,7 0,1 7,3 0,7 4,1 1,7 8,6 1,0 6,1 0,4 70a >30 20,7 1,6 14,5 1,3 18,7 1,2 26,7 2,0 70b 6,3 0,2 3,0 0,2 6,0 0,3 10,2 0,9 5,0 0,4 70c 17,2 1,6 12,0 1,5 6,1 1,1 13,8 1,6 12,7 1,1 70d 22,4 1,5 19,72,0 25,0 2,1 18,4 1,9 19,7 1,7
Sau khi đưa ra phương pháp tổng hợp thành công với betulinic acid, bằng các phương pháp tương tự nhóm tác giả này tiếp tục tổng hợp các hợp chất hydroxamate đi từ ursolic acid (3) và oleanolic acid (4) [63]. Đầu tiên olenaoic acid đượ acetyl hóa bằng anhydride axetic thì nhóm -OH ở C-3 chuyển thành
AcO- được hợp chất 72, sau đó cho hợp chất 72 phản úng với các hydroxy amine khác nhau sẽ thu được các hợp chất hydroxamate 73. Hướng tiếp theo là OA được oxy hóa bằng tác nhân Jones thu được hợp chất 74 với hiệu suất 81%, sau đó cho phản ứng với HNMeOMe.HCl hoặc HNMeOH.HCl hoặc NH2OMe.HCl đã cho các dẫn xuất hydroxamate tương ứng là 75a-c (sơ đồ 1.19, sơ đồ 1.20).
Sơ đồ 1.19: Tổng hợp các hợp chất 73a-h
(a) Ac2O, pyridin, NEt3, DMAP, 25°C, 12giờ, 86 %; (b) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ , NH2OH.HCl, NEt3, DCM, 25°C, 3giờ, 74%; (c) KOH, MeOH, 25°C, 4giờ, 98%; (d) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ , HNMeOMe.HCl, NEt3, DCM, 25
°C, 12giờ, 84 %; (e) KOH, MeOH, 25°C, 3giờ, 99 %; (f) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ , HNMeOH.HCl, NEt3, DCM, 25 °C, 1giờ, 48%; (g) KOH, MeOH,
25°C, 5h, 62 %; (h) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ , NH2OMe.HCl, NEt3, DCM, 25°C, 30 phút, 75 %; (i) KOH, MeOH, 25°C, 4giờ, 93 %.
Sơ đồ 1.20: Tổng hợp các hợp chất hydroxamate 75a-c
(a)CrO3, H2SO4, H2O, acetone, 25°C, 2giờ, 81%; (b) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ, HNMeOMe.HCl, NEt3, DCM, 25°C, 12giờ, 43 %; (c) (COCl)2, DCM, 25°C, 2giờ, HNMeOH.HCl, NEt3, 4 DCM, 25°C, 12 giờ, 44 %; (d) (COCl)2,
DCM, 25°C, 2giờ, NH2OMe.HCl, NEt3, DCM, 25°C, 2giờ, 80 %.
Các hợp chất hydroxamate đi từ nguyên liệu ursolic acid cũng được tổng hợp tương tự olenaoic acid. Các hợp chất hydroxamate này sau đó được thử hoạt tính gây độc tế bào, kết quả cho thấy 73a và 73b có hoạt tính mạnh cho dòng tế bào NIH 3T3 với giỏ trị EC50 lần lượt là 2,6 0,3 àM và 4,3 0,2 àM. Đõy là những kết quả hết sức lý thú, góp phần mở rộng cho các hướng nghiên cứu tiếp theo về tổng hợp các hợp chất hydroxamate đi từ các nguyên liệu ban đầu là các triterpenoid.
Qua tổng quan tài liệu có thể thấy nhiều hợp chất lai giữa các triterpenoid và các thuốc HIV qua cầu nối ester, ester-triazole hoặc amide-triazole có hoạt tính chống ung thư. Các dẫn chất benzamide và hydroxamate cũng là lớp chất có nhiều hoạt tính chống ung thư. Các hợp chất lai của của triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate là hướng nghiên cứu mới, rất lý thú và chưa được nghiên cứu nhiều. Do vậy, việc nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất lai của
triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate và nghiên cứu sàng lọc hoạt tính chống ung thư của chúng là vấn đề thiết thực và có ý nghĩa thực tiễn cao.