Tài liệu Tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của 5 -(4-bromobenzyliden) hydantoin và một số dẫn chất base mannich

BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN HIỆP TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ CỦA 5-(4’BROMOBEZYLIDEN)HYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT BASE MANNICH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN HIỆP TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ CỦA 5-(4’BROMOBEZYLIDEN)HYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT BASE MANNICH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn: 1. TS. Vũ Trần Anh 2. PGS.TS Đinh Thị Thanh Hải Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa hữu cơ HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.Vũ Trần Anh, PGS.TS Đinh Thị Thanh Hải, PGS. TS Nguyễn Quang Đạt là người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi hoàn thành khóa luận này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của : Ths Đặng Vũ Lƣơng (phòng NMR-Viện Hóa Học và Công Nghệ Việt Nam), Nguyễn Thị Sơn (bộ môn Hóa vật liệu- Khoa Hóa –Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), TS. Trần Thị Nhƣ Hằng (Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên) và toàn thể các thầy cô giáo, cán bộ kỹ thuật viên của Bộ môn Hóa hữu cơ, các thầy cô giáo trong trường, các phòng ban, thư viện-Trường Đại học Dược Hà Nội. Cuối cùng tôi, xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu vừa qua. Hà Nội, Ngày 13 tháng 5 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Tiến Hiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT HYDANTOIN..... 2 1.1.1 Tác dụng chống co giật ........................................................................... 2 1.1.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ........................................................ 3 1.1.3 Tác dụng chống ung thư .......................................................................... 4 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP 5-(4'- BROMOBENZYLIDEN)HYDANTOIN VÀ CÁC BASE MANNICH ….9 1.2.1 Phản ứng tổng hợp 5-arylidenhydantoin .............................................. .10 1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất base Mannich…………………………….13 CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, DUNG MÔI ............................ 15 2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .................................................................... 16 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 16 2.3.1 Phương pháp tổng hợp 5-(4’-bromobenzyliden)hydantoin và dẫn chất base Mannich................................................................................................... 16 2.3.2 Phương pháp xác định cấu trúc ........................................................... 17 2.2.3 Phương pháp thử tác dụng gây độc tế bào ung thư. ............................. 17 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC ........................................................................ 20 3.1.1 Tổng hợp 5-(4’-bromobenzyliden)hydantoin (H0). .............................. 21 3.1.2 Tổng hợp các dẫn chất base Mannich của 5-(4’bromobenzyliden)hydantoin (H1-H 6). ............................................................ 22 3.2 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC ... 27 3.2.1 Phổ hồng ngoại ...................................................................................... 27 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ................................................................. 27 3.2.3 Phổ khối lượng ...................................................................................... 27 3.3 THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ ........................ 27 CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN 4.1 VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC. ................................................................ 36 4.2 VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC. 4.2.1. Về phổ hồng ngoại (IR)......................................................................... 36 4.2.2 Về phổ cộng hưởng tử hạt nhân 1H-NMR ............................................ 37 4.2.3 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR ........................................... 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 1 C- NMR H- NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton A549 : Tế bào ung thư phổi ở người Ac2O : Anhydrid acetic AcOH : Acid acetic DMF : Dimethylformamid EGFR : Epidermal growth factor receptor (thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu mô) EtOH : Ethanol ESI : Phương pháp phun mù điện tử Hep- G2 : Tế bào ung thư gan ở người HMBC : Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết (Heteronuclear Multiple Bond Connectivity) HSQC : Phổ tương tác dị hạt nhân qua một liên kết (Heteronuclear Single-Quantum coherence) IC50 : Nồng độ ức chế 50% IR : Phổ hồng ngoại MCF7 : Tế bào ung thư biểu mô vú ở người MeOH : Methanol MS : Khối phổ (Mass spectrometry) PC3 : Tế bào ung thư tuyến tiền liệt DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU BẢNG TRANG Bảng 3.1 kết quả tổng hợp 5-(4’-bromobenzyliden)hydantoin và các dẫn 29 chất base Mannich (H1-H6) Bảng 3.2 Số liệu phổ IR và phổ 1H-NMR của các chất tổng hợp được 30 (H0-H6) Bảng 3.3 Số liệu phổ 13C-NMR của các chất tổng hợp được (H0-H6) 31 Bảng 3.4 Số liệu phổ ESI_MS của chất H0 và các dẫn chất base Mannich 32 (H1-H6) Bảng 3.5 Kết quả thử tác dụng của các chất tổng hợp được trên một số 34 dòng tế bào ung thư người (theo phương pháp SRB) Bảng 3.6 Kết quả xác định giá trị IC50 (µg/ml) của một số chất tổng hợp 35 được trên dòng tế bào Hep G2 (theo phương pháp SRB). Bảng 4.1 Các tương tác 1H-13C của 5-(4’-bromobenzyliden)hydantoin 42 Bảng 4.2 Các tương tác 1H-13C của 5-(4’-bromobenzylden)-3- 45 pyrrolidinomethylhydantoin (H6) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ HÌNH TRANG Hình 4.1.1. Phổ tương tác HSQC của chất H0 40 Hình 4.2.1.Phổ tương tác HMBC của chất H0 41 Hình 4.6.1. Phổ HSQC của hợp chất H6 43 Hình 4.6.2 Phổ HMBC của hợp chất H6 44 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong cuộc chiến chống lại bệnh tật, con người không ngừng tìm tòi, nghiên cứu để phát hiện ngày càng nhiều loại thuốc mới có hiệu quả trong phòng và điều trị bệnh. Thuốc mới được tìm ra có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và bán tổng hợp đóng vai trò quan trọng. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tao ra các thuốc mới, các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc các chất có hoạt tính sinh học có triển vọng để tạo ra các chất mới dự đóan có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị Các dẫn chất của hydantoin là dãy chất đã được quan tâm nghiên cứu về tổng hợp hóa học, tác dụng sinh học và ứng dụng rộng rãi làm thuốc. Một số dẫn chất hydantoin đã được dùng rộng rãi trong lâm sàng như phenytoin (thuốc chống động kinh), nitrofurantoin (thuốc kháng khuẩn), dantrium (thuốc giãn cơ vân), nilutamid (thuốc điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn) [19]. Trong những năm qua, đã tìm thấy nhiều dẫn chất 5-arylidenhydantoin thiên nhiên và tổng hợp có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, và có tác dụng chống ung thư rất đáng quan tâm [1], [5], [7], [8], [15], [20]. Để tiếp tục góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 5-arylidenhydantoin có tiềm năng về hoạt tính chống ung thư, chúng tôi thực hiện khóa luận với các mục tiêu sau. 1. Tổng hợp 5-(4’-bromobenzyliden)hydantoin và một số dẫn chất base Mannich. 2. Thử sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư người của các chất tổng hợp được. 2 CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT HYDANTOIN Hydantoin (imidazolidin-2,4-dion) là hợp chất hữu cơ được A.Bayer phát hiện năm 1861[29] bằng phản ứng hydro phân (hydrogenolysis) allantoin ( chất được phát hiện trong túi dịch niệu (the allantoin fluid) của bò cái), đó là nguồn gốc tên hydantoin. Sau đó, năm 1864, A.Bayer [30] tổng hơp được hydantoin với nguyên liệu đầu là bromoacetylure. Tuy nhiên cấu trúc vòng của hydantoin chỉ được xác dịnh bởi Strecker vào năm 1873 [31]. O NH 4 3 5 1 2 N H O Hydantoin Bản thân hydantoin không thể hiện tác dụng sinh học, tuy nhiên nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho thấy các dẫn chất của hydantoin có tác dụng phong phú và đa dạng như thuốc chống động kinh, kháng khuẩn, chống ung thư [1], [3], [4], [8], [11],.... Các dẫn xuất thế ở vị trí N1, N3, đặc biệt thế 2 lần ở vị trí C5 đã được nghiên cứu và cho thấy tác dụng sinh học đáng chú ý 1.1.1 Tác dụng chống co giật Dẫn chất hydantoin được dùng nhiều nhất trong điều trị là 5,5diphenylhydantoin (phenytoin) (1), biệt dược là Dilantin (biệt dược của Parke-Davis), Epanutin (biệt dược của Pfizer) [3],[9]. H N O NH O 1 3 Phenytoin có tác dụng chống co giật, thường được sử dụng trong điều trị bệnh động kinh [3],[9]. Tuy nhiên phenytoin còn có một số tác dụng phụ như giảm bạch cầu, giảm tiểu cầu, buồn nôn, phát ban,... vì thế đã có nhiều nghiên cứu nhằm tổng hợp các dẫn chất của hydantoin có ít tác dụng phụ hơn nhưng vẫn duy trì được tác dụng chống co giật. Ví dụ, các dẫn chất của phenytoin được tổng hợp gồm ethotoin (3-ethyl -5-phenylhydantoin), mephenytoin (5-ethyl-3methyl-5-phenylhydantoin), 5-methyl-5-phenylhydantoin, và 5-pentyl-5phenylhydantoin . Các chất được tổng hợp đều chứa khung hydantoin, chứa các nhóm thế có khả năng tạo liên kết hydro (nhóm –C=O, nhóm –NH) và phần không kỵ nước như nhân thơm liên kết với C-5 [27]. 1.1.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Nitrofurantoin (2) là dẫn chất hydantoin được dùng điều trị nhiễm khuẩn đường tiết niệu từ năm 1959 và cho đến nay vẫn được sử dụng trong điều trị [12]. O2N O N N O NH O 2 Một dẫn chất của nitrofurantoin thế ở N-3 với nhóm hydroxymethyl là Nifurtoinol [3-hydroxymethyl-1-(5-nitrofurfurylidenamino)hydantoin] (3) cũng có tác dụng như Nitrofurantoin và được áp dụng trong điều trị [17]. O O2N O N OH O 3 Một số dẫn chất base Mannich ở N-3 của Nitrofurantoin (4) đã được tổng hợp và thử nghiệm có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm tốt, trong đó có chất đang được dùng làm thuốc tương tự như Nitrofurantoin nhưng bệnh nhân dễ 4 dung nạp hơn với biệt dược là Nifurfolin (1-(5’nitro-2-furfurylidenamino)-3morpholinomethylhydantoin) (5) [17] -N(CH3)2 O N N O2N O N O -N NHR (CH2)nNHR -N O 4 O N N O2N O N CH2 O N O 5 Dẫn chất khác cũng có tác dụng kháng khuẩn, hiện được sử dụng trong điều trị nhiễm khuẩn đường tiết niệu là Furazidin (1-{[3-(5-nitro-2- furyl)allyliden]amino}hydantoin (6) [17]. O N HN O O N NO2 6 1.1.3 Tác dụng chống ung thư Một số dẫn chất hydantoin đã được ứng dụng trong điều trị ung thư như là Nilutamid (7). O F F F N O O2N NH CH3 CH3 7 Chất này được tổng hợp từ năm 1992, được ứng dụng trong điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn từ năm 1996 [9],[17]. 5 Một số hợp chất thiên nhiên có cấu trúc 5-arylidenhydantoin được phân lập và tìm thấy có hoạt tính ức chế tế bào ung thư như các chất aplysinopsin (8) và spongiacidin (9) từ bọt biển [16]. R CH3 N O O H N O O HN N N H Br HN NH CH3 O 8 9 Nhiều dãy chất 5-arylidenhydantoin đã được tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống ung thư ở nước ngoài cũng như ở Việt Nam. Năm 2003, các tác giả Đinh Thị Thanh Hải, Nguyễn Quang Đạt, Lê Mai Hương [6] cũng đã nghiên cứu hoạt tính kháng hai dòng tế bào ung thư ở người (tế bào ung thư biểu mô (KB) và tế bào ung thư màng tử cung (FL)) của dãy chất 5-(5’-nitro-2’-furfurliden)hydantoin và các dẫn chất base Mannich của nó. Kết quả là đã tìm được hai chất là 5-(5-nitro-2’furfuryliden)imidazolidin-2,4-dion (10) và 3-piperidinomethyl-5-(5’-nitro-2’furfuryliden)imidazolidin-2,4-dion (11) có hoạt tính kháng tế bào ung thư rất mạnh (giá trị IC50 là 0,2-1,04 (µg/ml) đối với dòng tế bào FL và 0,6-1,15 (µg/ml) đối với dòng tế bào KB). N H N O NO2 O O N H 10 CH2 N O O N H O NO2 11 Năm 2006, C.Carmi và cộng sự [13] đã nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất 1-phenyl-5-benzylidenhydantoin và thử hoạt tính ức chế EGFR (receptor của yếu tố tăng trưởng biểu mô) và chống tăng sinh của ung thư biểu mô ở người A431. Kết quả nghiên cứu của tác giả Carmi cho thấy một số chất tổng 6 hợp được có tác dụng ức chế quá trình phosphoryl hóa của EGFR, có tác dụng ức chế sự phát triển và tăng sinh của tế bào ung thư biểu mô A431 khi thử ở nồng độ 20µM. Chất có tác dụng mạnh nhất là (E)-5-p-hydroxybenzyliden-1phenethylhydantoin (12) với IC50=27µM trên invivo. Năm 2009, V.Zuliani và C.Carmi tiếp tục hướng nghiên cứu các dẫnchất 5-benzylidenhydantoin có hoạt tính ức chế EGFR và hoạt tính chống ung thư, đã tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống tăng sinh dòng tế bào ung thư phổi A549 của một số chất [28]. Kết quả cho thấy một số dẫn chất 5benzyliden-1-phenethylhydantoin có hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào ở nồng độ 20µM. chất có tác dụng mạnh nhất (E)-5-p-hydroxybenzyliden-1phenethylhydantoin (12). N HO O N H O 12 Các tác giả đã giả thiết cơ chế tác dụng kép của dãy chất này là do liên kết đôi liên hợp ở ngoài vòng đã tạo cho nhân hydantoin có khả năng tác dụng là tương tác với vị trí hoạt động của EGFR và alkyl hóa các chất ái nhân sinh học. Giả thuyết này được ủng hộ bởi hoạt tính gây độc tế bào ung thư đã biết của nhiều hợp chất thiên nhiên và tổng hợp có chứa nhóm carbonyl α,β-không no [14]. Năm 2009, M.Mudit, M.Khanfar đã công bố công trình nghiên cứu về phát minh, thiết kế và tổng hợp các dẫn chất 5-benzylidenhydantoin có hoạt tính chống ung thư di căn lấy cảm hứng từ hợp chất thiên nhiên ở biển [21]. Từ loài bọt biển Hemimycale Arabica (Mycalidae) ở biển Hồng Hải, các tác giả đã phân lập được 3 chất đã biết là (Z)-5-(4-hydroxybenzyliden)hydantoin 7 (13), 5-(4-hydroxybenzyl)hydantoin (14), (Z)-5-(6-bromo-1H-indol-3- yl)methylenhydantoin (15). O HO HN 13 O HO NH HN O 14 NH O Br O HN NH NH O 15 Tiếp đó các tác giả đã tổng hợp 39 dẫn chất 5-benzylidenhydantoin, trong đó có 8 chất mới. Thử nghiệm hoạt tính chống ung thư cho thấy chất (13) tự nhiên và chất tổng hợp (Z)-5-(4-ethylthio)benzylidenhydantoin (16) có hoạt tính mạnh ức chế sự tăng trưởng và sự xâm lấn của tế bào ung thư tuyến tiền liệt trên invitro. Về mối liên quan cấu trúc –tác dụng của dãy chất này, các tác giả có nhận xét là yếu tố lập thể ảnh hưởng đến tác dụng nhiều hơn yếu tố điện tử và các chất có nhóm thế ở vị trí para của nhóm benzyliden mà có chứa các nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh có hoạt tính cao. Các hợp chất này có tính chất nhận hydro, vì thế có thể có tương tác liên kết hydro ở vị trí para O S HN NH O 16 Năm 2010, tác giả Vũ Trần Anh [1] đã nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính của các dẫn xuất hydantoin 17→25, 17(a-d)-25(a-d). Kết quả đã tổng hợp được 43 dẫn chất của hydantoin trong đó có 9 dẫn xuất của 5arylidenhydantoin và 34 dẫn chất base Mannich của các dẫn xuất 5arylidenhydantoin. Tác giả đã thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của 43 chất tổng hợp được đối với 2 dòng tế bào ung thư người là tế bào ung thư gan Hep-G2 và tế bào ung thư phổi LU. Kết quả cho thấy trong số 43 chất tổng 8 hợp được có 4 dẫn chất 5-arylidenhydantoin và 9 dẫn chất base Mannich của chúng có hoạt tính kháng tế bào ung thư gan người Hep-G2 (IC50=0,38÷5µg/ml). Các dẫn chất base Mannich đều có đặc điểm cấu tạo chung là chứa nhóm hút điện tử (-Cl, -NO2) trong hợp phần aryliden. O 3' 2' 1' 4' R 4 3NH 51 2 CH 6 N H 6' 5' 17 R= H; 2' -OH; 4'-N(CH3)2; 4'-OH; 4'-F 2' -Cl; 4'-Cl; 3'-NO2; 4' -NO2 O 25 O 3' 2' 1' 4' R CH 6 5' 6' 4 3N 51 2 CH2 NR1R2 N H O 17(a-d) - 25(a-d) R1 N R2 N R1 N R2 N O (a) R1 N R2 (b) N N (c) N-CH3 R1 NH CH3 (d) R2 Năm 2012, tác giả Đỗ Thị Thu Hằng [7] đã tổng hợp và thử họat tính kháng tế bào ung thư của 15 dẫn chất 5-halogenoarylidenhydantoin và base Mannich 18(a-d)-20(a-d). Kết quả cho thấy 11 chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư đại tràng HTC116 với IC50=10,17-19,23µg/ml. 9 R O 2' 3' 1' 4' 4 3NH 5 1 2 CH N H 6 6' 5' R 3' O 2' 1' 4' CH 6 6' 5' R = F (18) ; Cl (19) ; Br (20). O 4 3N 5 1 2 CH2NR1R2 O N H 18(a-d) - 20(a-d) R1 N R2 R1 N R2 N O R1 N R2 (a) (b) N N N N CH3 (c) CH3 (d) R1 NH R2 Năm 2013, tác giả Trịnh Văn Ninh [8] đã tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của 13 dẫn chất 3-aryl-5-arylidenhydantoin . Kết quả cho thấy có 2 chất có hoạt tính ức chế tế bào ung thư đại tràng HTC116 với IC50 =10,99 µg/ml và IC50=15,25 µ/ml, và có 2 chất có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3 với IC50=4,04 µg/ml và IC50=2,01 µg/ml. O2N N O O N H (21-31) R R = H (21) ; 4'-F (22) ; 3'-Cl(23) ; 4'-Cl (24) ; 2',6'-Cl2 (25) ; 2'-Br (26) ; 3'-Br (27) 4'-Br (28) ; 3'-NO2 (29) ; 2'-OH (30) ; 4'-OH (31). 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP 5-(4’BROMOBENZYLIDEN)HYDANTOIN VÀ CÁC BASE MANNICH Hydantoin (imidazolidin-2,4-dion) có công thức cấu tạo như sau: 10 O NH 4 3 5 1 2 N H O Từ cấu trúc phân tử hydantoin cho thấy nhiều khả năng phản ứng chuyển hóa để tạo thành nhiều dẫn chất khác nhau của hydantoin. 1.2.1 Phản ứng tổng hợp 5-arylidenhydantoin Sơ đồ phản ứng: O RCHO + 4 3NH 51 2 N H O 4 3NH 5 1 2 R HC N OH H O O NH 4 3 5 1 2 R O N H O R = phenyl, phenyl thế, furyl, pyryl, pyridyl, quinolyl, hoặc indolyl Năm 1911, Wheeler và Hoffman là những người đầu tiên nhận thấy hydantoin có thể ngưng tụ với aldehyd thơm tạo thành dẫn chất có nối đôi gắn ở C-5 của hydantoin [26]. Phản ứng được thực hiện trong acid acetic băng, với natri acetat khan, anhydrid acetic. Các aldehyd thơm đã được sử dụng là benzaldehyd, 2-hydroxybenzaldehyd, furfural, vanillin,… O Ar-CHO + 4 3NH 5 2 1 N H O -H2O O AcOH, AcONa Ar NH 4 3 5 12 N H O Phương pháp của Wheeler và Hoffman được sử dụng để tổng hợp nhiều dẫn chất thế ở C-5 của hydantoin [26]. Một nhược điểm của phương pháp trên là phải sử dụng một lượng lớn acid acetic và natri acetat. Năm 1982, tác giả A.Kleeman và cộng sự [16] đã tiến hành phản ứng ngưng tụ hydantoin với một số aldehyd thơm với xúc tác muối amoni của các acid carboxylic trong acid acetic băng. Kết quả thu được so sánh với phương pháp sử dụng xúc tác natri acetat của Wheeler và Hoffman cho hiệu suất tốt hơn hẳn. Ví dụ: hiệu suất tổng hợp 5-benzylidenhydantoin từ benzaldehyd và 11 hydantoin theo phương pháp Kleeman là 95% so với 46% theo phương pháp Wheeler và Hoffman. Năm 1993, Marton, J. [20] sử dụng xúc tác có tính base mạnh là ethanolamin để tiến hành phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm với hydantoin trong dung môi là hỗn hợp nước:ethanol (1:1), phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ hồi lưu trong 4 giờ. Tác giả đã sử dụng một số aldehyd thơm (pclorobenzaldehyd, p-nitrobenzaldehyd, p-hydroxybenzaldehyd,…), hiệu suất phản ứng 44-89%. Năm 2004, tác giả Thenmozhiyal và cộng sự [24] đã sử dụng xúc tác này trong điều chế các phenylmethylenhydantoin và điều chế được 54 dẫn chất. Sơ đồ phản ứng: O H O O + NH O N H R NH NaHCO3/H2O-EtOH Ethanolammin,t0 N H R O R = Alkyl, alkoxy (-OR), -NR, -OH, -X, -CN, -CF3, -NO2 Để rút ngắn thời gian phản ứng, hiện nay các nhà hóa học đã sử dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ. Năm 2006, tác giả Lamiri [17] đã sử dụng vi sóng trong tổng hợp 5-arylidenhydantoin. Hỗn hợp natri acetat, oxyd nhôm được cho vào hỗn hợp hydantoin và aldehyd trong dung môi CH2Cl2. Khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, sau đó cất loại CH2Cl2, dùng vi sóng tần số 2405Hz, công suất 1250W tác động vào trong 2 phút. O RCHO + NH N H O O Natri acetat/oxyd nhôm vi sóng, 2 phút H R NH N H O 12 Phản ứng có hiệu suất tương đối cao (74-96%), với các aldehyd là benzaldehyd, 0-clorobenzaldehyd, m-clorobenzaldehyd, p- clorobenzaldehyd,....  Về cơ chế phản ứng ngƣng tụ Phản ứng ngưng tụ giữa hydantoin và aldehyd thơm là phản ứng ngưng tụ kiểu aldol xảy ra theo cơ chế sau [2]: Giai đoạn cộng hợp: - Nhóm methylen ở vị trí 5 của hydantoin rất hoạt động, nguyên tử H ở đây dễ dàng tách khỏi carbon (khi có xúc tác base) và anion (II) được tạo thành là một tác nhân ái nhân mạnh: O O NH N H + O NH HC B BH + O N H Anion (II) tấn công vào carbon mang điện tích dương phần Cδ(+) của nhóm carbonyl của aldehyd tạo sản phẩm cộng hợp (IV): O H O NH (+) Ar C H O (-) HC + (III) N H NH N O Ar CH H O (IV) O (II) Ion alcolat (IV) tạo thành lại lấy một proton của BH, trả lại xúc tác B(-) : O O NH H Ar HC O N H (IV) NH H O + BH Ar HC N H OH (V) O + B