Tài liệu Tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của một số dẫn chất 2-aryl-4-quimazolinon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HUYỀN TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2- ARYL-4-QUINAZOLINON LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HUYỀN TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2- ARYL-4-QUINAZOLINON LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƢỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 60720402 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Văn Thị Mỹ Huệ TS. Lê Nguyễn Thành HÀ NỘI 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: TS. Văn Thị Mỹ Huệ và TS. Lê Nguyễn Thành là những ngƣời cô, ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Em cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của: TS. Nguyễn Minh Hằng, TS. Cao Bích Huệ, ThS. Đào Đình Cƣờng, cử nhân Trần Hữu Giáp, cử nhân Nguyễn Anh Dũng, cử nhân Hà Thị Thoa, cử nhân Nguyễn Thị Tú Oanh (Trung tâm nghiên cứu và phát triển thuốc - Viện hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), các thầy cô giáo Bộ môn Hóa hữu cơ cùng các thầy cô giáo trong các Bộ môn, phòng ban, thƣ viện - Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng do hạn chế về thời gian, kiến thức cũng nhƣ tài liệu tham khảo nên luận văn của em không thể tránh khỏi những sai sót trong nội dung và hình thức, em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô để luận văn của em đƣợc hoàn thiện hơn. Cuối cùng, con xin cảm ơn bố mẹ, em cảm ơn anh chị, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ con/ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu vừa qua. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Thị Huyền MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. 2-ARYL-4-QUINAZOLINON: DẪN CHẤT TƢƠNG ĐƢƠNG SINH HỌC CỦA 3-ARYLISOQUINOLINON 1.2. 2 1.1.1. 3-Arylisoquinolinon 2 1.1.2. Phát triển khung 3-arylisoquinolinon thành 2-aryl-4-quinazolinon 5 1.1.3. Một số tác dụng sinh học của dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon 6 1.1.3.1. Tác dụng chống ung thƣ 6 1.1.3.2. Một số tác dụng khác 9 PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP 10 1.2.1. Phản ứng Niementowski V. và phản ứng Niementowski V. mở rộng. 11 1.2.2. Phản ứng của Shishoo C. J. 12 1.2.3. Phản ứng ngƣng tụ anthanilamid và benzoyl clorid 12 1.2.4. Phản ứng ngƣng tụ anthranilamid và aldehyd CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 15 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. Phƣơng pháp tổng hợp 2- aryl-4-quinazolinon 16 2.3.2. Phƣơng pháp tinh chế và xác định cấu trúc 16 2.3.3. Phƣơng pháp xác định hoạt tính kháng tế bào ung thƣ 17 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. 3.2. 3.3. TỔNG HỢP HÓA HỌC 19 19 3.1.1. Tổng hợp dẫn chất trung gian 2-amino benzamid 21 3.1.2. Tổng hợp dẫn chất trung gian aldehyd thơm 24 3.1.3. Tổng hợp dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon (14a-k; 15a-c) 25 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT, KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC 35 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết 35 3.2.2. Khẳng định cấu trúc 37 THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN 44 46 4.1. 4.2. VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC 4.1.1. trúc Tổng hợp dẫn chất trung gian 2-amino benzamid và khẳng định cấu 46 4.1.2. Tổng hợp dẫn chất trung gian aldehyd thơm và khẳng định cấu trúc 48 4.1.3. Tổng hợp dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon (14a-k; 15a-c) VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 4.2.1. 4.2.2. 4.3. 46 48 50 Phổ hồng ngoại( IR) 50 1 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton ( H-NMR) 13 13 51 4.2.3. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân C ( C-NMR) 53 4.2.4. Phổ khối lƣợng (MS) 55 VỀ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 61 KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ATCC Tiêu chuẩn Mỹ (the American Type Culture Collection ) 13 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1 C-NMR H-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử ppm Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) DCM Dicloromethan DMAC N,N-dimethylacetamid DMEM Môi trƣờng nuôi cấy tế bào (Dulbecco's Modified Eagle Medium) DMF Dimethylformamid DMSO Dimethylsulfoxid DMSO-d6 Dimethylsulfoxid deutri hóa EC50 Nồng độ 50% có tác dụng tối đa ESI Ion hóa phun điện (Electron Spray Ionization) EtOAc Ethylacetat Hep-G2 Hepatocellular carcinoma - tế bào ung thƣ gan IC50 Nồng độ ức chế 50% tế bào ung thƣ thử nghiệm IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry) J Hằng số tƣơng tác (Hz) KB Human epidemic carcinoma - tế bào ung thƣ da LU Human lung carcinoma - tế bào ung thƣ phổi MCF-7 Human breast carcinoma - tế bào ung thƣ vú MIC Nồng độ ức chế tối thiểu MOM Methoxy methyl MS Phổ khối lƣợng (Mass Spectrometry) MTT 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid PMB p-Methoxylbenzyl SKLM Sắc ký lớp mỏng TLC Sắc ký bản mỏng (Thin Layer Chromatography) Tnc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Tên bảng TT Trang 1 Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp các dẫn chất 14a-k và 15a-c 35 2 Bảng 3.2 Giá trị Rf và Tnc của các dẫn chất 14a-k và 15a-c 36 3 Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ khối lƣợng (LC-MS) của các dẫn 38 chất 14a-k và 15a-c 4 Bảng 3.4 Số liệu phổ IR của các dẫn chất 14a-k và 15a-c 39 5 Bảng 3.5 Số liệu phổ 1H-NMR của các dẫn chất 14a-k và 15a-c 40 6 Bảng 3.6 Số liệu phổ 13C-NMR của các dẫn chất 14a-k và 15a-c 42 7 Bảng 3.7 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của 14a-k và 15a-c 45, 57 trên 4 dòng tế bào ung thƣ ngƣời. 8 Bảng 4.1 Phổ 1H-NMR của các dẫn chất trung gian 4, 6, 11 48 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ HÌNH VẼ TT 1 Tên hình Hình 1.1 Cấu trúc hợp chất 7,8-dimethoxy-2-methyl-3-(4,5- Trang 2 methylendioxy-2-vinylphenyl) isoquinolin-1(2H)-on. 2 Hình 1.2 Cấu trúc dãy hợp chất 3-arylisoquinolinon trong nghiên 3 cứu của Cho và cộng sự 3 Hình 1.3 Cấu trúc các hợp chất 3-arylisoquinazolinon trong nghiên 3 cứu của Cho và cộng sự 4 Hình 1.4 Cấu trúc một số dẫn chất 3-arylisoquinolinon có hoạt 4 tính chống ung thƣ cao 5 Hình 1.5 Cấu trúc nhóm hợp chất HCT 116 4 6 Hình 1.6 Cấu trúc nhóm hợp chất 6-alkylamino- và 2,3-dihydro- 7 3’-methoxy-2-phenyl-4-quinazolinon 7 Hình 1.7 Cấu trúc nhóm hợp chất 6-pyrrolidinyl-2-(2-subtituted 7 phenyl)-4-quinazolinon 8 Hình 1.8 Cấu trúc hợp chất 2- (naphtalen-1-yl)-6-pyrrolidinyl-4quinazolinon 8 9 Hình 1.9 Cấu trúc hợp chất 2- aryl-6-substituted quinazolinon 8 10 Hình 1.10 Cấu trúc của dẫn chất Ratitrexed 9 11 Hình 1.11 Cấu trúc của hợp chất Methaqualon 9 12 Hình 4.1 Phổ hồng ngoại của chất 15c 51 13 Hình 4.2 a)Phổ 1H-NMR; b) Phổ 1H-NMR giãn rộng của chất 15c 14 Hình 4.3 a)Phổ 13 C-NMR; b) Phổ 13 C-NMR giãn rộng của chất 52, 53 54, 55 15c 15 Hình 4.4 Phổ khối lƣợng (MS) của chất 15c 56 SƠ ĐỒ Tên sơ đồ TT 1 Sơ đồ 1.1 Thiết kế các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon dựa trên Trang 6 phƣơng pháp nhóm thế đẳng cấu sinh học 2 Sơ đồ 1.2 Phản ứng tổng hợp Niementowski V. 11 3 Sơ đồ 1.3 Phản ứng tổng hợp Niementowski V cải tiến 11 4 Sơ đồ 1.4 Phản ứng tổng hợp của Patel V.S và Patel S.R 11 5 Sơ đồ 1.5 Phản ứng tổng hợp của Shishoo C.J và cộng sự 12 6 Sơ đồ 1.6 Phản ứng tổng hợp của Hour M. J. và cộng sự 12 7 Sơ đồ 1.7 Phản ứng ngƣng tụ anthranilamid và benzoyl clorid cải 13 tiến 8 Sơ đồ 1.8 Phản ứng tổng hợp của Hour M. J. và cộng sự 13 9 Sơ đồ 1.9 Phản ứng tổng hợp của Na Yeun Kim và Cheol-Hong 14 Cheon 10 Sơ đồ 3.1 Tổng hợp các dẫn chất trung gian 2-amino benzamid 19 11 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp dẫn chất trung gian 2-(dimethylamino) 19 benzaldehyd 12 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon 13 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp 2-amino-5-methyl benzamid 21 14 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp 2-amino-4-methyl benzamid 22 15 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp 2-amino-5-(dimethylamino) benzamid 23 16 Sơ đồ 3.7 Tổng hợp 2-(dimethylamino)benzaldehyd 24 17 Sơ đồ 4.1 Cơ chế tổng hợp các chất 2-aryl-4-quinazolinon 49 20,25 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay tỷ lệ mắc các bệnh ung thư có xu hướng gia tăng ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, đứng thứ hai sau bệnh tim mạch ở các nước phát triển [4]. Theo tổ chức Y tế Thế giới ước tính trên toàn cầu có khoảng 20 triệu người đang mắc ung thư, trong đó có khoảng 6 triệu người chết hàng năm. Tỷ lệ chết do ung thư chiếm 12% trong các nguyên nhân gây tử vong ở người. Cùng xu hướng trên thế giới thì tại Việt Nam theo ước tính có đến 150.000 ca mới mắc và khoảng 75.000 người chết vì ung thư hàng năm [3]. Trong quá trình tìm kiếm các thuốc chống ung thư mới, nhiều nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc tìm kiếm các chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư [24]. Một trong những dãy hợp chất có hoạt tính gây độc tế bào được chú ý hiện nay là dãy hợp chất 3-arylisoquinolinon được phát hiện vào những năm cuối thế kỷ 19 [9]. Dựa trên phát hiện này nhiều nghiên cứu phát triển cấu trúc của 3-arylisoquinolinon nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có tác dụng kháng tế bào ung thư đã được nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu [6-10]. Một trong những hướng phát triển cấu trúc là thay đổi các nhóm chức, nhóm thế tương đương sinh học của 3-arylisoquinolinon để tạo nên dãy hợp chất 2-aryl-4-quinazolinon. Kết quả của một số nghiên cứu cho thấy các dẫn chất này thể hiện hoạt tính kháng tế bào ung thư tốt [6-11;15-19]. Hội nhập với xu hướng nghiên cứu của thế giới trong việc tìm kiếm các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon có hoạt tính kháng tế bào ung thư tốt, luận văn: “Tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ của một số dẫn chất 2-aryl-4quinazolinon” được tiến hành với hai mục tiêu : 1- Tổng hợp được một số dẫn chất của 2-aryl-4-quinazolinon. 2- Thử hoạt tính của các dẫn chất tổng hợp được trên một số dòng tế bào ung thư. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. 2-ARYL-4-QUINAZOLINON: DẪN CHẤT TƢƠNG ĐƢƠNG SINH HỌC CỦA 3-ARYLISOQUINOLINON 1.1.1. 3-Arylisoquinolinon Dãy hợp chất 3-arylisoquinolinon được giáo sư Cho và cộng sự phát triển trong quá trình nghiên cứu tổng hợp các hợp chất tự nhiên benzo[c]phenanthridin fagaronin vào năm 1998. Dãy hợp chất này có tác dụng kháng tế bào ung thư tốt dựa trên sự ức chế enzym topoisomerase I trong quá trình sao chép ADN. Một trong những hợp chất có tác dụng kháng tế bào ung thư rất tốt ở nồng độ nanomol là 7,8-dimethoxy-2methyl-3-(4,5-methylendioxy-2-vinylphenyl)-isoquinolin-1(2H)-on (Hình 1.1) [10]. O O N H 3CO OCH 3O (IC50 = 0,2 nM, SKMEL-2) Hình 1.1: Cấu trúc hợp chất 7,8-dimethoxy-2-methyl-3-(4,5-methylendioxy-2vinylphenyl)isoquinolin-1(2H)-on. Trong quá trình tìm kiếm chất chống ung thư mới, Cho và cộng sự đã sử dụng hợp chất 7,8-dimethoxy-2-methyl-3-(4,5-methylendioxy-2-vinylphenyl)-isoquinolin1(2H)-on làm chất dẫn đường để tổng hợp các dẫn chất 3-arylisoquinolinon. Trong nghiên cứu này, Cho và cộng sự đã tổng hợp được 12 dẫn chất 3-arylisoquinolinon, trong đó có 6 hợp chất có tác dụng sinh học trên cả 5 dòng tế bào ung thư thử nghiệm gồm: ung thư phổi, ung thư buồng trứng, khối u ác tính, ung thư đại tràng, khối u thần kinh trung ương [10].(Hình 1.2) 2 R2 R1 NH R1 = H; 6-CH3; 5-N(CH3)2 R2 = H; 3,4-OCH2O; 4-CF3; 4-CH3; 2-CH3; 4-Cl; 4-Br; 4-OCH3 O Hình 1.2: Cấu trúc dãy hợp chất 3-arylisoquinolinon trong nghiên cứu của Cho và cộng sự Cũng cùng xu hướng nghiên cứu trên năm 2009, Cho và cộng sự tiếp tục tổng hợp được 9 dẫn chất 3-arylisoquinolinon (Hình 1.3) và thử nghiệm hoạt tính sinh học trên 3 dòng tế bào ung thư gồm: ung thư phổi, ung thư đại tràng, và ung thư buồng trứng. Trong đó, hợp chất có nhóm thế R1 = CH3; R2 = R3 = R4 = H; R5 = PMB (pmethylbenzyl); và hợp chất có nhóm thế R2 = CH3; R1 = R3 = R4 = H; R5 = PMB là 2 hợp chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao trên cả 3 dòng tế bào ung thư với IC50 từ 2,37μg/ml đến 13,27μg/ml [8]. R4 R3 R1 NH R2 OR5 O R1 = H; CH3 R2 = H; CH3 R3 = H; OCH3 R4 = H; OCH3 R5 = PMB; MOM Hình 1.3: Cấu trúc các hợp chất 3-arylisoquinolinon trong nghiên cứu của Cho và cộng sự Trên thế giới cũng có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của các dẫn chất 3-arylisoquinolinon. Trong một thử nghiệm in vitro trên 5 dòng tế bào ung thư người (phổi, buồng trứng, khối u ác tính, đại tràng và thần kinh trung ương), các dẫn chất 3-arylisoquinolinon có tác dụng kháng tế bào ung thư tốt [10, 11]. Một trong những dẫn chất của 3-arylisoquinolinon có hoạt tính sinh học cao đó là dẫn chất 3-napthalenylisoquinolinon [6]. Một số dẫn xuất 3-arylisoquinolinon có tác dụng chống khối u rất tốt tương tự như các thuốc chống lại sự tăng sinh của khối u 3 ác tính [17,18]. Bên cạnh dẫn chất chứa vòng thơm ở vị trí số 3 của vòng quinazolinon các dị vòng khác có đặc tính thơm như: thiophen, pyridin, furan cũng có hoạt tính kháng tế bào ung thư [18].(Hình 1.4) R4 R5 R1 R2 R3 Y1 NH R3 NH Y2 R4 O Y1 R2 R1 Ar NH Y2 O O Y1,2 = H, N(CH3) 2 R 1-5 = H, OCH3, Cl, Br, OC2H5, ... Ar: Thiophenyl; pyridinyl; f uranyl Hình 1.4: Cấu trúc một số dẫn chất 3-arylisoquinolinon có hoạt tính chống ung thƣ cao Đặc biệt tác giả Kazuo Hatturi và cộng sự ở công ty dược phẩm Chugai, Nhật Bản cũng đã tổng hợp và đăng ký bản quyền về dãy hợp chất 3-arylisoquinolinon với hoạt tính chống ung thư. Nhóm hợp chất tổng hợp được thử tác dụng sinh học trên tế bào ung thư trực tràng và thể hiện tác dụng rất cao ở nồng độ IC50 khoảng 1 nanomol (Hình 1.5) [15,16]. H3CO OCH3 NH (H3C) 2N N(CH 3)2 NH (H 3C) 2N O O HCT 116 IC50 = 1,1 nM NH (H3C)2N HCT 116 IC50 = 8,9 nM OCF 3 O HCT 116 IC50 = 3,5 nM Hình 1.5: Cấu trúc nhóm hợp chất 3-arylisoquinolinon có tác dụng trên dòng tế bào ung thƣ trực tràng HCT 116 Như vậy, dãy các hợp chất 3-arylisoquinolinon đã và đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu nhằm tìm ra các hợp chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư mới để ứng dụng trong điều trị. 4 1.1.2. Phát triển khung 3-arylisoquinolinon thành 2-aryl-4-quinazolinon Với mục tiêu tìm kiếm các chất có hoạt tính chống ung thư, luận văn sử dụng phương pháp nhóm thế đẳng cấu sinh học trong thiết kế thuốc để phát triển cấu trúc hóa học của dẫn chất 3-arylisoquinolinon. Phương pháp nhóm thế đẳng cấu sinh học là một phương pháp tiếp cận thay đổi chất dẫn đường, hoặc thay đổi trong quá trình chuyển hóa thuốc mà không làm thay đổi nhiều về mặt cấu trúc hóa học [2,20]. Trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển thuốc, nhóm thế đẳng cấu sinh học đã trở thành một trong các công cụ được ứng dụng rất có hiệu quả để thiết kế cấu trúc. Sở dĩ như vậy là vì sự thay thế bằng các nhóm đẳng cấu sinh học thường đem lại các chất có hoạt tính sinh học khá tương tự nhau nhưng lại có sự khác nhau rõ rệt về các tính chất lí hóa học khác như độ phân cực, độ bền hóa học, v.v… Cho đến nay nhóm đẳng cấu sinh học thường được coi là những nhóm hoặc chất có tính chất lý hóa học tương tự nhau và có một loại hoạt tính sinh học tương tự nhau [2]. Hiện nay có 6 kiểu thay thế hay được áp dụng trong phương pháp sử dụng nhóm đẳng cấu sinh học cho thiết kế cấu trúc, bao gồm: thay thế nguyên tử hoặc nhóm có hóa trị 1, thay thế nguyên tử hoặc nhóm có hóa trị 2, thay thế nguyên tử hoặc nhóm có hóa trị 3, thay thế bằng các vòng tương đương, thay thế bằng các nhóm có độ phân cực tương tự nhau, và thay thế bằng các nhóm chức có cấu trúc đảo ngược [2]. Phương pháp thay thế bằng vòng tương đương được coi là các nhóm đẳng cấu sinh học của nhau (các vòng đẳng cấu sinh học), là một trong các kỹ thuật thiết kế cấu trúc được sử dụng phổ biến nhất đặc biệt hiệu quả. Có thể tìm thấy rất nhiều nghiên cứu khoa học sử dụng kỹ thuật thay thế bằng các vòng đẳng cấu sinh học đã được công bố. Đặc biệt, sự thay thế -CH= bằng –N= trong các vòng thơm là trường hợp hay gặp và hiệu quả nhất trong số các nhóm đẳng cấu sinh học kinh điển [2]. Như vậy, dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon là hợp chất tương đương sinh học với dẫn chất 3-arylisoquinolinon, vốn được biết đến là có tác dụng kháng tế bào ung thư tốt. Trong luận văn này, một số dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon với các nhóm thế tương tự ở khung dị vòng cũng như tại vòng phenyl được thiết kế với mong muốn tìm ra các hợp chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư triển vọng. (Sơ đồ 1.1) 5 R3 R1 R1 NH R2 NH R2 O R3 N O 3-arylisoquinolinon 2-aryl-4-quinazolinon Sơ đồ 1.1: Thiết kế các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon dựa trên phƣơng pháp nhóm thế đẳng cấu sinh học 1.1.3. Một số tác dụng sinh học của dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính sinh học cho thấy các dẫn chất được tổng hợp từ quinazolinon có nhóm thế ở vị trí số 2 có tác dụng sinh học phong phú như: chống ung thư, an thần, kháng khuẩn, kháng nấm, v.v … Đặc biệt, các dẫn chất có nhóm thế ở vị trí số 6 hay vị trí số 7 ở vòng quinazolinon và các nhóm thế (CH3, OCH3, OCF3, …) ở vị tri 2’,3’, của vòng thơm ở vị trí số 2 của vòng quianzolinon cho thấy hoạt tính sinh học của các dẫn chất tăng lên đáng kể. 1.1.3.1. Tác dụng chống ung thư Về tác dụng chống ung thư, trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu khoa học của các dẫn chất 2- aryl - 4- quinazolinon. Tác giả Mann-Jen Hour và các cộng sự đã công bố kết quả về tổng hợp và thử tác dụng gây độc tế bào của 6-alkylamino- và 2,3-dihydro-3’-methoxy-2-phenyl-4quinazolinon và các hợp chất liên quan. Dựa trên cấu trúc khung các tác giả đã tổng hợp đươc 18 dẫn chất. Trong đó các hợp chất có R6 là các nhóm thế dị vòng chứa N; R7 = R2' = R4' = R5' = H; và R3' = -OCH3 có hoạt tính kháng tế bào ung thư rất tốt ở cả 9 dòng tế bào ung thư thử nghiệm với giá trị EC50 < 1,0µg/mL [23]. 6 R5' R4' R7 N R3' NH R6 R2' O R6 = H; OCH3; OCH2O; N(CH 3)2; N ; N ; N CH3 ; N O R7 = R2' = R4' = R5' = H; OCH 3 R3' = OCH 3 Hình 1.6: Cấu trúc nhóm hợp chất 6-alkylamino- và 2,3-dihydro-3’methoxy-2-phenyl-4-quinazolinon Năm 2007, tác giả Mann-Jen Hour và các cộng sự tiếp tục nghiên cứu về dẫn chất 6-pyrrolidinyl-2-(2-subtituted phenyl)-4-quinazolinon. Nhóm hợp chất tổng hợp được cho tác dụng tốt đối với việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thư máu ở người và ở chuột thử nghiệm với giá trị EC50 từ 0,30 10,10µM. Trong đó, nhóm thế R là - F, -Cl và -N(CH3)2 cho hoạt tính kháng tế bào ung thư cao nhất [22]. N NH N R O R = F,Cl, OCF3, OH, OCH3, OC2H5, N(CH3) 2 Hình 1.7: Cấu trúc nhóm hợp chất 6-pyrrolidinyl-2-(2-subtituted phenyl)4-quinazolinon Năm 2011, tác giả Yang C. Wu và cộng sự tiến hành thử hoạt tính chống khối u của 2- (naphtalen-1-yl)-6-pyrrolidinyl-4-quinazolinon trên các dòng tế bào ung thư người. Kết quả cho thấy hợp chất này có hoạt tính sinh học cao trên 3 dòng tế bào ung thư với các giá trị IC50 như sau: tế bào ung thư phổi (IC50 = 0,053 ± 0,006 µM), tế bào ung thư vòm họng (IC50 = 0,041 ± 0,003 µM), tế bào ung thư biểu bì (IC50 = 0,083 ± 0,01 µM) [33]. 7 N NH N O Hình 1.8: Cấu trúc hợp chất 2- (naphtalen-1-yl)-6-pyrolidinyl-4-quinazolinon Gần đây nhất năm 2013, tác giả Mann-Jen Hour và các cộng sự tiếp tục công bố kết quả thử tác dụng sinh học trên 5 dòng tế bào ung thư người: khối u ác tính, ung thư phổi, ung thư biểu mô không nhỏ ở phổi, ung thư gan và ung thư vòm họng của 15 dẫn chất 2- aryl-6-substituted quinazolinon tổng hợp được. Kết quả cho thấy có 6 dẫn chất có tác dụng gây độc tế bào mạnh ở nồng độ IC50 từ 0,07 μM đến 8,89 μM trên cả 5 dòng tế bào ung thư. Trong đó hợp chất có nhóm thế R6 là pyrrolidinyl và R2 là vòng napthalenyl cho tác dụng gây độc tế bào mạnh nhất ở nồng độ IC50 từ 0,03-1,35 μM trên 5 dòng tế bào ung thư thử nghiệm [21]. R6 = N N R2 R2 = R6 = N NH R6 O R2 = N R6 = N R6 = N O R2 = S R6 = OCH 3 R6 = N(CH 3)2 Hình 1.9: Cấu trúc nhóm hợp chất 2- aryl-6-substituted quinazolinon Trong những năm gần đây một số dẫn chất 4(3H)-quinazolinon có nhóm thế ở vị trí số 2 đã được sử dụng làm tác nhân chống ung thư. Ratitrexed (ZD 1694) có độ tan tốt trong nước, là tác nhân ức chế thymidalat synthase. Chất này tương tự acid folic được vận chuyển một cách có hiệu quả vào tế bào của động vật có vú qua tác nhân vận chuyển folat. Hợp chất này đã được đưa vào điều trị bệnh ung thư kết tràng tiến triển dưới tên biệt dược Tomudex® ( Astra Zeneca) [19]. 8 CH3 O HOOC(H2 C) 2 N N S NH CH 3 NH O HOOC Hình 1.10: Cấu trúc của hợp chất Ratitrexed Như vậy, tác dụng chống ung thư hay hoạt tính độc tế bào trên tế bào ung thư của các dẫn chất quinazolinon là tác dụng sinh học được các nhà khoa học quan tâm nhất. Vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung nghiên cứu hoạt tính kháng các tế bào ung thư. Ngoài ra, dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon còn nhiều tác dụng sinh học phong phú khác như: an thần, gây ngủ, kháng khuẩn, kháng nấm… 1.1.3.2. Một số tác dụng khác Tác dụng an thần, gây ngủ Methaqualon là thuốc an thần được nhà khoa học người Ấn Độ Gujiral M.L. phát minh vào năm 1955 trong chương trình nghiên cứu thuốc phòng chống sốt rét và được đưa ra thị trường như là một thuốc an thần không gây nghiện vào năm 1966 dưới tên biệt dược: Renonal®, Melsed®, hay Mandrax® [30]. Mặc dù, Methaqualon có nhiều tác dụng phụ, nhưng vẫn có nhiều nghiên cứu tiếp theo để tìm kiếm thuốc có tác dụng an thần, gây ngủ tương tự như Methaqualon nhưng độc tính thấp hơn, chủ yếu là các nghiên cứu tổng hợp và thử sàng lọc tác dụng an thần, gây ngủ của các hợp chất 2-alkyl-3-aryl-4-quinazolinon [12]. N N O Hình 1.11: Cấu trúc của hợp chất Methaqualon Ngoài ra còn có một số hoạt chất phát triển về sau này như mecloqualon, ethaqualon có tác dụng an thần gây ngủ nhưng đều có vấn đề về dung nạp thuốc và sự lệ thuộc thuốc nên các hoạt chất này đều bị kiểm soát chặt chẽ [12]. 9 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Về tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon, trên thế giới đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về tác dụng này. Năm 2007, hai nhà khoa học người Ai Cập là Awwad A. Radwan và Salah G. Ali đã tiến hành nghiên cứu để tài tổng hợp các dẫn chất 4(3H)- quinazolinon mới có hoạt lực kháng khuẩn, kháng nấm. Trong nghiên cứu này một loạt các dẫn chất 4(3H)quinazolinon được tổng hợp có hoạt tính kháng khuẩn tốt [5]. Gần đây nhất năm 2012, G.Khodarahmi và Hassanzadeh cùng các cộng sự tiếp tục nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và hoạt tính gây độc tế bào của một số dẫn chất Quinazolinon mới tổng hợp. Kết quả thử nghiệm cho thấy các dẫn xuất tổng hợp có hiệu lực với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm đặc biệt trên hai chủng Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa có hiệu lực cao ở nồng độ mg/ml [13]. Ngoài ra, dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon còn nhiều tác dụng sinh học phong phú khác như: tác dụng chống động kinh, tác dụng làm mềm cơ, tác dụng lợi tiểu, v.v… Tại Việt Nam, hiện nay chưa có nghiên cứu nào về dẫn chất 2-aryl-4quinazolinon. Như vậy, trong luận văn này sử dụng phương pháp thay thế vòng đẳng cấu sinh học trong thiết kế cấu trúc các dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon từ dẫn chất 3arylisoquinolinon, vốn được biết đến là dẫn chất có tác dụng kháng tế bào ung thư tốt, với mong muốn tìm kiếm sàng lọc những hợp chất có hoạt tính kháng ung thư có triển vọng. 1.2. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP Hiện nay nhiều dẫn chất của quinazolinon ngoài việc được ứng dụng làm thuốc còn được sử dụng làm nguyên liệu trong tổng hợp hóa học, trong hóa phân tích và nhiều ứng dụng khác. Do tiềm năng ứng dụng đa dạng của các dẫn chất quinazolinon, nên từ cuối thế kỉ 19 đến nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp quinazolinon và dẫn chất được công bố trong nhiều tài liệu khác nhau. 10