Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:169

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án đưa ra mục tiêu là thiết kế tổng hợp các indenoisoquinolin mới có nhóm thế khác nhau ở vòng B khi đưa thêm nhóm hydroxyl vào vị trí thứ 2 của mạch nối propyl còn vị trí thứ 3 là các dị vòng với hy vọng sẽ làm tăng khả năng gây độc tế bào ung thư.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin

MỞ ĐẦU Ung thư là một trong những căn bệnh nguy hiểm gây tỉ lệ tử vong hàng đầu trên thế giới bởi ung thư có thể có ở bất kỳ bộ phận nào của cơ thể và phát triển nhanh chóng cùng với nhiều diễn biến bất thường. Mỗi năm trên thế giới có khoảng 14,1 triệu người được chẩn đoán mắc bệnh ung thư trong đó có khoảng 8,2 triệu trường hợp tử vong. Ở Việt Nam, mỗi năm có khoảng 124.000 ca mắc ung thư mới với tỉ lệ tử vong chiếm gần 75% [79,80]. Tất cả những số liệu trên cho thấy ung thư đang có ảnh hưởng lớn đối với sức khỏe và tính mạng của con người không chỉ ở Việt Nam mà còn ở trên toàn thế giới. Ngày nay, chúng ta có thể để điều trị ung thư trên cấp độ tế bào với độ chính xác và hiệu quả khá cao. Trong đó, topoisomerase là đích đến hiệu quả trong việc nghiên cứu và tổng hợp thuốc điều trị ung thư vì topoisomerase bị ức chế sẽ gây chết tế bào ung thư do tế bào này phân chia rất nhanh chóng [1,59-68]. Ở sinh vật nhân chuẩn, topoisomerase I (Top1) là một enzym cần thiết cho nhiều quá trình quan trọng của tế bào như phiên mã, sao mã và phân ly vào nhiễm sắc thể. Vai trò của Top1 là giúp giãn xoắn DNA sợi kép khi DNA thực hiện các quá trình tái bản và phiên mã, trong đó enzym sẽ liên kết cộng hóa trị với DNA cho đến khi đóng xoắn. Do đó, nó là mục đích trị liệu tiềm năng trong việc điều trị chống ung thư. Có hai con đường có thể ức chế Top1 đó là mất khả năng tháo xoắn các sợi DNA của Top1 và con đường thứ hai là gây “ngộ độc” enzym bằng cách tạo liên kết cộng hóa trị với DNA dưới dạng phức [1,28,42,44,68]. Camptothecin (1) được biết đến là chất có khả năng gây ức chế topoisomerase I. Các sản phẩm tan trong nước được bán tổng hợp từ campothecin như Topotecan (2), Irinotecan (3) là các chất gây ức chế Top1 duy nhất hiện được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (The U.S. Foodand Drug Administration) cấp phép làm thuốc chống ung thư [1]. 1
Tuy nhiên, hai hợp chất thuốc này còn có nhiều nhược điểm như rất nhanh mất hoạt tính do thủy phân vòng E (vòng lacton) ngay cả trong môi trường pH sinh lý và gây độc với tủy xương [6,8,14,25]. Hình 1. Camptothecin và một số dẫn xuất Để khắc phục những nhược điểm của Camptothecin và các dẫn xuất, các nhà khoa học đã nghiên cứu tìm kiếm các lớp chất mới có khả năng gây ức chế Top1, trong đó indenoisoquinolin là lớp chất đang được các nhà khoa học quan tâm bởi có tính chất ổn định, không bị thủy phân và không gây độc giống như Camptothecin [10,13,18,19,27,30]. Một số dẫn xuất của indenoisoquinolin như Indotecan (5) và Indimitecan (6) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn II cho thấy có hoạt tính cao hơn so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin nhưng không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền và không bị thủy phân vì không có vòng lacton [15,22,33]. Những nghiên cứu về lớp chất indenoisoquinolin cũng đã chỉ ra rằng nhóm thế ở vòng B tại vị trí nguyên tử nitơ (N-6) là các nhóm aminopropyl, morpholinopropyl, imdazolopropyl cho khả năng gây độc tế bào rất tốt, trong đó có 2 thuốc đang được thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II là Indotecan (5) và Indimitecan (6) [6,8,15,22,42]. Bên cạnh đó các chất chứa hợp phần của aminopropanol cũng được biết đến là các lớp chất cho nhiều hoạt tính sinh học lí thú như hoạt tính chống ung thư, chống sốt rét, kháng khuẩn, kháng nấm [74-77]. 2
Hình 2: Indotecan (5) và Indimitecan (6) Trên cơ sở đó, luận án đã đưa ra mục tiêu là thiết kế tổng hợp các indenoisoquinolin mới có nhóm thế khác nhau ở vòng B khi đưa thêm nhóm hydroxyl vào vị trí thứ 2 của mạch nối propyl còn vị trí thứ 3 là các dị vòng với hy vọng sẽ làm tăng khả năng gây độc tế bào ung thư. Đồng thời luận án cũng thiết kế tổng hợp các indenoisoquinolin mới chứa nhóm thế giàu điện tử ở vòng B, với ý tưởng làm tăng khả năng gây độc tế bào ung thư thông qua các liên kết giữa indenoisoquinolin với DNA và Top1 tại vị trí phân cắt của topoisomerase I [22,28,42-45,68]. Hình 3: Các indenoisoquinolin mục tiêu tổng hợp Với những ý nghĩa cấp thiết và thực tiễn trên, luận án đã chọn đề tài là: “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin”. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Các phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin 1.1.1. Các phương pháp chính tổng hợp indenoisoquinolin Hiện nay tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinolin được thực hiện theo các phương pháp chính sau đây: Phương pháp thứ nhất: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông qua phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff [3,5,8,34]. Phương pháp thứ hai: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (59) với các amin bậc 1 [1,2,4,12,13,15,28÷33,35]. Phương pháp thứ ba: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin [14,16,17]. Phương pháp thứ tư: Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng đóng vòng của dẫn chất styrenic enamit [21,23]. OH C Sơ đồ 1.1.1: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin [23]. 4
1.1.2. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff Mark Cushman và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất của indotecan (5) và indimitecan (6) như mô tả trong sơ đồ 1.1.2. Bước chìa khóa tổng hợp khung indenoisoquinolin là phản ứng ngưng tụ homophtalic anhyđrit (20) với bazơ Schiff (22) nhận được axít 23 chọn lọc ở dạng cis. Tiếp theo, cis axít phản ứng với SOCl2 tạo thành clorua axít, sau đó nhờ phản ứng axyl hóa Friedel−Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận được chất 24. Sau cùng hợp chất 24 được phản ứng với các amin nhận được các dẫn chất của indotecan (5) và indimitecan (6) [8]. Sơ đồ 1.1.2. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff khác nhau [8]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.2: a) H2CO, H2O, HCl, AcOH, 120°C đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H2O, nhiệt độ phòng, (ii) KMnO4, H2O, 0°C đến nhiệt độ phòng, (iii) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3- bromopropylamin, HBr, Et3N, Na2SO4, CHCl3, nhiệt độ phòng; (e) CHCl3, 0°C đến 5
nhiệt độ phòng; (g) SOCl2, nhiệt độ phòng; (f) imidazol hoặc morpholin, NaI, DMF, 70°C. Cũng theo phương pháp này Gang Ahn và cộng sự đã tổng hợp được các dẫn chất indenoisoquinolin từ 31a-31e một cách dễ dàng như mô tả trong sơ đồ 1.1.3. Thực tế, đầu tiên của quá trình tổng hợp là O-ankyl hóa 2, 3 hoặc 4–hydroxyl–benzanđehit (26) với 2-đimetylaminoetyl hoặc 3- đimetylaminopropyl clorua được các dẫn chất hydroxybenzanđehit tương ứng 27. Tiếp theo ngưng tụ với đimetylaminoetyl-, propyl- và butylamin được các hợp chất imin 28, sau đó cho phản ứng với anhiđrit homophtalic để được hỗn hợp điastereome của 3-aryl-4-cacboxylisoquinolon 30. Tiếp theo, cis axít phản ứng với SOCl2 tạo thành clorua axít, sau đó nhờ phản ứng axyl hóa Friedel−Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận được chất từ 31a-31e [5]. R4 4 a HO b 3 H 3 H 2 R 2-, 3-, or 4- O R2 O 26 27 hydroxybenzaldehyde R4 O c + 3 O R R2 N 29 O 28 R1 4 4 R HO O R 9 O d, e 3 3 8 R R 2 7 2 N R R R1 N 1 R 31 O 30 O 31a: R1 = (CH2)2-N(CH3)2; R2 = O-(CH2)2-N(CH3)2; R3, R4 = H 31b: R1 = (CH2)3-N(CH3)2; R2 = O-(CH2)2-N(CH3)2; R3, R4 = H 31c: R1 = (CH2)2-N(CH3)2; R2 = O-(CH2)3-N(CH3)2; R3, R4 = H 31d: R1 = (CH2)3-N(CH3)2; R2 = O-(CH2)3-N(CH3)2; R3, R4 = H 31e: R1 = (CH2)4-N(CH3)2; R2, R4 = H; R3 = O-(CH2)2-N(CH3)2 Sơ đồ 1.1.3: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin theo Gang Ahn và cộng sự [5]. 6
Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.3: (a) đimetylamino ankyl chlorua Cl- (CH2)n-N(CH3)2 (n = 2 hoặc 3), K2CO3, DMF, đun hồi lưu, 6 h; (b) R1-NH2, MgSO4, CHCl3,nhiệt độ phòng,18 h. Đối với quá trình tổng hợp các hợp chất 28, bổ sung TEA; (c) THF (MeOH cho quá trình tổng hợp các hợp chất 30e), 0 oC, 1 h; (d) SOCl2, đun hồi lưu, 18 h; (e) AlCl3, CH2Cl2, 0 oC, 3 h. Phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff này cũng được Muthukaman Nagarajan và các cộng sự sử dụng để tổng hợp các dẫn chất chứa khung indenoisoquinolin có chứa nhóm -CHO ở vòng A. Đi từ chất ban đầu là axít 4- metylbenzen-1,2-đioic (32) thực hiện phản ứng vòng hóa nhóm nghiên cứu đã thu được 5-metylanhiđrit homophtalic (33). Sau đó cho 33 phản ứng với bazơ Schiff 34 thu được hợp chất trung gian 35 với sự có mặt của thionyl clorua, sử dụng phản ứng Friedel−Crafts tạo ra indenoisoquinolin metyl- thay thế 36, cuối cùng oxi hóa 36 để được anđehit 37 [3]. Sơ đồ 1.1.4: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Martin Conda- Sheridan và cộng sự [3]. 7
Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.4: (a) AcCl, đun hồi lưu; (b) CHCl3; (c) (i) SOCl2, PhH, (ii) AlCl3, PhNO2, (ClCH2)2; (d) (i) NBS, AIBN, hv, CCl4, đun hồi lưu, (ii) AgNO3, đioxan. Cũng theo phương pháp này Maris A. Cinelli và cộng sự đã tổng hợp nên các indenoisoquinolin có nhóm thế thay đổi ở vòng A và vòng D. Đi từ isovanillin (38), Vanillin (45) nhóm tác giả đã thu được các dẫn xuất indenoisoquinolin 44a, 44b, 51a, 51b có hoạt tính gây độc tế bào và ức chế topoisomerase I cao [8]. H3CO H3CO a b HO CHO BnO CHO 38 39 H3CO H3CO O c + N O BnO H3CO H O 40 41 OCH3 Br O OCH3 OH CO2H H3CO d H3CO OBn N Br H3CO N Br O H3CO 43 42 O OCH3 N O N 44a R= OH H3CO O e N R N H3CO R= 44b O 44 Sơ đồ 1.1.5: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin theo Maris A. Cinelli và cộng sự [8]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.5: (a) BnBr, DMF, K2CO3, nhiệt độ phòng; (b) 3-bromopropylamin HBr, Et3N, Na 2SO4, CHCl3; (c) CHCl3, 10 °C tới 8
nhiệt độ phòng; (d) (i) SOCl2, nhiệt độ phòng, (ii) AlCl3 (2 đương lượng), 1,2- đicloroetan, nhiệt độ phòng; (e)imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C. BnO BnO HO a b N H3CO CHO H3CO H3CO CHO H 46 47 45 OBn Br O OBn CO 2H OCH3 H3CO H3CO c OCH3 d N Br N Br H3CO H3CO O O 48 OBn 49 OH O O OCH 3 OCH3 H3CO H3CO f e N R N R H3CO H3CO O O 51 N N 51a N 50a R= N R= O O 50b N 51b N R= R= Sơ đồ 1.1.6: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin có nhóm thế khác nhau tại vòng A và vòng D [8]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.6:(a) BnBr, DMF, K2CO3, nhiệt độ phòng; (b) 3-bromopropylamin HBr, Et3N, Na 2SO4, CHCl3, nhiệt độ phòng;(c) 41, CHCl3, 10 °C tới nhiệt độ phòng; (d) SOCl2, nhiệt độ phòng; (e) imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C; (f), HBr, AcOH, H2O, 55−70 °C Evgeny Kiselev, Mark Cushman và các cộng sự cũng đã sử dụng phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff để tổng hợp thành công các 9
indenoisoqunolin với vòng D là dị tố, như là nitơ được tóm tắt trong sơ đồ 1.1.7 [34]. Sơ đồ 1.1.7. Tổng hợp hợp chất 7-aza-indenoisoquinolin [34]. Trong trường hợp này, hợp chất 7-aza-indenoisoquinolin 55 được tổng hợp nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-pyridyl Schiff với anhiđrit homophtalic tạo thành hợp chất cis-axít 54, sau đó axyl hóa nội phân tử nhờ phản ứng Friedel−Crafts. Phương pháp này cho phép tạo ra hợp chất indenoisoquinolin với vòng D chứa dị vòng, để tạo ra các hợp chất mới. Tuy nhiên, trong trường hợp này do pyridin có khả năng phản ứng thế electrophin rất thấp nên phản ứng vòng hóa chất 54 thành chất 55 rất khó khăn. 10
1.1.3. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion với các amin bậc 1. Trước hết để tổng hợp các indenoisoquinolin theo phương pháp này, Andrew Morrell, Mark Cushman và cộng sự đã tiến hành tổng hợp indeno[1,2- c]isochromen-5,11-đion nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-cacboxybenzanđehit (56) và phtalit (57) với sự có mặt của NaOMe, MeOH tạo thành sản phẩm trung gian 58, sau đó chuyển hóa thành indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (59) nhờ phản ứng vòng hóa trong môi trường axít chỉ trong một bước phản ứng nhờ thiết bị loại nước Dean−Stark. Tiếp đó, indeno[1,2-c]isochromen- 5,11-đion (59) được chuyển thành indenoisoquinolin khi phản ứng với amin bậc một (sơ đồ 1.1.8) [9]. Sơ đồ 1.1.8. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin bằng phản ứng ngưng tụ 2-cacboxybenzanđehit và phtalit [9]. Phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion với các amin bậc 1, cũng được Mark Cushman và cộng sự sử dụng để tổng hợp các dẫn chất khác nhau của indenoisoquinolin khi cho etyl 3-oxo-1,3-đihyđroisobenzofuran-5-cacboxylat (60) phản ứng với N-bromosuccinimit để được hợp chất trung gian 61. Thủy phân 61 để được tiền chất 62, tiếp theo cho 62 ngưng tụ với phtalit (57) để 11
được metyl 5,11-đioxo-5,11-đihydroindeno[1,2-c]isochromen-3-cacboxylat (63) sau đó cho 63 phản ứng với amin bậc 1 là metyl amin (64) thu được indenoisoquinolin 65a. Khi thủy phân 65a thu được 6-metyl-5,11-đioxo- 6,11-đihydro-5H-indeno-[1,2-c]isoquinolin-3-cacboxylic axít (65b). Hợp chất 65b được chuyển đổi thành dẫn xuất clorua axít và được xử lý với ammoniac để cung cấp các amit tương tự 65c (sơ đồ 1.1.9) [3]. Br O a b O O O 60 O O O O O 61, 79% O OH O 57 O O H3CO O c O O 62, 98% 63, 18% O O O H 3C NH2 65a. R= OCH3 ,65% e 64 65b.R= OH , 76% f R N 65c.R= NH2 ,83% d CH3 O O 65 Sơ đồ 1.1.9: Tổng hợp các indenoisoquinolin theo Mark Cushman và cộng sự [3]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.9: (a) NBS, CCl4, AIBN, hv, đun hồi lưu; (b) H2O, đun hồi lưu; (c) (i) EtOAc, MeOH, NaOMe, đun hồi lưu, (ii) HCl, (iii) PhH, pTsOH, đun hồi lưu; (d) THF; (e) KOH, THF, H2O, (ii) HCl, H2O; (f) (i) SOCl2, PhH, đun hồi lưu, (ii) NH3, THF. Các hợp chất khung indenoisoquinolin cũng được tổng hợp nhờ phản ứng ngưng tụ của 6-xyano-3-hydroxyphtalit (68) với phtalit (57) nhận được isochromenon 69, sau đó qua các phản ứng chuyển hóa như mô tả ở sơ đồ 1.1.10 tạo thành các dẫn xuất indenoisoquinolin 70 – 72 [28]. 12
Br OH a b O O O NC NC NC 66 O 68 O 67 O O c 57 O O O N 70 R= N NH2 R 71 R= N O N R d (e) O NC NC 69 72 R= N(CH 3)2 O O Sơ đồ 1.1.10. Tổng hợp các indenoisoquinolin bằng phản ứng ngưng tụ của 6- xyano-3-hydroxyphtalit với phtalit [28]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.10: (a) NBS, hν, CCl4; (b) H2O, đun hồi lưu; (c) (i) NaOMe, MeOH, EtOAc, (ii) HCl, (iii) p-TsOH, PhH; (d) THF, Et3N, đun hồi lưu; (e) CHCl3, Et3N, đun hồi lưu. Adina Ryckebusch và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinolin được mô tả trong sơ đồ 1.1.11. Mạch nhánh được tổng hợp là các este và amit của các axít amin khác nhau có độ dài n từ 2 đến 3 cacbon và đã phát hiện dẫn chất amit với axít amin Arginine (n = 2) và glyxin (n = 2) có hoạt tính ức chế topoisomerase II cao nhất [32]. Sơ đồ 1.1.11. Tổng hợp các dẫn chất của indenoisoquinolin có mạch nhánh là các este và amit của các axít amin [32]. 13
Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.11: (a) NH2(CH2)nOH, CHCl3, nhiệt độ phòng; (b) N-Boc amino axít, EDCI, DMAP, CH2Cl2, nhiệt độ phòng, c) NH2(CH2)2NHBoc, d) HCl, isopropanol, CHCl3, nhiệt độ phòng, (e) N-Boc amino axít, EDCI/HOBt hoặc HBTU/HOBt, DMAP, CH2Cl2, nhiệt độ phòng. Martin Conda-Sheridan và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin sunfonat và sunfonamit như mô tả trong sơ đồ 1.1.12 [29]. Sơ đồ 1.1.12. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin sunfonat và sunfonamit [29]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.12: (a) CHCl3, HO-(CH2)n-NH2 đun hồi lưu; (b) TsCl, DMAP,CH2Cl2, Et3N, nhiệt độ phòng; c) NH2(CH2)2NHBoc; d) HCl, isopropanol, CHCl3, nhiệt độ phòng; e) RSO2Cl, Et3N, CHCl3, 70 °C. Qinglong Guo và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất có nhóm thế NO2 ở vòng A và các nhóm thế halogen như Cl, F và R1 là các nhóm amin vòng, amin bậc một và bậc 2 ở vòng B và vòng D, sau đó nghiên cứu hoạt tính ức chế Top I của chúng. Trong số các dẫn xuất tổng hợp được, 14
hợp chất 83a (R=F, R1= N-metyl-piperazin) có hoạt tính và gây độc tế bào trên hai dòng Hep-G2 và HCT-116 với giá trị IC50 lần lượt là 0,019 và 0,093 µM. Ngoài ra, các chất 83b và 83c có hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư và hoạt tính ức chế Top1 tương đương và thậm chí cao hơn so với các thuốc Topotecan (2), Irinotecan (3) (hình 1.1.1) [6,26]. Hình 1.1.1. Các dẫn chất có nhóm thế NO2 ở vòng A và các nhóm thế halogen như Cl, F và OMe ở vòng D [6,26]. Sơ đồ 1.1.13. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh là các ancol, aminoancol [4]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.13: (a) CHCl3, đun hồi lưu. 15
Mark Cushman và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh là các ancol, điol và aminoancol (sơ đồ 1.1.13, 1.1.14 và 1.1.15) và nghiên cứu hoạt tính gây độc trên các dòng tế bào ung thư và hoạt tính ức chế Top1. Trong số các hợp chất tổng hợp được, hợp chất 87b có hoạt tính cao hơn so các thuốc camptothecin, các thuốc Topotecan, Irinotecan (Hai thuốc có dẫn chất thuộc lớp indenoisoquinolin đang được thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II) [4]. Sơ đồ 1.1.14. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh điol [4]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.14: (a) CHCl3, đun hồi lưu. Sơ đồ 1.1.15. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin có chứa mạch nhánh poliol [4]. Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.15: (a) (i) H2NOH.HCl, NaOMe, EtOH, nhiệt độ phòng; (ii) 70 oC; (b) Pt(IV)O2, H2 (40 psi), AcOH, nhiệt độ phòng; (c) MeOH hoặc CHCl3, đun hồi lưu. 16
Mark Cushman và cộng sự đã sử dụng phương pháp này để tổng hợp các bisindenoisoquinolin. Các hợp chất thu được có khả năng ức chế topoisomerase khá tốt, hợp chất 93h và 93j có khả năng ức chế tương đương Camptothecin (sơ đồ 1.1.16) [24]. Sơ đồ 1.1.16. Tổng hợp các bisindenoisoquinolin [24]. 1.1.4. Tổng hợp indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng của 3– arylisoquinolin Won-Jea Cho và các cộng sự [14,16] đã sử dụng phương pháp này khá hiệu quả để tổng hợp nên các indenoisoquinolin với dẫn xuất khác nhau. Đầu tiên 3-arylisoquinolin 96a, b được tổng hợp thông qua phản ứng giữa một toluamit và benzonitril như sơ đồ 1.1.17. Ban đầu N-Metyl-o-toluamit 94a,b được xử lí với n-BuLi để thu được các anion, sau đó cho phản ứng với benzonitrin 95 để nhận được 3-arylisoquinolin 96a, b với hiệu suất tương ứng 39% và 42%. Các hợp chất 96a, b tiếp tục cho phản ứng với các ankyl halogenua như MeI, BnCl, PMBCl với xúc tác là NaH hoặc K2CO3 thu được các hợp chất N-ankyl 97a-d. Thực hiện phản ứng loại bỏ nhóm bảo vệ PMB trong 97a-d bằng cách cho phản ứng với DDQ dung môi là metylenclorit thu được các hợp chất 98a-c. Oxy hóa 98a-c bằng PDC thu được các andehit 99a- c tương ứng, sau đó xử lý các andehit thu được bằng HCl 10% trong axeton cho các sản phẩm cộng đóng vòng là các indenoisoquinolin 100a-c với hiệu suất 59-93% . 17
l 10 OH HC R1 % Sơ đồ 1.1.17. Tổng hợp indeno[1,2-c]isoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng của 3–arylisoquinolin [16]. Điều đặc biệt là khi các indenoisoquinolin 100a-c có nhóm chức rượu ở vị trí số 11 được phản ứng với rượu khác nhau trong sự có mặt của HCl 10% thu được các hợp chất ankoxy tương ứng 103a-c. Đó là kết quả của các phản ứng liên tiếp: mất nước của dẫn chất 101 trong môi trường axít và tấn công nucleophin liên tiếp của rượu vào vị trí C-11 của dẫn chất 102. Mặt khác khi thực hiện phản ứng tách hydroxyl ở vị trí C-11 trong các indenoisoquinolin 100a-c bằng xúc tác 5% Pd/C dưới áp suất 80 psi trong EtOH cũng thu được các indenoisoquinolin 104a-c với hiệu suất đạt 59-95%. Các nhóm hydroxyl tại C-11 còn được nhóm tác giả nghiên cứu thực hiện 18
phản ứng oxy hóa bởi PDC trong metylenclorua thu được các indenoisoquinolin 105a-c với hiệu xuất rất cao 89-99%. Won-Jea Cho và cộng sự đã tiến hành các xét nghiệm thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất tổng hợp được trên bốn dòng tế bào khối u ở người bao gồm A 549 (khối u phổi), Skov-3 (khối u buồng trứng), SK-MEL-2 (khối u ác tính) và HCT 15 (khối u ruột) sử dụng sunforhodamin B (SRB) xét nghiệm. Kết quả cho thấy các dẫn chất 11-Hydroxyl 100b –c đã không thể hiện khả năng gây độc đáng kể chống lại bốn dòng tế bào khối u. Các hợp chất 104a-c cũng không thể hiện khả năng gây độc mạnh. Hợp chất 104c cho thấy hiệu lực thấp (8,9 µmol) chống lại dòng tế bào HCT 15. Các dẫn chất 11-xeto 105a-c gây độc tế bào yếu (14-30 µmol) hoặc thậm chí hoạt tính yếu hơn 104a-c. Tuy nhiên, sự tăng cường đáng kể của khả năng gây độc và hoạt tính ức chế Top1 đã được quan sát thấy khi các nhóm hydroxyl đã được chuyển đổi thành các chất ankoxy tương ứng, đặc biệt là các hợp chất 103g- m. Hợp chất isobutoxy 103l hoạt tính ức chế Top1 mạnh nhất cũng như khả năng gây độc mạnh (1,63-9,92 µmol ) chống lại cả bốn dòng tế bào khối u. Điều thú vị là các hợp chất 103g - m có chứa nhóm p-metoxybenzyl cho thấy khả năng gây độc tế bào mạnh hơn các hợp chất N-metyl 103a-f [16]. Won-Jea Cho và các cộng sự cho thấy là nhóm tác giả khá thành công theo phương pháp này khi tiếp tục nghiên cứu tổng hợp khung indenoisoquinolin nhờ phản ứng đóng vòng của 4-bromo-2-metyl-3-(2- vinylphenyl)isoquinolin-1(2H)-on 109a-c mô tả như sơ đồ 1.1.18 [17]. Trước tiên nhóm tác giả cũng tổng hợp 3-arylisoquinolin 97a-c thông qua phản ứng giữa một toluamit và benzonitrin mô tả như sơ đồ 1.1.17. Tiếp theo brom hóa 97a-c với NBS/ACCN trong CCl4 cho 106a-c với hiệu suất tốt (73-90%). Nhóm p-metoxybenzyl được gỡ bỏ từ 106a-c bởi sự oxy hóa DDQ ( 2,3-đichloro-5,6-đicyano-p-benzoquinon) cho rượu allyl 107a-c, 19
sau đó bị oxy hóa bởi PDC thu được andehit 108a-c với hiệu suất tốt (88- 90%). Phản ứng của anđehit 108a-c với Ph3PCH 3Br trong sự có mặt của n-BuLi xảy ra cho styren 109a-c với hiệu suất 62-95%. Styren 109a-c xử lý với n-Bu3SnH trong sự có mặt của ACCN cho 6,11-đihydro-5H- indeno[1,2-c]isoquinolin-5-on 110a-c với hiệu suất 55-88%. PMBO PMBO R R1 Me 1) n-BuLi, THF + 2) Mel, NaH N NC (PMBCl, K2CO3) R2 NHMe 95 97 94 O O a: R1 = H, R2 = Me a: R = H b: R1 = Me, R2 = Me b: R = Me c: R1 = Me, R2 = PMB PMBO HO Br Br H NBS R1 R1 PDC O ACCN DDQ CH2Cl2 CCl4 N N Br 2 hv R H2 O R2 R1 106 CH2Cl2 O 107 O a: (73%), b: (90%), c: (73%) N a: (73%), b: (69%), c: (81%) R2 108 O a: (90%), b: (88%), c: (89%) Me Br R1 + Ph3P CH3Br R1 n-Bu 3SnH ACCN n-BuLi, THF N N R2 Toluen R2 109 110 O O a: (95%), b: (62%), c: (89%) a: (88%), b: (39%), c: (29%) Sơ đồ 1.1.18. Tổng hợp indenoisoquinolin theo Won-Jea Cho và các cộng sự [17]. Won-Jea Cho và cộng sự đã tiến hành các xét nghiệm thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất tổng hợp được trên các dòng tế bào khối u ở người bao gồm A 549 (khối u phổi), Col2 (khối u ruột), SNU-638 (khối u dạ 20