Luận án Tiến sỹ Hóa học hữu cơ: Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất quinazolin

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:212

Thêm vào BST

Báo xấu

71
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu luận án: Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp thuốc erlotinib hydrocloride. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc dẫn xuất quinazoline. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của các hợp chất lai giữa các dẫn xuất quinazoline với các azide qua cầu nối triazole. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sỹ Hóa học hữu cơ: Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất quinazolin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT QUINAZOLIN LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2019
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC ------------------ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT QUINAZOLIN Chuyên ngành : Hóa học hữu cơ Mã số : 9.44.27.01 Người thực hiện : Đinh Thúy Vân Cơ quan công tác : Khoa Hóa học- Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên Ngƣời hƣớng dẫn: Hƣớng dẫn 1: GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến Hƣớng dẫn 2: TS. Đặng Thị Tuyết Anh HÀ NỘI – 2019 i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi và các cộng sự. Các dữ liệu trình bày, phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự nghiên cứu, phân tích và trình bày một cách trung thực, khách quan phù hợp với yêu cầu của luận án tiến sĩ Hóa Học. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Nghiên cứu sinh Đinh Thúy Vân i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thầy GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến, người thầy vô cùng tận tậm và nhiệt huyết đã định hướng và dìu dắt tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện Hóa Học. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm- Đại học Thái Nguyên, Ban tổ chức cán bộ, Lãnh đạo Khoa Hóa học, Bộ môn Hóa Ứng dụng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành chương trình học tập của mình và công việc được giao. Tôi xin cảm ơn các anh, chị, các bạn và các chị em là cán bộ và NCS của phòng Hóa Dược – Viện Hóa Học, những người đã cùng tôi chia sẻ những niềm vui, nỗi buồn, những lo lắng trong công việc và học tập. Tôi xin cảm ơn các thầy, cô, các anh chị em đồng nghiệp, những người luôn cổ vũ và giúp đỡ tôi trong công việc cũng như động viên tôi về tinh thần để tôi vượt qua những khó khăn vất vả trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt, lời cảm ơn sâu sắc nhất xin gửi đến gia đình, bố mẹ, anh-chị- em, chồng, con. Mọi người không chỉ là nguồn động lực mà còn là chỗ dựa vật chất và tinh thần, là nguồn tiếp sức mạnh lớn nhất giúp NCS vượt qua mọi khó khăn để có thể hoàn thiện được luận án này. Xin chân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Tác giả Đinh Thúy Vân ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU.................................................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 3 1.1.TỔNG QUAN VỀ LỚP CHẤT QUINAZOLINE ................................................... 3 1.1.1. Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp dẫn xuất quinazoline ..................5 1.1.2. Chuyển hóa ở vị trí C-2 và N-3 của khung quinazoline ...................... 10 1.1.3 Nghiên cứu trong nước về quinazoline ............................................................19 1.2. TỔNG QUAN VỀ THUỐC ERLOTINIB.............................................................. 19 1.2.1. Cấu trúc, tính chất vật lý và tính chất phổ của Erlotinib hydrochloride .......... 19 1.2.2. Hoạt tính sinh học của erlotinib hydrochloride ...............................................20 1.2.3. Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp erlotinib hydrochloride ... 21 1.2.4. Tình hình nghiên cứu trong nước về tổng hợp erlotinib ...................... 28 1.3. PHẢN ỨNG CLICK ..........................................................................................29 1.4. KỸ THUẬT PROTEIN DOCKING……………………………………… ….30 1.4.1. Phương pháp Protein docking……………………………………… ………30 1.4.2. Quy trình docking……………………………………………………… … 32 1.5. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN……………………………………….33 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................34 2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ...............................................................................34 2.1.1. Hóa chất và dung môi .....................................................................................34 2.1.2. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng. .........................................................................................................................34 2.1.3. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu................................................................34 2.1.4. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư .....................................................35 2.2. TỔNG HỢP ERLOTINIB VÀ CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA NÓ.............................. 35 2.2.1. Tổng hợp erlotinib ......................................................................................................... 35 2.2.2. Tổng hợp các hợp chất lai của erlotinib và các azide qua cầu nối triazole ................ 40 2.3. TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT QUINAZOLINE CHỨA NHÓM CROWN ETHERỞ VỊ TRÍ C-6, C-7. .................................................................................................... 42 2.3.1. Quy trình tổng hợp các hợp chất 112a, b..................................................................... 42 2.3.2. Quy trình tổng hợp các hợp chất 116a, b..................................................................... 44 2.3.3 Quy trình tổng hợp các hợp chất 115a, b...................................................................... 45 2.3.4. Quy trình tổng hợp các hợp chất 117a-d ..................................................................... 46 iii
2.3.5. Quy trình tổng hợp các hợp chất 119a-d ..................................................................... 47 2.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA DẪN XUẤT CROWN ETHERQUINAZOLINE-4-AMINE (119A-D) VỚI CÁC AZIDE QUA CẦU NỐI TRIAZOLE............................................................................................................................... 49 2.4.1. Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)quinazoline-4-amine (119a) với các azide qua cầu nối triazole. ................................................................................................. 50 2.4.2. Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-[1,3]dioxolo[4,5-g]quinazoline- 8-amine (119b) .................................................................................................................... 51 2.4.3. Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-7,8-dihydro-[1,4]dioxino[2,3- g]quinazoline-4-amine (119c) ................................................................................................. 54 2.4.4. Tổng hợp các hợp chất lai của N-(3-ethynylphenyl)-8,9-dihydro-7H-[1,4] dioxepino [2,3-g] quinazoline-4-amine (119d) ....................................................................................... 56 2.5. HOẠT TÍNH CHỐNG UNG THƯ CỦA CÁC DẪN XUẤT QUINAZOLINE .. 57 2.6. NGHIÊN CỨU DOCKING CÁC HỢP CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC...............58 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 59 3.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................................ 59 3.2. TỔNG HỢP ERLOTINIB HYDROCLORIDE ............................................................ 61 3.2.1. Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)-benzoic acid (107) ...............................64 3.2.2. Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile (108) .................................66 3.2.3. Tổng hợp 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 ........................67 3.2.4. Tổng hợp 2-amino-4,5-bis(2-methoxyethoxy)-benzonitrile 102 ....................70 3.2.5. Nghiên cứu tổng hợp erlotinib 105 .................................................................73 3.2.6. Tổng hợp muối erlotinib hydrocloride 93 .......................................................80 3.3. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA ERLOTINB- TRIAZOLE ...................... 83 3.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA DẪN XUẤT QUINAZOLINE CHỨA NHÓM CROWN ETHERỞ VỊ TRÍ C-6, C-7...................................................................... 88 3.4.1. Tổng hợp các hợp chất 119a, 119b từ các benzaldehyd. ............................................ 89 3.4.2. Tổng hợp hợp chất 119c, 119d từ acid 3,4-dihidroxy benzoic (106) ........................ 90 3.5. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI QUINAZOLINE- TRIAZOLE .......................... 95 3.5.1. Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119a.............................................................. 96 3.5.2. Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119b ........................................................... 100 3.5.3 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119c............................................................. 104 3.5.4 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119d ........................................................... 108 iv
3.6. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT QUINAZOLINE, QUINAZOLINE-TRIAZOLE .............................................................. 110 KẾT LUẬN............................................................................................................................ 112 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................................................................ 116 CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN................................................... 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 118 v
DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Quy trình tổng hợp dẫn xuất crown etherquinazoline 7 ........................................ 5 Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn xuất của gefitinib với các nhóm thế dị vòng 4 cạnh ............... 6 Sơ đồ 1. 3: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất morpholin-3-on chứa khung quinazoline ....... 8 Sơ đồ 1.4: Quy trình tổng hợp các hợp chất oxazine-quinazoline và oxazepine-quinazoline. ..................................................................................................................................................... 9 Sơ đồ 1.5: Tổng hợp 4-anilino-6-bromoquinazoline và các dẫn xuất 6-fluorophenyl của chúng......................................................................................................................................... 10 Sơ đồ 1.6: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazoline ...................................................... 11 Sơ đồ 1.7: Tổng hợp một số quinazoline-isatine liên hợp..................................................... 11 Sơ đồ 1.8: Tổng hợp một số các semicacbazide và semicabazone chứa khung quinazoline từ acid anthranilic. .................................................................................................................... 12 Sơ đồ 1.9: Quy trình tổng hợp các hợp chất quinazoline chứa nhóm 1-adamatanamine. .. 14 Sơ đồ 1.10: Quy trình tổng hợp các hợp chất quinazoline chứa nhóm 1- adamatanecarbonyl. ............................................................................................................. 14 Sơ đồ 1.11: Tổng hợp các hợp chất ức chế kép EGFR/HDAC và HER2/HDAC .............. 16 Sơ đồ 1.12: Quy trình tổng hợp các hợp chất lai ức chế kép VEGFR-2/HDAC............ 17 Sơ đồ 1.13: Quy trình tổng hợp các chất ức chế kép HDAC/RTK ...................................... 17 Sơ đồ 1.14 : Tổng hợp N’- (quinazoline-4-yl) isonicotinohydrazide sử dụng 4- chloroquinazoline, isonicotinohydrazide................................................................................ 18 Sơ đồ 1.15: Tổng hợp erlotinib từ methyl-3,4-dihydroxybenzoat........................................ 22 Sơ đồ 1.16: Tổng hợp erlotinib hydrochloride từ hợp chất 98.............................................. 23 Sơ đồ 1.17: Tổng hợp erlotinib hydrochloride từ hợp chất 102............................................ 23 Sơ đồ 1.18 Cơ chế hình thành hợp chất erlotinib 105 từ hợp chất 104 và 3-ethynyl aniline.. ................................................................................................................................................... 24 Sơ đồ 1.19: Tổng hợp erlotinib từ hợp chất 3,4-dihydroxybenzoic acid ............................. 25 Sơ đồ 1.20: Cơ chế hình thành erlotinib từ hợp chất 104...................................................... 26 Sơ đồ 1.22: Tổng hợp erlotinib hydrochloride theo Leila Barghi ........................................ 28 Sơ đồ 1.23: Phản ứng “click” nhiệt......................................................................................... 29 Sơ đồ 1.24: Phản ứng “click” dùng xúc tác Cu(I) ................................................................. 29 Sơ đồ 1.24: Phản ứng “click” dùng xúc tác phức [Cp*(RuCl(PPh3)2]................................. 30 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp erlotinib hydrocloride 93 ...................................................... 60 vi
Sơ đồ 3.2: Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất quinazoline 119a-d với các azide qua cầu nối triazole. ........................................................................................................................ 61 Sơ đồ 3.3: Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất quinazoline 119a-d với các azide qua cầu nối triazole…………………………………………………………..61 Sơ đồ 3.4: Tổng hợp erlotinib 105 từ 2-amino-4,5-bis(2-methoxy-ethoxy) benzonitrile 103………………………….…………………………………...…….61 Sơ đồ 3.5: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzoic acid 107 ....................................... 64 Sơ đồ 3.6: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzoic acid 107 theo quy trình one-pot ..................................................................................................................................... 66 Sơ đồ 3.7: Tổng hợp 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile 108 ........................................ 66 Sơ đồ 3.8: Tổng hợp hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 ......... 68 Sơ đồ 3.9: Tổng hợp hợp chất 103.......................................................................................... 70 Sơ đồ 3.10: Tổng hợp hợp chất 103 ....................................................................................... 71 Sơ đồ 3.11: Tổng hợp hợp chất formamidine 104................................................................. 73 Sơ đồ 3.12: Tổng hợp erlotinib 105 từ hợp chất trung gian formamidine 104 .................... 75 Sơ đồ 3.13: Tổng hợp erlotinib hydrocloride 93.................................................................... 80 Sơ đồ 3.14: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 119a, 119b từ 3,4-dihidroxy benzoic ................ 89 Sơ đồ 3.15: Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 119c, 119d từ 3,4-dihidroxy benzoic .............. 90 vii
DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1: Cấu trúc của Quinazoline...........................................................................3 Hình 1. 2: Cấu trúc hóa học một số hợp chất quinazoline ức chế EGFR..................4 Hình 1.3: Thiết kế tổng hợp các hợp chất dị vòng [1,4]dioxino[2,3-f]quinazoline ............... 8 Hình 1.4: Cấu trúc của erlotinib hydrocloride........................................................................ 20 Hình 3.1: Phổ IR của hợp chất 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile 108 ........................ 67 Hình 3.2: Phổ IR của hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102 ........ 69 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của hợp chất 4,5-bis(2-methoxyethoxy)-2-nitrobenzonitrile 102... 69 Hình 3.4: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 102 .................................................................... 70 Hình 3.5: Phổ IR của hợp chất 2-amino-4,5-bis(2-methoxyethoxy)-benzonitrile 103 .... 72 Hình 3.6: Phổ 1H-NMR của hợp chất trung gian 104 ........................................................... 74 Hình 3.7: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất formamidine 104 .............................................. 75 Hình 3.8: Phổ 1H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 ........................................... 76 Hình 3.9: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 ................................... 76 Hình 3.10: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất phenylbenzamidine 109 ................................. 77 Hình 3.11: Phổ 1H NMR của hợp chất erlotinib 105 ............................................................ 78 Hình 3.12: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất erlotinib 105 ................................................... 78 Hình 3.13: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất erlotinib 105 .................................................... 79 Hình 3.14. Phổ MS của hợp chất erlotinib 105...................................................................... 79 Hình 3.15: Phổ 1H-NMR của hợp chất erlotinib hydrochloride 93...................................... 81 Hình 3.16: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất erlotinib hydrochloride 93.............................. 82 Hình 3.17: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 93 ..................................................................... 82 Hình 3.18: Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 93 .................................................................... 83 Hình 3.19: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của các hợp chất .......................... 84 Hình 3.20: Phổ 1H-NMR của 105b ........................................................................................ 85 Hình 3.21: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 105b................................................................. 86 Hình 3.22: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 105b................................................................. 86 Hình 3.23: Phổ 13C-NMR của hợp chất 105b........................................................................ 87 Hình 3.24: Phổ IR của hợp chất 105b .................................................................................... 88 Hình 3.25: Phổ HR-MS của hợp chất 105b ........................................................................... 88 Hình 3.26: Cấu trúc của 4 hợp chất 4-aminoquinazoline chứa nhóm crown etherở vị trí C- 6, C-7 119a-d. .......................................................................................................................... 91 Hình 3.27: Phổ 1H-NMR của hợp chất 119a ......................................................................... 92 viii
Hình 3.28: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 119a ................................................................. 92 Hình 3.29: Phổ 1H-NMR của hợp chất 119b......................................................................... 93 Hình 3.30: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 119b................................................................. 94 Hình 3.31: Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 119c ................................................................. 94 Hình 3.32: Cấu trúc hóa học và đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 120a-d ..................... 97 Hình 3.33 : Phổ 1H-NMR giãn của hợp chất 120a ................................................................ 98 Hình 3.34: Phổ 13C-NMR của hợp chất 120a ........................................................................ 99 Hình 3.35: Phổ 13C-NMR giãn của hợp chất 120d ............................................................... 99 Hình 3.36: Cấu trúc của hợp chất 121d và tương tác chính HMBC .................................. 100 Hình 3.37: Phổ giãn HMBC của hợp chất 121d.................................................................. 100 Hình 3.38: Phổ giãn HMBC của hợp chất 121 d................................................................. 102 Hình 3.39: Phổ HSQC của hợp chất 121d ........................................................................... 103 Hình 3.40: Phổ IR của chất 121d.......................................................................................... 103 Hình 3.41: Phổ 1H-NMR giãn của chất 121d ...................................................................... 104 Hình 3.42: Cấu trúc phân tử của hợp chất 122a .................................................................. 105 Hình 3.43: Phổ HMBC giãn của hợp chât 122a.................................................................. 106 Hình 3.44: Phổ HSQC của hợp chất 122a ........................................................................... 107 Hình 3.45: Cấu trúc hóa học và đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 123a-c. ................... 108 Hình 3.46: So sánh sự tương đồng về các tín hiệu phổ 1H-NMR của hai chất 123a và 123c 109 Hình 3.47: Sơ đồ 2D thể hiện tương tác docking của các hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c với các vị trí hoạt động của 3 đích protein EGFR……………………………. 112 Hình 3.48: Cấu trúc của một số hợp chất lai có hoạt tính tốt .............................................. 114 ix
DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Khảo sát phản ứng tổng hợp hợp chất 110 ........................................................... 65 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tác nhân khử hóa đến hiệu suất phản ứng amine hóa................ 71 Bảng 3.3: Phân tích phổ HMBC và HSQC của chất 121d ................................................. 101 Bảng 3.4: Phân tích phổ HMBC và HSQC của chất 122a ................................................. 105 Bảng 3.5: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất tổng hợp được ................................ 110 x
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DCC N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide THF Tetrahydrofuran AND acid deoxyribonucleic Boc2O Di-tert-butyl pyrocarbonate DCM Diclometan HDAC Histon deaxetylase AZT Zidovudin DMF Dimetylfoocmamit DIPEA N,N-Diisopropylethylamine TBAF Tetrabutylammonium fluoride IR Infra-red (phổ hồng ngoại) NMR Nuclear megenic resonance HRMS High resonance mass spectrometry (phổ khối phân giải cao) HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation HSQC Heteronuclear single-quantum correlation spectroscopy EC50 Half maximal effective concentration IC50 The half maximal inhibitory concentration Hep-G2 Tế bào ung thư gan Hela Tế bào ung thư cổ tử cung HT-29 Tế bào ung thư ruột kết PC3 Tế bào ung thư tiền liệt tuyến B16 Tế bào ung thư da A549 Tế bào ung thư phổi Lu Tế bào ung thư phổi không phải tế bào nhỏ A2780 Tế bào ung thư buồng trứng MCF7 Tế bào ung thư vú 518A2 Tế bào ung thư da 8505C Tế bào ung thư tuyến giáp A375 Tế bào ung thư da MGC803 Tế bào ung thư dạ dày xi
Bcap-37 Ung thư biểu mô cổ tử cung EGFR Epidermal Growth Factor Receptor (Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì) VEGFR Vascular Epidermal Growth Factor Receptor xii
MỞ ĐẦU Theo số liệu thống kê của Globocan, trên biểu đồ các bệnh ung thư toàn cầu năm 2008, ung thư phổi chiếm 13% tổng số ca bệnh mới và 18,2% số ca tử vong. Ung thư phổi là một trong những bệnh nguy hiểm hiện nay trên thế giới, trong đó ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (UTPKPTBN) rất phổ biến và được xem là một căn bệnh nguy hiểm (Ung thư phổi không tế bào nhỏ bắt đầu hình thành từ các tế bào khỏe mạnh trong phổi. Vì một lý do nào đó, phần lớn là do hút thuốc lá hoặc tiếp xúc thường xuyên với khói thuốc lá, các tế bào khỏe mạnh đột nhiên phân chia không kiểm soát, từ đó hình thành khối u tại phổi. Khối u có thể lành tính hoặc ác tính). Căn bệnh này đang gia tăng đáng kể ở các nước thu nhập thấp và trung bình. Tại Việt Nam, ung thư phổi đứng hàng thứ 2 về số ca bệnh và số lượng bệnh nhân tử vong trong tổng số các loại ung thư hàng năm ở cả hai giới nam và nữ. Ung thư phổi được chia làm hai loại: ung thư phổi tế bào nhỏ và UTPKPTBN. Mỗi loại phát triển theo những cách khác nhau và hướng điều trị cũng khác nhau. Trong đó, UTPKPTBN chiếm khoảng 80% tổng số ca bệnh ung thư phổi. Việc điều trị UTPKPTBN thường được biết đến với phương pháp hóa trị hoặc xạ trị. Tuy nhiên, các liệu pháp này có một số hạn chế như khả năng kéo dài thời gian sống của bệnh nhân thường ngắn, thông thường dưới 1 năm đi kèm với chất lượng sống bị ảnh hưởng nặng nề. Người bệnh phải gánh chịu nhiều tác dụng phụ của thuốc, đặc biệt là các tác dụng phụ trên tủy xương, gây ra tình trạng thiếu máu, chảy máu và giảm sức đề kháng của cơ thể dẫn đến các khả năng nhiễm khuẩn huyết làm cho bệnh nhân sớm tử vong. Với các UTPKPTBN có đột biến hoạt hóa EGFR sẽ làm cho bệnh với mức độ ác tính mạnh hơn và thời gian sống của bệnh nhân ngắn hơn, khả năng đáp ứng với hóa trị liệu thông thường kém hơn. Quinazoline là lớp chất đầy tiềm năng trong thiết kế tổng hợp các loại thuốc chống ung thư theo cơ chế ức chế enzyme kinase [1-4]. Gefitinib (Iressa), erlotinib (Tarceva), lapatinib (Tykerb) và vandetanib (Caprelsa) là các hợp chất quinazoline tiêu biểu đã được đưa vào sản xuất thuốc điều trị ung thư. Trong đó Gefitinib và Erlotinib là thuốc hoá trị liệu thụ thể yếu tố tăng sinh biểu bì (EGFR) thế hệ đầu tiên được sử dụng để điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ. Thuốc Erlotinb là một dẫn xuất của quinazoline có tên thương mại là Tarceva, được sản xuất bởi hãng dược phẩm Hoffmann - La Roche. Thuốc được sử dụng có hiệu quả cao cho điều trị bệnh 1
ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (UTPKPTBN) có đột biến hoạt hóa EGFR. Đây là phương pháp đột phá trong điều trị UTPKPTBN tạo ra cơ hội kéo dài thời gian sống với chất lượng sống cao hơn. Ở Việt Nam, thuốc Tarceva có thành phần là erlotinib hydrochloride chưa được sử dụng rộng rãi, trước hết vì chi phí điều trị bằng Tarceva rất đắt tiền, 2.000 USD/chu kỳ điều trị (một chu kỳ =1 tháng), giá bán trên thị trường Việt Nam khoảng 42 triệu đồng/ lọ/30 viên loại 150mg. Trong nhiều nghiên cứu trước đó, hợp chất 1,2,3-triazole cho hoạt tính chống ung thư, kháng khuẩn và kháng nấm mạnh. Triazole là hợp chất dị vòng thơm năm cạnh với 3 nguyên tử nitơ có moment lưỡng cực cao, dễ dàng tham gia quá trình hình thành liên kết hydro và các tương tác lưỡng cực với ADN, protein hoặc các tế bào. Hợp chất dị vòng này không bị thủy phân trong môi trường axit và bazơ cũng như không bị phá huỷ trong quá trình khử và oxy hóa. Với những tính năng ưu việt về mặt hoá học cũng như hoạt tính sinh học, 1,2,3-triazole vừa là tác nhân vừa là cầu nối lý tưởng để lai hoá với các lớp chất có dược tính khác ví dụ như 4-aminoquinazoline. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất quinazolin” là hướng nghiên cứu rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Mục tiêu luận án: 1. Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp thuốc erlotinib hydrocloride. 2. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc dẫn xuất quinazoline. 3. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của các hợp chất lai giữa các dẫn xuất quinazoline với các azide qua cầu nối triazole. 4. Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp được trên ba dòng tế bào ung thư ở người bao gồm KB (ung thư biểu mô, Hep-G2 (ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ). 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ LỚP CHẤT QUINAZOLINE Quinazoline là một hợp chất hữu cơ với công thức C8H6N2. Nó là một dị vòng thơm với một cấu trúc lưỡng tính bao gồm một vòng benzen và một vòng pyrimidine. Quinazoline là một phân tử phẳng. Nó là đồng phân với các diazanaphthalen khác của nhóm phụ benzodiazine: cinnoline, quinoxaline và phthalazine. Hình 1.1: Cấu trúc của Quinazoline Quinazoline là một chất rắn tinh thể màu vàng sáng, hòa tan được trong nước, còn được gọi là 1,3-diazanaphthalene, tên gọi quinazoline được xuất phát từ một dẫn xuất aza của quinoline. Mặc dù phân tử quinazoline mẹ hiếm khi được đề cập trong tài liệu kỹ thuật nhưng các dẫn xuất thay thế của nó đã và đang được quan tâm nghiên cứu tổng hợp cho các mục đích y học như thuốc chống sốt rét và thuốc chống ung thư. Bằng cách ức chế enzim Tyrosine Kinase [1-4] thì những thuốc chống ung thư được tổng hợp từ lớp chất Quinazoline đang đem lại những đột phá trong trị liệu ung thư hiện nay. Một số những hợp chất quinazoline tiêu biểu như Gefitinib (Iressa), erlotinib (Tarceva), lapatinib (Tykerb) và vandetanib (Caprelsa) đã được đưa vào sản xuất thuốc điều trị ung thư. Trong đó Gefitinib và erlotinib là hai thuốc hoá trị liệu thụ thể yếu tố tăng sinh biểu bì (EGFR) thuộc thế hệ đầu tiên được sử dụng để điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ. Lapatinib được dùng làm thuốc điều trị bệnh ung thư vú và các khối u rắn khác bằng cách ức chế tyrosine kinase kép HER2/neu và EGFR. Vandetanib được dùng trong điều trị bệnh ung thư tuyến giáp thể tuỷ di căn, bằng cách ức chế kinase của một số thụ thể tế bào, chủ yếu là các mạch máu nội mạc thụ thể yếu tố tăng trưởng (VEGFR), EGFR và kinase RET-tyrosine. Tuy nhiên, hiệu quả của các thuốc này bị giới hạn trong một nhóm nhỏ các bệnh nhân do sự không đồng nhất các phân tử bên trong khối u và giữa các khối u với nhau, khả năng đáp ứng thuốc kém và kháng thuốc do đột biến thụ thể [5-9]. Vì 3
vậy, nghiên cứu thiết kế và tổng hợp các hợp chất mới với mục tiêu ức chế EGFR hoặc ức chế đa chức năng là cần thiết. Hiện nay, các dẫn xuất của 4- anilinoquinazoline chủ yếu được tổng hợp bằng cách đưa các nhóm thế khác nhau vào vị trí C-6, C-7 của khung quinazoline và vòng aniline nhằm tổng hợp các hoạt chất mới để tìm kiếm các dẫn chất có hoạt tính cao hơn. Chỉ có một số nhỏ công trình đã nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai giữa quinazoline với các chất chống ung thư theo cơ chế tác dụng khác và nhận được kết quả đáng khích lệ. F O Cl N F O O O S HN HN Cl HN O HN O O N O N N O O N O N N Gefitinib Erlotinib Lapatinib F Br F O HN HN HN Cl O O O HN N N N O N O O N N O N N O Vandetanib Icotinib Carnetinib F F O O Cl Cl O O N HN Cl N HN Cl HN HN N N O O N O N Afatinib Dacomitinib Hình 1.2: Cấu trúc hóa học một số hợp chất quinazoline ức chế EGFR Trong phân tử 4-anilinoquinazoline, khung 4-anilinoquinazoline quyết định khả năng ức chế EGFR, còn các nhóm thế ở vị trí C-6 và C-7 quyết định tính chất hóa lý của hợp chất này [14-16]. Các nhóm aniline ở vị trí C-4 của khung quinazoline được lựa chọn phù hợp để tạo ra các tương tác kỵ nước quan trọng nhằm ức chế EGFR hiệu quả. Những nghiên cứu về sự tương quan giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học (SAR) của các hợp chất quinazoline chỉ ra rằng kích thước và bản chất của gốc aniline quyết định sự ức chế chọn lọc enzym kinase, trong khi đó nhóm ưa nước ở vị trí C-6 của khung quinazoline làm cải thiện các tính chất vật lý có lợi cho tác dụng dược lý của thuốc [15, 16]. Các nhóm arylamino, phổ biến nhất là 3-ethynylphenylamino và 3-chloro-4-flouro-phenylamino, thường được dùng để thiết kế tổng hợp các chất ức chế EGFR. Với những lợi thế trên thì việc thiết kế 4
tổng hợp để đưa các nhóm thế khác nhau vào các vị trí C-6, C-7 và C-4 của khung quinazoline đang là hướng nghiên cứu nhiều tiềm năng. 1.1.1. Những nghiên cứu ngoài nước về tổng hợp dẫn xuất quinazoline 1.1.1.1. Chuyển hóa ở vị trí C-6, C-7 và C4-NH của khung quinazoline Những nghiên cứu trước đây về erlotinib cho thấy rõ vai trò quan trọng của nhóm chức ether được gắn với khung quinazoline. Các hợp chất tạo ra có hoạt tính chống ung thư mạnh. Kế thừa và phát triển các nghiên cứu trước thì nhóm tác giả Yinxiang Wang vào năm 2012 đã tổng hợp một dãy các crown ether gắn với khung quinazoline 7 bằng phương pháp truyền thống đi từ nguyên liệu ban đầu metyl 3,4- dihydroxy-benzoat 1 qua 6 bước phản ứng (sơ đồ 1.1) [17]. Kết quả thử hoạt tính của các dẫn xuất crown ether quinazoline 7 trên các dòng enzym Abl và Arg kinaza cho thấy hợp chất 7a có hoạt tính mạnh nhất. Hợp chất 7a (Icotinib) ức chế sự tăng sinh của một loạt các xenograft khối u rắn ở người với liều lượng khoảng 50-100 mg/kg (một lần/ngày). Icotinib đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng độc lập để điều trị các bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bào nhỏ [18, 19]. Những công bố gần đây đã nhấn mạnh rằng icotinib cho tác dụng tương tự như gefitinib, đồng thời có khả năng dung nạp tốt hơn ở những bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bào nhỏ đã được điều trị trước đó với các tác nhân hóa trị liệu khác [19]. O Lg O O O HO O O O OCH3 Lg OCH3 OCH3 OCH3 B B B a b c O NH2 HO O O NO2 1 2 3 4 R OH Cl HN R O O O N N H2N N B B B d e f O N O N O N 5 6 7 Sơ đồ 1.1: Quy trình tổng hợp dẫn xuất crown ether quinazoline 7 [17] (a) K2CO3, DMF, 90oC, 3 h, 24-45%; (b) HNO3/ H2SO4, AcOH, 72%; (c) H2, Pd/C, 96%; (d) NH2CHO/HCOONH4, 165oC, 80%; (e) POCl3, 77%; (f) i-PrOH/DMF, 72%. HN O O N O O N 7a (Icotinib) 5
Nhóm morpholine trong gefitinib không tham gia vào bất kỳ sự tương tác với EGFR và được lựa chọn ngẫu nhiên do mật độ electron của nó thấp. Thay thế nhóm morphonline bằng các nhóm thế giàu điện tử ở vị trí C-6 của khung 4- anilinoquinazoline nhằm tăng cường hoạt tính của gefitinib, điển hình với nhóm acrylamit ở vị trí C-6 thu được các chất ức chế EGFR không thuận nghịch 8 [20] hay các chất ức chế EGFR-T790M 9 [21]. R1 H HN Br X HN R2 1 R () N N N n N N H X O N R3 N 8 9 N n = 1; X = S; R1 = , R1 = H, OMe, CH2NMe2, O(CH2)3morph,... O R2 = Br, Cl, Me R3 = H, F, Me N H O n = 2; X = O; R1 = N S X = H, F, Me S O Các dẫn xuất của gefitinib chứa các nhóm thế dị vòng 4 cạnh ở mạch nhánh C-6 khung quinazoline được tổng hợp theo sơ đồ 1.2 [22]. Các hợp chất 12a-g, 13a- g đều cho hoạt tính ức chế EGFR tương đối tốt. Trong đó, hợp chất 13g với nhóm thế 2-oxa-6-azaspiro[3,4]octan (IC50 = 0.016 μM) cho hoạt tính ức chế EGFR cao hơn gefitinib (IC50 = 0.023 μM) và khả năng kháng u tương đương với gefitnib nhờ độ tan trong nước tốt hơn so với các dẫn xuất khác. Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn xuất của gefitinib với các nhóm thế dị vòng 4 cạnh [22] Trong công trình công bố mới nhất của Zuo S.J. [23], nhóm arylure kết hợp với amine bậc ba thay thế cho nhóm morpholine trong phân tử gefinitib tạo thành các dẫn xuất mới 14 có khả năng ức chế EFGR-TK, đồng thời thể hiện hoạt tính chống ung thư lý thú. Hợp chất 14a (R1 = MeN(CH2CH2)2N; R2 = CH2; R3 = 3-Cl- 4-(3-FBnO)), 14b (R1 = (CH2)2N; R2 = CH2; R3 = 3-CF3), 14c (R1 = (CH2)4N; R2 = 6