Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin

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, tro

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]

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]

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”

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]

O

C

Sơ đồ 1.1.1: Các phương pháp chính tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin

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) H 2 CO, H 2 O, HCl, AcOH, 120°C đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H 2 O, nhiệt độ phòng, (ii) KMnO 4 , H 2 O, 0°C đến nhiệt độ phòng, (iii) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3- bromopropylamin, HBr, Et 3 N, Na 2 SO 4 , CHCl 3 , nhiệt độ phòng; (e) CHCl 3 , 0°C đến

nhiệt độ phòng; (g) SOCl 2 , 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]

hydroxybenzaldehyde

H

O R R

R4

3 2

a

b

N R R

O

c

N O

R R R

4

3 2 1

d, e

N

R

R R O

O

R12 3 4

7 8 9

Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.3: (a) đimetylamino ankyl chlorua (CH 2 ) n -N(CH 3 ) 2 (n = 2 hoặc 3), K 2 CO 3 , DMF, đun hồi lưu, 6 h; (b) R 1 -NH 2 , MgSO 4 , CHCl 3 ,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 o C, 1 h; (d) SOCl 2 , đun hồi lưu, 18 h; (e) AlCl 3 , CH 2 Cl 2 , 0 o C, 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]

Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.4: (a) AcCl, đun hồi lưu; (b) CHCl 3 ; (c) (i) SOCl 2 , PhH, (ii) AlCl 3 , PhNO 2 , (ClCH 2 ) 2 ; (d) (i) NBS, AIBN, hv, CCl 4 , đun hồi lưu, (ii) AgNO 3 , 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

N O

nhiệt độ phòng; (d) (i) SOCl 2 , nhiệt độ phòng, (ii) AlCl 3 (2 đương lượng), đicloroetan, nhiệt độ phòng; (e)imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C

R =

R =

N O

Sơ đồ 1.1.6: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin có nhóm thế khác nhau tại

vòng A và vòng D [8]

nhiệt độ phòng; (b) 3-bromopropylamin HBr, Et 3 N, Na 2 SO 4 , CHCl 3 , nhiệt độ

phòng;(c) 41, CHCl 3 , 10 °C tới nhiệt độ phòng; (d) SOCl 2 , nhiệt độ phòng; (e) imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C; (f), HBr, AcOH, H 2 O, 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

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

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 c]isochromen-5,11-đion nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-cacboxybenzanđehit

indeno[1,2-(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

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]

O

O O

O O

O

Br b

O

O O

O

OH

61, 79%

O O

O

CH3d

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]

O NC

O

O NC

Br

O

O NC

O O

O O

O NC

N O

O NC

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, CCl 4 ; (b) H 2 O, đun hồi lưu; (c) (i) NaOMe, MeOH, EtOAc, (ii) HCl, (iii) p-TsOH, PhH; (d) THF,

Et 3 N, đun hồi lưu; (e) CHCl 3 , Et 3 N, 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]

Tác nhân và điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.11: (a) NH 2 (CH 2 ) n OH, CHCl 3 , nhiệt độ phòng; (b) N-Boc amino axít, EDCI, DMAP, CH 2 Cl 2 , nhiệt độ phòng, c)

NH 2 (CH 2 ) 2 NHBoc, d) HCl, isopropanol, CHCl 3 , nhiệt độ phòng, (e) N-Boc amino

axít, EDCI/HOBt hoặc HBTU/HOBt, DMAP, CH 2 Cl 2 , 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) CHCl 3 , HO-(CH 2 ) n -NH 2

đun hồi lưu; (b) TsCl, DMAP,CH 2 Cl 2 , Et 3 N, nhiệt độ phòng; c) NH 2 (CH 2 ) 2 NHBoc; d) HCl, isopropanol, CHCl 3 , nhiệt độ phòng; e) RSO 2 Cl, Et 3 N, CHCl 3 , 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,

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) CHCl 3 , đun hồi lưu

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) CHCl 3 , 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) H 2 NOH.HCl, NaOMe, EtOH, nhiệt độ phòng; (ii) 70 o C; (b) Pt(IV)O 2 , H 2 (40 psi), AcOH, nhiệt độ phòng;

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

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%

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%

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,

sau đó bị oxy hóa bởi PDC thu được andehit 108a-c với hiệu suất tốt 90%) Phản ứng của anđehit 108a-c với Ph3PCH3Br trong sự có mặt của

(88-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%

95

1) n-BuLi, THF 2) Mel, NaH

109

n-Bu3SnH ACCN

dày), HT1080 (khối u xơ) và HL-60 (ung thư bạch cầu) Kết quả được đối với các nhóm thế R1, R2 là các nhóm Me, PMB, H cho thấy indenoisoquinolin

110 thể hiện khả năng gây độc chống lại năm dòng tế bào này mạnh hơn so với 3–arylisoquinolin 106, 107, 108 và 109 Hoạt tính chống lại dòng tế bào

HL 60 của indenoisoquinolin 110 trong khoảng 1,70-8,5 µM và dao động từ

2,58 đến 9,0 µM với bốn dòng tế bào khác nhưng hoạt tính ức chế Top1 lại không mạnh [17]

Mark Cushman và các cộng sự [20] cũng sử dụng phương pháp này tổng hợp khung indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng của

(benzo[d][1,3]đioxol-5-yl)(5,8-đihydro-[1,3]đioxolo[4,5-g]isoquinolin-8-yl)metanol 116 được mô tả như sơ đồ 1.1.19 Đầu tiên sự tạo vòng bắt đầu

bằng việc loại bỏ metanol từ hợp chất trung gian

N-((benzo[d][1,3]đioxol-5-yl)metyl)-2,2-đimetoxyethanamin 111, tiếp theo là sự tấn công của vòng thơm

trên cation N-((benzo[d][1,3]đioxol-5-yl)metyl)-2-metoxyethanamin 112 Sau

đó phản ứng thơm hóa của vòng phenyl dẫn đến hợp chất trung gian

5,6,7,8-tetrahydro-8-metoxy-[1,3]đioxolo[4,5-g]isoquinolin 114 Sự mất metanol từ hợp chất trung gian 114 hình thành 1,2-đihydroisoquinolin 115 Bước tiếp

theo tạo hợp chất trung gian

(benzo[d][1,3]đioxol-5-yl)(5,6,7,8-tetrahydro-[1,3]đioxolo[4,5-g]isoquinolin-8-yl)metanol 116 Sự tấn công tiếp theo của ion iminium 116 dẫn đến sự hình thành vòng thứ hai Quá trình thơm hóa hợp chất trung gian 117 thu được dẫn chất 118, sau đó do sự tách nước và sự tách hiđro tạo norindenoisoquinolin 119 cuối cùng

Sơ đồ 1.1.19 Tổng hợp khung indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng

1.1.5 Tổng hợp cỏc dẫn chất indenoisoquinolin thụng qua phản ứng đúng vũng của dẫn chất styrenic enamit

Axel Couture và cỏc cộng sự [23] đó sử dụng phương phỏp này để tổng

hợp nờn indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion 132a-d như sơ đồ 1.1.20

2 R 3 NH2,Et3N, CH2Cl2nhiệt độ phòng, 4h 70-85%

2 CH3COCl -78 o C tới nhiệt độ phòng, 5h

54-66%

R2

R1

N O

O

R3

126

P Cl

Ban đầu cỏc axớt o-vinylbenzoic 123a, c được chuyển đổi thành NH

benzamit 124a, c, d qua cỏc axớt clorua của chỳng ở điều kiện tiờu chuẩn

Phản ứng tách proton của 124a, c, d với NaH trong THF, muối natri amit

NaNH2 và axetylclorua cho dẫn chất N-axetyl-O-vinylbenzamit 125a, c, d với hiệu suất 54-66% Các hợp chất 125a, c, d tiếp xúc với KHMDS trong THF ở

-78oC tạo ra kali enolat 126, sau đó phản ứng với điphenyl clorophotphat cho vinyl photphat 127 Tiếp theo cho dẫn chất 127 phản ứng với axít 2- formylboronic 128-130, xúc tác Pd(PPh3)4, dung dịch Na2CO3 (2M) và một

vài giọt EtOH được hồi lưu trong THF thu được đistyren amit 131a-d Sau đó tiến hành phản ứng chuyển vị đóng vòng RCM dẫn chất 131a-d với 5% mol

chất xúc tác Grubbs' thế hệ thứ 2 trong toluen trong thời gian 3h cho

3-arylisoquinolon 132a-d với hiệu suất 76-88% Các hợp chất 132a-d xử lý với 10% HCl trong axeton cho các sản phẩm đóng vòng hydroxyl 133a-d với hiệu suất tốt (81-93%) Cuối cùng nhóm hydroxyl của dẫn chất 133a-d

chuyển đổi thành nhóm cacbonyl bởi quá trình oxy hóa với PDC trong

CH2Cl2 cho indenoisoquinolin 134a-d với hiệu suất tốt (73-85%) [21,23]

1.2 Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin

1.2.1 Cơ chế ức chế topoisomerase I (Top1) của indenoisoquinolin

Ở sinh vật nhân chuẩn, topoisomerase I (Top1) là một enzym cần thiết cho nhiều quá trình quan trọng của tế bào vì nó giúp giãn xoắn DNA sợi kép khi DNA thực hiện các quá trình tái bản và phiên mã [45-72] Cơ chế tác động của Top1 bắt đầu với sự tấn công nucleophin của các nhóm hydroxyl Tyr723 của enzym vào một liên kết phosphođieste trong DNA tạo thành một phức trung gian trong đó đầu 3’ của sợi gián đoạn được liên kết cộng hóa trị với O-photphođieste và liên kết với tyrosin của Top1 Bước tiếp theo bao gồm một este có tính nucleophin tiếp tục tấn công vào oxy của hydroxyl tại đầu 5' của sợi bị phá vỡ Kết thúc các phản ứng tạo ra cầu nối photphođieste, hình thành 1 liên kết cộng hóa trị phức hợp: Top1-DNA và các nguồn năng lượng

tự do Do đó hằng số cân bằng là gần như nhau và phản ứng là tự do đảo ngược Tuy nhiên, sự cân bằng đã được chứng minh là có lợi cho quá trình tái xoắn Top1-DNA là một phức trung gian chuyển tiếp trong phản ứng xúc tác của Top1, giúp quá trình tháo xoắn DNA được tiến hành nhanh chóng Tuy nhiên Top1 cũng rất dễ bị mất hoạt tính do các tác động từ môi trường trong

và ngoài tế bào, dẫn đến sự sai khác, đứt gãy DNA, một số đơn vị DNA bị oxy hóa hoặc sửa đổi… Các tác nhân đó gây ra sự sắp xếp sai giữa các 5'-hydroxyl với các liên kết photphođieste tyrosyl-DNA làm gián đoạn sự tạo phức Top1-DNA và ức chế các phản ứng của Top1 [29,42,44]

Hình 1.2.1: Sự tạo phức Top1- DNA [29]

Mặt khác, trong tế bào liên kết photphođieste được thủy phân bằng các enzym đặc hiệu photpholipaza D ở nhiều môi trường khác nhau Trong đó Tyrosyl-DNA photphođiesterase I (Tdp1) đã được chứng minh là siêu enzym chỉ xúc tác cho quá trình thủy phân liên kết photphođieste giữa Tyr 723 của xúc tác Top1 và DNA-3'-photphat Do đó, Tdp1 được cho là gắn với việc sửa chữa các tổn thương DNA Tdp1 có phổ biến ở sinh vật nhân chuẩn, đóng một vai trò sinh lý quan trọng, như gen đột biến H493R chịu trách nhiệm về sự thoái hóa hiếm gặp của một nhiễm sắc thể thường gây suy nhược thần kinh - căn bệnh mất điều hòa spinocerebellar Tdp1 cũng có khả năng loại bỏ các 3'- photphoglycolat do sự oxy hóa DNA tổn thương bởi bleomycin và sửa chữa lỗi của phức tách Top 2-DNA Tất cả dữ kiện này cho thấy Tdp1 có một vai trò lớn trong việc duy trì sự ổn định của hệ gen, có thể là thuốc chống ung thư hiệu quả cao Những nghiên cứu tinh thể học đã cho thấy Tdp1 gồm hai vùng tương tác với nhau qua một trục giả 2 lần đối xứng Mỗi vùng góp một gốc histidin (His) và một gốc lysin (Lys) để tạo thành một trung tâm hoạt động nằm ở trục đối xứng Bốn gốc bổ sung, N283, Q294, N516 và E538, cũng được sắp xếp gần vị trí hoạt động Cấu trúc tinh thể của Tdp1 trong phức hợp bậc bốn đã chỉ ra Tdp1 có tương tác với một ion vanadat, một Top1 có nguồn gốc từ peptide, và một oligonucleotide DNA sợi đơn, từ đó biết được vị trí hoạt động của phức hợp này Phân nửa DNA chiếm 1 vùng mở hẹp giàu điện tích dương, phần liên kết peptit ở một vị trí khác hoạt động đặc trưng ở một vùng mở tương đối lớn có sự phân bố về điện tích Khi DNA thực hiện chức năng di truyền, DNA- topoisomerase I (top1) tiến lại gần và tương tác với DNA sợi kép, tạo phức: Top1-DNA Kết thúc quá trình, Tpd 1 cắt đứt liên kết cộng hóa trị Top1-DNA giải phóng enzym Top1, sửa chữa những sai khác của DNA [29,49-54]

Hình 1.2.2: Mô hình hoạt động của Tdp1 [29]

Khi nghiên cứu về mặt lập thể, phản ứng xúc tác của Tpd1 được cho là xảy ra theo 2 bước Bước đầu tiên bao gồm sự tấn công nucleophin của gốc His 263 lên nguyên tử P liên kết với nguyên tử O trong xúc tác Top1 và sự tấn công của gốc Tys723 tới đầu 3’ của DNA (hình 1.2.2) Các nhóm chức của gốc Lys265 và Lys495 được tìm thấy trong trung tâm hoạt động của xúc tác là

ở các liên kết giữa nguyên tử O với nhóm photphat, tạo ra các liên kết cộng hóa trị của His263 với đầu 3’-photphat của DNA Kết quả là photphoramit được ổn định bằng liên kết hiđro với xúc tác K265 và K495 Ở bước thứ 2, phức trung gian được thủy phân bởi 1gốc His493.H2O thông qua một phản ứng SN2 thứ hai Bước phản ứng này được chứng minh nhờ nghiên cứu

invitro, cho thấy các đột biến SCAN1 H493R dẫn đến sự tích lũy các hợp chất

trung gian cộng hóa trị Tdp1-DNA Sản phẩm cuối cùng trong quá trình này

là một phân tử DNA có đầu 3'-photphat và giải phóng các gốc Hys Liên kết photphotyrosyl Top1-DNA được ẩn sâu bên trong phức hợp Top1-DNA và không thể tiếp cận với Tdp1 trước khi phức Top1-DNA biến tính hoặc suy thoái phân giải protein, Top1 có ý nghĩa lớn cho hoạt động của enzym Tdp1 Tdp1 có hiệu quả tốt trong việc chống lại nhiều biến thể cấu trúc của DNA, bao gồm cả sợi đơn, sợi kép dài, và sợi kép gián đoạn, mặc dù hoạt động giảm khi độ dài oligonucleotit được rút ngắn Những quan sát này đã cho thấy rằng hoạt động enzym của Tdp1 bị ảnh hưởng bởi độ dài của chuỗi polypeptit Top1, nguồn gốc và cấu trúc của các phân đoạn DNA Quá trình tái tạo lại DNA sau đó được thực hiện bởi DNA-polimerase và DNA-ligarase Vai trò của Tpd1 là thủy phân liên kết photphotyrosyl-DNA trong phức Top1-DNA biến tính hoặc thoái hóa Điều này giúp định hướng cho quá trình hóa trị liệu

đó là dựa trên sự tạo thành những tổn thương và sai khác trong DNA của tế bào khối u Do đó, phức hợp Top1-DNA bị mất hoạt tính có thể phát huy tác dụng của các chất gây độc Top1 như camptothecin (CPT) hoặc indenoisoquinolin là các lớp chất đã được sử dụng trong điều trị ung thư Như vậy, chất ức chế Tdp1 có thể làm tăng tác dụng của chất gây độc Top1 dù sự liên kết giữa các enzym làm cho Tdp1 – đích hiệu quả cho việc điều trị ung thư ít được biết đến như là các chất ức chế Mặc dù các tương tác ràng buộc giữa Tdp1 và indenoisoquinolin trước đây đã được chứng minh bằng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) và cộng hưởng huỳnh quang chuyển tiếp năng lượng (FRET) nhưng cho đến nay thì có rất ít các chất ức chế Tdp1 được biết đến[28-33]

Các chất ức chế Top1 kiểu indenoisoquinolin như Indotecan (5), và Indimitecan (6), ức chế bằng cách chọn và đảo ngược liên kết với bề mặt phân

cách Top1-DNA Hoạt động ức chế Tdp1 được đo bằng khả năng của thuốc ức chế quá trình thủy phân các liên kết photphodieste giữa tyrosin và 3'-cuối của

photphat tự do Các khu vực khác nhau của phân tử indenoisoquinolin đã được tối ưu hóa cho hoạt động ức chế Top1 bao gồm sự gắn dị vòng nitơ vào vòng lactam, nitrat hóa trong vòng isoquinolin, chiều dài của lactam phụ chuỗi và nhóm thế trong 9 vị trí thế [28,42, 44, 68-72] Các hợp chất có tác dụng ức chế Top1, Tdp1 như Camptothecin, Indenoisoqiunolin có khả năng xen vào giữa cấu trúc các cặp bazơ của DNA trong phức tại 2 vị trí Các hợp chất này liên kết cộng hóa trị phức hợp với Top1-DNA và ức chế sự tái tạo một sợi đơn mà enzym tạo ra để làm giảm sức căng trong DNA siêu xoắn Các nhà khoa học

đã tiến hành tìm hiểu và nghiên cứu cấu trúc tinh thể bằng X-ray của phức Top1-DNA khi tương tác với một số các chất đại diện của indenoisoquinolin cũng như các nhóm chất Camptothecin, indolocarbazol (các chất gây độc Top1) và đưa ra mô hình phức hợp indenoisoquinolin-Top1-DNA như hình 1.2.3

Hình 1.2.3 Mô hình phức hợp indenoisoquinolin-Top1-DNA [81]

Tính chất phẳng của các lớp cấu trúc đa dạng cho phép chúng bắt chước một cặp bazơ DNA xen giữa các cặp bazơ cơ sở DNA hình thành tương tác xếp chồng về cả hai phía trên và dưới cặp bazơ tại vị trí của sự phân cắt sợi Tất cả các hợp chất có một cặp electron tự do gần Arg364 (1 gốc có thể đột biến đề kháng đối với cả ba loại thuốc: Camptothecin, indenoisoquinolin, indolocarbazol) Kiểu tương tác chung của cả 3 nhóm chất đều được thực hiện nhờ liên kết trực tiếp với các gốc axít amin Asn352 và Glu356 Các cấu trúc X-ray mới giải thích cách các phân tử rất khác nhau có thể ổn định khu phức hợp liên kết cộng hóa trị Top1-DNA và hỗ trợ thiết kế hợp lý các lớp cấu trúc hoàn toàn mới của thuốc chống ung thư Các mô hình cấu trúc này cho thấy các mối quan hệ cấu trúc hoạt động giữa các indenoisoquinolin Kết quả cho thấy Indenoisoquinolin có kiểu tương tác xen kẽ và bắt chước một cặp bazơ DNA tại vị trí của Top1 qua trung gian phân chia, tiếp xúc với cả DNA và protein [22,42,45,68,72]

Hình 1.2.4 Mô hình mạng lưới liên kết hydro của các indenoisoquinolin

trong phức hợp [42]

Indenoisoquinolin MJ238 được mô tả lần đầu vào năm 1998 như là một

trong những hợp chất gây độc tế bào indenoisoquinolin nhất được báo cáo tại

thời điểm đó Cấu trúc tinh thể X –ray của MJ238 (hình 2.5) cho thấy MJ238

xen vào tại vị trí của sự phân cắt DNA, giữa các cặp cơ sở +1 và -1 Vòng C và

D với các sợi không phân chia, trong khi vòng A và B chụm với các sợi scissile Vòng C-cacbonyl là ở phía bên rãnh nhỏ của vòng indenoisoquinolin

và tương tác với hai nitơ của chuỗi bên Arg364 ở khoảng cách 2,8 và 3,0 Å Nhóm thế axít butyric trên nitơ vòng B trong rãnh lớn đối với Asn352 và Ala351 Phân tích về mối quan hệ cấu trúc hoạt động của indenoisoquinolin so

sánh với cấu trúc tinh thể MJ238 có thể đưa ra một số khái quát liên quan đến

indenoisoquinolin Đầu tiên, vòng C và D xen DNA bằng cách xếp chồng trên sợi nguyên vẹn của ADN tương tự như ở vị trí để các vòng A và B của Camptothecin Thứ hai, hầu hết các hợp chất indenoisoquinolin chứa một cặp electron giả định tự do để thực hiện một liên kết hydro với Arg364 để ổn định tương tác protein- thuốc Thứ ba, nhóm thế trên nguyên tử nitơ N6 được dự đoán sẽ vào rãnh chính Asn352 Các nhóm thế butanoic của indenoisoquinolin

MJ238 đi vào trong khoang rãnh lớn hướng về phía đầu cuối của DNA Các

dẫn xuất indenoisoquinolin với hydroxyankyl hoặc mạch nhánh ankylhalogen gây độc tế bào nhiều hơn so với không có mạch nhánh tại nitơ N6 [28,31,44,63,68]

Hình 1.2.5 Mô hình liên kết giả của indenoisoquinolin MJ238 trong trung

tâm hoạt đông của Tdp1 [31]

Các indenoisoquinolin đang được nghiên cứu phát triển bằng cách sàng lọc các cơ sở dữ liệu thuốc thuộc chương trình phát triển nghiên cứu của viện ung thư quốc gia Mỹ cho các hợp chất gây độc tế bào có cấu hình liên quan với camptothecin trên 60 dòng tế bào ung thư khác nhau Các nhà khoa học sử dụng giá trị gây độc tế bào GI50 là nồng độ tương ứng với sự ức chế tăng trưởng lên đến 50% MGM (Mean Graph Midpoint) là các giá trị trung bình dựa trên tính toán theo phương pháp đồ thị của giá trị GI50 trung bình cho tất

cả các dòng tế bào thử nghiệm (khoảng 60 dòng) trong đó giá trị GI50 cho nằm trong phạm vi cho phép là 10-8M - 10-4M (10-8 và 10-4 lần lượt là nồng độ tối thiểu và tối đa của thuốc trong quá trình xét nghiệm kiểm tra) Một hợp

chất được xem là “hoạt động” nếu nó có giá trị MGM ≤1µM và có khả năng

ức chế Top1 ngang bằng hoặc hơn hoạt tính của Camptothecin Khả năng ức chế Top1 so với Camptothecin được thể hiện: 0/+ không phát hiện được hoạt tính, ++ hoạt động yếu, +++ hoạt động tương tự camptothecin, ++++ và

+++++ hoạt động mạnh hơn rất nhiều so với camptothecin [8,22,68]

N

H 3 CO

H 3 CO

OH OCH 3

MGM: 0,079 M

135 Top 1: +++++

MGM: 0,087 M

OCH

3

51a Top 1: +++++(+) MGM: 0,055 M

136 Top 1: ++++

TDP1: +++

MGM: 1,41 M

O O

Hình 1.2.6 Một số dẫn chất của indenoisoquinolin có hoạt tính ức chế Top1

cao [22]

1.2.2 Hoạt tính chống ung thư của các dẫn xuất indenoisoquinolin có

nhóm aminopropyl ở vòng B

Các mạnh nhánh aminopropyl có vai trò quan trọng quyết định hoạt tính

của enzym ức chế như quan sát thấy 137b: +; 138: ++(+); 139: ++ 140: ++++; 141: ++++ ; 142: ++++

Hình 1.2.7: Các dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm aminopropyl (137-142)

[28]

Các indenoisoquinolin (138) đã được chọn là một ví dụ điển hình của

N-(3-aminopropyl) để nghiên cứu năng lượng cơ học phân tử sử dụng phần mềm docking GOLD các liên kết và cấu trúc được thể hiện trong hình 1.2.8 Các cấu trúc cho các tương tác liên kết giữa các cation amoni của ligand và Val401 của khung cacbonyl, các Pro461 của khung cacbonyl, và các Thr466 oxy mạch nhánh với khoảng cách 2,7 Å, 2,6 Å, và 3,0 Å, tương ứng Những tương tác liên kết cho phép giải thích hoạt động ức chế Tdp1 của hợp chất thế

3-aminopropyl 138 và 140, 141 [28] Mô hình liên kết này chỉ ra rằng

cacbonyl của vòng 5 cạnh (vòng C) hoặc amit-cacbonyl của vòng B có thể tương tác với một trong hai nhóm hydroxyl chuỗi bên là Ser400 hoặc Thr26 (hình 1.2.8) [28]

Hình 1.2.8: Mô hình liên kết giả của 138 trong trung tâm hoạt động của Tdp1

[28]

Các nhóm N-(3-aminopropyl) của indenoisoquinolin 138 có thể đóng

một vai trò quan trọng trong lựa chọn các ligand cho các vị trí liên kết của các enzym đồng thời sự có mặt của một nhóm Nitro ở vòng A và nhóm 9-metoxy trên vòng D của indenoisoquinolin có một tác động tích cực tới hoạt tính ức

chế Tdp1 như đã trình bày ở bảng 1.2.1 cho 140 (+++), điều này có thể được

giải thích do tạo được nhiều liên kết hydro của hợp với Top1 và DNA [22,28,29]

Hình 1.2.9: Liên kết hiđro hình thành giữa hợp chất 140b trong phức hợp

Top1-DNA-indenisoquinolin [22]

Một điều thật thú vị là khi nghiên cứu các indenoisoquinolin mạch nhánh N-(3-aminopropyl) có nhóm thế 9-metoxy ở vòng D chỉ khác nhau ở nhóm thế cacbon số 3 ở vòng A thì cho thấy các nhóm hút electron 3-nitro có hoạt tính ức chế Top1 mạnh hơn các indenoisoquinolin có nhóm thế ở cacbon

số 3 là nhóm iot hay amino 3-iot hoặc 3-amino chỉ số IC50 của các hợp chất

140a (3-NO2): ++++, 143 (3-I): +(+) và 140b (3-NH2): ++(+) [28]

Hình 1.2.10: Các dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm aminopropyl với nhóm

thế ở C3 (I, NH2) [28]

Hình 1.2.11 : Một số dẫn chất của indenoisoquinolin khi thay thế nhóm -NH2

bằng 1 số nhóm khác ( -OH, -Br, -N3) [28]

Các dẫn chất thế este của indenoisoquinolin 137, có chứa một nhóm thế

aminopropyl đều có hoạt tính sinh học, nhưng hoạt tính này giảm khi thêm

các đơn vị metylen vào este mạch nhánh Etyl este 138 có một chuỗi bên este

ngắn là chất có hoạt tính ức chế các tế bào ung thư khá tốt Các hợp chất này

N I

144

OCH3

đều có hoạt tính khi mạch nhánh chứa cả 3-aminopropyl và nhóm chức xeto.Tuy nhiên nếu thay nhóm amin bằng nhóm –OH ancol hay brom, azit, morpholin, hoặc imidazol cũng tạo các hợp chất hoạt tính yếu hơn hoặc không

11-có hoạt tính hoặc hoạt tính này giảm mạnh Các hợp chất 145, 148 hầu như không có khả năng ức chế Top1 và Tdp1 ( 145: 0, +; 148: 0, ++) Các hợp chất 146, 147 cũng có hoạt tính rất yếu hoặc không có hoạt tính ( 146: 0; +++; 147: 0, +) [1,3,6]

Bảng 1.2.1 : Hoạt tính gây độc (GI50 µM) của các dẫn chất từ 137-142

Chất

thử

Dòng tế bào ung thư

MGM (µM) Tdp1

Top1 cleavag

1.2.3 Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin có nhóm

thế đimetylaminopropyl ở vòng B

Các hợp chất indenoisoquinolin có nhóm thế đimetylaminopropyl ở vòng B là lớp chất cho hoạt tính gây độc tế bào ung thư khá tốt trong đó hợp chất (6-(3-

(đimetylamino)propyl)-9-metoxy-3-nitro-6H-indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion (150): Khi đính nhóm thế metoxy ở vị trí số 9 và nhóm thế nitro ở vị trí số

3 vào hợp chất 149 đã được chứng minh là có sự cải thiện khá lớn so với hợp

chất gốc

(6-(3-đimetylamino)propyl)-9-metoxy-6H-indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion (149) đó là khả năng gây độc tế bào mạnh gấp 93 lần (MGM

0,02µM) và cung cấp một chất ức chế Top1 mạnh tương đương Camptothecin, thậm chí là mạnh hơn [1]

7-Bảng 1.2.2: Hoạt tính gây độc (GI50 µM) của các dẫn chất từ 149-151

Chất

thử

Dòng tế bào ung thư

MGM (µM)

Top1 cleavage

OVCAR-3

Thận SN12C

Vú

MB-

Indimitecan (6) đang được thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn II Những nghiên

cứu về hoạt tính gây độc tế bào cho thấy hợp chất gốc

6-(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-6H-indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion (152) có chứa nhóm thế

imidazolyl propyl và hợp chất có khả năng gây độc tế bào khá thấp (MGM 1,86µM>1µM) Tuy nhiên hợp chất gốc này lại có khả năng ức chế Top1 khá cao tương đương hoặc hơn Camptothecin [6]

Hình 1.2.13: Các dẫn xuất indenoisoquinolin có vòng imdazolyl propyl [1,6]

Hợp chất 6-(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-10-metoxy-3-nitro-6H-

indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion (153) đính nhóm thế nitro và nhóm thế

metoxy vào vị trí số 3 và vị trí số 10 của hợp chất gốc có khả năng gây độc tế

bào gấp 97 lần so với hợp chất chuẩn 152 với giá trị MGM 0,019µM và là

chất gây ức chế Top1 cực mạnh Một số nồng độ ức chế tăng trưởng GI50 của một số loại tế bào ung thư đã được kiểm nghiệm và chứng minh đối các dẫn

xuất có nhóm thế imidazolyl propyl (bảng 1.2.3)[1,6]

Bảng 1.2.3: Hoạt tính gây độc (GI50 µM) của các dẫn chất từ 152 –154

Chất

thử

Dòng tế bào ung thư

MGM (µM)

Top1 cleavage

hợp chất Indotecan (5) đang được thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn II Những

nghiên cứu gần đây cho thấy hợp chất

9-metoxy-6-(3-morpholinopropyl)-3-nitro-6H-indeno[1,2-c]isoquinolin-5,11-đion (157) có nhóm thế morpholinopropyl ở vòng B, với vị trí số 3 nhóm thế metoxy và vị trí số 9 nhóm thế nitro làm tăng khả năng gây độc tế bào lên gấp 1000 lần so với hợp

chất gốc 155 với giá trị MGM là 0,014µM và nó là một chất ức chế Top1

mạnh hơn Camptothecin [1,22]

Hình 1.2.14: Các dẫn xuất indenoisoquinolin có vòng morpholinopropyl

[1,8,22]

Một số nồng độ ức chế tăng trưởng GI50 của một số loại tế bào ung thư đã

được kiểm nghiệm và chứng minh đối với hợp chất 155 – 158 (bảng 1.2.4)

Top1 cleavage

Các nghiên cứu về dẫy chất indenoisoquinolin có nhóm thế ethanol amino

ở vòng B cho thấy dãy chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào kém hơn so với các hợp chất vừa đề cập ở trên Khi đính nhóm thế nitro ở vị trí số 3 (Hợp

chất 161) có rất ít ảnh hưởng đến khả năng gây độc tế bào (MGM 0,296µM)