Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của 6 (2–hydroxy–3– morpholinopropyl) 5h indeno1,2 cisoquinoline 5,11(6h) dione

LỜI CAM ĐOANEm xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của 6-2-hydroxy-3- m orpholinopropyl-5H -indeno[l,2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

===£oCũlGa===

NGUYỄN THỊ THU HÀ

SINH HỌC CỦA 6-(2-HYDROXY-3- MORPHOLINOPROPYL)-5H-INDENO [1,2- C] ISOQUIN OLINE-5,11 (6H)-DIONE

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

C huyên ngành: H óa H ữu cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS LỤC QUANG TẤN

HÀ NỘI, 2016

Vói tất cả sự kính trọng và biết ơn chân thành, sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn đến TS Lục Quang Tấn đã định hướng và hướng dẫn em tận tình trong suốt thời gian em làm đề tài khóa luận tốt nghiệp.

Em xin chân thành gửi lòi cảm ơn đến ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, ban chủ nhiệm khoa cùng toàn thể các Thày Cô trong Khoa Hóa học đã hết lòng quan tâm, dìu dắt và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và hoàn thiện khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn tạo điều kiện động viên, khích lệ giúp em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp cuả mình

Hà Nội, tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hà

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của 6-(2-hydroxy-3-

m orpholinopropyl)-5H -indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H)-dione” dưới sự hướng dẫn của TS Lục Quang Tấn là hoàn toàn trung thực và không trùng với kết quả của tác giả khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hà

M ỤC LỤC

MỞ Đ Ầ U 1

1 Lí do chọn đề tà i 1

2 M ục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên c ứ u 3

CHƯƠNG 1: TỔNG Q U AN 4

1.1 Tổng quan về indenoisoquinoline 4

1.1.1 Công thức cấu tạo 4

1.1.2 Mô hình phân tử trong không gian 4

1.1.3 Công thức phân tử: C i6H8N 0 2R 4

1.2 Tổng quan về m orpholine 4

1.2.1 Công thức cấu tạo 5

1.2.2 Mô hình phân tử trong không gian 5

1.2.3 Công thức phân tử: C4H9N O 5

1.2.4 ứ n g dụng 5

1.2.5 Các nghiên cứu về ung thư ở người và động vật thí nghiệm 7

1.2.5.1 Các nghiên cứu về ung thư ở ngư ờ i 7

1.2.5.2 Các nghiên cứu về ung thư ở động vật thí nghiệm 7

1.3 Tình hình nghiên c ứ u 7

1.3.1 Trên thế g iớ i 7

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

1.4 Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất indenoisoquinoline 12

1.4.1 Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl ở vòng B .12

1.4.2 Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm thế dimethylaminopropyl ở vòng B 16

1.4.3 Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng morpholinopropyl ở vòng B 17

1.5 Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu trong tổng họp hữu cơ 18

1.5.1 Phương pháp sắc kí bản m ỏ n g 18

1.5.2 C h iết 19

1.5.3 Loại bỏ dung môi ở áp suất th ấp 19

1.5.4 Sắc kí c ộ t 19

1.5.5 Phương pháp nhồi cột huyền phù 20

1.5.6 Phương pháp lựa chọn chất hấp phụ và dung môi chạy cột sắc kí20 1.5.6.1 Chọn chất hấp phụ 20

1.5.6.2 Lựa chọn dung môi chạy cột sắc k í 20

1.5.6.3 Tỉ lệ giữa lượng mẫu chất cần tách với kích thước cột 21

1.5.6.4 Tỉ lệ giữa chiều cao lượng silicagel và đường kính trong của cột sắc k í 21

1.6 Tổng quan về các phương pháp xác định cấu trúc họp chất hữu cơ 24

1.6.1 Điểm nóng chảy (M p ) 24

1.6.2 Độ quay cực ([a]D) 24

1.6.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonancespectroscopy, N M R ) 25

1.6.4 Phổ khối lượng (Mass spectrocopy, M S) 26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯ Ợ N G 27

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 27

2.1 Đối tượng nghiên c ứ u 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3 Địa điểm nghiên c ứ u 28

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN C Ú Ư 29

VÀ THẢO L U Ậ N 29

3.1 Quy trình tổng h ọ p 29

3.1.1 Tổng hợp indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (3 3 ) 29

3.1.2 Tổng hợp chất 6-allyl-5H -indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H )-dione (60) 30

3.1.3 Tổng họp họp chất 6-(3’-brom o-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2- c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione (61) 30

3.1.4 Tổng hợp chất 6-(2’-hydroxy-3’-morpholinopropyl)-5H- indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H )-dione (62) 31

3.2 Hằng số vật lí và các dữ kiện phổ của các họp c h ấ t 31

3.2.1 Họp chất indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (33) 31

3.2.2 Hợp chất 6-allyl-5H -indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H )-dione (60) 32

3.2.3 Họp chất 6-(3’-brom o-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione (61) 32

3.2.4 Họp chất indenoisoquinoline 6 2 35

3.3 Thử hoạt tính gây độc tế b ào 35

3.4 Kết quả và thảo luận 36

3.4.1 Hợp chất indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (33) 36

3.4.2 Họp chất 6-allyl-5H -indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H )-dione (60) 40

3.4.3 Họp chất 6-(3’-brom o-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione (61) 40

3.4.4 Họp chất indenoisoquinoline 6 2 43

3.4.5 Thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất đuợc tổng họp 46

KẾT L U Ậ N 48

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM K H Ả O 49

DANH M Ụ C CÁC T Ừ V IẾ T TẮ T

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy

13c - NM R Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13

Carbon - 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Two - Dimentional NM R

Electron Impact Mass Spectrometry

Electron Spray ionizasion Mass Spectra

MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy

DANH MỤC CÁC s ơ ĐỒ

Sơ đồ 1 : Các con đường tổng họp indeoisoquinoline 8

Sơ đồ 2: Tổng họp dẫn xuất indenoisoquuinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của homophthalic anhydride với các bazơ Schiffkhâc nhau 9

Sơ đồ 3: Tổng hợp các indenoisoquinoline bằng phản ứng ngưng tụ 2- carboxybenzaldehyde và phthalide 10

Sơ đồ 4: Tổng hợp các indenoisoquinoline bằng phản ứng ngưng tụ của 6-cyano- 3-hydroxyphthalide với phthalide 10

Sơ đồ 6: Quy trình tổng họp họp chất 6-(2-hydroxyl-3-morpholinopropyl)-5H- indeno[ 1,2-c]isoquinoline-5,11 (6H)-dione 29

Sơ đồ 8: Sơ đồ tổng họp indenoisoquinoline 6 0 40

Sơ đồ 10: Tổng hợp indenoisoquinoline 62 chứa các nhóm thế dị vòng no 43

DANH M Ụ C H ÌN H V Ẽ VÀ BẢNG B IỂU

Hình 1: Camptothecin và một số dẫn x u ất 2

Hình 2: Các chất ức chế topoisomerase 1 3

Hình 3: Mô hình phân tử không gian của indenoisoquinoline 4

Hình 4: Mô hình phân tử không gian của m orpholine 5

Hình 5: M ột số dẫn xuất indenoisoquinoline bước đầu được nghiên cứu bởi M ark C ushm an 8

Hình 6 : Họp chất 6-(2-hyroxy-3-morpholinopropyl)-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,l l ( 6H )-dione 11

Hình 7: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl ( 42a- 44b) 12

Hình 8: Mô hình liên kết giả của 43 trong trung tâm hoạt đông của T d p l 13

Hình 9: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl (4 5 a ,b ) 14

Hình 10: Khảo sát hoạt tính của họp chất 45a,c 14

Hình 11: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl vói nhóm t h ế ỏ c 3 (I,NH2) 15

Hình 12: M ột số dẫn chất của indenoisoquinoline khi thay thế nhóm -N H 2 bằng 1 số nhóm khác ( -OH, -Br, N3, m orpholinyl ) 15

Hình 13: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm thế dimethylaminopropyl.16 Hình 14: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng m orpholinopropyl 17

Hình 15: c ấ u trúc X-ray đơn tinh thể của hợp chất 61 33

Hình 17: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 3 3 38

Hình 18: Phổ 13C-NM R của họp chất 3 3 39

Hình 19: Phổ 13C-NM R giãn rộng của hợp chất 3 3 39

Hình 20: Phổ *H-NMR của hợp chất 6 1 41

Hình 21: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 61 42

Hình 22: M ô hình cấu trúc phân tử của hợp chất 61 theo phương pháp X-ray tinh thể 42

Hình 23: Phổ 3H-NM R của hợp chất 6 2 44

Hình 24: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 62 45

Hình 25: Phổ 13C-NM R của hợp chất 6 2 46

Bảng 1 : Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào (ICsoa) và hoạt tính ức chế T opl

của các dẫn xuất indenoisoquinoline từ 42a-44b 12

Bảng 2: Hoạt tính gây độc (GI50 pM ) của các dẫn chất từ 52,54,55 16

Bảng 3: Hoạt tính gây độc (GI50 |iM ) của các dẫn chất từ 59 - 6 2 18

Bảng 4: Độ dài các liên kết trong hợp chất 6 1 33

Bảng 5: Các góc liên kết trong hợp chất 6 1 34

M Ở Đ ÀU

1 Lí do chon đề tài•

ư n g thư là m ột trong những vấn đề toàn cầu mà nhân loại đang phải đối phó, đây là căn bệnh nguy hiểm cần sự chung tay của cộng đồng Mỗi năm ước tính thế giới có thêm 14,1 triệu ca bệnh nhân mắc ung thư, 8,2 triệu người chết vì căn bệnh này, trong đó có đến horn 4 triệu người chết trẻ chỉ trong độ tuổi từ 30 - 69 tuổi, nếu không được kiểm soát thì đến năm 2025 con

số này được dự đoán sẽ tăng lên đến 19,3 triệu ca bệnh nhân ung thư mới và đến hon 11,5 triệu người có thể tử vong vĩ căn bệnh này Tại Việt Nam, trung bình hàng năm có thêm 200.000 ca bệnh nhân được chẩn đoán mắc ung thư mới và có đến hon 70.000 trường hợp tử vong, số người chết vì ung thư tại Việt Nam chiếm đến 73,5% tổng số người bệnh [16]

Tất cả những số liệu trên đủ để thấy ung thư đang có ảnh hưởng như thế nào đối vói sức khỏe và tính mạng của con người không chỉ ở Việt Nam mà còn ở trên toàn thế giói Ngày nay, chúng ta có thể để điều trị ung thư trên cấp độ tế bào vói độ chính xác và hiệu quả khá cao Trong đó, Topoisomease là những đích đến hiệu quả trong việc nghiên cứu và tổng họp thuốc chống ung thư do enzym này hoạt động rất mạnh ở các tế bào đang tăng sinh đặc biệt là các tế bào ung thư

Topoisomerase là các enzyme có mặt ở mọi noi, có khả năng điều khiển sự siêu xoắn và làm rối DNA Chúng rất cần thiết trong quá trình phiên

mã và sao mã, và các chất ức chế topoisomerase là m ột trong những thuốc chống ung thư và kháng khuẩn hiệu quả và thông dụng nhất [15] Trong cơ thể sống, Topoisomerase I (Top I) là enzym xúc tác cho nhiều thay đổi về cấu trúc liên kết của phân tử DNA Vai trò của Top I là để tháo xoắn DNA bằng cách tạo ra một sợi nucleotit duy nhất Trong đó enzyme sẽ liên kết hóa tri vói DNA cho đến khi đóng xoắn Như vậy sự tồn tại và phát triển của tế bào nhân chuẩn phụ thuộc vào enzyme Top I Do đó, nó là mục đích trị liệu tiềm năng trong việc điều trị chống ung thư [8]

Trước đây, người ta sử dụng camptothecin (1) như chất gây ức chế Top

I Các dẫn xuất Camptothecin như Topotecan (2), Irinotecan (3) là các chat gây ức chế Top I duy nhất hiện được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm

H oa Kỳ (The U.S.Food and Drug Administration) cấp phép làm thuốc chống ung thư [10] Các hợp chất này là sản phẩm tan trong nước được bán tổng hợp

từ campothecỉn alkaloid thực vật Các hoạt động chống ưng thư mạnh của camptothecin được biết đến từ 20 năm trước khi việc xác định các Top 1 như mục tiêu phân tử của nó

Topotecan (2) (Hycamtin) được sử dụng cho chống ung thư buồng trứng và ung thư phổi tế bào nhỏ tái diễn (SCL) Irinotecan (3) (Camptosar, Campto) được sử dụng rộng rãi ừong điều trị khối u ác tính ở đường tiêu hóa (ruột và dạ dày) Topotecan và M notecan cũng được dùng trong điều trị khối

u ác tỉnh ở não (glioblastomas), sarcomas và ung thư cổ tử cung M notecan là

m ột tiền chất, nó dễ dàng bị thủy phân với hoạt tính chuyển hóa của nổ [15] Tuy nhiên, các camptothecỉn cũng gặp phải các vấn đề về dược học, đáng chú

ý nhất sự thủy phân của vòng E (vòng lacton) ngay cả ưong m ôi trường pH sinh lý mà kết quả cho m ột sản phẩm axỉt hydroxy có ái lực cao với albumin huyết thanh ở người

Hình 1: Camptothecỉn và một số dẫn xuất

Do những nhược điểm của Camptothecỉn như vậy, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tổng hợp các indenoisoquinoline để gây ức chế Top I Không giống như các camptothecỉns, ỉndenoỉsoquỉnoỉỉne 4 là lớp chất ổn định, không

bị thủy phân nhưng lại cố hoạt tính sinh học rất thấp và nhiều hợp chất trong lóp này cố hoạt tính kháng sinh cao Chính vì vậy, những nghiên cứu cần được

m ờ rộng để cải thiện hoạt tính sinh học của indenoisoquinoline Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các hợp chất 5-7 (Hình 2) đại diện cho các dẫn chất mới lạ với tiềm năng tương đương với tiềm năng của camptothecin và mạnh hơn khoảng 1000 lần các phan tử ban đầu 4 [3] Indenoisoquinoline là một lóp chất

mới của chất ức chế T o p l, nổ gây độc tế bào trong nuôi cấy tế bào ung thư và do

đó đang được phát triển như chất chống ung thư tiềm năng Việc nâng cao hoạt tính sinh học của các ỉndenoỉsoquỉnolỉne có ý nghĩa thực tiễn vô cùng quan trọng trong việc điều trị ung thư ừ ên thế giới cũng như là ở Việt Nam

X uất phát từ thực tiễn trên, tôi chọn đề tài cho khốa luận tốt nghiệp là:

"Nghiên cứu tổng họp và hoạt tính sỉnh học của 6-(2-hydroxy-3- morpholinopropỵl)-5H-indeno[l,2-c]ỉsoquinolỉne-5,ll(6H)-dione”

2 Mục đích nghiền cứu

Nghiên cứu tống hợp ra dẫn xuất của ỉndenoỉsoquỉnolỉne nhằm tăng hoạt tính sinh học của các indenoisoquinoline Từ đó tạo cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tổng hợp các hợp chất hữu cơ nói chung và nâng cao hoạt tính sinh học cho các dẫn chất của indenoisoquinoline nói riêng, góp phần vào sự phát triển của y học thế giới cũng như y học Việt N am hiện đại

về lĩnh vực chống ung thư

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài (các đề tài, bài báo cáo khoa học, các công trình khoa học đã làm thành công về đề tài)

- Nghiên cứu các hướng tổng hợp, các cơ chế và dự đoán các hướng sản phẩm của các phản ứng

- Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của 6~(2-hydroxy-3- morpholinopropyl)-5H-indeno[l ,2-c]isoquinoline-5,11 (6H)-dione

C H Ư Ơ N G 1: TỔ N G Q UAN 1.1 Tổng quan về indenoisoquỉnoline

1.1.1 Công thức cấu tạo

Khung cacbon bao gồm vòng A và B là vòng isoquinoline

và vòng c và D là vòng indeno

Danh pháp: 6-R-6H -indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll-dione

1.1.2 Mô hình phân tử trong không gian

Hình 3: Mô hình phân tử không gian của indenoisoquinolũie

1.1.3 Công thức phân tử: Ci6H8N 02R

1.2 Tổng quan về morpholine

Morpholine là chất lỏng không màu, có mùi giống mùi cá Morpholine được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ Morpholine có tính chất kháng khuẩn và chống nấm đã được chứng minh trên các sinh vật gây bệnh

Morpholine là một hóa chất cực kỳ linh hoạt với nhiều ứng dụng quan trọng Nó được sử dụng như m ột chất trung gian trong sản xuất hóa chất cao

su và chất làm sáng quang học Nó cũng được sử dụng rộng rãi như m ột chất

ức chế ăn mòn trong hệ thống nồi hơi

v ề mặt hóa học, morpholine là một ete amin Các chức năng ete của phân tử thường là trơ và hầu hết các phản ứng của morpholine liên quan đến nhóm amin thứ cấp [20]

1.2.1 Công thức cấu tạo

H

Morpholine

1.2.2 Mô hình phân tử trong không gian

Hình 4: Mô hình phân tử không gian của morpholine

1.2.3 Công thức phân tử: C4H9NO

1.2.4 ứng dụng

ứ n g dụng chính của morpholine là m ột chất trung gian trong sản xuất cao su Nó là chất tăng cường được thêm vào cao su trước khi chế tạo để tăng tốc độ lưu hóa

Morpholine được sử dụng rộng rãi như là m ột amin trung tính trong việc chống ăn mòn axit carbonic trong đường dẫn nước của hệ thống lò hơi

Nó cũng được dùng trong việc điều chế thuốc diệt cỏ và có thể cho vào đất trước khi cỏ dại xuất hiện

Hơi morpholine có tác dụng bảo vệ bạc và các kim loại khác chống lại

sự ăn mòn và làm hoen ố do khói axit, như sulfur dioxide và hydrogen sulfide Morpholine là m ột trong số các amin được sử dụng để ức chế các tác động ăn m òn trên thép và các kim loại khác Di-4-morpholinyl polysulfides

đã được khẳng định là các chất ức chế ăn m òn cho phép thêm vào dầu bôi trơn Đặc biệt, dầu động cơ, nhanh chóng bị nhiễm nước và để bảo vệ các máy móc thiết bị chống gỉ, hợp chất 4,4'-alkylidene morpholine và poly (4- morpholinylmethyl) phenol đã được sử dụng

Morpholine được sử dụng để làm giảm sự xuống cấp của giấy, đặc biệt

là trong các cuốn sách Giấy được tẩm khí morpholine, qua đó nâng cao độ

pH của giấy và loại bỏ những điều kiện có tính axit gây hư hỏng của nó [20]

Nhờ các tính chất vật lý và hóa học của morpholine người ta đã sử dụng nó trong các quy trình làm sạch khác nhau Sự khác biệt rõ rệt về độ hòa tan của methyl amin trong morpholine đã cho một phương pháp chiết thuận lợi trong việc tách các chất amin dễ bay hơi Người ta thấy rằng dẫn xuất andehyt hoặc xeton của morpholine, ví dụ: 4-formylmorpholine, rất hữu ích để tách các họp chất có độ nhớt thấp từ khoáng sản, động vật, thực vật và dầu cá Morpholine cũng được sử dụng trong việc làm sạch axetylen và các olefin nhất định Morpholine phản ứng với formaldehyde để tạo thành N- formyl-morpholine, được sử dụng trong công nghiệp như một dung môi chọn lọc để tách các họp chất thơm tinh khiết [17]

Trong các lĩnh vực dược phẩm khác, các ứng dụng của morpholine bao gồm như thuốc lợi mật, chống co thắt, thuốc hồi sức, và thuốc chống sốt rét Ngoài ra, việc sử dụng morpholine như một tác nhân peptit hóa để điều chế dung dịch phenothiazin cho mục đích điều chế thuốc trừ giun sán đã được khẳng định

M ột số dẫn xuất morpholine đã được sử dụng làm thuốc giảm đau và thuốc tê tại chỗ V í dụ như 4-benzyl morpholine đặc biệt hữu hiệu M ột số dẫn xuất morpholine đã được chứng minh là có hoạt tính diệt khuẩn Ví dụ, muối morpholinium của sulfonamides acylated có tác dụng mạnh mẽ trong làm khuẩn hoặc diệt khuẩn, và morpholine hydroperiodide đã được sử dụng như một chất khử trùng nước Phản ứng của morpholine với cacbonitril 3,4,5-trichloro-2,6- pyridin tạo ra một sản phẩm có tác dụng trong việc kiểm soát nấm

Các dẫn xuất morpholine còn ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt may Hợp chất có chứa morpholine là m ột tác nhân làm trắng vượt trội cho ngành dệt may và este a-4-morpholinyl acrylic đã được xem là chất phụ gia dệt Các dẫn xuất morpholine như N-methylmorpholine và 7V-ethylmorpholine được sử dụng như là chất xúc tác để sản xuất polyurethane Ngoài ra, một số dẫn xuất chứa morpholine còn được sử dụng như thuốc giảm đau và thuốc gây mê, kháng sinh và kiểm soát mảng bám trong nha khoa.

1.2.5 Các nghiên cứu về ung thu ở ngiròi và động vật thí nghiệm

1.2.5.1 Các nghiên cứu về ung thư ở người

Không có dữ liệu có sẵn cho việc nghiên cứu về ung thư ở người [18]

1.2.5.2 Các nghiên cứu về ung thư ở động vật thí nghiệm

Morpholine đã được thử nghiệm cho chất gây ung thư bằng đường uống trong hai giống chuột, một chủng chuột nhắt và một chủng chuột hamsters Các nghiên cứu ở một trong những giống chuột và chuột hamsters được coi là không

đủ để đánh giá Trong giống loài chuột khác, không có sự gia tăng đáng kể tỷ lệ mắc các khối u được nhìn thấy ở động vật được điều trị Trong nghiên cứu ở chuột nhắt, một vài khối u gan và phổi xảy ra ở động vật được điều trị Morpholine cũng đã được thử nghiệm bằng đường hô hấp ở chuột, nó không làm tăng tỷ lệ mắc các khối u được tìm thấy trong sự kiểm soát

N hư vậy, không có dữ liệu về dịch tễ học liên quan đến các chất gây ung thư của morpholine đã có sẵn Không có đủ bằng chứng trên động vật thí nghiệm đối với việc gây ung thư của morpholine Morpholine không được phân loại vào chất gây ung thư đối với con người[18,19]

13 Tình hình nghiên cứu

13.1 Trên thế giới

Hợp chất indenoisoquinoline (8) (NSC 314622) được tổng họp lần đầu tiên vào năm 1978 bởi Mark Cushman và cộng sự, thể hiện hoạt tính ức chế Top I nên hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinoline (8) và nghiên cứu hoạt tính ức chế Top I của các dẫn chất của

nó Một số dẫn xuất của indenoisoquinoline như: Indotecan (9) và Indimitecan (10) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn n Các họp chất

này có hoạt tính cao hơn so với thuốc hệ campothecin nhung không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền, không bị thủy phân vì không có vòng lactam.[12]

Hiện nay phương pháp tổng họp khung indenoisoquinoline được thực hiện theo các phương pháp chính sau đây:

d]indeno[l,2-b]pyran-5,ll-diones (12) với các nhóm amin bậc 1

homophthalic anhydride với các bazơ Schiff khác nhau Đầu tiên là phản ứng ngưng tụ Schiff bazo (14) với homophthalic anhydrides (15) tạo sản phẩm ưu tiên cis-isoquinolones (13), tiếp đó là thế SOCl2 nội phân tử và cuối cùng là phản ứng Fried-Crafts

Sơ đồ 2: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của

homophthalic anhydride với các bazơ Schiff khác nhau

Sơ đồ 2: Tác nhân và điều kiện phản ứng: a) H2CO, H20 , HQ , AcOH, 120°c đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H20 , nhiệt độ phòng, (ii) KMn04, H20 ,0 ° c đến nhiệt

độ phòng, (in) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3-bromopropylamine, HBr, BgN, Na2S 0 4, CHQ3, nhiệt độ phòng; (e) CHƠ3, 0°c đến nhiệt độ phòng; (g) SOƠ2, nhiệt độ phòng; (f) imidazole hoặc morpholine, Nai, DMF, 70°c

M ark Cushman và các cộng sự đã nghiên cứu tổng họp các dẫn chất của indotecan (9) và indimitecan (10) như mô tả ừong sơ đồ sau: Bước chìa khóa tổng họp khung indenoisoquinoline là phản ứng ngưng tụ chất (24) với bazơ Schiff nhận được axit (27) chọn lọc ở dạng cỉs. Tiếp theo, cỉs axit phản ứng với S0C12 tạo thành clorua axit, sau đó nhờ phản ứng axyl hóa Friedel-C rafts (axyl hóa nội phân tử) nhận được chất (28) Sau cùng họp chất

(28) được phản ứng với các amin nhận được các dẫn chất của indotecan (9) và indimitecan (10)

với họp chất 3-arylisoquinolones (16) đã được phản ứng với adilithiated toluamide (17) benzonitrile (18) có sự đóng vòng ữong quá trình phản ứng

indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-carboxybenzaldehyde (30)

và phthalide (31) trong sự có mặt của NaOMe, MeOH tạo thành sản phẩm trung gian (32), sau đó chuyển hóa thành lacton (33) nhờ phản ứng vòng hóa trong môi trường axit chỉ trong m ột bước phản ứng nhờ thiết bị loại nước

D ean-Stark Sau đó, lacton (33) được chuyển thành indenoisoquinoline khi phản ứng vói amin bậc một (sơ đồ 3)

Sơ đồ 3: Tổng họp các indenoisoquinoline bằng phản ứng ngưng tụ 2-

carboxybenzaldehyde và phthalide

Sơ đồ 4: Tổng hợp các indenoisoquinoline bằng phản ứng ngưng tụ của

6-cyano-3-hydroxyphthalide với phthalide

Sơ đồ 4: Tác nhân và điều kiện phản ứng: (a) 3-Cl-perBzOH, NBS, hv,

CC14; (b) H20 , đun hồi lưu; (c) (i) NaOMe, MeOH, EtOAc, (ii) HC1, (iii) pTsOH, PhH; (d) THF, Et3N, đun hồi lưu; (e) CHCI3, Et3N, đun hồi lưu

Các hợp chất khung indenoisoquinoline cũng được tổng họp nhờ phản ứng ngưng tụ của 6-cyano-3-hydroxyphthalide (36) với phthalide (37) nhận được isochromenone (38), sau đó qua các phản ứng chuyển hóa như mô tả ở

sơ đồ 2 tạo thành các dẫn xuất indenoisoquinoline 39 - 41 (sơ đồ 4)

Ngoài công trình của Mark Cushman và các cộng sự, có nhiều công trình đã nghiên cứu tổng họp nhiều dẫn chất của indenoisoquinoline với các nhóm thế vòng A và vòng D khác nhau khi sử dụng các nguyên liệu đàu là các dẫn chất của chất (21) và (24) có các nhóm thế khác nhau

morpholinopropyl)-5H-indeno[l ,2-c]isoquinoline-5,1 l ( 6H)-dione theophương pháp thứ tư này với ưu điểm là ít tạo phản ứng phụ với hiệu suất cao

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Hiện nay, trong nước chưa có công trình nào công bố về tổng hợp các hợp chất khung indenoisoquinoline Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã thành công tổng hợp một số dẫn chất mới của indenoisoquinoline

Hình 6 : Họp chất 6-(2-hyroxy-3-morpholinopropyl)-5H-indeno[l,2-

c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione

1.4 Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất ỉndenoỉsoquỉnolỉne

1.4.1 Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm amỉnopropyl ở vòng B

Hình 7: Các dân xuât indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl ( 42a- 44b)

Bảng 1: Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào (ICsoa) và hoạt tính ức chế Topl

của các dẫn xuất indenoisoquinoline từ 42a-44b

Giá tri gây độc tế bào (GI50 in pM )a

a -G iá trị IC50 là giá trị đánh g iá khả năng ức chế mạnh hay yểu của mẫu

bào hoặc enzyme M ấu có hoạt tính càng cao thì giá trị IC50 càng thấp, b - Khả

+ + + + + hoạt động mạnh hơn rất nhiều so với camptothecỉn.

Các mạnh nhánh aminopropyl có vai trò quan trọng quyết định hoạt tính của enzyme ức chế như quan sát thấy 42b: 0; 43: ++(+); 44a: ++(+); 44b:

+++(+) Các indenoisoquinoline (43) đã được chọn là một ví dụ điển hình của N-(3-aminopropyl), hợp chất cho docking GOLD và giảm thiểu năng lượng cơ học phân tử, do có sự hình thành liên kết giả 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 Ả, 2,6 Ả, và 3,0 Ả, tương ứng Những tương tác liên kết cho phép giải thích hoạt động ức chế T dpl của họp chất thế 3-aminopropyl 43 và 44a,b [10]

Hình 8: M ô hình liên kết giả của 43 trong trung tâm hoạt đông của Tdpl

Mô hình liên kết này chỉ ra rằng cacbonyl của vòng 5 cạnh c hoặc amide- cacbonyl của vòng B có thể tương tác với một trong hai nhóm hydroxyl chuỗi bên

là Ser400 hoặc Thr261 (hình 8) Các nhóm amin của các ligand 43 và N-(3- aminopropyl) indenoisoquinolines tương tự có thể đóng một vai trò quan trọng trong lựa chọn các ligand cho các vị trí liên kết của các enzyme Sự có mặt của một nhóm 9-methoxy trên vòng D của indenoisoquinolines có một tác động tích cực tói hoạt tính ức chế Tdpl như quan sát cho 45a (+++) và 45b + (+).

Hình 9: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl (45a,b) Hình 10 cho thấy sự ức chế T dpl của m ột gel electrophoresis ( hợp chất 45a,c) (A) và đường cong chuẩn độ (B) để xác định giá trị IC50 T dpl cho các hợp chất này.

A

C o n c e n t r a t io n ( | j M )

45a45c

Hình 10: Khảo sát hoạt tính của hợp chất 45a,c

Các nhóm thế 9-methoxy đóng một vai trò lớn trong hoạt động ức chế T dpl

so với các nhóm thế ở vị trí 3 Trong họp chất 9-methoxy indenoisoquinoline, nhóm hút electron 3-nitro có hoạt tính yếu hơn với các nhóm thế 3-iodo hoặc 3-amino Khi so sánh hoạt tính của các hợp chất có khung cacbon giống nhau, chỉ khác nhau ở nhóm thế c 3, chỉ số IC50 của các họp chất 45a (3 -N 0 2), 46 (3-1) và 44b (3-NH2) tương ứng là 11 ± 1; 5,2 ± 0,1 và 6,7 ± 0,8pm [10]

Hình 11: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl với nhóm

thế ở c 3 (I,NH2)

Các dẫn chất thế este của indenoisoquinoline có chứa một nhóm thế aminopropyl đều có hoạt tính sinh học, nhưng hoạt tính này giảm khi thêm các đon vị metylen vào este mạch nhánh và etyl este 43 có một chuỗi bên este ngắn là chất có hoạt tính ức chế các tế bào ung thư cao Các hợp chất này đều có hoạt tính khi mạch nhánh chứa cả 3-aminopropyl và nhóm chức 11-keto.Tuy nhiên nếu thay nhóm amin bằng nhóm -O H ancol thì hoạt tính này giảm mạnh Các họp chất ancol hầu như không có khả năng ức chế Topl và Tdpl (4 7 : 0,+; 48:0,++)

Sự thay thế của amin bậc một vói bromide, azide, morpholine, hoặc imidazole cũng tạo các họp chất hoạt tính rất yếu hoặc không có hoạt tính.(49: 0;+++; 50: 0,+,51: 0,++) Điềy này cho thấy hoạt động ức chế Tdpl của các họp chất giảm khi khả năng hút electron của các nhóm thế ở vị trí 3 tăng [10]

Hình 12: M ột số dẫn chất của indenoisoquinoline khi thay thế nhóm -N H 2

bằng 1 số nhóm khác ( -OH, -Br, N3, m orpholinyl )

1.4.2 Các dẫn xuất ỉndenoỉsoquỉnolỉne có nhóm thế dimethylamỉnopropyl ở vòngB

Hình 13: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm thế dimethylaminopropyl

indeno[l,2-c] isoquinoline-5,ll-dione (54) Khi đừứi nhóm thế methoxy ở vị trí

số 9 và nhóm thế niưo ở vị trí số 3 vào họp chất 54 đã được chứng minh là có

sự cải thiện khá lớn so vói họp chất gốc (6-(3-dimethylamino)propyl)-9-

m ethoxy-6H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll-dione (52) đó là khả năng gây độc

tế bào mạnh gấp 93 lần (MGM 0,02pM) và cung cấp một chất ức chế Topl mạnh tương đương Camptothecin, thậm chí là mạnh hơn.Trong khi hợp chất 52 lại có hoạt tính khá thấp và không có khả năng ức chế Top I (bảng 2)[8]

M ột số chỉ số nồng độ ức chế tăng trưởng GI50 của một số loại tế bào ung thư đã được kiểm nghiệm và chứng minh

Bảng 2: Hoạt tính gây độc (GI50 |iM ) của các dẫn chất từ 52,54,55

(pM)

Topl cleavage

54 <0,010 <0,010 <0,010 <0,010 <0,010 0,028 <0,010 <0,010 0,02 ++++

Ở dạng gel, các indenoisoquinolines chứa nhóm thế dimetylamino có hoạt tính ngăn chặn sự phân cắt DNA ở nồng độ cao 100 |iM , nhưng họp chất

53, có một nhóm thế imidazole vào cuối mạch lại không có khả năng này Nghiên cứu DNA duỗi xoắn trên dẫn chất 7-azaindenoisoquinolines ở nồng

độ thuốc cao đã chứng minh các họp chất với nhóm thế N-(3- dimetylaminopropyl) có khả năng tác động đến cấu trúc của DNA tự do, khiến T opl khó tiếp cận với DNA nhưng các hợp chất có nhổm thế N-(3- imidazolylpropyl) lại không tác động tới DNA tự do nên quá trình tháo xoắn DNA không bị ảnh hưởng [8]

1.4.3 Các dẫn xuất indenoisoquỉnolỉne có vòng morpholỉnopropyl ở vòng B

Hình 14: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng morpholinopropyl

Họp chất (9-methoxy-6-(3-morpholinopropyl)-3-nitro-6H-indeno[l,2-c] isoquinoline-5,ll-dione) (58) có nhóm thế vòng morpholine, đính vị trí số 3 nhóm thế methoxy và vị trí số 9 nhóm thế nitro làm tăng khả năng gây độc tế bào lên gấp 1000 làn so với họp chất gốc 56 (MGM 0,014pM) và nó là một chất ức chế Top I mạnh hơn Camptothecin

M ột 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 họp chất 56 - 59 (bảng 3) [8]

Bảng 3: Hoạt tính gây độc (GI50 |iM) của các dẫn chất từ 56 - 59

Khối u

ác tính

Buồng trứng

Thận Tuyển tiền liệt

( ịx M)

Topl cleavage

ra, kết thúc phản ứng

Phương pháp sắc kí lớp mỏng gồm pha tĩnh là 1 lóp mỏng các chất hấp phụ, thường là silica gel 6OF254, aluminum oxide được phủ trên một mặt phẳng chất trơ Pha động bao gồm dung dịch càn phân tích được hòa tan trong dung môi thích hợp và được hút lên sắc kí bỏi mao dẫn, tách dung dịch thí nghiệm dựa trên tính phân cực của các thành phần trong dung dịch

Dùng mao quản chấm một vết nhỏ dung dịch nguyên liệu đầu, một vệt là sản phản phản ứng khoảng lcm từ dưới lên Bản sắc kí sau đó được nhúng vào một hệ dung môi thích hợp n-hexan/EtOAc được đặt trong lành triển khai Dung môi được chuyển lên bản sắc kí gặp phải mẫu thử và dung dịch chuyển mẫu thử lên bản sắc kí Các chất vói Rí khác nhau dịch chuyển với tốc độ khác nhau do chúng có sức hút khác nhau vói pha tĩnh và độ tan khác nhau trong dung môi Hợp chất có tính phân cực sẽ di chuyển lên cao hon trên bản sắc kí Đối vói những chất có u v ta kiểm tra u v có thể nhận được các vết khác nhau Dựa vào các vết trên bản mỏng cùng vói giá thị R f tương ứng ta có thể

nhận biết được phản ứng đã xảy ra hay chưa, nguyên liệu đàu còn hay hết

Dựa vào tính chất đó chúng ta có thể tìm được dung môi hoặc hỗn họp dung môi để các chất tách ra khỏi nhau (R f khác nhau) tìm được hệ dung môi càn để tinh chế các chất

Có thể sử dụng một hỗn họp hai dung môi Trong hai dung môi đó một dung môi có khả năng hòa tan tốt chất kết tinh còn dung môi kia thì ngược lại hoặc ít tan Hỗn họp hai dung môi này phải hòa tan vào nhau tạo thành một dung dịch đồng nhất trong suốt

Thông thường một chất dễ hòa tan trong dung môi có cấu trúc hóa học gần gũi Ví dụ các este dễ hòa tan trong cồn hoặc trong etylaxetat Các hidrocacbon dễ tan trong benzen, ete, dầu, n-hexan Thường dung môi có nhiệt độ sôi từ 60°c - 80°c là thích hợp

1.5.2 Chiết

Chiết là quá trình tách và phân li các chất dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tan trong m ột pha lỏng (thường là nước) m ột pha lỏng khác không hòa tan vào nó (thường là dung môi hữu cơ không hòa tan với nước) Như vậy

ta có quá trình chiết lỏng

Chiết là phương pháp có ứng dụng rất có hiệu quả vào các mục đích tách, phân ly, làm giàu các chất đặc biệt khi cần tách một lượng nhỏ các tạp chất ra khỏi một lượng lớn các chất khác Ưu điểm của quá trình là thực hiện nhanh Các thiết bị chiết đơn giản chỉ là phễu chiết thường người ta không cần thiết bị gì thêm.Chọn được dung môi (dung môi chiết CH2C12) và điều kiện chiết thích họp với chất thử người ta có thể tách được bất kì cấu tử nào ra khỏi hỗn hợp bất kì Trường họp chất chiết có màu ta có thể sử dụng phần chiết vào mục đích phân tích định lượng theo các phương pháp đo quang

1.53 Loại bỏ dung môi ở áp suất thấp

Dùng máy cất quay chân không Sau khi loại bỏ dung môi để thu đượcchất khô hoàn toàn ta dùng máy hút chân không hút làm khô chất

1.5.4 Sắc kí côt •

Nguyên tắc sắc kí cột dựa trên ái lực hấp phụ khác nhau của các chất thử đối với chất hấp phụ để tách các chất riêng ra Nhưng trong sắc kí cột,