Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ)

Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ belulin (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

NGUYỄN THỊ HIỂN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH

GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT CÓ CẤU

TRÚC LAI TỪ BETULIN

Chuyên ngành : Hóa hữu cơ

Mã số : 9.44.01.14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nguyễn Văn Tuyến

Hà Nội – 2017

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về betulin 4

1.1.1 Giới thiệu betulin và một số hợp chất tương tự 4

1.1.2 Một số chuyển hóa của betulin 7

1.2 Hợp chất lai của tritecpenoit khung lupan và hoạt tính chống ung thư 13

1.2.1 Hợp chất lai kiểu Histon 13

1.2.2 Hợp chất lai của tritecpenoit với phức cis-platin 14

1.2.3 Hợp chất lai chứa dị vòng furoxan 16

1.2.4 Hợp chất lai với các dị vòng nitơ khác 18

1.3 Một số hợp chất lai của betulin và các thuốc chữa HIV 21

1.3.1 Các thuốc chữa HIV/AIDS truyền thống 21

1.3.2 Hợp chất lai của betulin với thuốc HIV 23

1.4 Phản ứng “click” tổng hợp các triazole 25

1.4.1 Phản ứng click 25

1.4.2 Một số ứng dụng của phản ứng click 26

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31

2.1 Hóa chất và thiết bị 31

2.1.1 Hóa chất và dung môi 31

2.1.2 Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng 31

2.1.3 Thiết bị nghiên cứu 31

2.1.4 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư 32

2.2 Tổng hợp các chất lai của betulin và AZT qua cầu nối este-triazol 32

2.2.1 Quy trình tổng hợp các dẫn xuất axit của betulin 32

2.2.2 Quy trình tổng hợp các dẫn xuất propagyl este 35

2.2.3 Quy trình tổng hợp các chất lai betulin-este-triazol-AZT 39

2.3 Tổng hợp các hợp chất lai của betulin-AZT qua cầu nối amit-triazol 45

2.3.1 Quy trình tổng hợp các dẫn xuất propagyl amit 45

2.3.2 Quy trình tổng hợp các chất lai betulin-amit-triazol-AZT 48

2.4 Tổng hợp các hợp chất lai betulin-este-D4T 53

2.5 Tổng hợp các hợp chất lai betulin-este-3TC 57

2.6 Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai của betulin 62

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63

3.1 Tổng hợp các hợp chất lai giữa betulin và AZT qua cầu este-triazol 66

3.3 Tổng hợp các hợp chất lai của betulin và AZT qua cầu nối amit-triazol 90

3.3 Tổng hợp các hợp chất lai giữa betulin và Stavudin (d4T) 101

3.4 Tổng hợp các hợp chất lai betulin và Lamivudin (3TC) 109

3.5 Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai 116

KẾT LUẬN 120

NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 121

CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 122

TÀI LIỆU THAM KHẢO 123

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1 1 Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 2 bước chuyển hóa 5

Sơ đồ 1 2 Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 5 bước chuyển hóa 6

Sơ đồ 1 3 Phản ứng betulin và anhydrit 2,2-dimethylsuccinic 7

Sơ đồ 1 4 Tổng hợp một số este của betulin và axit nicotinic 8

Sơ đồ 1 5 Tổng hợp các dẫn xuất cacbamat của betulin 9

Sơ đồ 1 6 Tổng hợp một số este của betulin với các axit cacboxylic thơm 9

Sơ đồ 1 7 Tổng hợp một số đieste của betulin với các axit đicacboxylic 10

Sơ đồ 1 8 Tổng hợp các dẫn xuất este chứa flo của betulin 11

Sơ đồ 1 9 Tổng hợp một số dẫn xuất amit-este-C-28 của betulin 12

Sơ đồ 1 10 Tổng hợp một số hợp chất hidroxamic từ axit betulinic 14

Sơ đồ 1 11 Tổng hợp một số hợp chất lai của axit betulinic và phức cisplatin 15

Sơ đồ 1 12 Tổng hợp các hợp chất 66a-g 17

Sơ đồ 1 13 Tổng hợp các hợp chất 68a-g 18

Sơ đồ 1 14 Tổng hợp dẫn xuất chứa dị vòng furoxan của axit betulinic 18

Sơ đồ 1 15 Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol và 1,2,4-triazol của betulin 19

Sơ đồ 1 16 Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol của axit betulinic 20

Sơ đồ 1 17 Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol và 1,2,4-triazol của axit betulinic 21

Sơ đồ 1 18 Tổng hợp chất lai 97 của betulin và AZT qua liên kết este 23

Sơ đồ 1 19 Tổng hợp các chất lai 100a-b của betulin và AZT qua liên kết este 24

Sơ đồ 1 20 Tổng hợp các chất lai 101a-b của betulin và dẫn xuất của 3TC 24

Sơ đồ 1 21 Phản ứng “click” xúc tác bởi nhiệt 25

Sơ đồ 1 22 Phản ứng “click” xúc tác bởi muối Cu(I) 26

Sơ đồ 1 23 Phản ứng “click” xúc tác bởi muối Cp*(RuCl(PPh3)2 26

Sơ đồ 1 24 Tổng hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối este-triazol 27 Sơ đồ 1 25 Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3 29

Sơ đồ 1 26 Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3 29

Sơ đồ 3 1 Tổng hợp các chất lai betulin và AZT qua cầu este-triazol 67

Sơ đồ 3 2 Tổng hợp dẫn xuất của betulin và piperidin bởi Yang [12] 72

Sơ đồ 3 3 Tổng hợp các propagyl este 122a-f 72

Sơ đồ 3 4 Phản ứng “Click” tổng hợp các hợp chất lai 123a-f 79

Sơ đồ 3 5 Cơ chế phản ứng “Click” tổng hợp các hợp chất lai 123a-f 81

Sơ đồ 3 6 Tổng hợp các chất lai betulin và AZT qua cầu amit-triazol 92

Sơ đồ 3 7 Cơ chế phản ứng amit hóa tổng hợp các propagyl amit 124a-e 96

Sơ đồ 3 8 Tổng hợp các hợp chất lai 126a-f giữa betulin và d4T 101

Sơ đồ 3 9 Cơ chế phản ứng tổng hợp các chất 126a-f 104

Sơ đồ 3 10 Tổng hợp các hợp chất lai 127a-e giữa betulin và Lamivudin 109

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1 Một số tín hiệu đặc trưng của khung lupan trong các hợp chất 121a-e 70

Bảng 3 2 Các pic cộng hưởng đặc trưng của các este 122a-f 75

Bảng 3 3 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR của các hợp chất 122a-f 77

Bảng 3 4 Các tín hiệu cộng hưởng đặc trưng phổ 1H của các hợp chất 123a-f 83

Bảng 3 5 Tín hiệu cộng hưởng 13C đặc trưng của các hợp chất 123a-f 86

Bảng 3 6 Phân tích phổ HMBC và HSQC của hợp chất 123d phần khung lupan 89

Bảng 3 7 Phân tích phổ HMBC và HSQC của hợp chất 123d phần AZT và cầu nối 90

Bảng 3 8 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các hợp chất 124a-e 94

Bảng 3 9 Một số tín hiệu cộng hưởng proton đặc trưng của các chất lai 125a-e 99

Bảng 3 10 Tín hiệu cộng hưởng 13C đặc trưng của các hợp chất 125a-e 100

Bảng 3 11 Tín hiệu cộng hưởng 13C hợp phần d4T của các hợp chất 126a-f 105

Bảng 3 12 Các tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các chất 126a-f 106

Bảng 3 13 Phân tích phổ HMBC và HSQC hợp phần d4T và cầu nối của hợp chất 126b 107

Bảng 3 14 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các hợp chất 127b-e 114

Bảng 3 15 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR của các hợp chất 127a-e 115

Bảng 3 16 Phân tích phổ HMBC và HSQC hợp phần 3TC và cầu nối hợp chất 127a 116

Bảng 3 17 Kết quả hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai 118

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Một số dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào 2

Hình 1 2 Công thức cấu trúc của berivimat 10

Hình 1 3 Các hợp chất trime furoxan 59-64 17

Hình 1 4 Hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối amit-triazol 27

Hình 1 5 Một số chất lai giữa tritecpenoit và AZT có hoạt tính chống ung thư 28

Hình 3 1 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 121a-f 69

Hình 3 2 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 121e 69

Hình 3 3 Phổ NOESY của hợp chất 121f 71

Hình 3 4 Phổ giãn 1H-NMR của este 122a 74

Hình 3 5 Phổ giãn 1H-NMR của este 122a phần H-Csp3 74

Hình 3 6 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 122a-f 76

Hình 3 7 Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 122a 78

Hình 3 8 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 122d 78

Hình 3 9 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 123a-f 80

Hình 3 10 Phổ 1H-NMR của hợp chất 123a 82

Hình 3 11 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 123f 84

Hình 3 12 Phổ 13C-NMR của hợp chất 123a 85

Hình 3 13 Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 123a 85

Hình 3 14 Phổ giãn HMBC của hợp chất 123d 87

Hình 3 15 Phổ giãn HSQC của hợp chất 123d 88

Hình 3 16 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 124a-e 92

Hình 3 17 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 124a 93

Hình 3 18 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 124e 95

Hình 3 19 Phổ 13C-NMR của hợp chất 124a 95

Hình 3 20 Phổ 1H-NMR của hợp chất 125e 97

Hình 3 21 Phổ 13C-NMR của hợp chất 125e 98

Hình 3 22 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 125a-e 100 Hình 3 23 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất lai betulin-glutaric-d4T (126b) 103

Hình 3 24 Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất lai betulin-glutaric -d4T (126b) 104

Hình 3 25 Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 126a-f 107

Hình 3 26 Phổ giãn HMBC của hợp chất 126b 108

Hình 3 27 Phổ giãn HSQC của hợp chất 126b 108

Hình 3 28 Công thức cấu trúc của các hợp chất 127a-e và đánh số nguyên tử C 110 Hình 3 29 Phổ giãn 1H-NMR (1) của hợp chất lai betulin-succinic-3TC (127a) 111 Hình 3 30 Phổ giãn 1H-NMR (2) của hợp chất lai betulin-succinic-3TC (127a) 111 Hình 3 31 Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 127a 113

Hình 3 32 Phổ giãn HMBC của hợp chất 127a 113

Hình 3 33 Hai hợp chất lai có hoạt tính tốt nhất 117

Hình 3 34 Một số hợp chất lai có hoạt tính tốt 119

MỞ ĐẦU

Nếu như vào những năm 2000, đại dịch HIV-AIDS là nỗi lo sợ của nhân loại thì hiện nay ung thư đã trở thành sự lo lắng không chỉ riêng người Việt Nam mà là của toàn thế giới Gần đây các bệnh viện về u bướu ở Việt Nam đều đang trong tình trạng quá tải Hằng năm, số ca bệnh ung thư mới phát hiện được thống kê là trên 126.000, số bệnh nhân chết vì căn bệnh này lên tới hơn 100.000 người

Cho đến nay trên thế giới, đã có rất nhiều loại thuốc và các liệu pháp được đưa vào thực tế để điều trị hoặc giúp người bệnh giảm đi sự đau đớn, kéo dài sự sống Tuy nhiên, tất cả đó vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu chữa bệnh và thực tế

cứ nhắc tới ung thư là bất cứ ai cũng nghĩ tới “một cái án tử” Vì vậy việc tìm kiếm các loại thuốc mới, các phương pháp điều trị mới là một nhiệm vụ quan trọng đang được các nhà khoa học trên thế giới hết sức quan tâm, nghiên cứu

Thuật ngữ “lai hóa thuốc” (pharmacophone hybridation) – trong đó hai

hoặc nhiều thành phần có hoạt tính sinh học được liên kết thành một phân tử lai duy nhất được biết đến như một phương pháp hiệu quả và tiện lợi để tạo ra các hợp chất mới có hoạt tính chống ung thư Sự lai ghép phân tử có thể đem lại lợi thế tổng hợp thông qua việc thay đổi cấu trúc hóa học có chọn lọc của thành phần trong hệ thống lai Hơn nữa, khi các tác nhân có hoạt tính sinh học được kết hợp với nhau, các cấu trúc lai mới có thể mang lại cả lợi ích sinh học và tổng hợp Trong nghiên cứu tổng hợp nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính tiềm năng, việc lựa chọn các phân tử với hoạt tính sinh học cao để lai tạo đóng một vai trò quan trọng Trong khi vấn đề kháng thuốc, nhờn thuốc hay tác dụng phụ của thuốc đã trở nên phổ biến như hiện nay thì liệu pháp điều trị kết hợp hai hay nhiều loại thuốc hoặc sử dụng thuốc được tổng hợp từ hai hay nhiều thành phần hoạt tính có cơ chế hoạt động khác nhau nhưng có cùng đích tác dụng để làm tăng hoạt tính của mỗi loại thuốc đồng thời làm giảm tác dụng phụ của nhau là một hướng nghiên cứu đầy sức hấp dẫn và hứa hẹn nhiều kết quả đáng mong đợi

Betulin là một hợp chất thiên nhiên, có trong nhiều loài thực vật bậc cao đặc biệt nó chiếm tới 30% trọng lượng khô trong cặn chiết của vỏ cây bạch dương [1] Betulin thuộc nhóm tritecpenoit khung lupan, có hoạt tính kháng viêm, chống ung thư, kháng virut HIV [1–3]

Hình 1 1 Một số dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào Rất nhiều dẫn xuất của betulin được tổng hợp và kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng cho thấy nhiều dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào

rất tốt (hợp chất 1, 2) Nghiên cứu trên nhiều dẫn xuất este của betulin, Kommera

và các cộng sự nhận thấy nếu giữ nhóm OH tự do ở 3 và este hóa nhóm OH ở

C-28 (1 và 2) thì hoạt tính chống ung thư của các dẫn xuất có xu hướng tăng mạnh

Bên cạnh đó, các dẫn xuất este hóa nhóm OH ở C-3 và giữ nhóm OH tự do ở C-28

có hoạt tính tốt hơn betulin nhưng giảm mạnh so với các dẫn xuất C-28 (hợp chất 3

và 4) [4] Việc nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất có hoạt tính gây độc tế bào của

betulin vẫn đang là mối quan tâm của các nhà khoa học Một số thuốc dạng deoxynucleozit như Zidovudin (3'-azido-3'-deoxythymidin hay AZT), Lamivudine (3TC) và Stavudine (d4T) là các nucleozit đã được sử dụng trong lâm sàng để chữa HIV Các thuốc này cũng được biết đến như là các hoạt chất kháng retrovirus tiềm năng [5–7], và hoạt chất kháng ung thư [8–11] Do đó việc lai hóa các thuốc AZT, d4T và 3TC với betulin qua các nhóm cầu nối khác nhau hứa hẹn sẽ tạo ra nhiều

hợp chất lai có hoạt tính sinh học có giá trị

Xuất phát từ những vấn đề cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn nêu trên, luận án

lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của

một số hợp chất có cấu trúc lai từ betulin”

Mục tiêu luận án:

1 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin

và AZT qua cầu nối este-triazol

2 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin

và AZT qua cầu nối amit-triazol

3 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin

và d4T qua cầu nối este

4 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin

và 3TC qua cầu nối este

5 Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp được

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về betulin

1.1.1 Giới thiệu betulin và một số hợp chất tương tự

Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (5), lần đầu tiên được phân lập vào năm

1788 từ loài Betula alba (Betulaceae), là một trong các hợp chất thiên nhiên phổ

biến thuộc nhóm tritecpenoit khung lupan cùng với lupeol và axit betulinic Trong

tự nhiên, betulin được tìm thấy ở nhiều loài thực vật, nhiều nhất là trong thành phần vỏ cây bạch dương (chiếm tới 30% trọng lượng khô của dịch chiết từ vỏ của

loài B verrucosa) Một lượng betulin cũng được tìm thấy ở nhựa của loài cây này

[1] và được phát hiện có nhiều hoạt tính như hoạt tính gây độc tế bào đối với tế bào ung thư da, ung thư não và nhiều dòng tế bào ung thư ở người [12–14] và hoạt tính chống HIV [15–17] Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng betulin có khả năng ức chế sự trưởng thành của các Protein điều tiết sterol (SREBPs) [2] Sự

ức chế SREBPs của betulin làm giảm sinh tổng hợp cholesterol và axit béo Trong thử nghiệm lâm sàng, betulin cải thiện tình trạng béo phì do chế độ ăn uống gây

ra, làm giảm lượng lipid trong huyết thanh và các mô, và làm tăng độ nhạy của insulin Hơn nữa, betulin giảm kích thước và cải thiện sự ổn định của mảng xơ vữa động mạch Do tính sẵn có và là một tritecpenoit thiên nhiên có hoạt tính sinh học tốt nên betulin được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu các dẫn xuất của betulin trong đó có nhiều dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học cao, nhiều hợp chất được nghiên cứu lâm sàng [12-14, 71]

Bên cạnh đó, các hợp chất tương tự betulin như axit betulinic (6), là một

triterpenoid pentacyclic có nhiều trong tự nhiên, được tìm thấy ở nhiều loài thực vật như cây bạch dương, cây chân chim Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra axit betulinic

có khả năng kháng virus, chống sốt rét [18, 19], chống virut HIV-1 [20], chống viêm [21, 22] Axit betulinic cũng được chứng minh có khả năng chống ung thư theo cơ chế ức chế enzym topoisomerase [23], có thể ức chế sự phát triển khối u

ác tính của người trên chuột thí nghiệm [24] Một nghiên cứu sau đó đã chỉ ra rằng axit betulinic gây ra quá trình gây chết tế bào trong u nguyên bào thần kinh ở thử nghiệm vitro [25] Ngoài ra, axit betulinic được nghiên cứu và phát hiện có khả năng chống lại neuroectodermal (u nguyên bào thần kinh, u nguyên bào tủy, u xương ác tính [26]) và các khối u não ác tính [27, 28], ung thư biểu mô buồng trứng [27], tế bào HL-60 gây ung thư máu [29], và tế bào vảy SCC-25, SCC-9 ung thư biểu mô đầu – cổ [30] Trong khi đó, các khối u ung thư vú, ung thư ruột kết, ung thư phổi tế bào nhỏ và ung thư biểu mô tế bào thận, cũng như các tế bào T-cell leukemia, hoàn toàn không đáp ứng với điều trị bằng axit betulinic [26]

Theo kết quả nghiên cứu được công bố năm 1997, betulin được nghiên cứu

chuyển hóa thành axit betulinic qua 2 bước, bước 1 là oxi hóa nhóm 3β-OH thành

xeton, C-28 thành nhóm COOH; bước 2 là khử chọn lọc bằng tác nhân NaBH4 thu

được axit betulinic (6) và sản phẩm phụ axit 3-α-betulinic (9) (sơ đồ 1.1) [31]

Sơ đồ 1 1 Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 2 bước chuyển hóa [31]

Theo sơ đồ 1.1, axit 3-α-betulinic được oxi hóa bằng tác nhân Jone để tiết kiệm

nguyên liệu, hiệu suất chung tổng hợp axit betulinic là 71% Cũng trong công trình này, các tác giả đã thành công khi chuyển hóa betulin thành axit betulinic qua 5 bước theo sơ đồ 1.2 Hiệu suất tổng hợp axit betulinic là 88% và không có sản phẩm phụ

Sơ đồ 1 2 Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 5 bước chuyển hóa [31]

Ngoài ra, lupeol (7) cũng là một hợp chất phổ biến trong nhóm triterpenoit khung

lupan có nhiều hoạt tính quý Lupeol được tìm thấy trong nhiều loài thực vật như bắp cải trắng, hạt tiêu, dưa chuột, cà chua Là một hợp chất thiên nhiên thể hiện hoạt tính chống ung thu rất tốt [32], kết quả nghiên cứu cho thấy lupeol có thể gây độc đối với các dòng tế bào HepG2 (ung thư gan), A431, H-4IIE (ung thư biểu bì) với giá trị IC50 lần lượt là 77 M; 101 M; 77,6 M và khả năng chống oxi hóa cao Chính vì vậy, lupeol còn được ứng dụng trong mỹ phẩm bảo vệ da [33] Lupeol cũng được tìm thấy có khả năng ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ung thư da [34–36] Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy lupeol có khả năng kháng khuẩn, chống viêm, giảm sưng phù nề [37–39]

Các hợp chất 13 và 14 là các tritecpenoit khung lupan ít phổ biến hơn

betulin Hợp chất 13 được phân lập từ loài cây trúc đào (Nerium oleander), thuộc

họ Apocynaceae có khả năng chống HIV và khối u ác tính [40] Hợp chất 14 là

một triterpenoit diaxit chiếm hàm lượng tới 7% trọng lượng lá khô của loài cây

chân chim (Schefflera octophylla) Trong dân gian loài cây này được dùng làm

thuốc chữa các bệnh về gan [41]

Có thể thấy betulin và các hợp chất tritecpenoit có cùng khung lupan là những hợp chất thiên nhiên có nhiều hoạt tính sinh học có giá trị Chính vì vậy, các hợp chất này rất được quan tâm nghiên cứu và chuyển hóa thành nhiều dẫn xuất khác nhau, nhằm tìm kiếm các hợp chất mới vẫn giữ được khung tritecpen và có hoạt tính tốt hơn, phong phú hơn

1.1.2 Một số chuyển hóa của betulin

Phân tử betulin có hai nhóm chức OH liên kết với C-3 và C-28 và một nối đôi  20(29) của nhánh isopropylenyl tại C-19 Đây là các trung tâm hoạt động rất

dễ bị chuyển hóa hoặc thay thế trong các phản ứng hóa học mà vẫn giữ được khung tritecpen, do vậy, khả năng chuyển hóa của betulin rất phong phú Việc chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc C-28 của hợp chất betulin đem lại các dẫn xuất có hoạt tính sinh học

[[ơ

Các chuyển hóa chính của betulin thu được dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt như chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc OH ở C-28 Điển hình là các chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 thành các este với một số diaxit cacboxylic như hợp chất

15-18 Bốn đồng phân của 3,28-di-O-(dimethylsuccinyl)-betulin đã được tổng hợp

và thử hoạt tính chống HIV với dòng HIV-1 trong các tế bào lympho H9 Trong đó đồng phân 3-O-(3',3'-dimethylsuccinyl)-28-O-(2",2"-dimethylsuccinyl)-betulin

(hợp chất 15) là hợp chất có hoạt tính chống HIV mạnh nhất với giá trị EC50 là

0,00087 M và giá trị TI là 42.400 (sơ đồ 1.3) [17]

Năm 2010, nhà khoa học người Nga Oxana B Kazakova và các cộng sự đã nghiên cứu chuyển hóa hai nhóm OH ở vị trí C-3 và C-28 của betulin qua một loạt các phản ứng để tạo thành các dẫn xuất este, trong đó các dẫn xuất este với axit

nicotinic 20 và 21 có hoạt tính kháng lại chủng virut ung thư cổ tử cung HPV-11 Riêng hợp chất 20 còn thể hiện hoạt tính bảo vệ gan, chống loét, chống viêm, hoạt

tính điều hòa miễn dịch và hoạt tính kháng HIV (sơ đồ 1.4) [42]

Sơ đồ 1 4 Tổng hợp một số este của betulin và axit nicotinic [42]

Bằng phản ứng của betulin với etyl isocyanat và phenyl isocyanat trong dung môi

clorofom, Harish Komera và cộng sự đã tổng hợp được các hợp chất 22-25 theo

sơ đồ 1.5 Hợp chất 22 và 24 thể hiện hoạt tính diệt tế bào ung thư phổi A549 [43]

Một số dẫn xuất este của betulin và các axit cacboxylic thơm tương ứng

được tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn Trong đó hợp chất 29 và 32 thể hiện

hoạt tính kháng khuẩn trên nhiều dòng vi khuẩn với đường kính vô khuẩn từ 10 –

13 mm (sơ đồ 1.6) [44]

Sơ đồ 1 6 Tổng hợp một số este của betulin với các axit cacboxylic thơm [44]

Hình 1 2 Công thức cấu trúc của berivimat

Năm 1996, Kashiwada và các cộng sự chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 của axit betulinic thành nhóm chức este với một số điaxit cacboxylic đã nhận được nhiều

hợp chất mới có hoạt tính chống HIV, đặc biệt hợp chất 33 (berivimat) có hoạt tính

tốt nhất thể hiện ở giá trị EC50 < 0,35 nM trong khi đó TI > 200000, kết quả này cho

thấy dẫn xuất 33 có hoạt tính tốt hơn nhiều lần so với hoạt tính của axit betulinic là

1,4 μM (hình 1.2) [45] Tiếp nối thành công trong việc tổng hợp được các dẫn xuất

este của axit betulinic có hoạt tính kháng HIV rất tốt như hợp chất 33, Kashiwada

và các cộng sự đã thực hiện chuyển hóa hai nhóm OH ở C-3 và C-28 của betulin thành nhóm este với nhiều hợp chất axit đicacboxylic theo sơ đồ 1.7 [16]

Sơ đồ 1 7 Tổng hợp một số đieste của betulin với các axit đicacboxylic [16]

Trong phép thử hoạt tính chống HIV, nhiều hợp chất thể hiện hoạt tính tốt hơn nhiều lần so với betulin thể hiện ở giá trị EC50 = 23 μM (betulin); 0,0039 μM

(35c); 0,00066 μM (35d); 0,0053 μM (35e) và 0,0047 μM (36d) Kết quả nghiên cứu cho thấy, hợp chất 35d có hoạt tính tốt tương tự như berivimat Mặt khác, kết

quả thử độ độc tính cũng cho thấy giá trị TI rất lớn là 21515 Đây là kết quả nghiên cứu rất khả quan cho những nghiên cứu tiếp theo

Nhiều dẫn xuất este của betulin chứa flo được tổng hợp từ phản ứng của betulin với một trong các tác nhân axit cacboxylic hoặc clorua axit cacboxylic hoặc anhydrit axit cacboxylic trong dung môi và xúc tác khác nhau như sơ đồ 1.8 [46]

Sơ đồ 1 8 Tổng hợp các dẫn xuất este chứa flo của betulin [46]

Nhiều dẫn xuất amit-este-C-28 của betulin được tổng hợp và nghiên cứu thử hoạt tính chống ung thư trên các dòng tế bào ung thư ở người như MGC-803 (ung thư

dạ dày), PC3 (ung thư tiền liệt tuyến), Bcap-37 (ung thư biểu mô cổ tử cung), A375 (ung thư da), và MCF-7 (ung thư vú) Kết quả cho thấy, một số dẫn xuất

(hợp chất 46 và 48a-d) thể hiện hoạt tính tốt với giá trị IC50 từ 4-18 M Hợp chất

48c chứa nhóm piperidin trong nhóm chức amit thể hiện hoạt tính tốt nhất tương

ứng các giá trị IC50 đối với 5 dòng tế bào kể trên lần lượt là 4,3 μM; 4,5 μM; 5,2 μM; 7,5 μM, và 5,2 μM (sơ đồ 1.9) [12]

Sơ đồ 1 9 Tổng hợp một số dẫn xuất amit-este-C-28 của betulin [12]

Hiện nay, hướng nghiên cứu lai hóa các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học tương tự nhau nhưng hoạt động theo các cơ chế khác nhau hoặc lai tạo các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính với các dược chất để tổng hợp các hợp chất mới có hoạt tính mạnh hơn, chọn lọc hơn là một hướng nghiên cứu đầy triển vọng Các thành phần hoạt tính được kết hợp với nhau thành một phân tử duy nhất, khi

đi vào cơ thể sẽ hỗ trợ lẫn nhau hoặc được phân giải thành hai thành phần riêng biệt cùng thực hiện chức năng của mình Như vậy, kết quả là sẽ làm giảm thời gian điều trị, giảm tác dụng phụ của thuốc, tăng hiệu quả điều trị, đó là những ưu điểm

mà các nhà khoa học mong đợi về các hợp chất có cấu trúc lai

1.2 Hợp chất lai của tritecpenoit khung lupan và hoạt tính chống ung thư

1.2.1 Hợp chất lai kiểu Histon

Trong cơ thể, histon deaxetylase (HDAC) là nhóm các enzym xúc tác cho quá trình deaxetyl hoá nhóm -N axetyl lysine amino axit ở phần đuôi của histon Người ta đã chứng minh được trong nhiều tế bào ung thư có sự huy động quá mức các enzym HDAC, gây nên hiện tượng giảm sự axetyl hoá của histon Kết quả của quá trình này là ngăn cản quá trình phiên mã thông qua việc đóng xoắn nhiễm sắc thể Những năm gần đây, các chất ức chế enzym HDAC đang trở thành các tác nhân

chống ung thư đầy triển vọng Axit suberoylanilid hydroxamic 49 (còn gọi là

Vorinostat, Zolinza hoặc SAHA) là chất ức chế enzym HDAC đầu tiên đã được FDA cấp phép trong điều trị u lympho tế bào T dưới da [47, 48] Bên cạnh đó, một

số chất ức chế enzym HDAC khác, đặc biệt các dẫn chất kiểu propenamid, cũng đã được nghiên cứu và đang đưa vào thử nghiệm lâm sàng như NVP-LAQ824, MS-

275, cyclodepsipeptid FK-228 [48, 49]

Cùng với ý tưởng tổng hợp các hợp chất hidroxamic, nhiều hợp chất lai giữa các tritecpenoit và nhóm hydroxamic được tổng hợp, trong đó chủ yếu là các dẫn xuất của axit betulinic Tác giả Rene Crusk và cộng sự đã tổng hợp thành công một

số dẫn xuất hidroxamic của axit betulinic (sơ đồ 1.10) [50] Trong số các hợp chất

tổng hợp được, hợp chất 52e thể hiện hoạt tính ức chế tế bào ung thư biểu mô buồng

trứng A2780 ở người với EC50 = 5,9 M và đối với sợi nguyên bào không ác tính

EC50 > 30 M Trong phép thử gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư ở người như 518A2 ( ung thư da), A2780 (ung thư buồng trứng), A549 (ung thư phổi)

và MCF7 (ung thư vú), hợp chất 52a cho kết quả tốt, với EC50 lần lượt là 1,6 M; 1,3 M; 1,3 M và 1,4 M

Sơ đồ 1 10 Tổng hợp một số hợp chất hidroxamic từ axit betulinic [50]

1.2.2 Hợp chất lai của tritecpenoit với phức cis-platin

Cis-platin là một loại thuốc hóa trị được dùng để điều trị một số bệnh ung

thư như ung thư tinh hoàn, ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư bàng quang, ung thư đầu cổ, ung thư cổ tử cung, ung thư phổi, u trung biểu mô, ung thư thực quản, ung thư não, và u nguyên bào thần kinh Nó được sử dụng bằng cách tiêm vào tĩnh mạch Cơ chế hoạt động của thuốc này là gắn vào ADN và ngăn chặn

việc sao chép của ADN [51] Cis-platin được phát hiện vào năm 1845, được tổ

chức y tế thế giới cấp phép dùng trong y tế vào năm 1978 [51, 52] và hiện nay tiếp tục được nghiên cứu [53–57]

Sơ đồ 1 11 Tổng hợp một số hợp chất lai của axit betulinic và phức cisplatin [58]

Trong nghiên cứu của tác giả D Emmerich và cộng sự [58], một dãy các

hợp chất lai giữa axit betulinic và cis-platin được tổng hợp theo sơ đồ 1.11, độc

tính và độ chọn lọc của các hợp chất lai được đánh giá trên 5 dòng tế bào ung thư khác nhau: A549 (ung thư phổi), MCF7 (ung thư vú), A2780 (ung thư tử cung), 8505C (ung thư tuyến giáp) và 518A2 (ung thư da) Kết quả cho thấy một vài dẫn chất có hoạt tính chống ung thư, trong đó mạnh nhất là hợp chất 3-O-

acetylbetulinic (2-(2-minoethyl)aminoethyl)amide (61) với các giá trị IC50 tương

ứng: 2,05 M; 1,59 M; 1,52 M; 2,24 M và 1,30 M

Các hợp chất lai kiểu phức cis-platin ở trên đều thể hiện hoạt tính chống ung thư

trên 5 dòng tế bào (A549, A2780, MCF7, 8505C, 518A2) với các giá trị IC50 từ

10 M đến 30 M Mặc dù hoạt tính kém hơn so với cis-platin nhưng đây là các

kết quả nghiên cứu mới định hướng các nghiên cứu tiếp theo hướng tổng hợp các

hợp chất lai với phức cis-platin

1.2.3 Hợp chất lai chứa dị vòng furoxan

Các hợp chất chứa dị vòng 1,2,5-oxadiazole-2-oxit (vòng furoxan) thể hiện

hoạt tính sinh học rất phong phú Một trong những ứng dụng quan trọng của hợp

chất furoxan là hoạt tính sinh lý có liên quan tới khả năng giải phóng nitơ oxit

(NO) khi chúng thâm nhập vào các tế bào cơ thể giống như glyxeryl trinitrat hoặc

natri nitroprusside đã được dùng trong trị liệu bệnh tim mạch [59, 60] Trong thời

gian gần đây, tác giả Bizzozero và cộng sự đã nghiên cứu về cơ chế tác dụng của

hợp chất loại furoxan tiết NO và phản ứng của NO với các chất có trong tế bào

[59] Nitơ oxit (NO) được coi là một chất hoạt động sinh lý quan trọng trong hệ

tim mạch, hệ miễn dịch, hệ thần kinh trung ương và ngoại biên Năm 1994 các

nhà nghiên cứu đã thử tác dụng của một số 4-phenylfuroxan như: 4-phenyl

furoxan-3-cacbonitril lên hệ tim mạch của chuột nhận thấy có sự tác động tới

noradrenalin và có tác dụng kìm hãm sự ngưng kết tiểu cầu [61] Các tác giả đã

tổng hợp một số trime furoxan 59-64 có tiềm năng giải phóng NO, công thức các

hợp chất được mô tả ở hình 1.3 [61]

Sau đó các nghiên cứu khác nhằm tìm kiếm ứng dụng của lớp chất furoxan

được tiếp tục và mở rộng Các dẫn xuất furoxan tan được trong nước như: 4-phenyl-3-[2-(đimetylamino)etyloxi]furoxan; 4-phenyl-3-[2-(đimetylamino)

etylthio] furoxan… được đánh giá có khả năng dùng làm dược chất sản sinh NO

[62] Các nhà khoa học còn phát hiện ra nhiều tác dụng dược lý khác của NO và

của các chất sản sinh NO, đồng thời đưa các hợp chất này vào trị liệu hệ thần kinh,

hô hấp và sự tiết dịch dạ dày [63] Ví dụ như hợp chất 4-phenyl-3-furoxan

cacbonitril đã được thử nghiệm có tác dụng điều chỉnh huyết áp và tác dụng tới hệ

thần kinh [64] Gần đây một số tác giả đã nghiên cứu độc tính tế bào, tác dụng kìm

hãm tổng hợp ADN và sinh tổng hợp protein của các hợp chất chứa vòng furoxan nhằm tìm kiếm các hợp chất có khả năng điều trị ung thư [65, 66]

Hình 1 3 Các hợp chất trime furoxan 59-64

Tác giả J.H.Liu và cộng sự [66] đã chuyển hóa axit betulinic thành các dẫn

xuất có vòng furoxan 70a-g được tổng hợp qua các sơ đồ 1.12; 1.13 và 1.14 Kết

quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất thể hiện hoạt tính chống ung thư tốt hơn

nhiều so với các hợp chất nitrat 71a-d Điển hình là hợp chất 70a và 70b có hoạt

tính tốt trên dòng tế bào B16 (ung thư da) và HepG2 (ung thư gan) với giá trị IC50

< 1 mol/lít

Sơ đồ 1 12 Tổng hợp các hợp chất 66a-g [66]

Sơ đồ 1 13 Tổng hợp các hợp chất 68a-g [66]

Sơ đồ 1 14 Tổng hợp dẫn xuất chứa dị vòng furoxan của axit betulinic [66]

1.2.4 Hợp chất lai với các dị vòng nitơ khác

Các hợp chất dị vòng nitơ như 1,2,4-triazol; 1,2,3-triazol; imidazol … là các hợp chất có hoạt tính chống ung thư, có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm mạnh [67–71] Với mục đích tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính sinh học lí thú từ betulin và axit betulinic, Jorge và cộng sự và cộng sự đã chuyển hóa nhóm chức linh động ở C-3 và C-28 tạo thành các dẫn xuất cacbamat với dị vòng triazol hoặc

2’-metylimidazole theo sơ đồ 1.15 [72] Hầu hết các hợp chất thể hiện hoạt tính chống ung thư trên một số dòng tế bào ung thư ở người

[ơSơ đồ 1 15 Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol và 1,2,4-triazol của betulin [72]

Điển hình là hợp chất 76 thể hiện hoạt tính ức chế tế bào HepG2 (ung thư gan, IC50

= 7,3 M), tế bào Hela (ung thư cổ tử cung, IC50 = 6,9 M), tế bào Jurkat (IC50 = 12,2 M), tế bào HT-29 (ung thư ruột kết, IC50 = 4,9 M) và tế bào PC3 (ung thư tuyến tiền liệt, IC50 = 2,9 M) Cùng kết quả với các công bố trước, các dẫn xuất của axit betulinic thể hiện hoạt tính tốt hơn các dẫn xuất tương tự của betulin, đặc

biệt hợp chất 80 và 87 thể hiện hoạt tính trên tế bào PC3 tương ứng IC50 = 1,1M

và 1,8 M (sơ đồ 1.16 và 1.17) [72]

Sơ đồ 1 16 Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol của axit betulinic [72]

Sơ đồ 1 17 Tổng hợp một số imidazol và 1,2,4-triazol của axit betulinic [72]

1.3 Một số hợp chất lai của betulin và các thuốc chữa HIV

1.3.1 Các thuốc chữa HIV/AIDS truyền thống

Nhóm chất chống HIV/AIDS quan trọng nhất S2’,3’-Dihydroxynucleozit (NRT), gồm có zidovudin (AZT), stavudin (d4T), didanosin (ddI), lamivudin (3TC) [60, 73–76], [77–79] Các tiền chất được phosphat hoá nhờ enzym kinaza tạo thành 5’-triphosphat và được gắn vào mạch DNR của virus nhờ enzym phiên

mã ngược của HIV Do C-3’ của các chất này vắng mặt nhóm OH nên không thể kéo dài mạch ADN của virus, ngăn chặn quá trình mã hoá ngược ARN thành ADN, vì thế virus ngưng phát triển

Nhóm các chất không phải là nucleozit (NNRT) có khả năng ức chế enzym phiên mã ngược bao gồm nelviparin, efavirenz, delavidin [77, 80–84] Nhóm chất này hoạt động theo cơ chế khác với các nucleozit ở trên

Các thuốc ức chế HIV protease có nguồn gốc peptit, chứa hydroxyethylen isoster và hydroxyethylenlamin isoster Những isoster này gắn vào HIV protease tạo thành trạng thái chuyển tiếp gần giống với trạng thái chuyển tiếp của sự thuỷ phân mạch peptit của HIV protein, nhưng thiếu nhóm OH nên quá trình cắt mạch peptit bị ngừng lại và ngăn chặn sự phát triển của virus Một số ví dụ về nhóm thuốc này là saquinavir, nefinavir, indinavir, lopinavir [77, 85, 86]

Các bệnh nhân bị nhiễm HIV cần phải điều trị lâu dài với thuốc nhóm nucleozit như AZT dẫn đến sự kháng và nhờn thuốc nên sự điều trị kém hiệu quả Trong điều trị người ta thấy rằng các virut kháng lại các thuốc kiểu nucleozit (AZT, ddI) vẫn nhạy với các thuốc không phải nhóm nucleozit (NNRT) và ngược lại Trên

cơ sở đó các nhà nghiên cứu đã đưa ra liệu pháp điều trị “cotail”, nghĩa là dùng ba thuốc phối hợp, bao gồm hai thuốc ức chế phiên mã ngược và một thuốc loại ức chế HIV proteaza Điều trị theo liệu pháp ba thuốc đó làm hạn chế sự kháng thuốc

và kéo dài cuộc sống của bệnh nhân nhiễm HIV/AIDS

Ngoài ra, một hướng nghiên cứu khác để khắc phục tình trạng kháng thuốc, nhờn thuốc hiện nay là tổng hợp thuốc hai thành phần Từ định hướng nghiên cứu này kết hợp với ý nghĩa của việc dùng các thuốc có nguồn gốc thiên nhiên, đã có rất nhiều tác giả quan tâm và tổng hợp thành công nhiều hợp chất lai giữa hai thành phần có hoạt tính sinh học và nhận được nhiều hợp chất có hoạt tính lí thú

1.3.2 Hợp chất lai của betulin với thuốc HIV

Tác giả Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự tổng hợp nhiều hợp chất lai giữa betulin với Zidovudin (AZT), betulin với dẫn xuất của Lamivudin (3TC) theo các

sơ đồ 1.18, 1.19 và 1.20 [87]

Sơ đồ 1 18 Tổng hợp chất lai 97 của betulin và AZT qua liên kết este [87]

Sơ đồ 1 19 Tổng hợp các chất lai 100a-b của betulin và AZT qua liên kết este [87]

Sơ đồ 1 20 Tổng hợp các chất lai 101a-b của betulin và dẫn xuất của 3TC [87]

Kết quả thử hoạt tính chống virut HIV cho thấy, các dẫn xuất lai giữa AZT và các

tritecpenoit 100a và 100b đều có hoạt tính kháng HIV cao hơn rất nhiều so với

các thuốc kháng HIV truyền thống AZT, 3TC và d4T với các giá trị EC50 từ 0,1

µM tới 0,3 µM Hai dẫn xuất lai giữa 3TC và betulin 101a và 101b có hoạt tính

kháng HIV thấp hơn so với 3TC và d4T (EC50 (101a) = 10 µM và EC50 (101b) =

10 µM - 25 µM Giá trị EC50 tương ứng của d4T, AZT, 3TC trong phép thử đối

chứng như trên là 7,3 M; 0,47 M và 3,3 M Đây là những kết quả nghiên cứu rất có ý nghĩa cho các định hướng nghiên cứu tổng hợp tiếp và các nghiên cứu sâu

về các hợp chất có cấu trúc lai tương tự

1.4 Phản ứng “click” tổng hợp các triazole

1.4.1 Phản ứng click

Ngày nay, phản ứng “click" là một trong các phương pháp tổng hợp hiện đại trong hóa hữu cơ để tổng hợp các dẫn xuất triazole Các triazol là nhóm hợp chất dị vòng có nhiều hoạt tính sinh học quý như kháng khuẩn, kháng nấm và chống ung thư [68–70, 88–90] Đây là những hoạt tính tương tự như một số hợp chất nhóm imidazole, trong đó nhiều hợp chất imidazol đã được sử dụng trong dược phẩm như kháng khuẩn (ví dụ như 5-nitroimidazol) [91], chống nấm (muconazol) [77], thuốc an thần (midazolam) [77]

Sơ đồ 1 21 Phản ứng “click” xúc tác bởi nhiệt [92]

Phản ứng giữa nhóm azit và ankin được Arthu Michael tìm ra cách đây hơn một thế

kỷ, sau đó được Huisgen nghiên cứu một cách hệ thống từng phản ứng này và những phản ứng đóng vòng kiểu 1,3- lưỡng cực khác là phản ứng quan trọng để tổng hợp các hợp chất triazol Khi phản ứng xảy ra dưới tác dụng của nhiệt, hai đồng phân thu được là sản phẩm 1,2,3-triazol thế-1,4 và 1,2,3-triazol thế-1,5 (sơ đồ 1.21) [92] Đến năm 2001, Sharpless và các cộng sự đã tìm ra được xúc tác đặc hiệu cho phản ứng của nhóm azit và ankin là xúc tác đồng (I) Với xúc tác này, phản ứng coupling giữa nhóm azit và ankin-thế chỉ cho một sản phẩm duy nhất là sản phẩm cộng 1,2,3-triazol với hai nhóm thế ở vị trí 1 và 4, phản ứng này gọi là phản ứng click (sơ đồ 1.22) [92, 93] Tuy nhiên nếu dùng xúc tác là muối Cp*(RuCl(PPh3)2 thì phản ứng lại chọn lọc theo hướng tạo ra sản phẩm thế ở vị trí 1 và 5 (sơ đồ 1.23)

ơ

Sơ đồ 1 22 Phản ứng “click” xúc tác bởi muối Cu(I) [92,93]

ơ

Phản ứng click có xúc tác Cu (I) có đặc điểm là độ chọn lọc và hiệu suất rất cao Đây là một phương pháp tổng hợp hiện đại để thực hiện phản ứng “coupling”

vì vậy nó có ứng dụng vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp các hợp chất lai

Đã có rất nhiều công trình công bố tổng hợp thành công các hợp chất lai bằng phản ứng click tạo cầu nối là nhóm 1,2,3-triazol [89, 94–97] 1,2,3-triazol 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 hủy trong quá trình oxi hóa và khử Triazol dễ dàng được tổng hợp bằng phản ứng cộng đóng vòng kiểu 1,3 lưỡng cực với xúc tác Cu(I) hay còn gọi là phản ứng “click” Bên cạnh đó, hợp chất 1,2,3-triazol cho hoạt tính chống ung thư, kháng khuẩn và kháng nấm mạnh [69, 89, 98] Do vậy đây là nhóm cầu nối lí tưởng để lai hóa các lớp chất có hoạt tính khác nhau, hứa hẹn tổng hợp được nhiều hợp chất cấu trúc lai có hoạt tính sinh học quý

1.4.2 Một số ứng dụng của phản ứng click

Gần đây, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Nguyễn Văn Tuyến đã nghiên cứu tổng hợp thành công nhiều hợp chất lai giữa các tritecpenoit và AZT qua cầu nối là nhóm triazolyl Phản ứng click chính là phương tiện quan trọng giúp nhóm tác giả thực hiện thành công các mục tiêu nghiên cứu Khi chuyển hóa axit betulinic theo hướng phản ứng với propagyl bromua hoặc propagyl amit thu được các dẫn xuất có nhóm ankin là các este propagyl và amit propagyl

Các dẫn xuất ankin này cùng với nhóm chức azit của AZT là hai nguyên liệu

để thực hiện phản ứng click Các tác giả đã thành công khi tổng hợp được nhiều hợp chất lai trong đó nhiều hợp chất có hoạt tính gây độc tế bào rất tốt [99, 100] (sơ đồ 1.24 và các hình 1.4 và 1.5)

Hình 1 4 Hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối amit-triazol

Sơ đồ 1.24 Tổng hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối este-triazol

[99,100]

Hình 1 5 Một số chất lai giữa tritecpenoit và AZT có hoạt tính chống ung thư

Không chỉ có các hợp chất lai của các tritecpenoit axit với AZT, từ betulin, nhiều hợp chất lai với một số thuốc HIV được tổng hợp và nghiên cứu họat tính sinh học từ nhiều năm trước Năm 2012, Ibrahim D Bori và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp thành công các hợp chất lai giữa các dẫn xuất của betulin với AZT

Bằng phản ứng click giữa hợp chất 114a và 114b với AZT nhận được các hợp chất lai 115a và 115b được thiết kế thông qua cầu nối là nhóm triazol theo sơ đồ 1.25 [3] Hợp chất lai 115a thể hiện hoạt tính chống HIV với giá trị EC50 là 0,19

µM trong khi hoạt tính của AZT đối chứng là 0,1 μM Kết quả này cho thấy hợp chất lai có hoạt tính tốt hơn nhiều so với nguyên liệu betulin

Sơ đồ 1 25 Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3 [3]

Sơ đồ 1 26 Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3 [3]

Vẫn trong công trình này, các hợp chất lai giữa betulin và AZT 117a-b và

119 qua cầu nối triazole tại C-3 được tổng hợp [3] Ở các hợp chất này nhóm OH

của C-28 được giữ nguyên 117a-b hoặc khóa thành nhóm chức este với anhydrit axit 2,2-dimetylsuccinic 119 (sơ đồ 1.26)

Như vậy, nhiều hợp chất lai giữa các tritecpenoit và các thuốc HIV qua cầu nối este, este-triazol hoặc amit-triazol đã được nghiên cứu tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học Kết quả nghiên cứu cho thấy, hầu hết các hợp chất lai đều có hoạt tính gây độc tế bào ở các nồng độ khác nhau Đây là những kết quả bước đầu rất khả quan để định hướng cho những nghiên cứu tiếp theo Tuy nhiên các hợp chất lai trên chủ yếu là dẫn xuất của các tritecpenoit axit như axit betulinic, axit ursonic, axit oleanoic và các dẫn xuất của các axit này Các dẫn xuất tương tự của betulin, đặc biệt các dẫn xuất mà nhóm OH ở C-3 còn tự do được mô tả rất ít trong các tài liệu tham khảo Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài luận án tổng hợp các hợp chất lai giữa betulin và một số thuốc HIV (AZT, d4T và 3TC) qua các biến đổi nhóm OH ở C-28 trong khung lupan