Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính chống ung thư, chống alzheimer của các hợp chất có cấu trúc lai chứa khung 4 aminoquinazoline

Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc của hợp chất lai dimer quinazoline 145.. Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai 4 aminoquinazoline -triazole.... Kết quả tổng hợp và

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

hướng dẫn của PGS TS Vũ Quốc Trung và TS Lê Nhật Thùy Giang Các kết quả và số liệu nêutrong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác Toàn bộ cácthông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc xuất xứ.

Hà Nộ i, ngày tháng năm 2020

Tá c gi ả 1 uậ n á n

NCS Nguyễn Thị Nga

PGS.TS Vũ Quố c Trung (Trường Đại họ c Sư phạm Hà Nội) và TS Lê Nhật Thùy Giang (ViệnHóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam) đã giao đề tài, trực tiếp định hướng vàgiúp đỡ em trong quá trình thực hiện Luận án.

Em xin gửi lời tri ân sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Văn Tuyến, người truyền đam mê nghiên

cứu, người g iúp đỡ em về vật chất và ủng hộ em về tinh thần trong suốt quá trình hoàn thành Luận

án Em xin chân thành cảm ơn tập thể Phòng Hóa dược, TS Đặng Thị Tuyết Anh, Ths Hoàng Thị

Phương, Ths Nguyễn Tuấn Anh đã iúp đỡ em rất nhiều về thực nghiệm trong suốt thời gian làmnghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và Công Nghệ, tập thể các

thầy cô, các anh chị tại các phòng ban Học viện Khoa học và Công Nghệ đã tạo điều kiện iúp đỡ

em trong suốt quá trình là nghiên cứu sinh

Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô, các anh chị và các bạn NCS tại viện Hóa học

đã giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt quá trình họ c tập tại Học viện

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Y tế Hà Nội, Phòng Tổ chức

cán bộ, Khoa Khoa họ c c ơ bản và các cán bộ, giảng viên Bộ môn Hóa đã tạo điều kiện thuận lợi

về thời gian và công việ để m họ tập và n hiên ứu

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, b ố mẹ , chồng c on và bạn b è đãgiúp đỡ em hoàn thành Luận án

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2020 Tác giả luận án

Nguyễn Thị Nga

Phổ c ộng hưởng từ hạt nhân c arb on 13

dt: doublet triplet dd: double doublet

th ư và kh á i n i ệm 1 i ên qua nNồng độ 50% tác dụng tối đaNồng độ ức chế 50% đối tượng thử

Tế bào ung thư b iểu mô

Tế b ào ung thư g an

Tế bào un thư phổi

Tế ào un thư ổ tử cung

Tế b ào ung thư ruột kết

Tế b ào ung thư tiền liệt tuyến

Tế ào un thư da

Tế ào un thư phổi

Tế ào un thư uồng trứng

Tế b ào ung thư vú

Tế ào un thư da

i

Trang

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 4-aminoquinazoline b ằng phương pháp

chlorine

hóa c ác hợp chất 4(3H)- quinazolinone 11

Sơ đồ 1 2 Tổng hợp c ác dẫn xuất N-alkylanilinoquinazoline 12

Sơ đồ 1 3 Tổng hợp c ác dẫn xuất quinazoline đa chức từ 6,8- dibromo-2,4-dichloroquinazoline 13

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp các dẫn xuất 6-fluorophenyl 12

Sơ đồ 1 5 Tổng hợp c ác dẫn xuất quinazoline ức chế AChE 14

Sơ đồ 1 6 Phản ứng đóng vòng g iữa các dẫn xuất formamidine và c ác amine

14 Sơ đồ 1 7 C ác phương pháp tổng hợp e rlotinib 15

Sơ đồ 1 8 Tổng hợp quinazoline b ằng phản ứng song song 15

Sơ đồ 1 9 Tổng hợp tổng hợp 2-arylquinazoline không dùng dung môi 16

Sơ đồ 1.10 Tổng hợp quinazoline từ c ác N-alkyl-A’-arylamidine 17

Sơ đồ 1.11 Tổng hơp quinazoline từ muối diaryliodonium và nitril e 17

Sơ đồ 1.12 Tổng hợp hợp chất lai hóa g iữa arte misinin -quinazoline 18

Sơ đồ 1.13 Tổng hợp các hợp chất quinazoline-triazole 19

Sơ đồ 1.14 Tổng hợp hợp chất quinazoline chứa nhóm 1,2,4-triazol ức chế ATM 20

Sơ đồ 1.15 Tổng hợp c ác hợp chất ức chế kép EGFR/HDAC và HER2/HDAC 21

Sơ đồ 1.16 Quy trình tổng hợp c á c chất ức chế EGFR/NSAID 22

Sơ đồ 1.17 Ý tưởng thiết kế tổng hợp c ác hợp chất ức chế kép 23

Sơ đồ 3.1 Chiến lược tổng hợp c ủa đề tài 62

Sơ đồ 3.3 Tổng hợp azide 58

Sơ đồ 3 .4 .Tổng hợp hợp chất trung gian 2-nitro-5-(prop-2-yn-1-yloxy)benzonitrile 127 66

Sơ đồ 3 5 Tổng hợp hợp chất 130a-d 67

Sơ đồ 3 6 Đề xuất c ơ chế đóng vòng quinazoline kiểu 6-exo-trig tại vị trí Csp2 73

Sơ đồ 3 7 Đề xuất cơ chế đóng vòng quinazoline kiểu 6-exo-dig tại vị trí Csp 74 Sơ đồ 3 8 Tổng hợp hợp chất dim er quinazoline 145 75

Sơ đồ 3 9 Đề xuất cơ chế sự hình thành hợp c hất 145 82

Sơ đồ 3.10 Tổng hợp c ác hợp chất lai 148-151 84

Sơ đồ 3.11 Tổng hợp hợp chất 151a-d 87

Sơ đồ 3.12 Tổng hợp c ác hợp chất lai 152a-d 90

Sơ đồ 3.13 Cơ chế phản ứng click 97

Sơ đồ 3.14 Tổng hợp hợp chất e lotinib—triazole-AZT 153 99

Sơ đồ 3.15 Tổng hợp hợp chất quinazoline-triazole-AZT 154a-c 102

Sơ đồ 3.16 Tổng hợp hợp chất quinazoline-triazole-AZT 155 a-c 104

Sơ đồ 3.17 Tổng hợp hợp chất quinazoline-triazole-AZT 155d 104

Sơ đồ 3.18 Tổng hợp hợp chất quinazoline-triazole-AZT 156 107

D Ụ BẢ Bảng Tên bảng Trang Bảng 3.1 C áC piC C ộng hưởng đặC trưng Của dẫn xuất quinazoline 13Ga-d 69

Bảng 3 2 Một số tín hiệu đặC trưng phổ 13C-NMR Của C áC hợp Chất 130a-d 72

Bảng 3 3 Phân tíCh phổ HMBC và HSQC Của hợp Chất 152d 93

Bảng 3 4 C áC piC C ộng hưởng đặC trưng trên phổ 1H-NMR Của 154a-c 102

Bảng 3 5 C áC pi C Cộng hưởng đặC trưng trên phổ 13C-NMR Của 154a-c 102

Bảng 3 6 Hoạt tính g ây độ C tế b ào Của C áC hợp Chất quinazoline và hợp Chất lai 111 Bảng 3 7 Hoạt tính ứC Chế AChE Của C áC hợp Chất quinazoline và hợp Chất lai 111 Bảng 3.8 Dự đo án tính Chất dượC động học của các hợp chất lai 148a, 149a,b, 150a,b 111

hìnhTrang

Hình 1.1 Một số thuố C điều trị ung thư Chứa khung Quinazoline 1

Hình 1.2 Cấu trÚC Của khung nuC l e ob as e và khung Quinazoline 4

Hình 1.3 Thành phần tham gia quá trình phosphoryl hóa 5

Hình 1.4 Khung 4-anilinoquinazoline và vị trí C áC nhóm thế 6

Hình 1 5 Một số phương pháp tổng hợp dẫn xuất Quinazoline 11

Hình 3.1 Cấu trÚC hóa họ C và nhiệt độ nóng Chảy Của CáC hợp Chất 30a-d 67

Hình 3 2 Phổ 1 H-NMR Của hợp Chất 13Ga 68

Hình 3 3 Phổ 13C-NMR Của hợp Chất 13Ga 70

Hình 3 4 Phổ HRMS Của hợp Chất 13Ga 70

Hình 3 5 Phổ giãn 1H NMR Của hợp Chất 13Gd 70

Hình 3 6 Phổ 13C-NMR Của hợp Chất 13Gd 71

Hình 3 7 Phổ 1H NMR Của hợp Chất 14G 75

Hình 3 8 Phổ IR Của hợp Chất 141 76

Hình 3 9 Phổ IR Của hợp Chất 142 77

Hình 3.10 Phổ IR Của hợp Chất 143 78

Hình 3.11 Phổ 1H-NMR Của hợp Chất 144 78

Hình 3.12 Phổ 1H-NMR Của hợp Chất 145 79

Hình 3.13 Phổ 13C-NMR của hợp chất 145 80

Hình 3.14 Phổ HRMS-ESI Của hợp Chất 145 80

Hình 3.15 Phổ g giãn 1H-NMR Của hợp Chất 148a 83

Hình 3.16 Phổ 13C-NMR Của hợp Chất 148a 84

Hình 3.17 Cấu trÚC hóa họ C và nhiệt độ nóng Chảy Của CáC hợp Chất 148-15G 85

Hình 3.18 Cấu trÚC hóa họ C và nhiệt độ nóng Chảy Của CáC hợp Chất 151a-d 87

Hình 3.19 Phổ 1 H-NMR Của hợp Chất 151c 88

Hình 3 20 Phổ giãn 13C-NMR Của hợp Chất 151c 89

Hình 3 21 Cấu trÚC hóa họ C và nhiệt độ nóng Chảy Của CáC hợp Chất 152a-d 90

Hình 3 22 Phổ giãn HMBC Của hợp Chất 152d 93

Hình 3.23 Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 152d 94

Hình 3 24 Phổ giãn HSQC Của hợp Chất 152d 95

Hình 3 25 Phổ HRMS Của hợp Chất 152d 95

Hình 3 26 Phổ 1H-NMR của hợp chất 153 100

Hình 3 27 Phổ 13C-NMR của hợp chất 153 100

Hình 3 28 Cấu trúc hóa họ c và nhiệt độ nóng chảy của c ác hợp chất 154a-c 101

Hình 3 29 Phổ 1H-NMR của hợp chất 155d 104

Hình 3 30 Phổ 13C-NMR của hợp chất 155d 105

i i i

Hình 3 31 Phổ HRMS của hợp chất 155d 105

Hình 3.32 Phổ 1H-NMR của hợp chất 156 107

Hình 3 33 Phổ 13C-NMR của hợp chất 156 109

Hình 3 34 Phổ HRMS của hợp chất 156 109

Hình 3 35 Cấu trúc hóa họ c và nhiệt độ nóng chảy của c ác hợp chất lai 110

Hình 3 36 Một số hợp chất 4-aminoquinazoline có hoạt tính tốt 112

Hình 3 37 Một số hợp chất lai c ó hoạt tính tốt 113

Hình 3.38 Cấu trúc và hoạt tính ứ c chết AChE của một số hợp chất lai 113 Hình 3.39 (A) C ác vị trí hoạt động của AChE ở người (chuỗi A, PDB ID: 4EY7) (B) Sự phụ hợp của Donep e zil với c ác vị trí hoạt động của AChE 113

Hình 3.40 Sự phù hợp của các hợp chất 148a, 149a-b và 150a-b với vị trí hoạt động của AChE của co người 118

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC SƠ ĐỒ iii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH viii

MỤC LỤC vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Quinazoline, dẫn xuất và hoạt tính sinh học 4

1.1.1.Đặc điểm c ấu tạo khung Quinazoline 4

1.1 2 Hoạt tính của c ác hợp chấtquinazoline 5

1.2 Một số phương pháp tổng hợp c ác hợp chất khung quinazoline 10

1 2 1 Tổng hợp c ác dẫn xuất 4-aminoquinazoline bằng phương pháp chlo hóa c ác hợp chất 4(3H)- quinazolinone 11

1 2 2 Tổng hợp c ác dẫn xuất 4-amonoquinazoline nhờ phản ứng đóng vòng g iữa c ác dẫn xuất formamidine và c ác amine 14

1.2.3 Tổng hợp các dẫn xuất 4-aminoquinazoline bằng phản ứng domino đa thành phần sử dụng c ác xúc tác phức kim loại 16

1.3 Hợp chất lai của quinazoline và hoạt tính sinh học 17

1.4 Kĩ thuật protein docking và dự đoán c ác thông số dược động lực học 24

1 5 Định hướng mục tiêu của luận án 26 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28

2 1 Phương pháp ng hiên cứu, nguyên liệu và thiết bị 28

2 1.1 Phương pháp ng hiên cứu

28 2.1.2 Hóa chất và dung môi 28 2 1 3 Xác định cấu trúc 29

2.2 Tổng hợp dẫn xuất 4-aminoquinazoline chứa nhóm thế prop-2-yn-1-yloxy ở vị trí C-6 (130) 29

2.3 Tổng hợp hợp chất lai dimer quinazoline (145) 35

2.4 Tổng hợp các azide (123) 35

2.5 Tổng hợp chất lai 4-aminoquinazoline-triazole (148-151, 152) 39

2.6 Tổng hợp các hợp chất lai 4-aminoquinazoline-triazole-AZT (153- 156) 51

2 7 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính ức chế enzyme

acetylcholinesterase của các chất nghiên cứu 59

2.8 Thực hiện protein docking 39

2.9 Dự đo án chỉ số dược động lực học 60

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61

3.1 Chiến lược của đề tài 61

3.1.1 Chiến lược mục tiêu của đề tài 61

3.1.2 Lựa chọn các tác nhân phản ứng 62

3.2 Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc một số dẫn xuất 4-aminoquinazolin chứa nhóm thế prop-2-yn-1-yloxy ở vị trí C-6 (130) 64

3.3 Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc của hợp chất lai dimer quinazoline (145) 74 3.4 Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai 4 aminoquinazoline -triazole 81

3.4.1 Kết quả tổng hợp và xác định c ấu trúc c ác hợp chất lai 4-aminoquinazoline -triazole (148-151) 82

3.4.2 Kết quả tổng hợp và xác định c ấu trúc c ác hợp chất lai dim er quinazoline -triazole (152) 89

i i

122

123 124

3.5 Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai 4aminoquinazoline

-triazole-AZT (153-156) 98

3.6 Kết quả đánh g i á hoạt tính của các hợp chất nghiên cứu 110

3.6.1 Kết quả đánh g i á hoạt tính chống ung thư 110

3.6.2 Kết quả đánh g i á hoạt tính chống Alzheimer 110

3.6.3 Kết quả protein docking và dự đo án thông số dược động học 110

KẾT LUẬN 121

NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦUPhương pháp điều trị ung thư b ằng c ác thuố c đích c ó tác dụng chọn lọc lên tế bàoung thư đồng thời có ít hoặc không c ó độc tính và tác dụng phụ lên tế bào lành đã và đangđược quan tâm vì c ó nhiều ưu điểm và hiệu quả cao Một số thuố c đí ch điều trị bệnh ung thưbằng c on đường ức chế enzyme sẽ ng ăn chặn sự phát triển và tăng trưởng của khối u bằngcách chặn hoặc tắt các tín hiệu báo cho các tế bào ung thư phát triển, phân chia và giữ cho các

tế bào sống lâu hơn bình thường hoặc tiêu diệt các tế b ào ung thư [1-2] Trong các lớp chất cóhoạt tính sinh họ c được quan tâm nghiên cứu thì Quinazoline là lớp chất đầy tiềm năng trongthiết kế tổng hợp các loại thuốc đích chống ung thư the o c ơ chế ức chế enzyme TyrosineKinases [35] Nhiều hợp chất Quinazoline tiêu biểu đã được đưa vào sản xuất thuố c điều trịung thư như g e fitinib (Iressa), erlotinib (Tarceva), lapatinb (Tykerb) và vandetanib (Caprelsa)[6-9]

Hình 1.1 Một số thuố c điều trị ung thư chứa khung Quinazoline [6-9] Vấn đề gặp phải trong

việ c điều trị bệnh ung thư hiện nay là hiệu quả điều trị đang bị giới hạn trong một nhóm nhỏcác bệnh nhân do sự không đồng nhất các phân tử bên trong khối u và giữa các khối u vớinhau, khả năng đáp ứng thuốc kém và kháng thuố c do đột biến thụ thể [10-15] Liệu pháp điều

trị kết hợp hai hay nhiều

Gefïtinib TKs

IC 50 = 37 nM, 37 nM, 26 nM, 57 nM Tyrl 173, Tyr992, Tyrl

'N 2

Erlotinib EGFR

loại thuốc hoặc sử dụng thuố c được lai ghép từ hai hay nhiều thành phần hoạt tính c ó c ơ chế

hoạt động khác nhau nhưng c ó cùng đích tác dụng có thể mở rộng phổ hoạt động đồng thời

giảm tác dụng phụ, giảm khả năng kháng thuốc ở bệnh nhân ung thư là một hướng nghiên

cứu đầy triển vọng [16-18] Nhiều loại cầu nối có thể được sử dụng để lai ghép các phân tửtrong số đó c ầu nối triazole c ó đặc tính nổi trội hơn c ả Triazole rất bền trong môi trường ac

id và b as e cũng như không b ị phá hủy trong quá trình khử và oxy hóa Mặt khác các hợpchất 1,2,3-triazole còn thể hiện một loạt c ác hoạt tính sinh họ c lý thú như chống ung thư,

kháng khuẩn và kháng nấm mạnh, thuố c chống c o g iật và thuốc chống nhiễm trùng

[19-21] Khi tìm kiếm các tác nhân lai ghép với dẫn xuất quinazoline qua cầu triazole, chúng tôinhận thấy thuốc kháng virus Zidovudine (3'-azido-3'-deoxythymidin hay AZT là nucleoside đãđược sử dụng trong lâm sàng để chữa HIV [22, 23] và có hoạt tính kháng ung thư [24] Nghiêncứu pha I về liều dung nạp tối đa của thuố c tiêm tĩnh mạch Zidovudine kết hợp với 5-fluorouracil và Leucovorin ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng di c ăn cho thấy hoạt động đáng

kể của AZT trong điều trị ung thư [25] Vì vậy, nghiên cứu thiết kế tổng hợp các hợp chấtQuinazoline mới với mục tiêu ức chế Tyrosine kinases và lai ghép các phân tử này với các hợp

phần có hoạt tính sinh học cao như triazole hoặc AZT nhằm kết hợp các tính chất dược lý

riêng biệt của mỗi hợp phần vào trong một phân tử lai duy nhất, hướng tới mục tiêu ức chế

đa chức năng sẽ là vấn đề nghiên cứu hết sức lý thú, mới mẻ và cần thiết

Bên cạnh đó, quinazoline c òn thể hiện hoạt tính ức chế acetylcholinesterase (AChEI) trong điều trị bệnh Alzheimer [26-28] Khung quinazoline đóng vai trò quan trọng trong cho

hoạt động AChEI do có tương tác với phần anion xúc tác CAS và anion ng oại vi PA S của AChE [29] Gần đây, nghiên cứu được b áo c áo b ởi Rao P và cộng sự cũng đã làm s áng tỏ c ác hoạt động cholinesteras e của các quinazoline có chứa các nhóm amine ở vị trí C-4 của khung quinazoline [30] Với khả năng ức chế hoạt tính của enzyme gây ra sự thủy

phân acetylcholine, làm tăng mức độ ac etylcholine (ACh) trong c ác khe hở tiếp hợp

cholinergic nên các dẫn xuất chứa khung 4-aminoquinazoline có tiềm năng để phát triển thành

thuốc chống Azheimer (AD), c ăn bệnh sa sút trí tuệ phổ biến ở người cao tuổi [31] Mặt khác

nhiều dẫn xuất 1,2,3-triazol e đã được tổng hợp và đánh g i á in vitro cho thấy khả năng ức chế

acetylcholinesterase (AChE) cũng đã được công bố [32-33] Việc lai ghép các hợp phần có khảnăng ức chế AChE như quinazoline và triazole để tạo thành phân tử lai duy nhất hướng tới

mục tiêu tăng cường hoạt tính nhằm tìm kiếm c ác thuố c ức chế cholinesteras e an toàn hơn

hoặc hoạt động đa mục tiêu là rất c ần thiết.

Với những ý nghĩa cấp thiết và thực tiễn trên chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên

cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính chống ung thư, chống Alzheimer của các hợp chất có cấu trúc lai chứa khung 4-aminoquinazoline ”

Mục tiêu của luận án:

1 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc một số dẫn xuất 4-aminoquinazoline chứa nhómthế prop-2-yn-1-yloxy ở vị trí C-6

2 Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc hợp chất lai chứa khung Quinazoline

2.1.Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc hợp chất lai dimer quinazoline

2.2.Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai 4-aminoquinazoline- triazole2.3.Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của các hợp chất lai 4-