BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
TÔ ÁI AN
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA 5-(4’-CLOROBENZYLIDEN)-
2-THIOHYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN
CHẤT BASE MANNICH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ
HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI TÔ ÁI AN
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA 5-(4’-CLOROBENZYLIDEN)-
2-THIOHYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN
CHẤT BASE MANNICH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ
Ngƣời hƣớng dẫn:
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ
1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
2
1.1 Tác dụng sinh học của các dẫn chất 2-thiohydantoin
2
1.1.1 Tác dụng ức chế tế bào ung thư
2
1.1.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
6
1.1.3 Các tác dụng khác
9
1.2. Các phƣơng pháp tổng hợp 2-thiohydantoin và dẫn chất
10
1.2.1 Phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin
10
1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin
12
1.2.3 Phản ứng tổng hợp các dẫn chất base Mannich
clorobenzyliden)-2-thiohydantoin
28
3.2 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc
31
3.2.1 Phổ hồng ngoại
31
3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
31
3.2.3 Phổ khối lượng
31
3.3 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ
31
CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN
38
4.1 Về tổng hợp hóa học
38 4.1.1 Về phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin
38
4.1.2 Về phản ứng ngưng tụ tạo 5-(4‟-clorobenzyliden)-2-
thiohydantoin
39
4.1.3 Về phản ứng Mannich
41
4.2 Về xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc
41
4.2.1 Về phổ hồng ngoại (IR)
41
4.2.2 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
13
C-NMR
: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13
1
H-NMR
: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
A549
: Tế bào ung thư phổi ở người
Ac
2
O
: Anhydrid acetic
AcOH
: Acid acetic
DMF
: Dimethylformamid
EGFR
: Epidermal growth factor receptor
(thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu mô)
EtOH
: Ethanol
ESI
: Phương pháp phun mù điện tử
Hep-G2
: Tế bào ung thư gan ở người
HMBC
: Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết
(Heteronuclear Multiple Bond Connectivity)
HSQC
Số liệu phổ
1
H-NMR của A, BM, BT
34
3.3
Số liệu phổ IR và phổ
1
H-NMR của I và các dẫn chất base
Mannich (Ia-c)
35
3.4
Số liệu phổ
13
C-NMR của I và các dẫn chất base Mannich (Ia-c)
36
3.5
Số liệu phổ ESI-MS của I và các dẫn chất base Mannich (Ia-c)
37
3.6
Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung
thư vú MCF-7, dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 và dòng tế bào
ung thư tuyến tiền liệt PC3 của các chất tổng hợp được (theo
phương pháp SRB)
37
4.1
Các tương tác
1
H-
13
C của chất Ia
Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mới, các
nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm
thuốc hoặc các chất có hoạt tính sinh học có triển vọng để tạo ra các chất mới
dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị.
Trên thế giới, các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu về tổng hợp hóa
học, tác dụng sinh học và ứng dụng làm thuốc của các dẫn chất 2-
thiohydantoin [8], [13], [29], [37]… Trong đó nhiều dẫn chất của 2-
thiohydantoin có tác dụng chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng
virus và ức chế aldose reductase,… đáng quan tâm [15], [19], [20], [22], [35].
Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 2-thiohydantoin có tiềm
năng về hoạt tính sinh học, chúng tôi thực hiện khóa luận với các mục tiêu
sau:
1. Tổng hợp dẫn chất 5-(4‟-clorobenzyliden)-2-thiohydantoin và một số
dẫn chất base Mannich.
2. Thử hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư người của
các chất tổng hợp được.
2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Tác dụng sinh học của các dẫn chất 2-thiohydantoin.
2-thiohydantoin là hợp chất dị vòng được tạo thành nhờ phản ứng ngưng
tụ giữa một amino acid với một dẫn chất của thiocyanat. Bản thân 2-
thiohydantoin không thể hiện tác dụng sinh học, tuy nhiên các dẫn chất của 2-
thiohydantoin có tác dụng sinh học đã được biết đến trong thời gian dài.
Nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho thấy các
dẫn chất của 2-thiohydantoin có tác dụng đa dạng như: kháng tế bào ung thư
[4], [9], kháng đột biến gen [29], kháng virus [13], kháng virus HIV [19],
kháng khuẩn [20], [22], ức chế enzyme aldose reductase [35] … Ngoài ra 2-
1
R= CH
3
,
R‟= CH
2
COOH,
R‟‟= H
(a)
R= C
6
H
5
,
R‟= CH
2
COOH,
R‟‟= H
(b)
R= CH
3
,
R‟= CH
2
COOC
2
H
5
H
NH
O
S
S
Br
2
5-(5-bromo-thiophen-2-ylmethylen)-2-
thioxo-imidazolidin-4-on
O OH
S
S
CH
N
H
NH
O
S
3
Acid 2-[5-(5-oxo-2-thioxo-imidazolidin-
4-ylidenemethyl)-thiophen-2-ylsulfanyl]-
benzoic
S
S
O
CH
N
H
NH
O
S
S
Br
6
3-acetoxy-6-acetoxymethyl-2-[4-(5-
bromo-thiophen-2-ylmethylen)-5-oxo-
4,5-dihydro-1H-imidazol-2-ylsulfanyl]-
tetrahydro-pyran-4-yl acetat
O
OAc
OAc
AcO
H
AcO
O OH
S
S
CH
N
N
O
S
Ph
7
Acid 2-{5-[5-oxo-1-phenyl-2-(3,4,5-
triacetoxy-6-acetoxymethyl-tetrahydro-
chứa P-gp), bao gồm 3 thế hệ điều biến P-gp. Các nghiên cứu cho thấy chất 5-
(3-methoxy-benzyliden)-3-{3-[4-(2-methoxy-phenyl)-piperazin-1-yl]-
propyl}-imidazolidin-2,4-dion (9), 5-(biphenyl-4-yl)methylen-2-thioxo-
imidazolidin-4-on (10) có tác dụng ức chế bơm tống thuốc có yếu tố P-gp
[34].
N
H
N
N
N
O
O
H
3
C
H
3
C
O
O
9
N
H
H
N
O
S
10
ArOH
N
H
N
SCH
3
O
Ar
CH
3
I
NHN
HO
N
H
N
O
Ar
NN
HO
Các tác giả đã thử tác dụng ức chế bơm tống thuốc của các dẫn chất đã
tổng hợp được trên các tế bào lympho T đã kháng thuốc của chuột có gen vận
chuyển thuốc ABCB1. Kết quả cho thấy một số dẫn chất có tác dụng yếu trên
bơm tống thuốc ở tế bào ung thư thử nghiệm, tác dụng yếu hơn chất 4. Hợp
chất có tác dụng mạnh nhất có 2 nhân thơm.
Theo các tác giả này, phần nhân thơm không phân cực là yếu tố thuận lợi
cho tác dụng ức chế bơm tống thuốc trên tế bào ung thư, còn nhóm hydroxyl
là nhóm thế gây giảm tác dụng.
Đặc biệt, những nghiên cứu gần đây cho thấy khung benzyl của
O
O
N
12
N
N
S
O
N
CH
3
O
13
8
N
H
N
S
O
N
CH
3
S
14
N
N
imidazolidin-1-ylimino)-methyl]-4-
bromo-phenyl acetat
NH
N
N
Br
OH
O
S
17
COCH
3
5-acetyl-3-[(5-bromo-2-hydroxy-
benzyliden)-amino]-2-thioxo-
imidazolidin-4-on
N
N
N
Br
OCOCH
3
O
S
COCH
3
18
Br
COCH
3
20
S
3-[(5-bromo-2-hydroxy-benzyliden)-
amino]-5-thiophen-2-ylmethylen-2-
thioxo-imidazolidin-4-on
1.1.3 Các tác dụng khác.
Trong US patent 6.826.924 tác giả Pfahl [26] đã tổng hợp các dẫn chất
của 2-thioxo-4-imidazolidindion có tác dụng trong điều trị các bệnh liên quan
đến chuyển hóa lipid và carbonhydrat như đái tháo đường typ 2, biệt hóa tế
bào mô mỡ, bệnh Hodgkin, bệnh bạch cầu, ung thư vú, ung thư tiền liệt
tuyến…
HN
NH
Ar
Ar
R
5
S
O
R
1
R
2
R
3
R
4
21
O
TolO
OTol
HN
N
O
O
CHO
1.(Me
3
Si)
2
NH/(NH
4
)
2
SO
4
2.CF
3
SO
3
Me
3,
MeCN
R= Ph
piperidin/EtOH
Một số dẫn chất tổng hợp có tác dụng gây độc trên tế bào MT4 của virus
HIV-1, không có tác dụng đáng kể trên virus Herpes typ 1.
[36], là sự ngưng tụ trực tiếp giữa α-amino acids và thioure trong điều kiện
170-220
o
C mà không cần dung môi nào. Phản ứng này đã được thực hiện
trong bình hồi lưu dưới 4 điều kiện khác nhau:
+ sử dụng bình áo.
+ đun cách dầu.
+ trong lò phản ứng không gỉ kín, được trang bị khuấy từ và đun nóng
bằng dầu.
+ thiết bị đun cách acid ở nhiệt độ không đổi.
11
Phản ứng này cho hiệu suất khác nhau ứng với các amino acid khác nhau
và điều kiện phản ứng khác nhau. Hiệu suất cao nhất khi sử dụng điều kiện
đun cách dầu, dao động từ 70% đến gần như 100%.
1.2.1.2 Phản ứng của các α-amino acid với ammonium thiocyanat.
Năm 1913, Treat Johson và Water Scott [18] tìm ra phản ứng giữa α-
amino acids với amonium thiocyanat trong môi trường anhydrid acetic khan.
Sản phẩm trung gian thu được là acylthiohydantoin, sản phẩm trung gian này
bị thủy phân trong môi trường acid ở nhiệt độ cao sẽ sinh ra 2-thiohydantoin.
Sơ đồ phản ứng:
H
2
N
OH
O
NH
4
SCN, Ac
2
cộng sự [14] cũng đã xây dựng qui trình tổng hợp 2-thiohydantoin theo sơ đồ
như trên và chúng tôi thực hiện theo qui trình này.
1.2.1.3 Phản ứng của glycine ethyl ester thiocyanat với acid amin.
Glycin ethyl ester thiocyanat kết hợp với acid amin, đun hồi lưu trong
cloroform trong 4 giờ được dẫn chất thế ở vị trí 3 của uredoacetic ethyl ester,
12
sau đó đun hồi lưu trong ethanol/acid hydrochloric (nồng độ 10N, tỷ lệ 1:1)
thu được 2-thiohydantoin có nhóm thế ở vị trí 3 như mong muốn [36].
Phản ứng:
O
NCS
O
H
2
N R
HN
N
O
S
R
O
H
N
O
H
N
R
S
a b
NH
S
O
C
H
R
13
Phản ứng ngưng tụ có thể thực hiện ở các điều kiện khác nhau: dưới điều
kiện phản ứng với aldehyd thơm, xúc tác natri acetat, acid acetic băng [20],
[35]; ngưng tụ với các aldehyd thơm, xúc tác ethanolamin/EtOH [22], [24],
xúc tác piperidin/EtOH [13], dưới điều kiện vi sóng [25]…
Về cơ chế phản ứng Knoevenagel [2], [23]
Phản ứng ngưng tụ các aldehyd thơm và một số hợp chất dị vòng chứa
nhóm aldehyd với 2-thiohydantoin xảy ra theo cơ chế phản ứng Knoevenagel
tương tự như với các hợp chất có nhóm methylen hoạt động khác.
Với xúc tác ethanolamin là amin bậc 1, có thể trình bày cơ chế phản ứng
ngưng tụ aldehyd thơm với 2-thiohydantoin theo cơ chế Knoevenagel theo
các bước sau:
- Aldehyd thơm ngưng tụ với ethanolamin tạo arylidenimin:
Ar C
H
O H
2
N CH
2
CH
2
OH
R
HN
NH
O
S
HN
NH
O
S
NH
2
HOH
2
CH
2
C
H
H
H
H
- HOCH
3
NH
2
Ar CH
N CH
2
CH
2
C)
2
+ H
2
O
- OH
14
- Hợp chất trung gian tách amin tạo thành hợp chất 5-aryliden-2-
thiohydantoin.
HN
NH
S
O
H
C
Ar
NH
H
HO(H
2
C)
2
H
2
N CH
2
CH
2
S
O
+ BH
(II)
Anion (II) tấn công vào carbon mang điện tích dương phần C
δ(+)
của
nhóm carbonyl của aldehyd tạo sản phẩm cộng hợp (IV):
HC
N
H
NH
S
O
Ar
C
O
H
+
N
H
NH
S
O
H
CHAr
O
(III) (II) (IV)
NH
S
O
H
HC
Ar
HO
N
H
NH
CHAr
O
S
(V)
+ H
OH
2
H
- H
- H
2
O
N
H
NH
C
H
Ar
O
S
2
O
AcOH, AcONa
Phương pháp của Wheeler và Hoffman được sử dụng để tổng hợp nhiều
dẫn chất thế ở C-5 của hydantoin. Một nhược điểm của phương pháp trên là
phải sử dụng một lượng lớn acid acetic và natri acetat.
Năm 1992, Chazeau V., và cộng sự [39] đã xây dựng qui trình tổng hợp
một số dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin dựa trên nghiên cứu của Wheeler
và Hoffman.
Năm 1993, János Marton [22] sử dụng xúc tác có tính base mạnh là
ethanolamin để tiến hành phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm với hydantoin
trong dung môi là hỗn hợp nước:ethanol (1:1), phản ứng tiến hành ở nhiệt độ
hồi lưu trong 4 giờ. Tác giả đã sử dụng một số aldehyd thơm (p-
clorobenzaldehyd, p-nitrobenzaldehyd, p-hydroxybenzaldehyd, ), hiệu suất
phản ứng 44-89%.
16
Sơ đồ phản ứng:
O H
R
+
NaHCO
3
/N-¬c-EtOH
Ethanolamin,t
0
NH
N
H
R
2
+
CH
2
O +
Phản ứng Mannich thường được tiến hành trong môi trường acid nhưng
cũng có thể xảy ra trong môi trường base trung bình [23], [32].
Trong môi trường acid, phản ứng xảy ra qua hai bước theo cơ chế sau:
- Bước 1: Amin phản ứng với formaldehyd tạo dẫn chất hydroxymethyl,
dẫn xuất này gắn proton và loại một phân tử nước để tạo ra cation
aminomethyl:
N
R
1
R
2
H
H
2
C O
N
R
1
R
2
CH
2
OH
- Bước 2: Cation aminomethyl phản ứng với hợp chất có hydro linh động
theo 2 trường hợp sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©