p m
BỘ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
ĐẬU CÔNG HỒNG
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH CHỐNG UNG THƯ
CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA HYDANTOIN
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP D ư ợ c SỶ KHÓA 2001-2006)
Người hướng dẩn : PGS.TS, NGUYỄN q u a n g đạt
Th.s VŨ TRẦN ANH
Nơi thực hiện : BỘ MÔN HÓA HŨU c ơ
TRƯƠNG ĐẠI HỌC DUỢC HÀ NỘI
Thời gian thực hiện: 28/2/2006-19/5/2006.
HÀ NỘI, 05-2006
U ob
.'IữIảoỊứỉ
L Ờ i C À M Ơ N
Vói sự kính trọng vá biết ơn sáu sắc, tôi xin bày tỏ lồng biết ơn chán
thành đến:
PGS,TS, Nguyễn Quang Đạt
Th.s. Vũ Trần Anh
Những người thầy đã dành rất nhiều thời gian, công sức tận tinh hướng
dẩn, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong suốt quá trinh làm rà hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp này.
Tói xin cám ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của KS , Lê Thị Thúy Hạnh và DS.
Nguyễn Thị Huyền - phòng Thí nghiệm Trung tám (trường Đại học Dược
Hà Nội), TS. Lê Mai Hương - phòng Sinh học thực nghiệm (Viện Hóa
học các hợp chất thiên nhiên), KS, Thành Thu Thủy - phòng Máy khối
phổ ( Viện Hóa học) cùng các thầy cô giáo và các cán bộ kỹ thuật viên bộ
môn Hóa Hữu cơ đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn
thành khóa luận này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sáu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn quan

1.1 Tình hình nghiên cứu các dẫn chất hỵdantoin trong hoá trị liệu

2
1.2 Phản ứng tổng họfp hydantoin và dẫn chất

8
1.2.1 Phản ứng Bucherer - Berg 8
1.2.2 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với ure hoặc các dẫn xuất
của ure 8
1.2.3 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với các cyanat

8
1.2.4 Phản ứng của các cyanoacetamid với kiềm hypohalid
9
1.3 Các phản ứng ngưng tụ aldehyd/ceton với các hợp chất có nhóm methylen linh
động 9
1.3.1 Phản ứng ngưng tụ croton
9
1.3.2 Phản ứng ngưng tụ Knoevenagel của hỵdantoin
12
Phần 2: Thực nghỉệm và kết quả
16
2.1 Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm

16
2.1.1 Hoá chất 16
2.1.2 Phương tiện
16
2.1.3 Phương pháp thực nghiệm
16

2.4.2 Tiến hành 34
2.5 Bàn luận 35
2.5.1 Về tổng hợp hoá học 35
2.5.2 Vé xác định cấu ưúc 37
2.5.3 Về tác dụng sinh học
38
Phần 3: Kết luận và đề xuất
39
3.1 Kaiuận 39
3.2 Đề xuất 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
ĐẶT VẤN ĐỂ
Ung thư là bệnh ác tính do sự tăng sinh bất thường tế bào và mô của cơ
thể^'l Hằng năm trên thế giới có hàng chục triệu người mắc bệnh và tử vong
vì ung thư. Hiện nay ung thư vẫn là một bệnh nan y đối với y học hiện
Thuốc điều trị ung thư chưa đáp ứng được vấn để hiệu quả điều tn và độc
tính. Do đó tìm ra các hợp chất hóa học có thể giải quyết bệnh ung thư là
một nhiệm vụ cấp thiết của ngành Dược hiện nay.
Trong tổng hợp hóa dược, các nhà tổng hợp thường tổng hợp các chất mới
dựa trên cấu trúc các chất đã dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng dược
lý, bao gồm cả mô phỏng các hợp chất thiên nhiên nhằm đạt được mục đích
tìm được các chất có tác dụng dược ỉý tốt hcín, ít độc tữih hcfĩi và dễ sử dụng
hofn trong điều trị. Nhiều dăn chất của hydantoin (imidazolidin-2,4-dion)^^^^
đã được dùng rộng rãi trong lâm sàng để chống co giật như phenytoin, kháng
khuẩn như nitrofurantoin, Bên cạnh đó, trong nhiều năm
qua đã có nhiều cổng trình nghiên cứu, tổng hợp và sàng lọc tác dụng sinh
học của các dân chất hydantoin và đã tìm thấy nhiều chất có tác dụng kháng
kháng chống v iru svà chống ung
Căn cứ vào các thành tựu nghiên cứu trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài

trọng và đã có nhiều đóng góp trong điều trị. Các dẫn xuất thế ở
C], C3 và
đặc biệt là C5 được nghiên cứu cho thấy có nhiều tác dụng quý giá:
- Tác dụng chống co giật:
Đây là tác dụng nổi bật nhất của các chất dãy hydantoin, 5,5-
diphenylhỵdantoin’'^^ và các dẫn xuất muối natri của nó được sử dụng rộng rãi
ưong lâm sàng để điều trị động kinh dưới dạng viên nang hoặc hỗn dịch
uống.
Ngoài ra còn phải kể đến 5-ethyl-3-methyl-5-methylhydantoin
(Mesantoin)^^^ là một thuốc chống co giật và điều trị động kinh khá phổ biến.
Fosphenytoin được sử dụng ưong lâm sàng để điều ưị động kinh thông qua
cơ chế đối vận với kênh
- Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm:
Đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất
hydantoin và cho kết quả áp dụng ừong sản xuất và điểu trị. Nitrofurantoin
(Furadantin, Macrodantin) hay nifutoinol (Urfadyn, Uĩf urine) là những thuốc
trước đây được dùng để điều trị nhiẻm khuẩn đưòíng niệu. Allantoin (5-
ureidohydantoin)^“*®^ được dùng để điều trị vết thưaíng mưng mủ, chống loét
và kích thích sự phát triển của các mô. Nó cũng được sử dụng để điều trị loét
dạ dày.
Trong một số báo cáo, các tác giả K. Kiéc-Kononowicz, £• Szymanska và
cộng sự (2 0 0 2 ) đã nghiên cứu tổng hợp một loạt dẫn chất của dãy 5-
arylidenhydantoin và thử hoạt tính chống vi khuẩn lao (Mycobacterium
turbeculosis) của chúng cho thấy có tác dụng Tác dụng kháng
khuẩn cũng được tìm thấy trong nhiêu tài liệu được đã công
Ngoài ra trong nhiều tài liệu nghiên cứu cũng cho thấy các dẫn xuất
hydantoin có tác dụng kháng nhiểu chủng nấm gây bệnh trong y và
trong nông
- Tác dụng gây độc tế bào và ức chế tê bào ung thư:
Năm 1995, D. L. Baưos Costa và cộng đã công bố kết quả nghiên

Chống co giật
5,5 -Dipheny Ihỵdantoin
Ph
O
Ph
HN NH
Ò
Dilantin
Phenyltoin
[3],[8 ]
Fosphenytoin
o OH
p
O - —O OM
/■
H N '' O
Ph Fh
Fosphenytoin [38],[47]
5 -EthỵI-3-methy 1-5 -
methylhydantoin
O
CH,CH,
N CH3
0
Mesantoin
[8 ]
Kháng khuẩn,
Kháng nấm
N-(5’-nitro-2’-
furfuryliden)-!-

[8 ]
Chống virus
Một số dẫn chất của
5,5-
bis(mercaptomethyl)-
hyantoin
o
HN ISÍH
PhH2CS^
[43J
Chống ung thư
Một số dẫn chất 5-
aryliden-hyđantoin
o
/ . \
Ar=

NO2
HN NH 0
0 Ar_

C1
[6],[13]
ức chế
proteinkinase c
Các Axinohỵdantoin
H 0
[18]
Chống loạn nhịp
Ropitoin

Sản phẩm của phản ứng là dẫn xuất thế ở vị trí N-3 và C-5 của hydantoin.
Phản ứng được thực hiện bằng cách đun nóng các hỗn hợp các chất phản ứng
Ở 120-125"C
1.2.3 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với các cyanat.
Sơ đồ phản ứng:
R— CH— COOH
R’—NH
_ R— CH— COOH X
+ KOCN— —»

2 ^ -4 HN
100 C R'— ¿ — CONH2 L
O
Sản phẩn của phản ứng là các dẫn xuất thế ở vị trí N-1 và C-5. Phưcỉng
pháp tổng hợp này cho hiệu suất cao nếu đi từ nguyên liệu là muối
hyđroclorid của ester ethylglycin.
1.2.4 Phản úrtig của các cyanoacetamid với kiềm hypoha]id.
Sơ đồ phẳn ứng:
O
R-
R’
CH
■CN
NaOBr
CONH
R-
R'
CH-
'CN
N=c=0

nhóm carbonyl tạo thành ion alcolat (II):
X
\ c H + 0=
\
CH-
(2)
(H)
Ỏ‘
lon acolat (ũ) rất không bền, nhanh chóng phản ứng với BH tạo ra các
sản phẩm bền hơn là B“ và alcol (III):
Xv
X'
Y'
c-
0"
+ BH
(3)
(IIT)
OH
Do tính acid của C-H yếu nên để tạo được carbanion >CH“ cần xúc tác có
lực base mạnh"^'.
Khi dùng acid làm xúc tác, vai trò của acid là hoạt hóa nhóm carbonyl
của aldehyd và enol hóa hợp phần methylen.
R

CH= 0 + H'
R-
C H - íọ
Enol sẽ cộng vào aldehyd đã được hoạt hóa, sản phẩm cộng bị tách proton
tạo thành sản phẩm cộng aldol:

Tuy nhiên xu hướng này khó xẩy ra do sản phẩm lạo thành không bền về
mặt năng lượng so với p-ceton không no liên hợp tham gia phản ứng.
1.3.2 Phản ứng ngưng tụ Knoevenagel của hydantoin.
Phản ứng Knoevenagel diễn ra khi ngimg tụ các aldehyd thơm hoặc béo
với acid malonic và các họfp chất có chứa nhóm methylen linh động như
methyl cyanid, methyl nitro, hydantoin, v.v. theo kiểu ngưng tụ crotón nhờ
xúc tấc base'^1
Thí dụ: Khi các mặt amin hoặc pyridin, benzaldehyd tác dụng vói acid
malonic tạo thành acid cynamic*’'*^ theo sơ đồ:
Base
+
__
—
COOH ^ 2 ^
COOH
COOH
-CO ^
C ^ ”
-CH=CH— COOH
Hydantoin CÓ nhóm methylen Ở vị trí C5 linh động do sự tuơng hô của hai
nhóm carbonyl:
Do đó hydantoin cũng có thể tham gm phản ứng ngưng tụ
KnoevenageP^K
Phản ứng Knoevenagel của hydantoin và các aỉdehyd thơm vói xúc tác
base có thể diễn ra trong các môi trường khác nhau:
• Mòi trường acid:
- Xúc tác natrí acetat trong acid acetic: Khi nghiên cứu phản ứng ngưng
tụ hydantoin với benzaldehyd, A. Kleeman và nhóm nghiên cứu (1982)'^’^
nhận thấy rằng chỉ thu được sản phẩm tinh khiết với hiệu suất cao trong
trường hợp dùng rất nhiều acid acetic. Ngoài ra cũng không thể loại hoàn

Marton và cộng sự (1993)'^^' dùng để ngưng tụ hydantoin và p-
clorobenzaldehyd cho hiệu suất 46% sản phẩm tinh khiết. Ngoài ra với các
aldehyd thơm có chứa nhóm nitro, và một số trường hợp khác, hệ xúc tác này
cũng tỏ ra kém hiệu quả. Thí dụ theo tác giả s. B. Mirviss và cộng sự
(1986)“'^^^ khi khảo sát phản ứng giữa p-clorobenzaldehyd và hydantoin trong
nước với lần lượt 2 mol các hệ xúc tác: Natri hydroxỵd, diethanolamin và
xúc tác chuyển pha đều không ứiu được sản phẩm ngưng tụ. sử dụng xúc tác
amoni bicarbonat với lượng lớn hcín 2 mol chỉ thu được 6 % sản phẩm không
tinh khiết.
- Xúc tác là các amỉn bậc 1 rà bậc 2 : Cấc nhà tổng hợp luôn quan tâm
đến việc nâng cao hiệu suất phản ứng nhờ dùng các hệ xúc tác khác nhau.
Các amin như pyridin, piperidin hay benzylamin trong rất nhiều trường hợp,
kể cả phản ứng của hydanloin với cấc aldehyd dãy béo, cho hiệu suất cao.
Khi ngưng tụ indol-3-aldehyd và hydantoin, hiệu suất thu được là 85% khi
dùng xúc tác piperidin (Bond, 1948^^”'). Tuy vậy các amin này khá đắt do đó
không đáp ứng được tiêu chí kinh tế. Các amin rẻ tiền ethanolamin và
diethanolamin là một giải pháp vừa có tính kinh tế vừa đáp ứng yêu cầu về
tổng hợp hóa học. Tác giả J. Iwao, K. Tomino (1956)^^^' đã dùng
diethanolamin khan để ngưng tụ vanillin và hydantoin ở nhiệt độ 140"C trong
vòng 5 phút cho sản phẩm ngưng tụ với hiệu suất khá cao (76%).
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QƯẲ
2.1 Nguyên vật liệu và phương pháp thực nghiệm.
2.1.1 Hóa chất.
Các hóa chất sử dụng là loại thông thường, p, PA.
2.1.2 Phương tiện.
Sắc ký lớp mỏng (SKLM) trên bản mỏng Silicagel Kieselgel 6 OF254
(Merck).
Nhiệt độ nóng chảy đo trên máy Digital Melting Point Apparatus.
Phổ tử ngoại (UVA'^IS) ghi trên máy Cary lE-UV-Visible
Specừophotometer Varian.

bày ờ phần tổng quan, chúng tôi đã lựa hai phưcíng pháp để so sánh và tìm
phucfng pháp tổng hợp thích họrp cho hiệu suất cao trong thời gian ngắn, đó
ỉà:
Phưcíng pháp 1 (PP1): Dùng xúc tác có tính nucleophilic yếu cho phản
ứng, là naưi acetat khan ừ-ong acid acetic băng theo quy trình của các tác giả
L. B. Costa và cộng sự (1995)^"^^’ , tác giả G. Billek (1962)^'^^ có cải
Phưcíng pháp 2 (PP2): Dùng xúc tác có tính nucleophilic mạnh cho phản
ứng, là diethanolamin theo quy trình của các tác giả J. Iwao và K. Tomino
(ỉ956f"K
Sau đây là quy trình chung cho mỗi phưoíng pháp:
Dụng cụ: Bình cầu ba cổ dung tích lOOml, nhiệt k ế , máy khuấy từ, sinh
hàn hồi lưu.
♦ Quy trình tổng hợp theo phương pháp 1:
17
'tí-Am
Cho vào binh cầu aldehyd thơm, hydantoin, natri acetat theo tỷ lê moi là
1 : 1 : 2 và 105 ml acid acetic băng cho mỗi 0,1 moỉ hydantoin tham gia
phản ứng. Khuấy đều cho hỗn hợp tan hoàn toàn và đun nóng hỗn hợp đến
hổi lưu, duy trì nhiệt độ phản ứng ở 130"C. Theo dõi phản ứng bằng SKLM.
Để nguội, đổ hỗn hợp phản ứng ra cốc có mỏ, ngâm lạnh 5 phút sau đó để
hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 30 phút cho tan hết acid acid acetic băng.
Lọc hút kiệt, rửa tủa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi hết acid acetic (thử
bằng giấy quỳ). Rửa tiếp vài lần bằng cồn lạnh. Sấy khô tủa. Kết tinh lại tủa
ưong dung môi phù hợp (EtOH, AcOH 50% hoặc EtOH : DMF - 8:3 hay
EtOH : DMF = 5:3) thu sản phẩm kết tinh.
* Quy trình tổng hợp theo phương pháp 2:
Cho vào bình cầu hỗn hợp gồm aldehyd thcfm, hydantoin và dietanolamin
theo tỷ lệ mol 1:1:2, Đun và khuấy hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phù
hợp. Theo dõi phản ứng bằng SKLM. Để nguội hỗn hợp sau phản ứng, thêm
vào đó khoảng 10 ml ethanol để dễ dàng đổ hỗn họfp ra cốc có mỏ. Làm lạnh

CTPT: CioH.O^N^Cl; KLPT: 222,68
Phương pháp 1:
Nguyên liệu: 2,81g p-clorobenzaldehỵd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 21ml acid acetic băng; 3,28g natri acetat (0,04 mol). Nhiệt độ phản
HN'
o
ứng: 130”C. Thời gian phản ứng: 4 giờ- Khối lượng tủa thồ thu được: l,55g.
Dung môi kết tinh lại: EtOH : DMF (8:3). Khối lượng sản phẩm thu được
sau khi kết tinh lại: l,37g. Hiệu suất phản ứng: 30,76 %. Nhiệt độ nóng
chảy: 304“C — 305"C. Độ tan: ít tan trong ethanol, aceton, tan trong DMF.
SKLM: Hệ dung môi khai triển: n-hexan ; aceton (1:1) cho một vết gọn, rõ
dưới đèn tử ngoại (Rf = 0,75).
Phương pháp 2:
Nguyên liệu: 2,8Ig p-clorobenzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 4,2g diethanolamin (0,04 mol). Nhiệt độ phản ứng: 150”C. Thời gian
phản ứng: 30 phút. Khối lượng tủa thô thu được: l,57g. Dung môi kết tinh
lại: EtOH : DMF (8:3). Khối lượng sản phẩm thu được sau khi kết tinh lại:
l,41g. Hiệu suất phản ứng; 31,66%. Nhiệt độ nóng chảy: 304”C — 305°c.
Độ tan: ít tan trong ethanol, aceton, tan trong DMF. SKLM: Hệ dung môi
khai triển: n-hexan : aceton (1:1) cho một vết gọn, rõ dưới đèn tử ngoại (Rf =
0,75).
2.2.5 Tổng hợp 5-(m-nỉtrobenzyliden)-imídazolidin-2,4-dion (III)
Công thức:
o
NO^
CTPT: Q 0H A N 3; KLPT: 233,18.
Phương pháp 1:
Nguyên liệu: 3,02g m-nitrobenzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 21ml acid acetic băng; 3,28g natri acetat (0,04 mol). Nhiệt độ phản