BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN NGỌC VINH

NGHIÊN CỨU TỔNG HP CÁC DẪN CHẤT MỚI
CỦA DỊ VÒNG 4(3H)-QUINAZOLINON
CÓ TÁC DỤNG SINH HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯC HỌC

TP. HỒ CHÍ MINH – 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN NGỌC VINH

NGHIÊN CỨU TỔNG HP CÁC DẪN CHẤT MỚI
CỦA DỊ VÒNG 4(3H)-QUINAZOLINON
CÓ TÁC DỤNG SINH HỌC

Chuyên ngành: Công nghệ Dược phẩm và Bào chế
Mã số: 3 02 01


ii

Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt

iv

Danh mục các bảng

vi

Danh mục các sơ đồ

ix

MỞ ĐẦU

1

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1 Hóa học các hợp chất 4(3H)-quinazolinon

3

1.2. Tác dụng sinh học của các hợp chất 4(3H)-quinazolinon

21


2.3.4. Tổng hợp dẫn chất aryliden 3-amino-2-methyl-4(3H)-quinazolinon

40

2.3.5. Tổng hợp các dẫn chất 2-thioxoquinazolin-4(3H)-on

41

2.4. Phương pháp kiểm đònh sản phẩm

42

2.4.1. Đo nhiệt độ nóng chảy

42

2.4.2. Kiểm tra độ tinh khiết bằng phương pháp SKLM

42

2.4.3. Phổ hồng ngoại (IR)

43

2.4.4. Phổ 1H NMR và phổ 13C NMR

43

2.4.5. Phổ khối


Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

49

3.1. Tổng hợp các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon

49

3.2. Thử sàng lọc tác dụng sinh học

102

Chương 4. BÀN LUẬN

112

4.1. Tổng hợp các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon

112

4.2. Kết quả thử sàng lọc tác dụng sinh học

129

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

136

Danh mục các công trình liên quan đến luận án


Cyclooxygenase-2

Dm

Dung môi

DMF

Dimethylformamid

DMSO

Dimethylsulfoxid

EC50

Nồng độ của một thuốc trong huyết tương thu được 50%
hiệu lực tối đa trên in vivo

ED50

Liều của thuốc có tác dụng dược lý đối với 50% dân số có
đáp ứng với thuốc.

Et

Ethyl

h

Protonated molecules (phân tử bò proton hóa)

MIC

Nồng độ ức chế tối thiểu

NO

Nitric oxid

PGE2

Prostaglandin E2


v

Ph

Phenyl

Phổ 13C NMR

Phổ cộng hûng từ hạt nhân carbon 13 (13C)

DEPT

Distortionless enhancement by polarisation transfer

HMBC


q

Đỉnh tứ

m

Đỉnh bội

COSY
Phổ IR

Correlated spectroscopy
Phổ hồng ngoại

w

Yếu

m

Trung bình

s

Mạnh

PPA

Acid polyphosphoric

Nhóm thế aryl của các hợp chất 132a-g

38

2.2

Nhóm thế aryl của các hợp chất 138a-m

39

2.3

Nhóm thế của các hợp chất 139a,b và 140a-d

40

2.4

Nhóm thế aryl của các hợp chất 144a-g

40

2.5

Nhóm thế của các hợp chất 151a-h

41

3.6.


Dữ liệu phổ 1H NMR của hợp chất 132e

56

3.12.

Dữ liệu phổ 1H NMR của hợp chất 132f

57

3.13.

Dữ liệu phổ 1H NMR của hợp chất 132g

58

3.14.

Cấu trúc, hiệu suất và điều kiện phản ứng tổng hợp các dẫn
chất từ hydrazid của acid (4-oxo-4H-quinazolin-3-yl) acetic
Trò số Rf x 100 của các dẫn chất từ hydrazid
của acid (4-oxo-4H-quinazolin-3-yl) acetic

58

3.16.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của chất 135

62


3.22.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của hợp chất 138e

69

3.15.

59


vii

Bảng

Tên bảng

Trang

3.23.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của hợp chất 138f

70

3.24.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của hợp chất 138g


76

3.30.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của hợp chất 138m

77

3.31.

Cấu trúc, hiệu suất và điều kiện phản ứng tổng hợp các dẫn chất
hydrazid của acid (6-nitro-4-oxo-4H-quinazolin-3-yl) acetic

78

3.32.

Trò số Rf x 100 của các dẫn chất trung gian và các dẫn chất từ
hydrazid của acid (6-nitro-4-oxo-4H-quinazolin-3-yl) acetic

80

3.33.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của chất 139a

81

3.34.


93

3.39.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của chất 151f

98

3.40.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của chất 151g

99

3.41.

Dữ liệu phổ 1H NMR và phổ 13C NMR của chất 151h

100

3.42.

Cấu trúc, hiệu suất và điều kiện phản ứng tổng hợp các
dẫn chất 2-thioxoquinazolin-4(3H)-on

100

3.43.

Trò số Rf x 100 của các dẫn chất 2-thioxoquinazolin-4(3H)-on

105

3.47.

Tác dụng ức chế sản xuất PGE2 xúc tác bởi COX-2 và NO xúc
tác bởi iNOS ở các tế bào RAW 264,7 được xử lý với LPS.

106

3.48.

Tiềm thời và số cơn đau trong 30 phút của chuột nhắt
uống hợp chất 136, 138k, 138l và 138m

108

3.49.

Tiềm thời và số cơn đau trong 30 phút của chuột nhắt
uống hợp chất 139a, 139b, 140a, 140b, 140c

108

3.50.

Tiềm thời và số cơn đau trong 30 phút của chuột nhắt
uống hợp chất 151a, 151b, 151c, 151d, 151e

109


38

2.3.

Tổng hợp các dẫn chất 2-methyl-4(3H)-quinazolinon
thế ở vò trí 3

39

2.4.

Tổng hợp các dẫn chất aryliden-3-amino-2-methyl4(3H)-quinazolinon

40

2.5.

Tổng hợp các dẫn chất 2-thioxoquinazolin-4(3H)-on

41

4.6.

Cơ chế phản ứng tổng hợp ester methyl của acid (4oxo-4H-quinazolin-3-yl) acetic (129)

113

4.7.

Cơ chế phản ứng tổng hợp hợp chất 131 và 136

Về tác dụng sinh học, các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp và
thử sàng lọc tác dụng sinh học của các phân tử 4(3H)-quinazolinon mới trên cơ
sở biến đổi cấu trúc mà chủ yếu là gắn các nhóm thế khác nhau vào vòng
benzen, biến đổi cấu trúc ở vò trí số 2 và số 3 của phần dò vòng pyrimidin.
Hiện nay các dẫn chất quinazolinon vẫn được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới
quan tâm do chúng có các tác dụng sinh học phong phú như: tác dụng an thần
gây ngủ, tác dụng giảm đau, tác dụng chống động kinh, tác dụng làm mềm cơ,
tác dụng kháng khuẩn, tác dụng trò tiểu đường, tác dụng chống viêm, tác dụng


2

chống ung thư và một số đặc tính hữu ích khác [12],[14],[57],[118]. Ở Việt Nam,
nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Trương Thế Kỷ cũng đã có những nghiên cứu
mang tính hệ thống về nhóm hoạt chất này [2],[8],[9].
Trong quy hoạch tổng thể về phát triển Hệ thống Y tế Việt Nam giai đoạn đến
năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 của Chính phủ, phát triển công nghiệp sản
xuất nguyên liệu hóa dược và nguyên liệu hóa sinh là một trong những điểm
trọng tâm [7]. Nghiên cứu tổng hợp các phân tử mới mang nhân 4(3H)quinazolinon nhằm tạo ra thuốc mới có tác dụng trò liệu tốt hoàn toàn phù hợp
với đònh hướng phát triển ngành Công nghiệp dược Việt Nam.
Tiếp theo các công trình nghiên cứu trước [8],[96], trong công trình nghiên cứu
này chúng tôi mong muốn tiếp tục nghiên cứu sâu và hệ thống hơn về hóa học
các hợp chất chứa nhân 4(3H)-quinazolinon, đồng thời thử sàng lọc tác dụng sinh
học của các phân tử mới tổng hợp được với hy vọng sẽ tìm kiếm được những
phân tử 4(3H)-quinazolinon mới có tác dụng sinh học.
Xuất phát từ các điểm trình bày nêu trên, với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp các
dẫn chất mới của dò vòng 4(3H)-quinazolinon có tác dụng sinh học” chúng tôi
nhằm đạt ba mục tiêu sau:
1- Nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon bằng một số phản
ứng đóng vòng khác nhau. Thực hiện biến đổi cấu trúc ở phần nhân benzen

10

6
7

9
8

N

N3

NH

N

2
N
1

1
Quinazolin

N

2
Cinnolin

N


ở điều kiện phòng thí nghiệm và dễ bò ảnh hưởng bởi các phản ứng oxy hóa, khử
hóa và thủy phân. Đại diện cho nhóm này là quinazolin được Gabriel S. điều chế
lần đầu tiên vào năm 1903 bằng phản ứng oxy hóa 3,4-dihydroquinazolin (5) với
tác nhân kali ferricyanid trong môi trường kiềm [53].
NH

N

K3Fe(CN)6
dd KOH

N

5

N
70%

1

Nhóm 2: gồm các hợp chất có nhóm hydroxy ở vò trí 2 hay 4 trong vòng
quinazolin, kề bên nguyên tử nitrogen trong phần dò vòng và các hợp chất có các
nhóm chức dễ dàng chuyển đổi thành nhóm hydroxy như các nhóm alkoxy,
aryloxy, cloro, amino, mercapto, ether mercapto, seleno và một số nhóm chức
khác. Các hợp chất có nhóm hydroxy ở vò trí 2 hay 4 là các dạng đồng phân
tautomer của các cetodihydroquinazolin. Như vậy 4-hydroxyquinazolin (6) là
đồng phân tautomer của 4-oxo-3,4-dihydroquinazolin, hợp chất này thường được
gọi là 4(3H)-quinazolinon (7) hay gọi một cách đơn giản là 4-quinazolinon.



OH

8

O

9
2(1H)-quinazolinon

Có nhiều phương pháp để tổng hợp các quinazolinon được đề cập và nhiều hợp
chất trong nhóm này cũng đã được mô tả. Có nhiều cố gắng để chuyển đổi cấu
trúc quinazolinon thành các quinazolin tương ứng. Mặc dù có nhiều nghiên cứu
đã được ghi nhận nhưng chỉ có một vài nghiên cứu thành công và không có một
phương pháp hoàn chỉnh nào được mô tả. Có lẽ phương pháp chung tốt nhất liên
quan đến sự chuyển quinazolinon thành cloroquinazolin và khử hóa có xúc tác
dẫn chất này thành dihydroquinazolin, tiếp tục oxy hóa theo Gabriel trở lại
quinazolin như mô tả trong công trình của Elderfield R. C. và cộng sự [39]. Các
phương pháp khác cũng được mô tả nhưng không có phương pháp nào được ứng
dụng rộng rãi. Có thể dễ dàng chuyển quinazolinon thành các hợp chất
cloroquinazolin tương ứng với phosphor pentaclorid trong dung dòch phosphor
oxyclorid. Nhóm clor linh động trong cloroquinazolin tạo ra con đường để đưa
vào dò vòng này nhiều nhóm chức khác nhau.
Nhóm 3: gồm các hợp chất có chứa nhân quinazolin bao gồm các quinazolin
hydrogen hóa. Hợp chất quan trọng nhất là 3,4-dihydroquinazolin (5) là chất rắn
kết tinh không màu, nóng chảy ở 127oC, có thể chuyển thành quinazolin bằng
phản ứng oxy hóa nhẹ và thủy phân bằng acid thành o-aminobenzylamin. Hợp
chất này bền với hầu hết các tác nhân khử hóa thông thường cũng như với các


6

Tổng hợp các dẫn chất quinazolin của bất kỳ ba nhóm hợp chất nói trên cần có
phương pháp thích hợp để tạo thành nhân quinazolin tương ứng, sau đó chuyển
nhân này thành cấu trúc mong muốn.
1.1.3. Các phương pháp tổng hợp các dò vòng chứa nhân 4(3H)-quinazolinon
1.1.3.1. Phản ứng Niementowski V. và phản ứng Niementowski V. mở rộng
Phương pháp tổng hợp dẫn chất 4(3H)-quinazolinon (7) phổ biến nhất là phản
ứng lần đầu tiên được Niementowski V. mô tả vào năm 1885 và ngày nay phản
ứng này được mang tên ông [100]. Khi đun nóng acid anthranilic (11) với một
lượng dư formamid ở 120oC, nước được giải phóng và hầu như acid anthranilic
được chuyển hoàn toàn thành 4(3H)-quinazolinon (7). Có nhiều cải tiến đối với
phản ứng Niementowski V., phản ứng có thể tiến hành với các dẫn chất của acid
anthranilic thế cho các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon thế benzen. Tuy nhiên theo
quy luật cần phải tiến hành phản ứng ở nhiệt độ cao hơn và thời gian phản ứng
kéo dài hơn.
O
COOH
o

+

N

120 C
HCONH2

+

2h

NH2

2h

S
50%

11

N

C6H5

12

Nghiên cứu của Meyer và Wagner về phản ứng Niementowski V. để tổng hợp
3-phenyl-4(3H)-quinazolinon cho thấy 4(3H)-quinazolinon (7) là các base đủ
mạnh để tạo muối anthranilat cũng như các muối format, benzoat, phenylacetat
và salicylat khi đun nóng với các acid tương ứng [90]. Sự tạo muối cản trở phản
ứng và nếu thêm một lượng tương đương 2 mol acid anthranilic (11) sẽ làm tăng
hiệu suất từ 40% lên 73%. Để khắc phục khó khăn do sự decarboxyl hóa của
acid anthranilic (11) có thể dùng methyl ester (14) với điều kiện phản ứng tương
tự nhưng ở nhiệt độ cao hơn. Trong một số trường hợp acid carboxylic có thể
được thay thế bằng anhydrid isatoic và các amid được thay bằng amidin.
O
COOH

COONH4

NH2

CONH2

NHCOR

NHCOR

N

13

R


8

Phản ứng Niementowski V. cũng có thể tiến hành bằng cách ngưng tụ giữa amid
của acid anthranilic (15) với ethyl orthoformat [88].
OH
CONH2

N

CH(OC2H5)3
O(CH2CH2OH)2 
Cl

Cl

NH2

N



-H2O
N

N

CH3

CH3

CH3

18

19

Patel V. S. và Patel S. R. đã cải tiến phản ứng Niementowski V. bằng phản ứng
đóng vòng giữa các acid N-acylanthranilic thế (20) với formamid ở nhiệt độ từ
100oC đến 180oC trong khoảng 3 giờ thu được các dẫn chất 21 với hiệu suất từ
60% đến 83% [104].
O
COOH
HCONH2

R1



NH
R1

N

11

R'

22

1.1.3.2. Tổng hợp từ các dẫn chất 4H-3,1-benzoxazin-4-on
Các dẫn chất 4H-3,1-benzoxazin-4-on là một nhóm hợp chất đã được biết đến từ
hơn một thế kỷ. Dẫn chất phenyl (23) được tổng hợp vào năm 1883 và mười bảy
năm sau dẫn chất methyl (24) được tổng hợp [52].
Các dẫn chất thuộc nhóm này còn có tên chung “acylanthranil” vì được xem như
được tổng hợp từ 2,1-benzisoxazol (anthranil) và tác nhân acyl hóa. Các hợp
chất chứa dò vòng này cũng được tìm thấy trong thiên nhiên. Các phytoalexin
được chiết từ hoa cẩm chướng là diathalexin (25) và các dẫn chất hydroxyl hóa
26 và 27 [99].
O

O

O
O

O

OH

O
HO

4H-3,1-benzoxazin-4-on có thể được tổng hợp theo một số con đường chính sau:
Tổng hợp từ các acid anthranilic
Dẫn chất 29 có thể điều chế từ dẫn chất của acid anthranilic (28) với anhydrid
acid tương ứng. Các anhydrid acid phân tử lượng thấp vừa đóng vai trò là tác
nhân phản ứng vừa đóng vai trò là dung môi phản ứng. Các dung môi như
cloroform [16], dioxan [21] hay toluen [125] có thể được sử dụng kết hợp với các
anhydrid acid. Hiệu suất phản ứng cao trong khoảng 80-95%.
O
COOH
(RCO)2O

X

O
X

NH2

N

28

R

29
X = H, Halogen, OMe, COOH, NO2
R = Me, Et, n-Pr, Ph, CF3

Các orthoester cũng có thể được sử dụng làm tác nhân đóng vòng để chuyển
acid anthranilic thành các acylanthranil. Đun nóng hợp chất 11 với 1,5-4 đương

đương lượng đầu tiên sẽ acyl hóa amin để tạo thành N-acylanthranilic. Đương
lượng thứ hai tạo thành anhydrid với nhóm chức acid cho chất trung gian 31. Sự
đóng vòng nội phân tử xảy ra sau đó giữa nhóm ester và amid [19],[60],[105].
Quy trình này thường được dùng để tổng hợp 2-aryl-3,1-benzoxazin-4-on.
O
COOH

O
OCOR
O

2 RCOCl
pyridin
NH2

N
H

11

O

- RCOOH

R

N

31



R


12

Tổng hợp từ anhydrid isatoic
4H-3,1-benzoxazin-4-on cũng có thể thu được từ hệ dò vòng 2H-3,1-benzoxazin2,4-dion. Khi đun hồi lưu anhydrid isatoic (35) trong anhydrid acetic trong 4-6
giờ hay đun hồi lưu trong anhydrid acetic/pyridin trong 2 giờ hoặc khuấy trong
anhydrid trifluoroacetic/pyridin ở nhiệt độ phòng trong 15 phút sẽ tạo thành
benzoxazinon (24) hay (36) với hiệu suất cao [129]. Anhydrid isatoic còn phản
ứng với acid clorid ở nhiệt độ cao cho 3,1-benzoxazin-4-on.
O

O

O

N

O

(RCO)2O
O

N

R

H


NHCOMe

R

38

X
N

R

39 X = H, R = Me


13

Dung môi ảnh hưởng lớn đến phản ứng giữa 2-methyl-4H-3,1-benzoxazin-4-on
với amoniac. Trong benzen, amoniac khan phản ứng ở tốc độ chậm hơn (khoảng
3 ngày) tạo thành sản phẩm duy nhất quinazolinon (39) (X = H, R = Me). Tốc độ
chuyển hóa trong pyridin nhanh hơn 6 lần so với trong benzen. Tuy nhiên, nếu
thêm nước vào hệ benzen tốc độ phản ứng tăng lên nhưng sản phẩm duy nhất là
hợp chất 38 (X = H, R = Me) [44].
Phản ứng giữa anilin với benzoxazinon được tiến hành trong điều kiện thực
nghiệm rất khác nhau. Các tác nhân phản ứng có thể phối hợp với nhau không
có dung môi ở nhiệt độ phòng [105], ở nhiệt độ cao từ 150 – 220oC
[64],[114],[120] hay 150 – 180oC có mặt kẽm clorid [11]. Phản ứng cũng có thể
thực hiện trong các dung môi như pyridin [112],[122], dioxan [40], acid acetic
[91], dimethylformamid hay ethanol [40],[63].
Y

X = H, halogen
R = Me, CH2Cl, Ph, CH2Ph, COOEt

Anilin với các nhóm thế khác nhau cho các quinazolinon (41) trong đó
Y = halogen, methyl, hydroxy, methoxy, phenoxy, nitro, anilino, SO2NH2 và
COOEt. Các amin dò vòng như pyridin, pyrimidin, pyrazol, thiazol hay 1,3,4thiadiazol cũng được sử dụng thành công [33].
O

NH2

O
Me

O

N
+
Me

R

N

24
43

Me

R=H
R = COOH

N

X
N

Me

N

24

Me

45 X = OH
46 X = NH2

Hợp chất 24 cũng có thể phản ứng với hydrazin hydroxid trong dung môi pyridin
tạo thành dẫn chất 3-amino-4(3H)-quinazolinon (47) [25],[76].
O

O
NH2
O

N

N

H2N-NH 2 / pyridin
Me


R

49
R = CH3, C6H5-CH2, ClCH2, C6H5, 4-ClC6H4