TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

===£oCũlGa===

NGUYỄN THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU TỎNG HƠP VÀ HOAT TÍNH
•

•

SINH HỌC CỦA 6-(2-HYDROXY-3MORPHOLINOPROPYL)-5H-INDENO [1,2C] ISOQUIN OLINE-5,11 (6H)-DIONE
KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC
C huyên ngành: H óa H ữu cơ
Người hướng dẫn khoa học
TS. LỤC QUANG TẤN

HÀ NỘI, 2016


LỜ I CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Hóa dược, Viện
Hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tói GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến và
các Thầy Cô làm việc tại phòng Hóa Dược, Viện Hóa học, Viện Hàn Lâm
Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ để em được
nghiên cứu, học tập và hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình.
Vói tất cả sự kính trọng và biết ơn chân thành, sâu sắc em xin gửi lời
cảm ơn đến TS. Lục Quang Tấn đã định hướng và hướng dẫn em tận tình
trong suốt thời gian em làm đề tài khóa luận tốt nghiệp.



M ỤC LỤC
MỞ Đ Ầ U ..................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu.........................................................................................3
3. Nhiệm vụ nghiên c ứ u ....................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về indenoisoquinoline............................................................... 4
1.1.1. Công thức cấu tạo..................................................................................4
1.1.2. Mô hình phân tử trong không gian......................................................4
1.1.3. Công thức phân tử: Ci6H8N 0 2R ..........................................................4
1.2. Tổng quan về m orpholine........................................................................... 4
1.2.1. Công thức cấu tạo................................................................................... 5
1.2.2. Mô hình phân tử trong không gian......................................................5
1.2.3. Công thức phân tử: C4H9N O ................................................................ 5
1.2.4. ứ n g dụng................................................................................................. 5
1.2.5. Các nghiên cứu về ung thư ở người và động vật thí nghiệm ...........7
1.2.5.1. Các nghiên cứu về ung thư ở người.............................................7
1.2.5.2. Các nghiên cứu về ung thư ở động vật thí nghiệm ....................7
1.3. Tình hình nghiên c ứ u ................................................................................... 7
1.3.1. Trên thế g iớ i............................................................................................7
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước....................................................... 11
1.4. Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất indenoisoquinoline............... 12
1.4.1. Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl ở vòng B
...................................................................................... .............

.12

1.4.2.

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯ Ợ N G ................................................................................... 27
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ............................................................ 27
2.1. Đối tượng nghiên c ứ u .................................................................................27
2.2. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 27
2.3. Địa điểm nghiên c ứ u ................................................................................... 28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN C Ú Ư ............................................................ 29
VÀ THẢO L U Ậ N ................................................................................................... 29
3.1. Quy trình tổng h ọ p ...................................................................................... 29
3.1.1. Tổng hợp indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (3 3 ).....................29
3.1.2. Tổng hợp chất 6-allyl-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H)dione (60)..........................................................................................................30
3.1.3 Tổng họp họp chất 6-(3’-bromo-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2c]isoquinoline-5,l l( 6H)-dione (61)............................................................ 30
3.1.4. Tổng hợp
chất 6-(2’-hydroxy-3’-morpholinopropyl)-5Hindeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H )-dione (62)........................................ 31


3.2. Hằng số vật lí và các dữ kiện phổ của các họp c h ấ t..............................31
3.2.1. Họp chất indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (33) ......................31
3.2.2. Hợp chất 6-allyl-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H)-dione
(60) ............
32
3.2.3.
Họp
chất
6-(3’-bromo-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione (61)............................................................. 32
3.2.4. Họp chất indenoisoquinoline 6 2 ........................................................35
3.3. Thử hoạt tính gây độc tế bào......................................................................35
3.4. Kết quả và thảo luận.................................................................................... 36
3.4.1. Hợp chất indeno[l,2-c]isochrom en-5,ll-dione (33) ......................36
3.4.2. Họp chất 6-allyl-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H)-dione
(60)............

Two - Dimentional NMR

DEPT

Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer

E l-M S

Phổ khối lượng va chạm elctron
Electron Impact Mass Spectrometry

E S I-M S

Phổ khối lượng phun mù điện tử
Electron Spray ionizasion Mass Spectra

EtOAc

Ethylacetat

HMBC

Heteronuclear Mutiple Bond Connectivity

HMQC

Heteronuclear Mutiple Quantum Coherence

IR



THF

Tettahidrofuran

DMAP

4-Dimethylaminopyridine

DMF

Dimethylfomamide

EDCI

l-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide

NBS

N-Bromsuccinimide

Topi

Topoisomerase I


DANH MỤC CÁC s ơ ĐỒ

Sơ đồ 1: Các con đường tổng họp indeoisoquinoline...............................................8
Sơ đồ 2: Tổng họp dẫn xuất indenoisoquuinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của

Hình 20: Phổ *H-NMR của hợp chất 6 1 ..................................................................41
Hình 21: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 61 ................................................ 42
Hình 22: Mô hình cấu trúc phân tử của hợp chất 61 theo phương pháp X-ray
tinh thể...........................................................................................................................42
Hình 23: Phổ 3H-NMR của hợp chất 6 2 ..................................................................44
Hình 24: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 62 ................................................45
Hình 25: Phổ 13C-NMR của hợp chất 6 2 ................................................................ 46


Bảng 1: Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào (ICsoa) và hoạt tính ức chế Topl
của các dẫn xuất indenoisoquinoline từ 42a-44b.................................................. 12
Bảng 2: Hoạt tính gây độc (GI50 pM ) của các dẫn chất từ 52,54,55................. 16
Bảng 3: Hoạt tính gây độc (GI50 |iM ) của các dẫn chất từ 59 - 6 2 ....................18
Bảng 4: Độ dài các liên kết trong hợp chất 6 1 ........................................................33
Bảng 5: Các góc liên kết trong hợp chất 6 1 ............................................................ 34


M Ở ĐÀU
1. Lí do chon đề tài
•

ư n g thư là m ột trong những vấn đề toàn cầu mà nhân loại đang phải
đối phó, đây là căn bệnh nguy hiểm cần sự chung tay của cộng đồng. Mỗi
năm ước tính thế giới có thêm 14,1 triệu ca bệnh nhân mắc ung thư, 8,2 triệu
người chết vì căn bệnh này, trong đó có đến horn 4 triệu người chết trẻ chỉ
trong độ tuổi từ 30 - 69 tuổi, nếu không được kiểm soát thì đến năm 2025 con
số này được dự đoán sẽ tăng lên đến 19,3 triệu ca bệnh nhân ung thư mới và
đến hon 11,5 triệu người có thể tử vong vĩ căn bệnh này. Tại Việt Nam, trung
bình hàng năm có thêm 200.000 ca bệnh nhân được chẩn đoán mắc ung thư
mới và có đến hon 70.000 trường hợp tử vong, số người chết vì ung thư tại

Campto) được sử dụng rộng rãi ừong điều trị khối u ác tính ở đường tiêu hóa
(ruột và dạ dày). Topotecan và M notecan cũng được dùng trong điều trị khối
u ác tỉnh ở não (glioblastomas), sarcomas và ung thư cổ tử cung. M notecan là
một tiền chất, nó dễ dàng bị thủy phân với hoạt tính chuyển hóa của nổ [15].
Tuy nhiên, các camptothecỉn cũng gặp phải các vấn đề về dược học, đáng chú
ý nhất sự thủy phân của vòng E (vòng lacton) ngay cả ưong môi trường pH
sinh lý mà kết quả cho m ột sản phẩm axỉt hydroxy có ái lực cao với albumin
huyết thanh ở người.

Hình 1: Camptothecỉn và một số dẫn xuất
Do những nhược điểm của Camptothecỉn như vậy, các nhà khoa học đã
nghiên cứu và tổng hợp các indenoisoquinoline để gây ức chế Top I. Không
giống như các camptothecỉns, ỉndenoỉsoquỉnoỉỉne 4 là lớp chất ổn định, không
bị thủy phân nhưng lại cố hoạt tính sinh học rất thấp và nhiều hợp chất trong
lóp này cố hoạt tính kháng sinh cao. Chính vì vậy, những nghiên cứu cần được
mờ rộng để cải thiện hoạt tính sinh học của indenoisoquinoline. Những nghiên
cứu gần đây đã chỉ ra rằng các hợp chất 5-7 (Hình 2) đại diện cho các dẫn chất
mới lạ với tiềm năng tương đương với tiềm năng của camptothecin và mạnh hơn
khoảng 1000 lần các phan tử ban đầu 4 [3]. Indenoisoquinoline là một lóp chất

2


mới của chất ức chế T o p l, nổ gây độc tế bào trong nuôi cấy tế bào ung thư và do
đó đang được phát triển như chất chống ung thư tiềm năng. Việc nâng cao hoạt
tính sinh học của các ỉndenoỉsoquỉnolỉne có ý nghĩa thực tiễn vô cùng quan
trọng trong việc điều trị ung thư ừ ên thế giới cũng như là ở Việt Nam.
OCH3

o


1.2.1. Công thức cấu tạo

H
Morpholine

1.2.2. Mô hình phân tử trong không gian

Hình 4: Mô hình phân tử không gian của morpholine

1.2.3. Công thức phân tử: C4H9NO
1.2.4. ứng dụng
ứ n g dụng chính của morpholine là một chất trung gian trong sản xuất
cao su. Nó là chất tăng cường được thêm vào cao su trước khi chế tạo để tăng
tốc độ lưu hóa.
Morpholine được sử dụng rộng rãi như là m ột amin trung tính trong
việc chống ăn mòn axit carbonic trong đường dẫn nước của hệ thống lò hơi.
Nó cũng được dùng trong việc điều chế thuốc diệt cỏ và có thể cho vào đất
trước khi cỏ dại xuất hiện.

5


Hơi morpholine có tác dụng bảo vệ bạc và các kim loại khác chống lại
sự ăn mòn và làm hoen ố do khói axit, như sulfur dioxide và hydrogen
sulfide. Morpholine là một trong số các amin được sử dụng để ức chế các tác
động ăn mòn trên thép và các kim loại khác. Di-4-morpholinyl polysulfides
đã được khẳng định là các chất ức chế ăn mòn cho phép thêm vào dầu bôi
trơn. Đặc biệt, dầu động cơ, nhanh chóng bị nhiễm nước và để bảo vệ các
máy móc thiết bị chống gỉ, hợp chất 4,4'-alkylidene morpholine và poly (4morpholinylmethyl) phenol đã được sử dụng.

được sử dụng như là chất xúc tác để sản xuất polyurethane. Ngoài ra, một số
dẫn xuất chứa morpholine còn được sử dụng như thuốc giảm đau và thuốc
gây mê, kháng sinh và kiểm soát mảng bám trong nha khoa.

1.2.5. Các nghiên cứu về ung thu ở ngiròi và động vật thí nghiệm
1.2.5.1. Các nghiên cứu về ung thư ở người
Không có dữ liệu có sẵn cho việc nghiên cứu về ung thư ở người [18].

1.2.5.2. Các nghiên cứu về ung thư ở động vật thí nghiệm
Morpholine đã được thử nghiệm cho chất gây ung thư bằng đường uống
trong hai giống chuột, một chủng chuột nhắt và một chủng chuột hamsters. Các
nghiên cứu ở một trong những giống chuột và chuột hamsters được coi là không
đủ để đánh giá. Trong giống loài chuột khác, không có sự gia tăng đáng kể tỷ lệ
mắc các khối u được nhìn thấy ở động vật được điều trị. Trong nghiên cứu ở
chuột nhắt, một vài khối u gan và phổi xảy ra ở động vật được điều trị.
Morpholine cũng đã được thử nghiệm bằng đường hô hấp ở chuột, nó không làm
tăng tỷ lệ mắc các khối u được tìm thấy trong sự kiểm soát.
Như vậy, không có dữ liệu về dịch tễ học liên quan đến các chất gây
ung thư của morpholine đã có sẵn. Không có đủ bằng chứng trên động vật thí
nghiệm đối với việc gây ung thư của morpholine. Morpholine không được
phân loại vào chất gây ung thư đối với con người[18,19].

13. Tình hình nghiên cứu
13.1. Trên thế giới
Hợp chất indenoisoquinoline (8) (NSC 314622) được tổng họp lần đầu tiên
vào năm 1978 bởi Mark Cushman và cộng sự, thể hiện hoạt tính ức chế Top I nên
hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của
indenoisoquinoline (8) và nghiên cứu hoạt tính ức chế Top I của các dẫn chất của
nó. Một số dẫn xuất của indenoisoquinoline như: Indotecan (9) và Indimitecan
(10) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn n. Các họp chất

tiên cis-isoquinolones (13), tiếp đó là thế SOCl2 nội phân tử và cuối cùng là
phản ứng Fried-Crafts.

Sơ đồ 2: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của
homophthalic anhydride với các bazơ Schiff khác nhau
Sơ đồ 2: Tác nhân và điều kiện phản ứng: a) H2CO, H20 , HQ, AcOH, 120°c
đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H20 , nhiệt độ phòng, (ii) KMn04, H20 ,0 ° c đến nhiệt
độ phòng, (in) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3-bromopropylamine, HBr,
BgN, Na2S 04, CHQ3, nhiệt độ phòng; (e) CHƠ3, 0°c đến nhiệt độ phòng; (g) SOƠ2,
nhiệt độ phòng; (f) imidazole hoặc morpholine, Nai, DMF, 70°c.
M ark Cushman và các cộng sự đã nghiên cứu tổng họp các dẫn chất
của indotecan (9) và indimitecan (10) như mô tả ừong sơ đồ sau: Bước chìa
khóa tổng họp khung indenoisoquinoline là phản ứng ngưng tụ chất (24) với
bazơ Schiff nhận được axit (27) chọn lọc ở dạng cỉs. Tiếp theo, cỉs axit phản
ứng với S0C12 tạo thành clorua axit, sau đó nhờ phản ứng axyl hóa
Friedel-Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận được chất (28). Sau cùng họp chất

9


(28) được phản ứng với các amin nhận được các dẫn chất của indotecan (9) và
indimitecan (10)

Phương pháp thứ ba (path c): tổng họp nhờ phản ứng thế của NH tự do
với họp chất 3-arylisoquinolones (16) đã được phản ứng với adilithiated
toluamide (17) benzonitrile (18) có sự đóng vòng ữong quá trình phản ứng.

Phương pháp thứ tư (path d): Phương pháp tổng họp khung
indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-carboxybenzaldehyde (30)
và phthalide (31) trong sự có mặt của NaOMe, MeOH tạo thành sản phẩm


tổng

họp

họp

chất

6-(2-hyroxy-3-

morpholinopropyl)-5H-indeno[l ,2-c]isoquinoline-5,1 l ( 6H)-dione

theo

phương pháp thứ tư này với ưu điểm là ít tạo phản ứng phụ với hiệu suất cao.

1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, trong nước chưa có công trình nào công bố về tổng hợp các
hợp chất khung indenoisoquinoline. Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã thành
công tổng hợp một số dẫn chất mới của indenoisoquinoline.

Hình 6: Họp chất 6-(2-hyroxy-3-morpholinopropyl)-5H-indeno[l,2c]isoquinoline-5,l l ( 6H)-dione

11


1.4. Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất ỉndenoỉsoquỉnolỉne
1.4.1. Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm amỉnopropyl ở vòng B


MDAUACC62

116

DUMB-

SN12C
62

145
435

42a

1.86 +
0.65

0.57

1.22

2.53

1.11

3.36

0
0.38c


2.33

1.86

++(+)

44a

0.93

0.44

2.25

1.75

1.68

3.05

1.69

+++

44b


2,7 Ả, 2,6 Ả, và 3,0 Ả, tương ứng. Những tương tác liên kết cho phép giải thích
hoạt động ức chế Tdpl của họp chất thế 3-aminopropyl 43 và 44a,b. [10]

Hình 8: Mô hình liên kết giả của 43 trong trung tâm hoạt đông của Tdpl
Mô hình liên kết này chỉ ra rằng cacbonyl của vòng 5 cạnh c hoặc amidecacbonyl của vòng B có thể tương tác với một trong hai nhóm hydroxyl chuỗi bên
là Ser400 hoặc Thr261 (hình 8). Các nhóm amin của các ligand 43 và N-(3aminopropyl) indenoisoquinolines tương tự có thể đóng một vai trò quan trọng
trong lựa chọn các ligand cho các vị trí liên kết của các enzyme. Sự có mặt của một
nhóm 9-methoxy trên vòng D của indenoisoquinolines có một tác động tích cực tói
hoạt tính ức chế Tdpl như quan sát cho 45a (+++) và 45b + (+).

13


Hình 9: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm aminopropyl (45a,b)
Hình 10 cho thấy sự ức chế T dpl của một gel electrophoresis ( hợp
chất 45a,c) (A) và đường cong chuẩn độ (B) để xác định giá trị IC50 Tdpl
cho các hợp chất này.
A

45a
45c

1

'

10

'