TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
= = = S O CQ G 8== =

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH
SINH HỌC CỦA 6-(2-HYDROXY-3-(
PYRROLIDIN-l-YL)PROPYL)-5H-INDENO[l,2c]ISOQUINOLINE-5,ll(6H)-DIONE

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: H óa học hữu Ctf

Người hướng dẫn khoa học
TS. Lục Quang Tấn

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thảnh tại phòng Hóa dược, Viện
Hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Với tất cả sự kính ừọng 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.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới 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.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo trường Đại học Sư

2. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.............................................................................. 5
1.1. Tổng quan về indenoisoquinoline............................................................ 5
1.1.1. Công thức cấu tạo.............................................................................. 5
1.1.2. Mô hình phân tử ttong không gian.................................................... 5
1.1.3. Công thức phân tử: Ci6H8N 0 2R ........................................................ 5
1.2. Tổng quan về pyrrolidin.......................................................................... 5
1.2.1. Công thức cấu tạo................................................................................7
1.2.2. Mô hình phân tử trong không gian.................................................... 7
1.2.3. Công thức phân tử: C4H9N.................................................................. 7
1.3. Các phương pháp tổng họp indenoisoquinoline...................................... 7
1.3.1. Các phương pháp chính tổng họp indenoisoquinoline...................... 7
1.3.2. Tổng họp các dẫn chất indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ
của homophtalic anhydride với các bazơ Schiff......................................... 8
1.3.3. Tổng họp các dẫn chất indenoisoquinoline dựa trên phản ứng của
indeno[l,2-c]isochromen-5,ll-dione với các amin bậc 1............................ 9
1.4. Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất indenoisoquinoline................. 10
1.4.1. Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng imdazolyl propyl.......... 10
1.4.2. Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng morpholinopropyl ở vòng
B .................................................................................................................. 11
1.4.3. Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm thế ethanol amino....... 13
1.5. Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu trong tổng họp hữu cơ..... 14


1.5.1. Phương pháp sắc kí bản m ỏng..........................................................14
1.5.2. Chiết.................................................................................................. 15
1.5.3. Loại bỏ dung môi ở áp suất thấp.......................................................16
1.5.4. Sắc kí cột........................................................................................... 16
1.5.5. Phương pháp nhồi cột huyền phù......................................................16

3.4.2. Họp chất 6-allyl-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll(6H)-dione
(44)...............................................................................................................37
3.4.3. Hợp chất 6-(3’-bromo-2’-hydroxypropyl)-5H-indeno[l,2c]isoquinoline-5,l l(6H)-dione (45)............................................................38
3.4.4. Hợp chất indenoisoquinoline 4 6 ...................................................... 41
3.4.5. Hoạt tính gây độc tế bào của họp chất được tổng họp..................... 44
KẾT LUẬN........................................................................................................46


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

[a ]D

Độ quay cực Specific Optical Rotation

lH - NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
Proton Magnetic Resonance Specữoscopy

13c - n m r

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13
Carbon - 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

2D -N M R

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều
Two - Dimentional NMR

DEPT


Nồng độ mẫu mà tại đó nó có thể ức chế 50% gốc tự do

°c

Độ Cencius

Me

Nhóm Methyl

Mp

Điểm nóng chảy

NBS

N-Bromosuccinimide

MS

Phổ khối lượng Mass Spectroscopy

NOESY

Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy

PTSA

p-Toluenesulfonic acid

Hình 2: Indotecan (5) và Indimitecan (6)......................................................... 3
Hình 3: Mô hình phân tử không gian của indenoisoquinoline......................... 5
Hình 4: mô hình phân tử Pyrrolidin trong không gian...................................... 7
Hình 5: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng imdazolyl propyl............. 10
Hình 6: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có vòng morpholinopropyl........... 12
Hình 7: Các dẫn xuất indenoisoquinoline có nhóm thế ethanol amino.......... 13
Hình 8: cấu trúc X-ray đon tinh thể của hợp chất 45..................................... 29
Hình 9: Phổ 3H-NMR của họp chất 4 3 .......................................................... 35
Hình 10: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 4 3 ......................................... 35
Hình 11 : Phổ 13C-NMR của họp chất 4 3 ........................................................ 36
Hình 12: Phổ 13C-NMR giãn rộng của họp chất 4 3........................................ 37
Hình 13: Phổ *H-NMR của hợp chất 4 5 ......................................................... 39
Hình 14: Phổ 3H-NMR giãn rộng của họp chất 4 5......................................... 40
Hình 15: Mô hình cấu trúc phân tử của họp chất 45 theo phưong pháp X-ray
tinh thể..............................................................................................................41
Hình 16: Phổ *H-NMR của hợp chất 4 6 ......................................................... 43
Hình 17: Phổ 3H-NMR giãn rộng của hợp chất 4 6......................................... 43
Hình 18: Phổ 13C-NMR của hẹp chất 4 6 ........................................................ 44
Sơ đồ 1: Các con đường tổng họp indenoisoquinoline.....................................8
Sơ đồ 2: Tổng họp dẫn xuất indenoisoquinoline nhờ phản ứng ngưng tụ của
homophthalic anhydride với các bazơ Schiff khác nhau.................................. 9
Sơ đồ 3: Tổng họp các indenoisoquinoline bằng phản ứng ngưng tụ 2carboxybenzaldehyde và phthalide.................................................................. 10


Sơ đồ 4: Quy trình tổng hợp họp chất 6-(2’-hydroxy-3 ’-(pyưolidin-1yl)propyl)-5H-indeno[l,2-c]isoquinoline-5,l l(6H)-dione............................. 25
Sơ đồ 5: Tổng họp indeno[l,2-c]isochromen-5,ll-dione (43)....................... 34
Sơ đồ 6: Sơ đồ tổng họp indenoisoquinoline (44)........................................... 38
Sơ đồ 7: Indenoisoquinoline (46) được tổng họp đi từ 6-allyl-5H-indeno[l,2c]isoquinoline-5,l l(6H)-dione.........................................................................38
Sơ đồ 8: Tổng họp các indenoisoquinoline 46 chứa nhóm thế dị vòng n o .... 42
Bảng 1: Hoạt tính gây độc (GI50 pM) của các dẫn chất từ 2 9 - 3 1 ................ 11

năng trong việc điều trị chống ung thư. Có hai con đường có thể ức chế Topl
đó là mất khả năng tháo xoắn các sợi DNA của Top 1 và con đường thứ hai là
gây “ngộ độc” enzym bằng cách tạo liên kết cộng hóa trị với DNA dưới dạng
phức [5].

1


Camptothecin (1) được biết đến là chất có khả năng gây ức chế
topoisomerase I. Các sản phẩm tan trong nước được bán tổng hợp từ
campothecin như Topotecan (2), Irinotecan (3) là các chất gây ức chế Topl
duy nhất hiện được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (The
Ư.s. Foodand Drug Administration) cấp phép làm thuốc chống ung thư [7].
Tuy nhiên, hai hợp chất thuốc này còn có nhiều nhược điểm như rất nhanh
mất hoạt tính do thủy phân vòng E (vòng lacton) ngay cả trong môi trường pH
sinh lý và gây độc với tủy xương [3].

Hình 1: Camptothecin và một số dẫn xuất
Để khắc phục những nhược điểm của Camptothecin và các dẫn xuất, các
nhà khoa học đã nghiên cứu tìm kiếm các lớp chất mới có khả năng gây ức
chế Topl, trong đó indenoisoquinoline là lớp chất đang được các nhà khoa
học quan tâm bởi có tính chất ổn định, khồng bị thủy phân và không gây độc
giống như Camptothecin. Một số dẫn xuất của indenoisoquinoline như
Indotecan (4) và Indimitecan (5) đã được đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm
sàng ở giai đoạn II cho thấy có hoạt tính cao hơn so với thuốc chống ung thư
hệ camptothecin nhưng không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền và không bị
thủy phân vì không có vòng lacton.

2



_ 1_ Ị _1_

4

1

?

Á

_ _ •_? • _?1_ A ?4 Á ?1

3

• A __

J __

Ị

Á

ỉ _ĩ _

_ ? _

.

_ 2 _

phân loại như một dị vòng bão hòa. Gồm bốn nguyên tử cacbon và một
nguyên tử nitơ. Vòng Pyrrolidin là cấu trúc trung tâm của amino axit proline

5


và các dẫn xuất của nó. cấu trúc vòng của Pyrrolidin có mặt ở nhiều alkaloid
thiên nhiên nhu nicotin và hygrin. Nó cũng là cơ sở hình thành các họp chất
racetam (ví dụ pừacetam, aniracetam). Các axit amin proline và
hydroxyprolin về mặt cấu trúc là các dẫn xuất của Pyrrolidin.
Pyưolidin là một chất lỏng không màu có thể trộn với nước và hầu hết
các dung môi hữu cơ. Nó được tìm thấy trong lá của thuốc lá, cà rốt và ừong
nhiều loại thuốc dược phẩm như procyclidin và bepridil. Pyrrolidin được sử
dụng rộng rãi trong tổng họp hữu cơ, được sử dụng để kích hoạt các xeton và
andehit hình thành các enamines [12].
Pyrrolidin là một amin dị vòng được sử dụng như khối họp chất hoặc cơ
sở để sản xuất hóa chất dược phẩm tinh khiết. Nó là một trung gian cơ bản
được sử dụng trong phạm vi rộng các ứng dụng ừong tổng họp hữu cơ, hóa
chất, dược phẩm, chất màu, chất hóa dẻo, hóa chất chụp ảnh, chất nhũ hoá,
chất ức chế ăn mòn, hóa chất cao su và chất đóng rắn cho các nhựa epoxy. Nó
được sử dụng trong sản xuất Polyurethan như một chất xúc tác. Các dẫn xuất
của đoạn methylpyrrolidinyl là mô típ cấu trúc phổ biến hiện nay ở một số
chất ức chế và đối kháng, bao gồm một loạt các chất ức chế HIV-1 sao chép
ngược và histamin thụ thể H3 và dopamin D4 đối kháng. Sigma-Aldrich có
một lựa chọn lớn Pyrrolidin như khối họp chất dị vòng cho các tổng họp hữu
cơ và hóa dược phẩm, phần lớn trong số đó là có sẵn như racemates hoặc một
trong hai dạng enantiomeric [10].
Trong công nghiệp Pyrrolidin được sản xuất bằng cách xử lí 1,4butanediol với amoniac trên một chất xúc tác oxit.

6

indotecan (4) và indimitecan (5) như mô tả trong sơ đồ 2. Bước chìa khóa
tổng họp khung indenoisoquinoline là phản ứng ngưng tụ homophthalic
anhydride (19) với bazơ Schiff (21) nhận được axit 22 chọn lọc ở dạng cis.

8


Tiếp theo, cis axit phản ứng với SOCl2 tạo thành clorua axit, sau đó nhờ phản
ứng axyl hóa Friedel-Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận được chất 23. Sau
cùng họp chất 23 được phản ứng với các amin nhận được các dẫn chất của
indotecan (4) và indimitecan (5).

Sơ đồ 2: Tổng họp dẫn xuất indenoisoquinoline 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 , HC1, AcOH, 120°c
đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H20 , nhiệt độ phòng, (ii) KMn04, H20 , 0°c
đến nhiệt độ phòng, (iii) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3bromopropylamine, HBr, Et3N, Na2S 0 4, CHCI3, nhiệt độ phòng; (e) CHCI3,
0°c đến nhiệt độ phòng; (g) S0C12, nhiệt độ phòng; (f) imidazole hoặc
morpholine, Nai, DMF, 70°c.
1.3.3. Tổng hợp các dẫn chất ỉndenoỉsoquỉnolỉne dựa trên phản ứng của
ỉndeno[l,2-c]ỉsochromen-5,ll-dỉone với các amỉn bậc 1
Trước hết để tổng họp các indenoisoquinoline theo phương pháp này,
Andrew Morrell, Mark Cushman và cộng sự đã tiến hành tổng hợp
indeno[l,2-c]isochromen-5,ll-dione nhờ phản ứng ngưng tụ của 2-

9


cacboxybenza!dehyde (25) và phthalide (26) với sự có mặt của NaOMe,
MeOH tạo thành sản phẩm trung gian (27), sau đó chuyển hóa thành

6-(3-(lH-imidazol-l-yl)propyl)-10-methoxy-3-nitro-6H-

indeno[l,2-c]isoquinoline-5,ll-dione (30) đính nhóm thế nitro và nhổm thế
methoxy vào vị trí số 3 và vị trí số 10 của họp chất gốc có khả năng gây độc
tế bào gấp 97 lần so với họp chất chuẩn với giá trị MGM 0,019(iM và là chất
gây ức chế Top I cực mạnh.
Một số nồng độ ức chế tăng trưởng GI50 của một số loại tế bào ung thư
đã được kiểm nghiệm và chứng minh đối các dẫn xuất có nhóm thế
imidazolyl propyl (bảng 1) [5].
Bảng 1: Hoạt tính gây độc (GI50 pM) của các dẫn chất từ 29 - 31
\ Dòng Phổi

Ruột

\ tế

r

Hệ

Khối u Buồng Thận

T ,

Tuyên Vú

A

MGM Topl


31

0,056

1,41

0,11

0,79

0,178 0,071

1,66

1,66

1,66

1,41

2,75

1,86

++++


Khối Buồng Thận Tuyến Vú
ác tính trứng

tiền liệt

MGM

Topl

(pM)

cleavage

kinh

Hợp

trung

chất\

ương

thử \
32

3,72 0

33


0,309 0,085

1,23 0,632

-H-+


.

ương

0,269 0,174

0,49

0,339 ++++

36

0,195 0

0,55 0,178 0,55

37


của nhiều cơ chế tùy thuộc vào tính chất của chất làm pha tĩnh và dung môi
làm pha động. Đối với những chất có u v ta kiểm tra ƯV có thể nhận được
các vết khác nhau. Dựa vào các vết trên bản mỏng cùng với giá thị Rf tương
ứng ta có thể nhận biết được phản ứng đã xảy ra hay chưa, nguyên liệu đàu
còn hay hết. Dựa vào tính chất đó chúng ta có thể tìm được dung môi hoặc
hỗn họp dung môi để các chất tách ra khỏi nhau (Rf khác nhau) tìm được hệ
dung môi cần để tinh chế các chất.
1.5.2. Chiả
Chiết là quá trình tách và phân li các chất dựa vào quá trình chuyển một
chất hòa tan trong một pha lỏng (thường là nước) một pha lỏng khác không
hòa tan vào nó (thường là dung môi hữu cơ không hòa tan với nước). Như vậy
ta có quá trình chiết lỏng.
Chiết là phương pháp có ứng dụng rất có hiệu quả vào các mục đích
tách, phân ly, làm giàu các chất đặc biệt khi cần tách một lượng nhỏ các tạp
chất ra khỏi một lượng lớn các chất khác. Ưu điểm của quá trình là thực hiện
nhanh, thiết bị chiết đơn giản. Chọn được dung môi (dung môi chiết CH2C12)
và điều kiện chiết thích họp với chất thử người ta có thể tách được bất kì cấu
tử nào ra khỏi hỗn họp bất kì. Trường hợp chất chiết có màu ta có thể sử dụng

15