BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

CAO THỊ CẨM NHUNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
ACYLHYDRAZON MANG KHUNG
4(3H)-QUINAZOLINON

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

CAO THỊ CẨM NHUNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
ACYLHYDRAZON MANG KHUNG
4(3H)-QUINAZOLINON
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Chương 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 2
1.1. ACYLHYDRAZON VÀ DẪN CHẤT ......................................................... 2
1.1.1. Cấu trúc ............................................................................................... 2
1.1.2. Tác dụng sinh học ................................................................................ 2
1.2.3. Phương pháp tổng hợp ......................................................................... 6
1.2. 4(3H)-QUINAZOLINON VÀ DẪN CHẤT ................................................. 9
1.2.1. Cấu trúc ............................................................................................... 9
1.2.2. Tác dụng sinh học ................................................................................ 9
1.2.3. Phương pháp tổng hợp ....................................................................... 12
Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 16
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ .............................................................. 16
2.1.1. Hóa chất............................................................................................. 16
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................. 16
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU....................................................................... 17
2.2.1. Tổng hợp hóa học............................................................................... 17
2.2.2. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư ................................................. 18
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 18
2.3.1. Tổng hợp hóa học............................................................................... 18
2.3.2. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư ................................................. 20
2.2.3. Nhận xét mối liên quan cấu trúc tác dụng và đánh giá mức độ giống
thuốc của các dẫn chất tổng hợp được ......................................................... 21
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................... 22


H- NMR

1

1

2D-NMR

C nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân 13C)

H nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân 1H)

Two-dimensional nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt
nhân 2 chiều)

Bcap37

Human breast cancer cell line (Dòng tế bào ung thư vú người)

BGC-823

Human gastric cancer cell line (Dòng tế bào ung thư dạ dày
người)

Bel7402

Human hepatoma cell line (Dòng tế bào ung thư gan người)

DCM



HL-60

Human promyelocytic leukemia cell (Tế bào ung thư bạch cầu)

IC50

Inhibitory concentration 50% (Nồng độ ức chế 50% sự phát triển
của tế bào)

IR

Infrared (Phổ hồng ngoại)

KB

Human epidemic carcinoma (Dòng tế bào ung thư biểu môngười)

MDA-MB-231

Human breast cancer cell line (Dòng tế bào ung thư vú người)

MeOH

Methanol

MIC

Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Một số 4(3H)-quinazolinon được dùng làm thuốc trên thị trường [45]..11
Bảng 3.1. Chỉ số hóa lý và hiệu suất tổng hợp của các dẫn chất Va-m................. 37
Bảng 3.2. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy của các dẫn chất Va-m ...................... 38
Bảng 3.3. Số liệu phân tích phổ IR của một số dẫn chất Va-m ................................... 40
Bảng 3.4. Số liệu phân tích phổ khối lượng của các dẫn chất Va-m ........................... 41
Bảng 3.5. Số liệu phân tích phổ 1H-NMR của các dẫn chất Va-m ............................... 42
Bảng 3.6. Số liệu phân tích phổ 13C-NMR của các dẫn chất Va-m ............................. 46
Bảng 3.7. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các chất tổng hợp
được trên dòng tế bào ung thư đại tràng người SW620......................................... 50
Bảng 3.8. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro của một số chất tổng
hợp được trên 3 dòng tế bào ung thư người .......................................................... 51
Bảng 3.9. Đánh giá mức độ giống thuốc của các dẫn chất Va-m theo quy tắc
Lipinsky ................................................................................................................ 52


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo chung của một acylhydrazon thế ............................... 2
Hình 1.2. Các dẫn chất acylhydrazon với tác dụng gây độc tế bào ung thư ............ 3
Hình 1.3. (a) Cấu trúc của chất PAC-1. (b) PAC-1 hoạt hóa procaspase-3 thành
caspase-3 với EC50 = 0,22 μM trên in vitro. (c) PAC-1 là tác nhân phân cắt
procaspase-3 dẫn tới hoạt hóa caspase-3 ............................................................... 4
Hình 1.4. Cấu trúc của chất S-PAC-1, WF-208, WF-210, B-PAC-1 ....................... 5
Hình 1.5. Dẫn chất acylhydrazon với các tác dụng sinh học khác .......................... 6
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và các quinazolinon ......................................... 9
Hình 1.7. Dẫn chất 4(3H)-quinazolinon với tác dụng gây độc tế bào ung thư ...... 10
Hình 1.8. Cấu trúc của Raltitrexed ...................................................................... 11
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp các acylhydrazon mục tiêu V ....................................... 19

Sơ đồ 1.13. Dehydro hóa 2,3-dihydroquinazolin-4(1H)-on thành
quinazolin-4(3H)-on ............................................................................................. 15
Sơ đồ 3.1. Quy trình tổng hợp chung .................................................................... 22
Sơ đồ 3.2. Quy trình tổng hợp dẫn chất Va-f ........................................................ 23
Sơ đồ 3.3. Quy trình tổng hợp chất IIa ................................................................. 23
Sơ đồ 3.4. Quy trình tổng hợp chất IIIa ............................................................... 24
Sơ đồ 3.5. Quy trình tổng hợp chất IVa ................................................................ 25
Sơ đồ 3.6. Quy trình tổng hợp chất Va ................................................................. 25
Sơ đồ 3.7. Quy trình tổng hợp chất Vb ................................................................. 26
Sơ đồ 3.8. Quy trình tổng hợp chất Vc.................................................................. 27


Sơ đồ 3.9. Quy trình tổng hợp chất Vd ................................................................ 27
Sơ đồ 3.10. Quy trình tổng hợp chất Ve ................................................................ 28
Sơ đồ 3.11. Quy trình tổng hợp chất Vf ................................................................ 29
Sơ đồ 3.12. Quy trình tổng hợp dẫn chất Vg-i ...................................................... 29
Sơ đồ 3.13. Quy trình tổng hợp chất Vg ............................................................... 31
Sơ đồ 3.14. Quy trình tổng hợp chất Vh ............................................................... 31
Sơ đồ 3.15. Quy trình tổng hợp chất Vi ................................................................ 32
Sơ đồ 3.16. Quy trình tổng hợp dẫn chất Vj-m ..................................................... 33
Sơ đồ 3.17. Quy trình tổng hợp chất Vj ................................................................ 34
Sơ đồ 3.18. Quy trình tổng hợp chất Vk ............................................................... 35
Sơ đồ 3.19. Quy trình tổng hợp chất Vl ................................................................ 35
Sơ đồ 3.20. Quy trình tổng hợp chất Vm .............................................................. 36
Sơ đồ 4.1. Cơ chế phản ứng tạo IIIa-c ................................................................. 54


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư hiện là căn bệnh nguy hiểm hàng đầu với tỷ lệ mắc, tỷ lệ tử vong ở
mức cao và ngày càng gia tăng theo thời gian. Nguyên nhân chủ yếu của quá trình

thuốc mới [10, 30]. Việc thay đổi các tiểu đơn vị liên kết với các nhóm chức
carbonyl và imin của acylhydrazon sẽ dẫn đến việc tạo thành các dẫn chất tương
ứng, góp phần đa dạng hóa các mục tiêu phân tử [30].

Hình 1.1. Công thức cấu tạo chung của một acylhydrazon thế
1.1.2. Tác dụng sinh học
1.1.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2006, Jin L. và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và đánh giá tác dụng ức
chế sự phát triển của khối u của các dẫn chất thế N'-benzyliden-3,4,5trimethoxybenzohydrazid (1). Kết quả cho thấy, việc thay đổi nhóm thế trên vòng
phenyl đã dẫn đến hiệu quả gây độc tế bào ung thư khác nhau của các dẫn chất
acylhydrazon này. Trong đó, các dẫn chất mang nhóm thế R= 2-F, 3-F, 4-F, 4-CF3
cho hiệu quả tốt nhất trên dòng tế bào PC-3 với giá trị IC50 tương ứng là 0,2 µM,
1,8 µM, 0,2 µM và 1,2 µM (hình 1.2), còn dẫn chất với R = 2-F, 4-F, 4-CF3 cho tác
dụng ức chế trung bình trên các dòng tế bào Bcap37, BGC-823 [21].
Một số dẫn chất acylhydrazon mang khung furan đã được các nhà khoa học
người Trung Quốc nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính kháng ung thư trên 4 dòng
tế bào HL-60, BGC-823, Bel-7402, KB. Kết quả cho thấy dẫn chất (2) (hình

1.2) có hiệu quả ức chế đặc biệt tốt trên dòng tế bào HL-60 với IC50 = 16,4 μM,
mạnh hơn cả chất đối chiếu dương là doxorubicin (IC50 = 53,3 μM). Thử nghiệm in

2


silico dự đoán độc tính của dẫn chất này cũng đã chỉ ra rằng (2) an toàn và có đủ
điều kiện để phát triển thành thuốc trên lâm sàng [7].
Nghiên cứu của Zhang B. và cộng sự đã công bố, trong số các dẫn chất
diaryl urea mang khung acylhydrazon tổng hợp được, dẫn chất (3) (hình 1.2) có khả
năng gây độc tế bào mạnh nhất đối với cả ba dòng tế bào ung thư thử nghiệm A549,
MDA-MB-231, HL-60 với giá trị IC50 tương ứng là 0,41 μM, 0,24 μM và 0,23 μM

chất mang khung diaryl urea, các dẫn chất benzothiazol, oxadiazol…) được tổng
hợp và đánh giá tác dụng sinh học [40]. Trong số đó, bốn dẫn chất: S-PAC-1, WF210, WF-208 và B-PAC-1 (hình 1.4) với hoạt tính tốt nhất, cộng với việc mang
nhóm chức thân dầu trong công thức phân tử giúp cải thiện tính thấm tế bào đã
được lựa chọn để nghiên cứu sâu hơn trên in vivo [48, 51].

4


Hình 1.4. Cấu trúc của chất S-PAC-1, WF-208, WF-210, B-PAC-1
1.1.2.2. Các tác dụng sinh học khác
Ngoài tác dụng gây độc tế bào ung thư, các dẫn chất acylhydrazon còn cho
thấy nhiều tác dụng sinh học quan trọng khác, chẳng hạn như tác dụng chống sốt rét
[27], giảm đau, chống viêm [8], kháng khuẩn [6], chống co giật [9], chống trầm
cảm [13]…
Trong các dẫn chất acylhydrazon mang cấu trúc 5-methyl-2-benzoxazolin
mà cácnhà khoa học Thổ Nhĩ Kỳ tổng hợp được, hợp chất 2-(5-methyl-2oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-clorobenzyliden)acetohydrazid (4a) và 2-(5methyl-2-oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-methylbenzyliden)acetohydrazid (4b)
(hình 1.5) cho tác dụng giảm đau mạnh hơn morphin và aspirin, trong khi đó hợp
chất

2-(5-methyl-2-oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-methoxylbenzyliden)

acetohydrazid (4c) (hình 1.5) cho tác dụng chống viêm tốt nhất ở liều 200 mg/kg
[24].
Silva A.G. và các cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất hydrazon thế thienyl.
Trong đó, hợp chất (5a) (hình 1.5) cho thấy hiệu quả giãn mạch tốt nhất. Các dẫn
chất của (5a) cũng thể hiện tác dụng giãn mạch trong các thử nghiệm in vivo. Đặc

5



Hầu hết các nghiên cứu tổng hợp acylhydrazon đều sử dụng phương pháp cổ điển
này làm nền tảng vì phản ứng dễ thực hiện, quá trình tinh chế nhanh, đơn giản, hiệu
suất phản ứng cao, có thể xét một số ví dụ sau:
Các dẫn chất acylhydrazon thơm đã được tổng hợp bởi Pandey V.K. và cộng
sự bằng cách đun hồi lưu hydrazid với các aldehyd thơm thích hợp trong acid acetic
băng (sơ đồ 1.2). Sản phẩm sau đó được kết tủa bằng methanol và được làm sạch
bằng ethanol để đạt được độ tinh khiết mong muốn [33].

Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn chất acylhydrazon thơm
Vera-Divaio M.A. và cộng sự đã tổng hợp một dãy các dẫn chất
carbohydrazid từ nguyên liệu ban đầu là phenyl pyrazol carboxaldehyd. Các
carboxaldehyd này sẽ được chuyển thành dẫn chất -CONHNH2 tương ứng, sau đó
tiếp tục phản ứng với aldehyd thích hợp trong ethanol để thu được các các dẫn chất
acylhydrazon mong muốn (sơ đồ 1.3) [46].

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các dẫn chất carbohydrazid từ phenyl pyrazol carboxaldehyd
Các dẫn chất mới của acid mefenamic mang khung acylhydrazon đã được
tổng hợp bởi Almasirad A. và cộng sự theo sơ đồ 1.4. Hỗn hợp aldehyd và hydrazid
được phản ứng trong ethanol ở 30oC với sự hiện diện của HCl đặc làm chất xúc tác
[2].

7


Sơ đồ 1.4. Tổng hợp dẫn chất acidmefenamic mang khung acylhydrazon
Tại Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Hữu Đĩnh và cộng sự đã sử dụng acid
isoeugenoxyacetic làm nguyên liệu ban đầu để tổng hợp một loạt các dẫn chất
acylhydrazon mang vòng furoxan (sơ đồ 1.5) [29].

Sơ đồ 1.5. Tổng hợp các dẫn chất acylhydrazon có chứa vòng furoxan

Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và các quinazolinon
1.2.2. Tác dụng sinh học
1.2.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
9


El-Azab A.S. và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử hoạt tính gây độc tế
bào của dãy chất 6-cloro-2-p-tolyl-quinazolinon. Kết quả cho thấy hợp chất (7)
(hình 1.7) có hoạt tính gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau: tế
bào ung thư thận, ung thư thần kinh, ung thư tử cung, ung thư phổi với các giá trị
IC50 tương ứng là 4,07 µM, 7,41 µM, 7,41 µM, 7,94 µM [11].
Kết quả nghiên cứu của Rhee H.K. và cộng sự trên 30 dẫn chất 2phenylquinazolinon mà nhóm tổng hợp được cho thấy một số dẫn chất khả năng
gây độc tế bào tương đối mạnh với IC50 từ 2,0 - 25,0 µM trên các dòng tế bào ung
thư: trực tràng, cổ tử cung, tuyến tiền liệt, vú, bạch cầu. Đặc biệt hợp chất (8) (hình
1.7) cho thấy độc tính tế bào mạnh nhất trên tất cả các dòng tế bào ung thư thử
nghiệm (IC50= 2,5 - 8,6 µM) [38].
Trong một nỗ lực để tìm kiếm các chất chống ung thư antifolat mới, Cao
S.L. và cộng sự đã tổng hợp một loạt các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon mang khung
dithiocarbamat và tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng khối u in vitro trên dòng tế
bào ung thư bạch cầu K562 ở người bằng phương pháp MTT. Trong số các hợp
chất

tổng

hợp

được,

(4-hydroxy-2-methyl-3,4,4a,8a-tetrahydroquinazolin-6-


Cấu trúc hóa học

Tác dụng
An thần, chống lo

1

Afloqualon

âu, giảm đau, kháng
histamin

11


2

Albaconazol

3

Balaglitazon

4

Cloroqualon

Chống nấm

Hạ huyết áp, điều trị

Chống dị ứng

1.2.3. Phương pháp tổng hợp
Nhìn chung, 4(3H)-quinazolinon và các dẫn xuất của nó tương đối dễ tổng
hợp. Kể từ hợp chất quinazolinon đầu tiên, 2-ethoxy-4(3H)-quinazolinon, được

12


tổng hợp vào năm 1869 thông qua phản ứng giữa acid anthranilic và cyanua trong
ethanol thì hóa tổng hợp 4(3H)-quinazolinon đã có nhiều bước tiến với sự ra đời
của nhiều phương pháp mới hiệu quả hơn [47].
1.2.3.1. Phản ứng Niementowski và phản ứng Niementowski mở rộng
4(3H)-quinazolinon là sản phẩm ngưng tụ chính của anthranilic acid và
amid, có thể được tạo ra một cách đơn giản và dễ dàng khi cho acid anthranilic tác
dụng với lượng dư formaldehyd ở 120oC. Phản ứng tạo ra hợp chất oamidobenzamid trung gian trước khi cho ra sản phẩm cuối cùng với hiệu suất lên
đến 90% (sơ đồ 1.9). Phản ứng này thường được gọi là phản ứng tổng hợp
Niementowski, đặt theo tên của người khám phá là Stefan Niementowski (18661925) [53]. Niementowski lần đầu tiên mô tả phản ứng này vào năm 1895 và cho
đến tận bây giờ đây vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất trong
tổng hợp các quinazolinon với các ưu điểm:
-

Nguyên liệu ban đầu sẵn có, đa dạng.

-

Phản ứng tiến hành đơn giản, dễ dàng, hiệu suất phản ứng cao.

-


điều kiện nhiệt độ phòng hoặc cao hơn. Methaqualon (13) có thể được điều chế dễ
dàng bằng cách đun hồi lưu hỗn hợp của (12) với o-toluidin trong toluen trong điều
kiện cất đẳng phí cho hiệu suất cao (sơ đồ 1.12) [35].

Sơ đồ 1.12. Tổng hợp 4(3H)-quinazolinon từ các dẫn chất 4H-3,1-benzoxazin-4-on

14