BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

TRẦN DIỄM HƢƠNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƢ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
N-HYDROXYBENZAMID MANG KHUNG
QUINAZOLIN-4(3H)-ON

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

TRẦN DIỄM HƢƠNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƢ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
N-HYDROXYBENZAMID MANG KHUNG
QUINAZOLIN-4(3H)-ON
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƢỢC PHẨM
VÀ BÀO CHẾ THUỐC

Cuối cùng, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, ngƣời thân và bạn
bè đã quan tâm, động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả những tình cảm và sự giúp đỡ mà
ngƣời thân và bạn bè đã dành tặng cho tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 4 tháng 4 năm 2018
Học viên
Trần Diễm Hƣơng


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .........................................................................................2
1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC) ..................................................................2
1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase (HDAC) ....................................................2
1.1.2. Phân loại các HDAC ....................................................................................3
1.1.3. Cấu trúc enzym HDAC và cơ chế deacetyl hóa ............................................4
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC..............................................................................5
1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC .................................................................5
1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC ............................................................6
1.2.3. Liên quan cấu trúc tác dụng của các chất ức chế HDAC ............................7
1.3. QUINAZOLIN-4(3H)-ON VÀ DẪN CHẤT ......................................................9
1.3.1. Tác dụng sinh học .........................................................................................9
1.3.2. Phương pháp tổng hợp ...............................................................................12
1.4. MỘT SỐ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TỔNG HỢP CÁC ACID
HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC TRONG NƢỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI ...........13

4.3. THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC .........................................................................56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
13

C-NMR : Carbon-13 nuclear magnetic resonance
(Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân carbon)

1

H-NMR

: Proton nuclear magnetic resonance
(Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton)

AcOH

: Acid acetic

ADN

: Acid desoxyribonucleic

CU

: Connecting unit (Nhóm liên kết)

FDA

: U.S. Food and Drug Administration
(Cục quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Mỹ)

H (%)

: Hiệu suất

HAT

: Histon acetyltransferase

HDAC

: Histon deacetylase

HDACi

: Histon deacetylase inhibitors
(Các chất có tác dụng ức chế HDAC)

IC50

: The half maximal inhibitory concentration
(Nồng độ ức chế 50%)

IR

: Infrared (Hồng ngoại)


NCI-H23

: Dòng tế bào ung thƣ phổi

NST

: Nhiễm sắc thể

PC-3

: Dòng tế bào ung thƣ biểu mô tuyến tiền liệt ngƣời

Rf

: Hệ số lƣu giữ trong TLC

s

: Singlet (Vạch đơn trong phổ NMR)

SAHA

: Acid suberoylanilid hydroxamic

SRG

: Surface recognition group (Nhóm nhận diện bề mặt)

SW620


ZBG

: Zinc binding group (Nhóm kết thúc gắn kẽm)

δ (ppm)

: Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) trong phổ NMR

ν

: Dao động hóa trị trong phổ IR


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Chỉ số lý hóa và hiệu suất tổng hợp các acid hydroxamic từ ester. ........ 39
Bảng 3.2. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tonc) của các chất IVa-h ...................... 40
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ IR của các dẫn chất IVa-h .................................. 41
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ MS của các dẫn chất IVa-h ................................. 42
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các dẫn chất IVa-h ........................ 43
Bảng 3.6. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các dẫn chất IVa-h ....................... 45
Bảng 3.7. Kết quả thử tác dụng ức chế HDAC của các dẫn chất IVa-h ................. 46
Bảng 3.8. Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của các dẫn chất IVa-h ..... 47


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Cấu trúc của nucleosom và vai trò của HAT, HDAC. ............................... 2
Hình 1.2. Bảng phân loại các HDAC. ........................................................................ 3

Sơ đồ 3.6. Qui trình tổng hợp chất IVc. ................................................................... 29
Sơ đồ 3.7. Qui trình tổng hợp chất IVd. ................................................................... 31
Sơ đồ 3.8. Qui trình tổng hợp chất IVe. ................................................................... 33
Sơ đồ 3.9. Qui trình tổng hợp chất IVf. .................................................................... 34
Sơ đồ 3.10. Qui trình tổng hợp chất IVg. ................................................................. 36
Sơ đồ 3.11. Qui trình tổng hợp chất IVh. ................................................................. 38
Sơ đồ 4.1. Cơ chế phản ứng đóng vòng quinazolin. ................................................. 49
Sơ đồ 4.2. Cơ chế phản ứng alkyl hóa ...................................................................... 50
Sơ đồ 4.3. Cơ chế phản ứng tạo acid hydroxamic. ................................................... 51


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, cùng những thành tựu mang tính đột phá trong lĩnh
vực sinh học thì hiểu biết về chức năng và hoạt động của cơ thể sống ở mức độ tế
bào, mức độ phân tử ngày càng đƣợc làm rõ. Các thuốc chống ung thƣ mới ra đời
hầu hết đều bắt nguồn từ mục tiêu phân tử nhằm tăng hiệu quả điều trị và giảm độc
tính so với các phƣơng pháp cổ điển nhƣ hóa trị hay xạ trị. Một số đích tác dụng mà
các thuốc chống ung thƣ hiện nay đang hƣớng đến nhƣ các protein kinase, protein
gây ung thƣ Bcl-2, HAT, HDAC… trong đó đích HDAC đang mở ra nhiều triển
vọng. Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự huy động quá mức các HDAC có khả
năng gây nên các sai lệch trong quá trình phiên mã, làm kích thích sự phát triển của
các tế bào ung thƣ [18], [26]. Hiện nay, trong các chất ức chế HDAC đƣợc tổng hợp
và công bố, nhóm các dẫn chất của acid hydroxamic có hoạt tính khá tốt trong đó
điển hình là SAHA (Zolinza®) là chất ức chế enzym HDAC đầu tiên đƣợc FDA cấp
phép lƣu hành năm 2006 cho điều trị u da tế bào lympho T (CTCL) [8]. Sau đó là
belinostat (Beleodaq®), gần đây nhất panobinostat (Farydax®) cũng đƣợc FDA cấp
phép sử dụng trong điều trị một số bệnh ung thƣ.
Theo hƣớng tiếp cận này, nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dƣợc - Đại học
Dƣợc Hà Nội cũng đã thiết kế, tổng hợp, thử hoạt tính và công bố nhiều dãy chất
dẫn xuất acid hydroxamic hƣớng ức chế HDAC có hoạt tính kháng tế bào ung thƣ

Histon có hai dạng tồn tại là acetyl hóa hoặc deacetyl hóa đƣợc chuyển hóa
qua nhau nhờ 2 enzym là histon acetyltransferase (HAT) và histon deacetylase
(HDAC). Ở dạng acetyl hóa dƣới xúc tác của HAT, điện tích dƣơng nhóm ε-NH2
của lysin ở đầu N của histon bị trung hòa, NST đƣợc tháo xoắn, quá trình phiên mã
đƣợc xảy ra [19]. Ngƣợc lại, ở dạng deacetyl hóa dƣới tác dụng của HDAC, histon

2


tích điện dƣơng lớn ở đầu N, tƣơng tác mạnh với ADN, đóng xoắn NST, ngăn cản
quá trình phiên mã [18] (xem hình 1.1).

1.1.2. Phân loại các HDAC
Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định đƣợc 18 loại HDAC có mặt ở con
ngƣời và chúng đƣợc chia thành 4 nhóm [10], [11], [31]:
- Nhóm I: HDAC-1, HDAC-2, HDAC-3, HDAC-8.
- Nhóm II: HDAC-4, HDAC-5, HDAC-6, HDAC-7, HDAC-9, HDAC-10.
- Nhóm III: Sirtuin 1-7.
- Nhóm IV: HDAC-11.

Hình 1.2. Bảng phân loại các HDAC.
Nhóm I, II và IV đƣợc coi là những HDAC “kinh điển” là những enzym phụ
thuộc Zn2+. Vị trí xúc tác của chúng có dạng túi với một ion Zn2+ ở đáy nên những
enzym này có thể bị ức chế bởi các hợp chất tạo chelat với Zn2+ nhƣ các acid
hydroxamic. Nhóm III là những sirtuin không bị ức chế bởi những hợp chất nhƣ vậy
vì chúng có cơ chế hoạt động khác là phụ thuộc vào NAD+ [20].

3



cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung thƣ nhƣ chu trình tế bào, chu trình
biệt hóa, chu trình chết theo chƣơng trình [19]. Do vậy, mục tiêu phân tử HDAC là
một hƣớng nghiên cứu đầy triển vọng của nhiều thuốc điều trị ung thƣ mới trong đó
có các chất ức chế HDAC.

1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC
Dựa vào cấu trúc hóa học, các chất ức chế HDAC đƣợc chia thành 6 nhóm:
các acid hydroxamic, các acid carboxylic mạch ngắn, các peptid vòng, các
aminobenzamid, các epoxyceton và các phân tử lai [37], [46] (xem hình 1.4). Mỗi
nhóm chất ức chế HDAC đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng, trong đó nhóm acid
hydroxamic bị nhanh thải trừ, tác dụng ức chế HDAC không chọn lọc nhƣng có ƣu
điểm là ức chế ở nồng độ rất thấp (cỡ nM) và cấu trúc đơn giản [11], [24].
Năm 1990, trichostatin A (TSA) là chất đầu tiên thuộc nhóm acid hydroxamic
đƣợc tìm thấy có tác dụng ức chế HDAC bởi Yosida và cộng sự [11]. Sau đó,
SAHA (vorinostat) với cấu trúc tƣơng tự TSA là chất ức chế HDAC đầu tiên đƣợc
FDA phê duyệt cho điều trị u da tế bào lympho T (CTCL) [14]. Cho đến nay, FDA
đã cấp phép lƣu hành trên thị trƣờng 3 thuốc có tác dụng ức chế HDAC trong điều
trị ung thƣ bao gồm: SAHA (2006), belinostat (2014) và panobinostat (2015).

5


Hình 1.4. Phân loại các chất ức chế HDAC.

1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC
Dựa trên cấu trúc của SAHA, các chất ức chế HDAC thƣờng bao gồm 3 phần
chính [16] (xem hình 1.5):
- Nhóm nhận diện bề mặt hay còn gọi là nhóm khóa hoạt động (Capping group
- SRG): là các vòng thơm hoặc peptid vòng, thƣờng tham gia vào quá trình nhận
diện với bề mặt amino acid của enzym.

O

O
O
O

N

OH

HN
NH HN

NH HN

O

O

O

O

NH HN

O
O
Azumamid E

N

nhiên A cũng có thể chứa hydro (để nhận điện tử từ oxy trong nhóm phenol của
tyrosin tạo liên kết hydro).
+ Phần B: nối ZBG với vùng cầu nối, do đó B phải tạo ít nhất 3 liên kết.
+ Phần C: chứa hydro linh động, tạo liên kết hydro với His132.
+ Phần D: là nhóm cho proton cho His131, tạo liên kết tĩnh điện với His131 và
liên kết chelat mạnh với Zn2+.
+ Phần L: vùng cầu nối.
1.2.3.4. Ảnh hưởng của các yếu tố khác
- Năng lƣợng solvat hóa của phân tử tăng, hoạt tính ức chế HDAC giảm [46].

8


- Các phân tử thân dầu thƣờng có hoạt tính tốt, tuy nhiên kích thƣớc phân tử
quá lớn sẽ bất lợi với hoạt tính [25]. Khi phân tử thuốc quá thân dầu hoặc chứa quá
nhiều vòng 6 cạnh sẽ tạo hiệu ứng không gian, do vậy hoạt tính của chất sẽ giảm
[7]. Những chất có tính thân dầu - thân nƣớc cân bằng thƣờng có lợi cho hoạt tính
của các chất ức chế HDAC-6 [27].
- Phân tử có xu hƣớng cầu hóa sẽ làm thu nhỏ vùng cho dung môi thâm nhập
do các nhóm thân nƣớc bị che khuất. Cấu trúc phân tử càng có xu hƣớng “mở”, hoạt
tính ức chế HDAC sẽ tăng [45].
- Phân tử ở dạng gấp khúc là điều kiện tiên quyết cho tác dụng ức chế chọn lọc
HD1-A (tƣơng đồng HDAC nhóm II). Ngƣợc lại, khi phân tử ở dạng thẳng lại cho
tác dụng ức chế chọn lọc trên HD1-B (tƣơng đồng HDAC nhóm I) [36].
1.3. QUINAZOLIN-4(3H)-ON VÀ DẪN CHẤT
Quinazolin-4(3H)-on là nhóm chất đƣợc quan tâm nhiều nhất trong hệ vòng
quinazolin - một hệ dị vòng thuộc họ benzodiazepin, cấu trúc gồm một vòng benzen
ngƣng tụ với một vòng pyrimidin với nguyên tử nitơ nằm ở vị trí số 1 và 3.
Các dẫn xuất của quinazolin-4(3H)-on cũng đƣợc biết là có tác dụng sinh học :
kháng khuẩn, kháng virus, chống viêm, và chống ung thƣ .

tế bào ung thƣ vòm họng (IC50 = 0,041
0,083

, tế bào ung thƣ biểu bì (IC50 =

[47].

10


Hình 1.9. Cấu trúc hợp chất 2-(naphtalen-1-yl)-6-pyrolidinyl-4-quinazolinon.
Trong những năm gần đây một số dẫn chất 4(3H)-quinazolinon có nhóm thế ở
vị trí số 2 đã đƣợc sử dụng làm tác nhân chống ung thƣ. Ratitrexed (ZD 1694) có độ
tan tốt trong nƣớc, là tác nhân ức chế thymidalat synthase. Chất này tƣơng tự acid
folic đƣợc vận chuyển một cách hiệu quả vào tế bào của động vật có vú qua tác
nhân vận chuyển folat. Hợp chất này đã đƣợc đƣa vào điều trị bệnh ung thƣ kết
tràng tiến triển dƣới tên biệt dƣợc Tomudex® (Astra Zeneca) [22].

Hình 1.10. Cấu trúc của hợp chất Ratitrexed.
Nhƣ vậy, tác dụng chống ung thƣ hay hoạt tính độc tế bào trên tế bào ung thƣ
của các dẫn chất quinazolinon là tác dụng sinh học đƣợc các nhà khoa học quan tâm
nhất. Vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung nghiên cứu hoạt tính kháng
các tế bào ung thƣ. Ngoài ra, dẫn chất quinazolinon còn nhiều tác dụng sinh học
phong phú nhƣ : an thần, gây ngủ, kháng khuẩn, kháng nấm...
* Tác dụng an thần, gây ngủ
Methaqualon là thuốc an thần đƣợc nhà khoa học ngƣời Ấn Độ Gujiral M.L.
phát minh vào năm 1955 trong chƣơng trình nghiên cứu thuốc phòng chống sốt rét
và đƣợc đƣa ra thị trƣờng nhƣ là một thuốc an thần không gây nghiện vào năm 1966
dƣới tên biệt dƣợc: Renonal® , Melsed® hay Mandrax® [38].
Mặc dù, Methaqualon có nhiều tác dụng phụ, nhƣng vẫn có nhiều nghiên cứu

và thời gian phản ứng kéo dài hơn.

12


Sơ đồ 1.1. Phản ứng tổng hợp của Niementowski V.
Patel V.S và Patel S.R đã cải tiến phản ứng Niementowski V. bằng phản ứng
đóng vòng giữa các acid N-acylantharanilic thế với formamid ở nhiệt độ từ 100oC
đến 180oC trong khoảng 3 giờ thu đƣợc dẫn chất 2-aryl-4-quinazolinon với hiệu
suất từ 60% đến 83% [34].

Sơ đồ 1.2. Phản ứng tổng hợp của Patel V.S và Patel S.R.
1.4. MỘT SỐ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TỔNG HỢP CÁC ACID
HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC TRONG NƢỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
Acid hydroxamic là nhóm chất ức chế HDAC đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất,
với nồng độ ức chế nằm trong khoảng micromol đến nanomol.
1.4.1. Thay đổi nhóm khóa hoạt động
Feng T. và cộng sự đã nghiên cứu các chất ức chế HDAC dẫn xuất Nhydroxyfurylacrylamid có mạch nhánh ở nhóm khoá hoạt động (hình 1.12) [17]. Các
hợp chất này đƣợc đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro trên các dòng tế
bào PC-3, HCT116, A549, HepG2 và khả năng ức chế chọn lọc các enzym HDAC1,
HDAC4, HDAC6. Qua nghiên cứu docking hợp chất 3b, các tác giả giải thích 3b có
sự ức chế chọn lọc HDAC6 là do mạch nhánh cồng kềnh ở nhóm khoá hoạt động có
kích thƣớc đủ lớn vừa khít với rãnh trên bề mặt HDAC6, nhƣng không khít với rãnh
trên bề mặt HDAC1 và HDAC4 [17].

Hình 1.12. Các dẫn chất N-hydroxyfurylacrylamid.

13



chế chọn lọc HDAC6. Kết quả

cho thấy hợp chất

N-hydroxy-4-(2-[(2-

hydroxyethyl)(phenyl)amino]-2-oxoethyl)benzamid (HPOB) 6 cho hoạt tính ức chế
chọn lọc HDAC6 in vitro và in vivo (hình 1.15) [28].

Hình 1.15. Cấu trúc HPOB trong nghiên cứu của Lee J.H. và cộng sự.
1.5. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP ACID HYDROXAMIC
Acid hydroxamic là sản phẩm thu đƣợc của phản ứng giữa các dẫn chất của
acid carboxylic nhƣ ester, clorid acid, anhydrid... với hydroxylamin. Dƣới đây, luận
văn xin trình bày một số phƣơng pháp phổ biến tổng hợp acid hydroxamic đi từ
nguyên liệu ester và acid carboxylic cho tác dụng với hydroxylamin.
1.5.1. Tổng hợp acid hydroxamic từ ester
Đây là phƣơng pháp đƣợc nhiều nhóm nghiên cứu áp dụng để tổng hợp các
acid hydroxamic, ví dụ nhƣ Andrianov và cộng sự (năm 2008) [2] hay Hanessian và
cộng sự (năm 2007) [21]. Các nhóm nghiên cứu trên đều tổng hợp acid hydroxamic
từ methyl ester phản ứng với hydroxylamin trong dung môi MeOH ở môi trƣờng
kiềm NaOH. Phản ứng xảy ra ở điều kiện từ 0-25oC vớ hiệu suất khá cao (xem sơ
đồ 1.3).

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp một số dẫn chất amid ngược của SAHA.

15