VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT
TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP CHẤT
QUINAZOLIN

Chuyên ngành : Hóa học hữu cơ
Mã số

: 9.44.27.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI – 2019
1


Công trình đƣợc hoàn thành tại Viện Hóa học- Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt nam


Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến
2. TS. Đặng Thị Tuyết Anh

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, tại Học


1


4. Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp được
trên ba dòng tế bào ung thư ở người bao gồm KB (ung thư biểu mô, Hep-G2
(ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ).
3. Điểm mới của luận án:
a. Đã tổng hợp thành công erlotinib hidrocloride theo quy trình cải tiến mới.
b. Tổng hợp được 23 dẫn xuất quinazoline mới trong đó 19 dẫn xuất lai
chứa vòng triazole:
* 4 dẫn xuất lai của erlotinib với các azide khác nhau qua cầu nối triazole
* 4 dẫn xuất quinazoline -4- amin chứa nhóm crown ete ở vị trí C-6, C-7
theo con đường hoàn toàn mới. Các dẫn xuất này dùng để lai hóa với các
azide có các hoạt tính khác qua cầu nối triazole bằng phản ứng click.
* 15 hợp chất lai của các crown ether quinazoline với các azide qua cầu nối triazole
c. Đã khẳng định được cấu trúc của các hợp chất lai mới từ kết quả phân tích
dữ liệu phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 1H-NMR và 13CNMR, HMBC, HSQC) và phổ khối lượng (HRMS).
d. Đã đánh giá hoạt tính của 19 dẫn xuất quinazoline mới trên ba dòng tế bào
ung thư ở người bao gồm KB (ung thư biểu mô, Hep-G2 (ung thư gan) và Lu
(ung thư phổi không phải tế bào nhỏ) trong đó có 13 chất có khả năng gây
độc tế bào ung thư khảo sát. Trong số đó có 8 chất thể hiện hoạt tính chống
tế bào ung thư mạnh với giá trị IC50 có giá trị từ 2 đến 6 µM.
e. Sử dụng mô phỏng protein docking để dự đoán hoạt tính hướng đích của
các hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c
f. Đã tổng hợp được hợp chất 122a có hoạt tính ức chế mạnh nhất đối với cả
ba dòng tế bào KB, Hep-G2 và Lu với giá trị IC50 tương ứng là 0,04 µM, 0,14
µM và 1,03 µM, tương ứng cao gấp 100 lần so với erlotinib. Hợp chất 123c có
giá trị IC50 (1.49; 1.61; 1.81 µM) tương đương với chất chuẩn Ellipticine (IC50
lần lượt là 1.95; 2.72; 1.38 µM).


Các phương pháp tổng hợp erlotinib
Hoạt tính chống ung thư của dẫn xuất quinazoline
Phản ứng click
Kỹ thuật protein docking
3


CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM
Thực nghiệm gồm 25 trang, trình bày chi tiết về các phương pháp
nghiên cứu, quy trình tổng hợp, tinh chế, các tính chất vật lý của các sản
phẩm nhận được như: điểm chảy, hình thái, màu sắc, hiệu suất phản ứng và dữ
liệu chi tiết các phổ IR, HRMS, 1H-NMR, 13C-NMR, HMBC, HSQC, DEPT.
CHƢƠNG 3: THẢO LUẬN KẾT QUẢ
3.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Luận án này tập trung nghiên cứu xây dựng quy trình tối ưu tổng hợp
erlotinib hydrochloride (sơ đồ 3.1) nhằm đưa ra quy trình tổng hợp erlotinib
hydrochloride có khả năng ứng dụng vào sản xuất ở Việt Nam, tổng hợp các dẫn
xuất mới của quinazoline (sơ đồ 3.2) và các hợp chất lai giữa khung quinazoline với
nhóm triazole (sơ đồ 3.3) để tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính sinh học lý thú.

Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp erlotinib hydrocloride (93)
(a) BrCH2CH2OCH3, K2CO3, Bu4NHSO4, DMF, 110°C; (b) H2O, CH3OH, KOH, 30oC; (c)
Urea, 210-220°C; (d) P2O5, xylene, đun hồi lưu; (e) HNO3, acid acetic băng, 0°C; (f)
Na2S2O4, H2O, HCl; (g) DMF-DMA, acid acetic, toluen, 105°C; (h) 3-ethynylaniline, acid
acetic, toluen, 60-110oC; (i) khí HCl, CH3OH, 15-20°C.

4



CH2O), 3,40 (s, 1H, C≡CH), 3,25 (s, 6H, OCH3).

13

C-NMR (DMSO-d6)

170,2; 159,1; 155,1; 151,2; 147,3; 142,3; 130,9; 125,8; 124,0; 122,3; 117,65;
114,2; 108,8; 100,9; 87,1; 80,6; 76,7; 73,5; 51,3.
3.3. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA ERLOTINB- TRIAZOLE
Việc tổng hợp các hợp chất có cấu trúc lai giữa hai hoặc nhiều các
chất có hoạt tính sinh học với nhau cũng là vấn đề hết sức lý thú và mới mẻ,
hiện nay được nhiều nhà khoa học quan tâm. Tổng hợp một hợp chất lai từ
hai hợp chất có hoạt tính chống ung thư, đặc biệt là các chất hoạt động theo
cơ chế tác dụng khác nhau có thể làm tăng hoạt tính hoặc cải thiện những
6


nhược điểm của các hợp chất ban đầu. Mặt khác, các hợp chất có cấu trúc lai
khi đưa vào cơ thể sẽ được thủy phân dần dần nhờ những enzym trong cơ thể
tạo ra các chất ban đầu, do vậy giảm hiệu ứng phụ và tăng hiệu quả do có
thời gian bán hủy dài. Để tìm kiếm và mở rộng những hoạt tính mới lý thú của
các dẫn xuất erlotinib, chúng tôi đã nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của
erlotinib với các azide qua cầu nối triazole bằng phản ứng click. Kết quả thu
được 4 dẫn xuất mới là 105a-d.
HN

HN
N

H3C

N N

N

O

NO2

N

105b

105a
1240C, 75%

1210C, 83%
CN
HN

HN
H3C
H3C

O
O

O
O

NO2


105c
1020C, 86%

Hình 3.19: Cấu trúc hóa học và một số đặc trƣng vật lý của các hợp chất
105a-d
Cấu trúc dự kiến của các hợp chất lai 105a-d được khẳng định bằng các dữ
kiện phổ IR, MS, 1H-NMR và 13C-NMR của chúng.
6,7-Bis(2-methoxyethoxy)-N-(3-(1-(3-nitro-phenyl)-1H-1,2,3-triazol-4yl)phenyl) quinazoline-4-amine 109b
HN
H3C
H3C

O
O

O
O

N
N

N N
NO 2

N

Chất rắn không màu. Nhiệt nóng chảy 121oC. Hiệu suất 83%.
7


hoặc nhóm phenyl ở vị trí meta [17,107]. Một số trong số chúng được chứng
minh là hoạt động trong xét nghiệm phosphoryl hóa nội bào EGFR qua trung
gian trong tế bào khối u của con người A431 [17] trong khi một loại khác
cho thấy có hoạt tính rất mạnh chống phân ly bởi sự ức chế của cả hai thụ
8


thể tyrosine kinase bao gồm EGFR, VEGFR, PDGFR, và nonreceptor TKs
bao gồm C-Src và Abl kinase với hoạt tính ức chế cao hơn chống lại EGFR
[107]. Theo kết quả được đề cập ở trên, và xuất phát từ erlotinib, chúng tôi
đã nghĩ ra và tổng hợp serie của các quinazoline hợp nhất vòng dioxygenated
chứa nhóm ethynyl ở vị trí meta của aniline không có vòng, với mục đích thu
thập các tác nhân hiển thị các hoạt động chống ung thư mạnh hơn.
Trong nghiên cứu này, sự tổng hợp các crown ether quinazoline
119a-d qua 5-6 bước bằng hai con đường khác nhau. Một là từ các
benzaldehyd khác nhau, hai là từ acid 3,4-dihidroxy benzoic 106 như mô tả
trong sơ đồ 3.14.
Các phản ứng tổng hợp các dẫn xuất quinazoline theo sơ đồ 3.2
Kết quả thu được 4 dẫn xuất quinazoline chứa nhóm crown ether ở vị trí C-6, C-7

Hình 3.26: Cấu trúc của 4 hợp chất 4-aminoquinazoline chứa nhóm
crown ether ở vị trí C-6, C-7 119a-d.
Cấu trúc của các hợp chất 119a-d được xác định đơn giản dựa trên
phân tích dữ liệu phổ, bao gồm IR và 1H-NMR, HRMS.

9


3.5. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI QUINAZOLINE-TRIAZOLE
Sau khi có được các 4-anilinoquinazoline chúng tôi tiến hành tổng hợp


nitrophenyl-

và

trifluoromethylphenylazide tạo ra các hợp chất lai triazole thay thế 4anilinoquinazoline-mục tiêu 120-123a-d với hiệu suất 70-90% (sơ đồ 3.3).
Cấu trúc của các hợp chất lai 120-123a-d được xác định bằng quang phổ 1HNMR, 13C-NMR và MS (ESI) của chúng. Đáng chú ý, phổ 1H-NMR của các
hợp chất lai cho thấy một pic singlet tại 9,17-9,65 ppm tương ứng với

10


triazolyl proton, trong khi phổ 13C-NMR cho thấy các đỉnh ở 120-123 ppm
và 147-149 ppm tương ứng với đặc tính CH và Cq của vòng triazole.
Phản ứng tổng hợp các hợp chất lai theo sơ đồ 3.3
Kết quả thu được 4 dãy các hợp chất lai của các hợp chất 119a-d
3.5.1. Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119a
Các hợp chất lai dãy 120a-d đều là các tinh thể không màu có điểm chảy từ
186-267oC. Hiệu suất tổng hợp 72%-90%.

120a, 212oC, 87%

120b, 242-243oC, 87%.

120c, 267oC. 72%

120d, 186oC, 90%

Hình 3.32: Cấu trúc hóa học và đặc trƣng vật lí của các hợp chất lai 120a-d
Cấu trúc của hợp chất 120a được chứng minh bằng các phổ IR, NMR.


12


5-(4-(3-([1,3]Dioxolo[4,5-g]quinazolin-8-ylamino)phenyl)-1H-1,2,3triazol-1-yl)-2-(trifluoro-methyl)benzonitrile (121d)

Chất rắn màu vàng nhạt. Nhiệt độ nóng chảy 256-257oC. Hiệu suất 90%.
IR (KBr) 3282, 3132, 2238 (CN), 1615, 1580, 1529, 1493, 1470,
1439, 1386, 1315, 1271, 1242, 1217, 1183, 1135, 1030, 911, 845, 790, 688
cm-1. 1H-NMR (DMSO-d6, 500 MHz) δ 9.60 (1H, s, H-triazole), 9.53 (1H, s,
NH), 8.59 (1H, s, H-19), 8.54 (1H, d, J = 8.5 Hz, H-23), 8.49 (1H, s, H-2),
8.47 (2H, m, H-11, H-22), 8.14 (1H, s, H-5), 7.93 (1H, d, J = 8 Hz, H-15),
7.63 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-13), 7.52 (1H, t, J = 8 Hz, H-14), 7.19 (1H, s, H9), 6.25 (2H, s, OCH2).

C-NMR (DMSO-d6, 125 MHz) δ 156.9 (C-4),

13

153.0 (C-2), 152.4 (C-6), 148.6 (C-9a), 148.0 (C-16), 147.3 (C-8), 140.3 (C10), 139.7 (C-18), 137.5 (C-22), 132.7 (q, J = 32.5 Hz, C-21), 129.8 (C-12),
129.2 (C-14), 123.7 (C-23), 122.2 (C-15), 120.4 (C-13), 120.2 (C-17), 118.9
(C-11), 1181 (C-19), 115.0 (C≡N), 110.2 (C-4a), 107.7 (C-20), 104.6 (C-9),
102.3 (C-7), 98.9 (C-5). HRMS Theo tính toán: C25H15F3N7O2: 502.1161
[M+H]+; Tìm thấy: 502.1233.
Cấu trúc của các chất 121a-c được chứng minh tương tự chất 121d
bằng các phổ IR, NMR, MS.
3.5.3 Tổng hợp các hợp chất lai của dẫn xuất 119c
Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của hợp chất 119c thu được 4 hợp chất lai 122a-d
Cấu trúc của hợp chất 122a được chứng minh bằng các phổ IR, NMR,
HSQC, HMBC, DEPT, MS.


IR (KBr) 2926, 1609, 1574, 1537, 1479, 1415, 1350, 1330, 1064,
991 cm . H-NMR (DMSO-d6, 500 MHz) δ 9.81 (1H, s, NH), 9.17 (1H, s),
-1 1

8.58 (1H, s), 8.48 (1H, s), 8.26 (1H, dd, J = 8 Hz, J = 1 Hz), 8.18 (1H, d, J =
9 Hz), 8.02-7.97 (2H, m), 7.91 (1H, d, J = 8 Hz), 7.89 (1H, td, J = 8.5 Hz, J
= 2 Hz), 7.65 (1H, d, J = 8 Hz), 7.51 (1H, t, J = 8 Hz), 7.26 (1H, d, J = 9
Hz), 4.36-4.31 (4H, m, OCH2), 2.24 (2H, t, J = 5.5 Hz, OCH2CH2CH2O).
13

C-NMR (DMSO-d6, 125 MHz) δ 157.7, 154.3, 153.0, 147.2, 144.2, 140.1,

134.7, 131.5, 130.2, 129.4, 129.2, 127.6, 125.7, 122.9, 122.6, 121.1, 121.0,
119.4, 117.5, 70.8, 70.7, 30.9. HRMS theo tính toán: C25H20N7O4: 482.1499
[M+H]+; Tìm thấy: 482.1573.
3.6. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HỢP
CHẤT QUINAZOLINE, QUINAZOLINE-TRIAZOLE
3.6.1. Kết quả thử hoạt tính độc tế bào
Quá trình khảo sát hoạt tính gây độc tế bào được thực hiện tại phòng
Hóa sinh ứng dụng của viện Hóa học. Các hợp chất sau tổng hợp được đánh
giá hoạt tính gây độc tế bào với 3 dòng tế bào ung thư ở người, bao gồm KB
(ung thư biểu mô, Hep-G2 (ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế
bào nhỏ). Chúng tôi sử dụng Erlotinib, erlotinib hydrochloride (nguyên liệu
bào chế thuốc chữa ung thư phổi không phải tế bào nhỏ) và ellipticine làm
chất đối chứng dương tính. Các kết quả thử hoạt tính được trình bày trong
Bảng 3.5. Như thể hiện trong Bảng 3.5, nói chung, các hợp chất tổng hợp
được đều thể hiện các tác dụng ức chế độc tế bào tốt trong hầu hết các
trường hợp và có hoạt tính ức chế cao hơn so với các thuốc tham chiếu
erlotinib và erlotinib hydrochloride.



R

2-NO2
H
3-NO2
4-NO2
3-CN-4-CF3
2-NO2
-OCH2O3-NO2
4-NO2
3-CN-4-CF3
2-NO2
-O(CH2)2O3-NO2
4-NO2
3-CN-4-CF3
2-NO2
-O(CH2)3O3-NO2
3-CN-4-CF3
Erlotinib
Erlotinib.HCl
Ellipticine

Hợp
chất

IC50
(KB), µM

IC50

1.46
75.60
193.33
6.35
30.10
4.59
2.60
0.04
3.51
79.09
0.27
54.83
20.44
53.17
1.49
13.01
49.62
1.95

4.16
4.64
286.75
8.11
1.86
26.17
207.01
6.88
11.29
6.10
2.84

1.81
99.76
31.15
1.38

Sự thay thế bởi các dị vòng oxy khác nhau trên các vị trí 6 và 7 của bộ
khung quinazoline đã ảnh hưởng đến sự ức chế độc tế bào khác nhau. Kết
quả hoạt tính cho thấy hợp chất 119a và dẫn xuất dioxin 119c rõ ràng có
hoạt tính độc tế bào mạnh hơn các dẫn xuất dioxolan và dioxepine 119b,
119d. Hiệu quả của những thay thế không thuận lợi này có thể là kết quả của
sự cản trở vô trùng. Đặc biệt hơn nữa, các hợp chất 119a và 119c được tìm

16


thấy là chất ức chế độc tế bào chống lại cả ba dòng tế bào ung thư mạnh hơn
erlotinib và erlotinib hydrochloride với IC50 có giá trị từ 2 đến 6 µM.
Bằng phản ứng click tạo cầu nối triazole liên kết hai hợp phần crown
ether quinazoline 119 với các azide đã tạo ra dãy các hợp chất lai 120-123 có
hoạt tính độc tế bào tăng lên đáng kể. So sánh với dược điển và các thuốc
tham chiếu có tác động độc tế bào với giá trị giá trị IC50 từ 2 đến 100 µM thì
các hợp chất lai tổng hợp được 120a, c, d, 121b, d, 122a, b , d và 123c có
tác động mạnh hơn khá nhiều (với giá trị IC50 dao động từ 0.04 µM đến 25
µM). Kết quả này cho thấy đây là một con đường tổng hợp các hợp chất đầy
hứa hẹn trong hoạt động chống lại các dòng tế bào ung thư này. Điều tra sơ
bộ về các mối quan hệ cấu trúc hoạt động (SAR) của các hợp chất lai tổng
hợp 120-123 đã cho thấy bản chất của các vòng dị thế oxy và nhóm aryl liên
kết với vòng triazole đã ảnh hưởng đến hoạt tính độc tế bào đáng kể. Ví dụ,
kết quả cho thấy hoạt tính độc tế bào của dioxan thay thế tương tự 122a-d
mạnh hơn so với dioxolane tương ứng, dioxepine, và các chất tương tự

trúc tinh thể tia X của EGFR từ ngân hàng dữ liệu Protein PDB
(https://www.rcsb.org/): 1) EGFR hoạt hóa không đột biến mang mã 1M17
và 2ITX, 2) EGFR hoạt hóa mang đột biến L834R có mã 2ITV, và 3) EGFR
không hoạt hóa mang mã 4HJO và 1XKK. Các hợp chất 120d, 122a, 122b,
123c được xây dựng cấu trúc 3D sử dụng
phần mềm LigPrep-Schrodinger (https://www.schrodinger.com/ligprep). Mô
phỏng docking được thực hiện trên chương trình ICM-pro bản 3.8
(www.molsoft.com/icmpro).
Kết quả docking cho thấy cả 4 hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c đều
có tương tác tốt với EGFR cả ở dạng hoạt hóa (đột biến hay không đột biến)
và không hoạt hóa hình 3.47 Do đặc tính thân dầu của trung tâm hoạt động
18


của cả 3 đích, khung aminoquinazoline tạo một mạng lưới dày đặc tương tác
van der Waals với các acid amin quan trọng như Leu844, Val726, Ala743,
Lys745 của đột biến L858R. Ngoài ra, nhóm triazole cũng tương tác mạnh
với các acid amine thân dầu tại miệng túi như Lys745. Nhìn chung các hợp
chất đầu cho thấy khả năng ức chế EGFR cả ở dạng hoạt hóa và không hoạt
hóa. Tuy nhiên, khác với erlotinib, cả 4 hợp chất này thể hiện hoạt tính yếu
hơn trên các đích EGFR hoạt hóa(có hoặc không đột biến), trong khi hoạt
tính trên các đích EGFR không hoạt hóa mạnh hơn. Năng lượng liên kết tính
được cho Erlotinib trên cả ba hệ là dao động từ -7,1 đến 9,9 kcal/mol. Trong
khi đó, các hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c cho mức năng lượng tương tác
với EGFR hoạt hóa cao hơn erlotinib (từ -10,0 đến -10,6 kcal/mol). Năng
lượng tính cho hệ EGFR không hoạt hóa cao hơn (từ -10,6 đến -12,3
kcal/mol).
Tóm lại, kết quả nghiên cứu mô phỏng docking phân tử đã giúp dự
đoán hoạt tính hướng đích của các hợp chất 120d, 122a, 122b, 123c, góp
phần giải thích cơ chế gây độc tế bào của các hợp chất này. Kết hợp nghiên

(HepG2);

20


119c

122b

IC50 (µM): 2.6 (KB); 2.84 (HepG2);

IC50 (µM): 0.88 (HepG2);

123c
IC50 (µM): 1.49 (KB); 1.61
(HepG2); 1.81( Lu)

122d
IC50 (µM): 0.27 (KB);

Hình 3.48: Cấu trúc của một số hợp chất lai có hoạt tính tốt

21


KẾT LUẬN

1. Luận án đã tổng hợp thành công erlotinib hydrocloride theo quy trình cải tiến.
2. Đã tổng hợp được 39 chất trong đó có 23 dẫn xuất quinazoline; 19 hợp
chất lai mới chưa thấy trong các công bố trước bao gồm:


23