BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGÔ HẠNH THƢƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH
HOẠT TÍNH SINH HỌC MỘT SỐ DẪN XUẤT
INDENOISOQUINOLIN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGÔ HẠNH THƢƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH
HOẠT TÍNH SINH HỌC MỘT SỐ DẪN XUẤT
INDENOISOQUINOLIN


giúp đỡ em rất nhiều về thực nghiệm trong suốt thời gian làm luận án.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, tập thể các thầy cô,
anh chị và các bạn tại Viện Hóa học đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá
trình hoàn thành luận án.
Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô, bạn bè đã dạy dỗ và giúp đỡ
em trong quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn động viên và
ủng hộ em hoàn thành luận án.
Tác giả luận án

Ngô Hạnh Thương


i
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... iv
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .........................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ ix
DANH MỤC PHỤ LỤC .............................................................................................x
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................4
1.1. Các phƣơng pháp tổng hợp indenoisoquinolin .................................................4
1.1.1. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngƣng tụ của
anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff ............................................................5
1.1.2. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của
indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion với các amin bậc 1 ........................................9
1.1.3. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng
của 3–arylisoquinolin .........................................................................................11

2.6.8. Tổng hợp hợp chất 149 .............................................................................48
2.3. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin khi thay đổi nhóm thế vòng D .....48
2.3.1. Tổng hợp hợp chất 150 .............................................................................49
2.3.2. Tổng hợp các imin ....................................................................................49
2.3.3. Tổng hợp các hợp chất có mạch nhánh ester tại vòng B và có nhóm thế
tại vòng D ...........................................................................................................50
2.3.4. Tổng hợp dẫn xuất axit của indenoisoquinolin có nhóm thế ở vòng B....52
2.3.5. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin 159, 160, 161 .......................52
2.3.6. Tổng hợp các dẫn xuất azit-indenoisoquinolin .......................................53
2.4. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất .................................62
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................64
3.1. Tổng hợp các indenoisoquinolin với nhóm thế khác nhau ở vòng B .............64
3.2. Kết quả tổng hợp dẫn xuất lai triazol-indenoisoquinolin 142a-n ...................66
3.3. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai 143a,b.......................................................70
3.4. Tổng hợp các hợp chất lai thông cầu nối triazol.............................................74
3.4.1. Kết quả tổng hợp hợp chất 145 ................................................................74
3.4.2. Kết quả tổng hợp hợp chất 148a-e ...........................................................77
3.5. Kết quả tổng hợp dẫn xuất 149 .......................................................................80
3.6. Chiến lƣợc tổng hợp các dẫn xuất mới của indenoisoquinolin với nhóm thế
metylendioxi, metoxi trên vòng D và các nhóm thế khác nhau trên vòng B. .......83
3.6.1. Kết quả tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm thế metylendioxy
............................................................................................................................84
3.6.2. Kết quả tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm thế metoxy........88


iii
3.7. Kết quả tổng hợp dẫn xuất lai .........................................................................94
3.7.1. Các dẫn xuất lai của indenoisoquinolin-triazol với nhóm thế metylendioxi
............................................................................................................................95
3.7.2. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinolin-triazol với nhóm

KHMDS
MGM
MeOH
NaOMe
NBS
NMR
PDC
PMBCl
P(OEt)3
i-PrOH
TFA
THF

Anhydrit axetic
Azobisisobutyronitril
Benzyl clorit
tert-Butyloxycarbonyl
diclometan
N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide
2,3-diclo-5,6-dicyanobenzoquinon
Dimetylfoocmamit
Dimetyl sulfoxit
axit deoxyribonucleic
Diisopropyl azodicarboxylat
N,N-Diisopropylethylamine
Half maximal effective concentration
trietylamin
etylacetat
The half maximal inhibition concentration
The half maximal inhibitory concentration

Sơ đồ 1. 14. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Mark Cushman ................16
Sơ đồ 1. 15. Tổng hợp dẫn xuất 7-azaindenoisoquinolin..........................................17
Sơ đồ 1. 16. Sơ đồ phá vỡ liên kết cộng hoá trị của DNA ........................................19
Sơ đồ 2. 1. Tổng hợp khung indenoisoquinolin ........................................................49
Sơ đồ 3. 1. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm chức hidroxi và este ....65
Sơ đồ 3. 2. Tổng hợp các hợp chất lai indenoisoquinolin-triazol-AZT ....................65
Sơ đồ 3. 3. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin-imanitib .....................................66
Sơ đồ 3. 4. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm thế hydroxi............67
Sơ đồ 3. 5. Cơ chế phản ứng Click [121] ..................................................................70
Sơ đồ 3. 6. Tổng hợp các este-indenoisoquinolin .....................................................71
Sơ đồ 3. 7. Tổng hợp dẫn xuất 145 ...........................................................................74
Sơ đồ 3. 8. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin-AZT ...........................................77
Sơ đồ 3. 9. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin-imanitib .....................................81
Sơ đồ 3. 10. Chiến lƣợc tổng hợp các dẫn xuất mới indenoisoquinolin ...................84
Sơ đồ 3. 11. Tổng hợp khung indenoisoquinolin với nhóm thế metylendioxi .........85
Sơ đồ 3. 12. Cơ chế phản ứng đóng vòng [127] .......................................................88
Sơ đồ 3. 13. Tổng hợp khung indenoisoquinolin có nhóm thế metoxi .....................89


vi
Sơ đồ 3. 14. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin có nhóm thế metylendioxi .96
Sơ đồ 3. 15. Tổng hợp các dẫn xuất lai indenoisoquinolin-triazol với nhóm thế
metoxi ở vị trí số 10 ................................................................................................100
Sơ đồ 3. 16. Tổng hợp các dẫn xuất lai indenoisoquinolin-triazol với nhóm thế
metoxi ở vị trí số 8 ..................................................................................................104


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1. Mô hình của các phức phân tách topoisomerase......................................18


viii
Hình 3. 26. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 162a ...........................................98
Hình 3. 27. Phổ 13C-NMR của hợp chất 162a ..........................................................99
Hình 3. 28. Phổ 1H-NMR của hợp chất 163c ..........................................................101
Hình 3. 29. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 163c .........................................102
Hình 3. 30. Phổ 13C-NMR của hợp chất 163c.........................................................103
Hình 3. 31. Phổ 1H-NMR của hợp chất 164b .........................................................105
Hình 3. 32. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 164b .........................................105
Hình 3. 33. Phổ 13C-NMR của hợp chất 164b ........................................................106
Hình 3. 34. Một số dẫn xuất indenoisoquinolin đƣợc tổng hợp có hoạt tính chống
ung thƣ cao ..............................................................................................................109
Hình 3. 35. Một số dẫn xuất indenoisoquinolin với nhóm thế metylendioxi và
metoxi có hoạt tính chống ung thƣ cao ...................................................................111


ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Các điều kiện của phản ứng Tandem .......................................................14
Bảng 1. 2. Độc tính tế bào và hoạt tính ức chế top1 của các indenoisoquinolin .....24
Bảng 1. 3. Hoạt tính ức chế tdp1 và top1 ..................................................................27
Bảng 1. 4. Độc tính tế bào của một số hợp chất đƣợc chọn ......................................28
Bảng 3. 1. Kết quả thử hoạt tính sinh học của hợp chất 142-149 ...........................107
Bảng 3. 2. Kết quả thử hoạt tính sinh học của hợp chất 153-164 ...........................110


x
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Phổ của hợp chất 142a ...................................................................... PL1
Phụ lục 2. Phổ của hợp chất 142b ...................................................................... PL2

Phụ lục 30. Phổ của hợp chất 162d .................................................................. PL30
Phụ lục 31. Phổ của hợp chất 162e .................................................................. PL31
Phụ lục 32. Phổ của hợp chất 163a .................................................................. PL32
Phụ lục 33. Phổ của hợp chất 163b .................................................................. PL33
Phụ lục 34. Phổ của hợp chất 163c .................................................................. PL34
Phụ lục 35. Phổ của hợp chất 163d .................................................................. PL35
Phụ lục 36. Phổ của hợp chất 163e .................................................................. PL36
Phụ lục 37. Phổ của hợp chất 164a .................................................................. PL37
Phụ lục 38. Phổ của hợp chất 164b .................................................................. PL38
Phụ lục 39. Phổ của hợp chất 164c .................................................................. PL39
Phụ lục 40. Phổ của hợp chất 164d .................................................................. PL40
Phụ lục 41. Phổ của hợp chất 164e .................................................................. PL41


1
MỞ ĐẦU
Ung thƣ là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới,
ở Việt Nam ƣớc tính mỗi năm có hơn 126000 ca mắc mới và khoảng 94.000 ngƣời
tử vong. Số ca bệnh mới sẽ tăng khoảng 70% trong vòng 2 thập kỷ tới. Trong các ca
tử vong thì có gần 1/6 ca tử vong là do ung thƣ, trong đó khoảng 70% ca tử vong do
ung thƣ xảy ra ở các nƣớc có thu nhập thấp và trung bình. Khoảng 30-50% trƣờng
hợp ung thƣ có thể đƣợc ngăn ngừa nếu đƣợc chẩn đoán sớm và điều trị đầy đủ [1].
Hiện nay, có thể để điều trị ung thƣ trên cấp độ tế bào với độ chính xác và hiệu quả
khá cao. Trong đó, topoisomerase (Top 1) là đích đến hiệu quả trong việc nghiên
cứu và tổng hợp thuốc điều trị ung thƣ.
Camptothecin (1) là một sản phẩm tự nhiên đƣợc biết đến là một loại thuốc
điều trị bệnh ung thƣ theo cơ chế gây độc topoisomerase [2]. Mặc dù, topotecan (2)
và irinotecan (3) đã đƣợc Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Mỹ (FDA) phê
duyệt để điều trị ung thƣ [3]-[4], nhƣng các dẫn chất camptothecin có một số nhƣợc
điểm lớn bao gồm: độ hòa tan trong nƣớc kém, độc tính bị hạn chế, sinh khả dụng

Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và xác định hoạt tính
sinh học một số dẫn xuất indenoisoquinolin ”.


3
HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của indenoisoquinolin dựa trên sự
thay đổi các nhóm thế ở vòng B bằng cách thay đổi các mạch nhánh ở nguyên tử
nitơ và gắn các hợp chất lai có cầu nối triazol.
2. Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của indenoisoquinolin dựa trên sự
thay đổi các nhóm thế ở vòng D với các nhóm thế metoxi hoặc metylendioxi. Đồng
thời thay đổi các nhóm thế trên vòng B thông qua cầu nối triazol bằng phản ứng
click.
3. Xác định hoạt tính sinh học của các hợp chất đã tổng hợp đƣợc


4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Các phƣơng pháp tổng hợp indenoisoquinolin
Các dẫn xuất indenoisoquinolin lần đầu tiên đƣợc vô tình tìm thấy bởi
Cushman và cộng sự trong quá trình tổng hợp nitidin clorua [31]. Sau đó, nhóm tác
giả đã nghiên cứu quy trình để tổng hợp các dẫn xuất indeno[1,2-c]isoquinolin bằng
cách ngƣng tụ các indeno[1,2-c]isochromen-5,11-dion [32–38] với amin, anhidrit
homophtalic và arylmetanimin [39–42]. Từ đó, các nhà khoa học đã sử dụng các
phƣơng pháp của Cushman để tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin [43–45].
Hiện nay, các dẫn xuất của indenoisoquinolin đƣợc tổng hợp theo các phƣơng pháp
sau đây:
1. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin bằng phản ứng ngƣng tụ của
anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff [46–49]
2. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của

với 4-aminobutyraldehit dietylacetal ở nhiệt độ phòng. Sau đó, thực hiện phản ứng
ngƣng tụ anhiđrit homophtalic 7b với imin 23 trong dung môi CHCl3 ở nhiệt độ
phòng thu đƣợc hợp chất 24. Tiếp theo, axit 24 đƣợc xử lý với thuốc thử Eaton ở
nhiệt độ phòng trong môi trƣờng nitơ thu đƣợc các sản phẩm 25a,b.

Sơ đồ 1. 3. Phương pháp tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Muthusamy [46]
Qian Zhao và cộng sự đã tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquilonin nhƣ
miêu tả trong sơ đồ 1.4 [47]. Đầu tiên axit 2-clobenzoic (26) đƣợc nitro hóa tạo


7
thành hợp chất 27, sau đó thực hiện phản ứng thế, thủy phân và đề carboxyl hóa thu
đƣợc các hợp chất trung gian tƣơng ứng 28, 29. Cuối cùng, đóng vòng 29 để nhận
đƣợc hợp chất 30. Ngƣng tụ hợp chất 30 với bazơ Schiff 31 thu đƣợc axit
carboxylic 32. Tiếp tục đóng vòng 32 đƣợc 33, rồi gắn với các amin thu đƣợc các
dẫn xuất 34a-e. Tiếp theo, khử các dẫn xuất 34a-e thu đƣợc các dẫn xuất 35a-e
tƣơng ứng. Cuối cùng axetyl hóa các hợp chất 35a-e thu đƣợc các dẫn xuất
indenoisoquinolin 36, 36a-d.

Sơ đồ 1.4. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Qian Zhao [47]
Điều kiện và tác nhân phản ứng: (a) KNO3/H2SO4, 25 oC, 3 giờ; (b) CH(COOEt)2,
NaH, CuBr, 80 oC, 3 giờ; (c) NaOH/MeOH/H2O, 25 oC, 5 giờ; (d) toluen, CH3COOH, đun
hồi lưu, 5 giờ; (e) CHCl3, 25 oC, qua đêm; (f) (1) toluen, SOCl2, đun hồi lưu, 1 giờ; (2)
nitrobenzen, AlCl3, 100 oC, 1 giờ; (g) dioxan, K2CO3, NaI, amin, đun hồi lưu, 16-48 giờ;
(h)DMF, 10% Pd/C, H2; (i) CH2Cl2, CH3COCl, Et3N, 50 oC, 6 giờ.

Nguyễn Xuân Trung [48] và cộng sự cũng đã sử dụng phƣơng pháp này để
tổng hợp 8-hidroxi-9-metoxi-3-nitroindenoisoquinolin. Đầu tiên, axit homophtalic



tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinolin khi phản ứng với amin bậc một [31].

Sơ đồ 1. 6. Tổng hợp indenoisoquinolin theo Mark Cushman [31]
Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự [52] đã cho hợp chất 50 phản ứng với các
amin bậc 1 trong dung môi CH2Cl2 ở nhiệt độ phòng, trong thời gian từ 22-30 giờ
thu đƣợc các hợp chất indenoisoquinolin tƣơng ứng 52a-p với hiệu suất rất cao từ
81-90 % nhƣ đƣợc mô tả trong sơ đồ.

Sơ đồ 1. 7. Tổng hợp indenoisoquinolin theo Nguyễn Văn Tuyến [52]


10
Để tổng hợp các azaindenoisoquinolin có nhóm thế vòng A, Daniel E.Beck
[50] dùng chất đầu là lacton 53a-d [59]. Cho các lacton 53a-d ngƣng tụ với amin
bậc 1 (sơ đồ 1.8) trong dung môi CHCl3/MeOH hoặc CHCl3 nhận đƣợc azaindenoisoquinolin (có nhóm thế vòng A): 54a-d, 55a-d, 56a-d, 57a-d.

Sơ đồ 1.8. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Daniel E. Beck [50]
Điều kiện và tác nhân phản ứng: (a) CHCl3, đun hồi lưu, 15 giờ; (b) CHCl3,
MeOH, đun hồi lưu hoặc nhiệt độ phòng

Cũng từ nguyên liệu đầu là hợp chất 50 Nathalic Wambang và cộng sự đã
tổng hợp thành công dẫn xuất của indenoisoquinolin [51]. Indenoisoqquinolin 58a,b
thu đƣợc từ 50 qua bốn bƣớc phản ứng. Bƣớc đầu, ngƣng tụ benzo [d] indeno [1,2b]-pyran-5,11-đion 50 với ancol amin bậc một, sau đó tosyl hóa nhóm chức ancol.
Tiếp theo thay thế nhóm tosyl bằng etylenđiamin đã đƣợc bảo vệ một nhóm chức
bằng Boc, rồi loại bỏ nhóm Boc bằng HCl và i-PrOH thu đƣợc hợp chất 58a,b. Cuối
cùng, cho 58a,b tạo phức với sự có mặt của [(p-cymene)RuCl2 trong etanol, tiếp
theo là phản ứng trao đổi clorid bằng NH4PF6 thu đƣợc dẫn xuất indenoisoquinolin
59a,b [60].