Tổng hợp và thử hoạt tính chống ung thư của một số dẫn chất của hydantoin

p m
BỘ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
ĐẬU CÔNG HỒNG
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH CHỐNG UNG THƯ
CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA HYDANTOIN
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP D ư ợ c SỶ KHÓA 2001-2006)
Người hướng dẩn : PGS.TS, NGUYỄN q u a n g đạt
Th.s VŨ TRẦN ANH
Nơi thực hiện : BỘ MÔN HÓA HŨU c ơ
TRƯƠNG ĐẠI HỌC DUỢC HÀ NỘI
Thời gian thực hiện: 28/2/2006-19/5/2006.
HÀ NỘI, 05-2006
U ob
.'IữIảoỊứỉ
L Ờ i C À M Ơ N
Vói sự kính trọng vá biết ơn sáu sắc, tôi xin bày tỏ lồng biết ơn chán
thành đến:
PGS,TS, Nguyễn Quang Đạt
Th.s. Vũ Trần Anh
Những người thầy đã dành rất nhiều thời gian, công sức tận tinh hướng
dẩn, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong suốt quá trinh làm rà hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp này.
Tói xin cám ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của KS , Lê Thị Thúy Hạnh và DS.
Nguyễn Thị Huyền - phòng Thí nghiệm Trung tám (trường Đại học Dược
Hà Nội), TS. Lê Mai Hương - phòng Sinh học thực nghiệm (Viện Hóa
học các hợp chất thiên nhiên), KS, Thành Thu Thủy - phòng Máy khối
phổ ( Viện Hóa học) cùng các thầy cô giáo và các cán bộ kỹ thuật viên bộ
môn Hóa Hữu cơ đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn
thành khóa luận này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sáu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn quan

tâm, động viên giúp đỡ tói trong suốt quá trình học tập và làm đê tài.
Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2006
Sinh viẻn
Đậu Công Hồng
C n ÍỊ GIẢI CHỮ VIẾT t Ắ t
CTPT :
Công thức phân tử
CiCT
Công thức cấu tạo
KT,PT :
Khối lượng phân tử
DMF :
J)ĩrtiethylformamÌd
IR : Phổ hồng ngoại
UVẠ^IS : Phổ tử ngoại
MS : Khối phổ
SKLM :
Sắc ký lớp mỏng
IQo :
Nồng độ ức chế 50%.
pp :
Phương pháp
STT :
Số thứ tư
MỤC LỤC
Trang
LỜỈ CẢM ƠN
CHÚ GIẢI CHỮVIẾT TẮT
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Phần 1: Tổng quan 2

1.1 Tình hình nghiên cứu các dẫn chất hỵdantoin trong hoá trị liệu

2
1.2 Phản ứng tổng họfp hydantoin và dẫn chất

8
1.2.1 Phản ứng Bucherer - Berg 8
1.2.2 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với ure hoặc các dẫn xuất
của ure 8
1.2.3 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với các cyanat

8
1.2.4 Phản ứng của các cyanoacetamid với kiềm hypohalid
9
1.3 Các phản ứng ngưng tụ aldehyd/ceton với các hợp chất có nhóm methylen linh
động 9
1.3.1 Phản ứng ngưng tụ croton
9
1.3.2 Phản ứng ngưng tụ Knoevenagel của hỵdantoin
12
Phần 2: Thực nghỉệm và kết quả
16
2.1 Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm

16
2.1.1 Hoá chất 16
2.1.2 Phương tiện
16
2.1.3 Phương pháp thực nghiệm
16

2.2 Tổng hợp hoá học 16
2.2.1 Sơ đồ tổng hợp 16
2.2.2 Phương pháp tổng hợp 17
2.2.3 Tổng hợp 5-benzyliden-imidazolidin-2,4-dion(I) 18
2.2.4 Tổng hợp 5-(p-clorobenzyliden)-imidazolidÌn-2,4-dion(II) 19
2.2.5 Tổng hợp 5-(m-nitrobenzyliden)-imidazoUdin-2,4-dion(III)

20
2.2.6 Tổng hợp 5-(p-nitrobenzyliden)-imidazolidin-2,4-dion(IV)

21
2.2.7 Tổng hợp 5-(p-dimethylaminobenzyliden)-imiđazolidin-2,4-dion
(V) 22
2.2.8 Tổng hợp 5 -(o-hydroxyben2yliden)-imidazolidin-2 ,4-dion(VI) 23
2.2.9 Tổng hợp 5-(3-methoxỵ-4-hydroxylbenzyliden)-imidazolidin-2,4-dion
(VU) 24
2.3 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc

28
2.3.1 Sắc ký lớp mỏng (SKLM) 28
2.3.2 Phân tích phổ hồng ngoại (IR)
28
2.3.3 Phân tích phổ tử ngoại (UVẠ^IS)
30
2.3.4 Phân tích phổ khối lượng (MS)
32
2.4 Thử hoạt tính kháng dòng tế bào ung thư người

33
2.4.1 Nguyên tắc 34

2.4.2 Tiến hành 34
2.5 Bàn luận 35
2.5.1 Về tổng hợp hoá học 35
2.5.2 Vé xác định cấu ưúc 37
2.5.3 Về tác dụng sinh học
38
Phần 3: Kết luận và đề xuất
39
3.1 Kaiuận 39
3.2 Đề xuất 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
ĐẶT VẤN ĐỂ
Ung thư là bệnh ác tính do sự tăng sinh bất thường tế bào và mô của cơ
thể^'l Hằng năm trên thế giới có hàng chục triệu người mắc bệnh và tử vong
vì ung thư. Hiện nay ung thư vẫn là một bệnh nan y đối với y học hiện
Thuốc điều trị ung thư chưa đáp ứng được vấn để hiệu quả điều tn và độc
tính. Do đó tìm ra các hợp chất hóa học có thể giải quyết bệnh ung thư là
một nhiệm vụ cấp thiết của ngành Dược hiện nay.
Trong tổng hợp hóa dược, các nhà tổng hợp thường tổng hợp các chất mới
dựa trên cấu trúc các chất đã dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng dược
lý, bao gồm cả mô phỏng các hợp chất thiên nhiên nhằm đạt được mục đích
tìm được các chất có tác dụng dược ỉý tốt hcín, ít độc tữih hcfĩi và dễ sử dụng
hofn trong điều trị. Nhiều dăn chất của hydantoin (imidazolidin-2,4-dion)^^^^
đã được dùng rộng rãi trong lâm sàng để chống co giật như phenytoin, kháng
khuẩn như nitrofurantoin, Bên cạnh đó, trong nhiều năm
qua đã có nhiều cổng trình nghiên cứu, tổng hợp và sàng lọc tác dụng sinh
học của các dân chất hydantoin và đã tìm thấy nhiều chất có tác dụng kháng
kháng chống v iru svà chống ung
Căn cứ vào các thành tựu nghiên cứu trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài

‘Tổng hợp và thử hoạt túih chống ung thư của một số dẫn chất của
hydantoin” với các mục tiêu:
1. Tổng hợp một số dẫn chất 5-arylidenhỵdantoin.
2. Thử sàng lọc tác dụng chống ung thư với hy vọng tìm ra các chất có
hoạt tính cao, hướng tới nghiên cứu sâu hoín về khả năng ứng dụng thực tế,
đồng thời có thể rút ra nhận xét sơ bộ về liên quan cấu trúc-tác dụng của dãy
chất này.
Với mục đích trên, chúng tôi hy vọng đề tài này là một đóng góp nhỏ vào
việc nghiên cứu tìm kiếm các chất thuốc của dãy hydantoin.
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1 Tình hình nghién cứu các dần chất hydantoin trong hóa trị
Hydantoin (imidazolidin-2,4-dion) là một ureid vòng 5 cạnh có công thức
cấu tạo:
O
m
Ị
>

O
CTPT: C3H4O2N2; KLPT: 100,08.
Hydantoin phân bố khá rộng rãi tự nhiên và có thể bắt gặp trong nhiều
nguồn nguyên liệu như; mầm non cây củ cải đường, chồi và nụ hoa của cây
ngô đồng phưomg đông (Plantanus orientalis). Trong cấu trúc Xanthopterin
(thành phẩn của chất màu cánh bướm) có nhân hydantoin. Ngoài ra nhân
hydantoin còn có trong Aplysinopsin là một chất phân lập từ bọt biển có tác
dụng gây độc tếbào^'**^
Hydantoin được Baeyer phân lập lần đầu tiên vào năm 1861 bằng cách
khử hóa allantoin (5-ureidohydantoin), và sau đó, năm 1870, cấu trúc hóa
học của nó cũng đã được Strecker xác định. Từ đó đến nay việc nghiên cứu
tổng hợp và thăm dò tác dụng sinh học của hydantoin ngày càng được chú

trọng và đã có nhiều đóng góp trong điều trị. Các dẫn xuất thế ở
C], C3 và
đặc biệt là C5 được nghiên cứu cho thấy có nhiều tác dụng quý giá:
- Tác dụng chống co giật:
Đây là tác dụng nổi bật nhất của các chất dãy hydantoin, 5,5-
diphenylhỵdantoin’'^^ và các dẫn xuất muối natri của nó được sử dụng rộng rãi
ưong lâm sàng để điều trị động kinh dưới dạng viên nang hoặc hỗn dịch
uống.
Ngoài ra còn phải kể đến 5-ethyl-3-methyl-5-methylhydantoin
(Mesantoin)^^^ là một thuốc chống co giật và điều trị động kinh khá phổ biến.
Fosphenytoin được sử dụng ưong lâm sàng để điều ưị động kinh thông qua
cơ chế đối vận với kênh
- Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm:
Đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất
hydantoin và cho kết quả áp dụng ừong sản xuất và điểu trị. Nitrofurantoin
(Furadantin, Macrodantin) hay nifutoinol (Urfadyn, Uĩf urine) là những thuốc
trước đây được dùng để điều trị nhiẻm khuẩn đưòíng niệu. Allantoin (5-
ureidohydantoin)^“*®^ được dùng để điều trị vết thưaíng mưng mủ, chống loét
và kích thích sự phát triển của các mô. Nó cũng được sử dụng để điều trị loét
dạ dày.
Trong một số báo cáo, các tác giả K. Kiéc-Kononowicz, £• Szymanska và
cộng sự (2 0 0 2 ) đã nghiên cứu tổng hợp một loạt dẫn chất của dãy 5-
arylidenhydantoin và thử hoạt tính chống vi khuẩn lao (Mycobacterium
turbeculosis) của chúng cho thấy có tác dụng Tác dụng kháng
khuẩn cũng được tìm thấy trong nhiêu tài liệu được đã công
Ngoài ra trong nhiều tài liệu nghiên cứu cũng cho thấy các dẫn xuất
hydantoin có tác dụng kháng nhiểu chủng nấm gây bệnh trong y và
trong nông
- Tác dụng gây độc tế bào và ức chế tê bào ung thư:
Năm 1995, D. L. Baưos Costa và cộng đã công bố kết quả nghiên

cứu tổng hợp và tác dụng đối với tế bào ung thư thực nghiệm của một số dẫn
chất 5-arylÌdenhỵdantoin.
Gần đây ở Việt Nam, các tác giả Đinh Thị Thanh Hải, Nguyễn
Đạt, Lê Mai Hương^^^cũng đã nghiên cứu hoạt tính kháng hai dòng tế bào
ung thư ở người (tế bào ung thư biểu mô (KB) và tế bào ung thư màng tử
cung (Fl)) của dãy chất nêu trên và tìm thấy hai chất có hoạt tính kháng tế
bào ung thư rất mạnh (giá trị IC,0 (|ag/ml) là 0,2-^1,04 đối với dòng tế bào FI
và 0,6-^1,15 đối với dòng tế bào KB). Bên cạnh đó có một số nghiên cứu
cũng đã khẳng định giá ưị của các dẫn chất hydantoin trong việc đề kháng
lại các tế bào ung thư, thí dụ Aplysinopsin là một chất được phân lập từ bọt
biển và các dẫn chất của nó có tác dụng gây độc tế bào và ảnh hưỏfng đến
dẫn truyền thần
- Tác dụng kháng virus:
Năm 1986, H. A. Lehr, J. p. Zimmer và cộng sự cho rằng
diphenylhydantoin (Dilantin), một loại thuốc có hoạt tính đã được
dùng làm thuốc chống động kinh hơn nửa thế kỷ qua, có tác dụng ức chế
*
virus HIV kết họfp với các bạch cầu có CD4 dương tính. Sau đó người ta cho
rằng sự ức chế này là do tác dụng làm giảm số lượng các receptor CD4 làm
giảm khả năng gắn của các phối tử lên các receptor
Ngoài ra các dần chất của hydantoin còn có những tác dụng khác đã được
nghiên cứu như chống loạn làm giãn cơ, ức chế thoái phân tiểu
cầu như là một chất đối vận của receptor prostaglandin D, diệt cỏ™, hay ức
chế protein kinase
Bảng 1: Một số tác dụng sinh học của các dẫn chất hydantoin
Tác dụng sinh học Chất đại diện
Công thức cấu tạo
Chế phẩm
thuốc
Tài liệu tham khảo

Chống co giật
5,5 -Dipheny Ihỵdantoin
Ph
O
Ph
HN NH
Ò
Dilantin
Phenyltoin
[3],[8 ]
Fosphenytoin
o OH
p
O - —O OM
/■
H N '' O
Ph Fh
Fosphenytoin [38],[47]
5 -EthỵI-3-methy 1-5 -
methylhydantoin
O
CH,CH,
N CH3
0
Mesantoin
[8 ]
Kháng khuẩn,
Kháng nấm
N-(5’-nitro-2’-
furfuryliden)-!-

aminohydantoin
3-hydroxy methyl- 1 ■
(5’-nitro-2’-
furfuryliden)-
hydantoin
5-ureidohydantoin
Một số dân chất của 5-
furfurylliden-hydantoin
o
Ị \\
'-O'^ CH=N N NH
o
o
//
J \. ™
CII=N ■■ N CH
o
/
ÌSTH
o
o
-N02
Furadantin
Nitrofurantoin
Urfadyn
Urfurine
Nifurtoinol
Allantoin
[8],[17],[47]
[17],[47]

[8 ]
Chống virus
Một số dẫn chất của
5,5-
bis(mercaptomethyl)-
hyantoin
o
HN ISÍH
PhH2CS^
[43J
Chống ung thư
Một số dẫn chất 5-
aryliden-hyđantoin
o
/ . \
Ar=

NO2
HN NH 0
0 Ar_

C1
[6],[13]
ức chế
proteinkinase c
Các Axinohỵdantoin
H 0
[18]
Chống loạn nhịp
Ropitoin

‘ “ ■ o g «
Ropitoin
[39] [40]
1.2 Phản ứng tổng hợp hydantoỉn và dẫn
Hydantoin và các dẫn chất của nó có thể được tổng hợp bằng nhiều
phưcíng pháp. Sau đây là một số phương pháp chính:
1.2.1 Phản ứng Bucherer-Berg‘^^^.
Phản ứng Bucherer-Berg tổng hợp các dân chất hydantoin từ hợp chất
carbonyl với KCN và (NH4)2C0 3 hoặc từ cỵanohydrin tưomg ứng và
(NH4)2C0 3 . Sơ đồ phản ứng như sau:
R
R'
KCN.CNH^^COạ
o
Hoặc:
HO CN
(NHJjCOa
Sản phẩm phản ứng là các dẫn chất thế hai lần ở vị trí 5 của hydantoin.
1.2.2 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid vói ure hoặc các dẫn
xuất của ure.
Sơ đồ phản ứng:
R— C t^C O O H + H^NCO—NHR'

+ R— CĨ^COOH
NH— CO—NHR'
R ^ Ì Ỉ — COOH H-" R - - l/
NH— CO— NHR' \
R; Alkyl
R': Alkyl, Aryl
o R

Sản phẩm của phản ứng là dẫn xuất thế ở vị trí N-3 và C-5 của hydantoin.
Phản ứng được thực hiện bằng cách đun nóng các hỗn hợp các chất phản ứng
Ở 120-125"C
1.2.3 Phản ứng đóng vòng của các a-aminoacid với các cyanat.
Sơ đồ phản ứng:
R— CH— COOH
R’—NH
_ R— CH— COOH X
+ KOCN— —»

2 ^ -4 HN
100 C R'— ¿ — CONH2 L
O
Sản phẩn của phản ứng là các dẫn xuất thế ở vị trí N-1 và C-5. Phưcỉng
pháp tổng hợp này cho hiệu suất cao nếu đi từ nguyên liệu là muối
hyđroclorid của ester ethylglycin.
1.2.4 Phản úrtig của các cyanoacetamid với kiềm hypoha]id.
Sơ đồ phẳn ứng:
O
R-
R’
CH
■CN
NaOBr
CONH
R-
R'
CH-
'CN
N=c=0

-4 HN
O
■R'
Sản phẩm phản ứng là các sản phẩm ứiế hai lần ở vị trí C-5.
1.3 Các phản ứng ngưng tụ aldehyd/ceton với các hợp chất có nhóm
methylen linh
Vì mục tiêu của khóa luận là tổng hợp các dẫn chất 5-arylidenhydantoin
nên chúng tôi hệ thống các phản ứng ngưng tụ của aldehyd/ceton với các hợp
chất có chứa nhóm methylen linh động.
1.3.1 Phản ứng ngưng tụ croton.
Cấc aldehyd và một số ceton có thể tác dụng vdi những hợp chất có nhóm
methylen đã được hoạt hóa bởi nhóm thế hút electron ở vị trí a hay p như
carbonyl, carboxyl, ester, nitro, v.v. Những nhóm methylen như thế gọi là
methylen linh động.
Phản ứng giữa hợp chất carbonyl và nhóm methylen linh động có thể xảy
ra theo ba kiểu, tạo ra ba loại sản phẩm khác nhau:
A) Tạo ra sản phẩm cộng. Sơ đồ phản ứng như sau:
:C=0 + H2 cC

-
CH<
Y-
'CH2 + B
Phản ứng khi có XUC tác base xảy ra theo cơ chế chung như sau (Cơ chế
An):
X \
^ ' C H + BH (1)
Y (I)
Dưới tác dụng của base B“, một ion hydrua dịch chuyển ra khỏi nhóm
methylen linh động tạo ra carbanion (I). Carbanion này tiếp tục cộng hợp vào

nhóm carbonyl tạo thành ion alcolat (II):
X
\ c H + 0=
\
CH-
(2)
(H)
Ỏ‘
lon acolat (ũ) rất không bền, nhanh chóng phản ứng với BH tạo ra các
sản phẩm bền hơn là B“ và alcol (III):
Xv
X'
Y'
c-
0"
+ BH
(3)
(IIT)
OH
Do tính acid của C-H yếu nên để tạo được carbanion >CH“ cần xúc tác có
lực base mạnh"^'.
Khi dùng acid làm xúc tác, vai trò của acid là hoạt hóa nhóm carbonyl
của aldehyd và enol hóa hợp phần methylen.
R

CH= 0 + H'
R-
C H - íọ
Enol sẽ cộng vào aldehyd đã được hoạt hóa, sản phẩm cộng bị tách proton
tạo thành sản phẩm cộng aldol:

R — C H -
-o + HC
o
o
H+
Tuy nhiên sự enol hóa hydanyoin như trên rất khó xảy ra do hydantoin là
một ureid, proton nếu tấn công sẽ ưu tiên lên nguyên tử nitơ của hydantoin.
B) Hợp chất carbonyl tác dụng với họfp phần meythylen tạo thành sản
phẩm thế nguyên tử oxy bằng cách tách một phân tử nước từ sản phẩm
ngưng tụ aldol:
Tách \ /
/ - H2 0
Loại phản ứng như vậy được gọi là phản ứng ngưng tụ croton hay phản
ứng croton hóa.
Cơ chế của giai đoạn tách loại nước nhờ xúc tác base bắt đầu bằng sự tấn
công của anion vào sản phẩm cộng aldol tạo ra một carbanion trung gian (Cơ
chếE|):
c=0 + H,c<^
Carbanion trung gian này dễ dàng tách loại ion OH‘ tạo sản phẩm cuối
cùng:
OH
Sản phẩm tạo thành là hợp chất chưa no liên hợp bền về mặt năng lượng
hofn vì vậy đây là khuynh hướng hay gặp nhất trong quá trình phản ứng.
Trong trường hợp dùng xúc tác acid, P-hydroxylceton bị enol hóa, chính
enol sinh ra bị tách nước tạo thành sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên cũng như
trong trường hợp dùng xúc tác acid để tạo thành sản phẩm cộng aldol đã
trình bày ở trên, sự enol hóa hydantoin rất khó xẩy ra.
C) Kiểu thứ ba là p-ceton không no liên hợp tạo thành từ quá trình croton
hóa tiếp tục phản ứng vói methylen linh động tạo sản phẩm ngưng tụ
Michael:

Tuy nhiên xu hướng này khó xẩy ra do sản phẩm lạo thành không bền về
mặt năng lượng so với p-ceton không no liên hợp tham gia phản ứng.
1.3.2 Phản ứng ngưng tụ Knoevenagel của hydantoin.
Phản ứng Knoevenagel diễn ra khi ngimg tụ các aldehyd thơm hoặc béo
với acid malonic và các họfp chất có chứa nhóm methylen linh động như
methyl cyanid, methyl nitro, hydantoin, v.v. theo kiểu ngưng tụ crotón nhờ
xúc tấc base'^1
Thí dụ: Khi các mặt amin hoặc pyridin, benzaldehyd tác dụng vói acid
malonic tạo thành acid cynamic*’'*^ theo sơ đồ:
Base
+
__
—
COOH ^ 2 ^
COOH
COOH
-CO ^
C ^ ”
-CH=CH— COOH
Hydantoin CÓ nhóm methylen Ở vị trí C5 linh động do sự tuơng hô của hai
nhóm carbonyl:
Do đó hydantoin cũng có thể tham gm phản ứng ngưng tụ
KnoevenageP^K
Phản ứng Knoevenagel của hydantoin và các aỉdehyd thơm vói xúc tác
base có thể diễn ra trong các môi trường khác nhau:
• Mòi trường acid:
- Xúc tác natrí acetat trong acid acetic: Khi nghiên cứu phản ứng ngưng
tụ hydantoin với benzaldehyd, A. Kleeman và nhóm nghiên cứu (1982)'^’^
nhận thấy rằng chỉ thu được sản phẩm tinh khiết với hiệu suất cao trong
trường hợp dùng rất nhiều acid acetic. Ngoài ra cũng không thể loại hoàn

toàn aciđ acetic ra khỏi sản phẩm benzylidenhydantoin chỉ với một bước làm
tinh khiết, quá trình loại bỏ acid acetic và các sản phẩm phụ làm giảm hiệu
suất phản ứng một cách đáng kể. Tác giả Nguyễn Thị Thu Hương (2004)“'^'
đã dùng hệ xúc tác này trong khi ngưng tụ hydantoin và p-
clorobenzaldehyd cho hiệu suất sản phẩm khá thấp, đạt 30,5%. Tuy nhiên
các hệ xúc tác này lại tỏ ra có hiệu quả đối với các aldehyd thơm có chứa
nhóm nitro, đặc biệt khi nhóm nitro tham gia vào hệ liên hợp với nhân thơm
và nhóm aldehỵd. Tác giả Đinh Thị Hải (2003)'"^' đã ngưng tụ hydanloin với
m-nitrobenzaldehyd và hiệu suất thu được là 41,2%.
- Xúc tác muối acetat và carbonat kiểm trong anhydrid acetìc: Do dung
môi anhydrid acetic có khả năng acetyl hóa cao, đặc biệt là với các aldehyd
có chứa nhóm hydroxyl, đo đó các nhà tổng họfp ít dùng dung môi này để
làm môi trường cho phản ứng. Tuy nhiên trong một số trường hợp nhất định,
hệ xúc tác này lại tỏ ra có hiệu quả. Tác giả D, Leone (2001)'^^’ đâ thu được
80% sản phẩm tinh khiết khi ngưng tụ isovanillin và hydantoin sau đó thủy
phân sản phẩm ngưng tụ (do bị acetyl hóa) ưong NaOH 10% khi dùng hệ
xúc tác natri acetat/anhydrid acetic.
• Môi trường base:
- Xúc tác amonỉ carbonat hoặc các amin trong nước: Nước được xem
như là một dung môi pha loãng các amin và muối amino khá tốt cho phản
ứng ngưng tụ Knoevenagel của hydantoin với các aldehỵd thơm và mang lại
hiệu suất tưcíng đối cao. Tác giả J. Marton và cộng đã lổng hợp chất 5-
benzyl iden-im idazolidin-2,4-dion bằng phưoíng pháp ngưng tụ Knoevanagel
trong dung môi HjO với xúc tác ethanolamin hồi lưu trong 4 giờ ở 90-100"C
cho hiệu suất cao. Amoni carbonat ít tốn kém được dùng để thay thế cho các
amin cồng kềnh mà ít ảnh hưởng đến hiệu suất phản ngoài ra có thể
giảm tỷ lệ xúc tác xuống còn 0,25 mol amoni carbonaựmol benzaldehyd mà
không làm giảm hiệu suất sản phẩm thu được. Tuy nhiên khi mở rộng cho
các phản ứng tưcfng tự với inđol-3-aldehyd lại cho hiệu suất giảm đi đáng kể
xuống còn So sánh với hệ xúc tác ethanolamin/HjO mà tác giả J.

Marton và cộng sự (1993)'^^' dùng để ngưng tụ hydantoin và p-
clorobenzaldehyd cho hiệu suất 46% sản phẩm tinh khiết. Ngoài ra với các
aldehyd thơm có chứa nhóm nitro, và một số trường hợp khác, hệ xúc tác này
cũng tỏ ra kém hiệu quả. Thí dụ theo tác giả s. B. Mirviss và cộng sự
(1986)“'^^^ khi khảo sát phản ứng giữa p-clorobenzaldehyd và hydantoin trong
nước với lần lượt 2 mol các hệ xúc tác: Natri hydroxỵd, diethanolamin và
xúc tác chuyển pha đều không ứiu được sản phẩm ngưng tụ. sử dụng xúc tác
amoni bicarbonat với lượng lớn hcín 2 mol chỉ thu được 6 % sản phẩm không
tinh khiết.
- Xúc tác là các amỉn bậc 1 rà bậc 2 : Cấc nhà tổng hợp luôn quan tâm
đến việc nâng cao hiệu suất phản ứng nhờ dùng các hệ xúc tác khác nhau.
Các amin như pyridin, piperidin hay benzylamin trong rất nhiều trường hợp,
kể cả phản ứng của hydanloin với cấc aldehyd dãy béo, cho hiệu suất cao.
Khi ngưng tụ indol-3-aldehyd và hydantoin, hiệu suất thu được là 85% khi
dùng xúc tác piperidin (Bond, 1948^^”'). Tuy vậy các amin này khá đắt do đó
không đáp ứng được tiêu chí kinh tế. Các amin rẻ tiền ethanolamin và
diethanolamin là một giải pháp vừa có tính kinh tế vừa đáp ứng yêu cầu về
tổng hợp hóa học. Tác giả J. Iwao, K. Tomino (1956)^^^' đã dùng
diethanolamin khan để ngưng tụ vanillin và hydantoin ở nhiệt độ 140"C trong
vòng 5 phút cho sản phẩm ngưng tụ với hiệu suất khá cao (76%).
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QƯẲ
2.1 Nguyên vật liệu và phương pháp thực nghiệm.
2.1.1 Hóa chất.
Các hóa chất sử dụng là loại thông thường, p, PA.
2.1.2 Phương tiện.
Sắc ký lớp mỏng (SKLM) trên bản mỏng Silicagel Kieselgel 6 OF254
(Merck).
Nhiệt độ nóng chảy đo trên máy Digital Melting Point Apparatus.
Phổ tử ngoại (UVA'^IS) ghi trên máy Cary lE-UV-Visible
Specừophotometer Varian.

Phổ hồng ngoại (IR) ghi trên máy Perkin Elmer.
Khối phổ (MS) ghi trên máy Hewlett Packard 5989B-MS.
2.1.3 Phương pháp thực nghiệm.
Sử dụng các phương pháp thực nghiệm trong hóa học hữu cơ để tổng hợp
các chất dự kiến.
Theo dõi thời gian phản ứng bằng SKLM.
Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM, đo nhiệt độ nóng chảy.
Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được nhờ kết quả phân tích phổ
UVẠ^IS, ĨR, MS.
Thử nghiêm hoạt tính kháng tế bào ung thư được tiến hành theo mô hình
thử nghiêm hoạt tính kháng tế bào ung thư hiện hành của Viện nghiên cứu
ung tíiư Quốc gia Mỹ (National Cancer Institution — NCI).
2.2 Tổng hợp hóa học.
2,2.1 Sơ đồ tổng hợp.
Trong khóa luận này chúng tôi tiến hành tổng hợp một sô' dẫn chất 5-
arylidenhỵdantoin theo sơ đồ sau:
o
Hĩsr > ỈH
o
N h iệ t đ ộ , x ú c tá c ^
0
Rl = R2 = R3 = H
Rl = R2 =H, R3 = C1
R,= R3 = H, R2 = n o .
(I) Ri=R2 = H,R3 = NH(CH3), (V) ^
(II) Ri=OH,R2=R3=H (VI)
(III) R,= H,R2=0CH3,R3=0H (VII)
R, = R 2 = H ,R 3 = N0, (IV)
2.2.2 Phương pháp tổng hợp
Trên cơ sở các phưcfng pháp ngưng tụ aỉdehyd thơm và hydantoin đã ưình

bày ờ phần tổng quan, chúng tôi đã lựa hai phưcíng pháp để so sánh và tìm
phucfng pháp tổng hợp thích họrp cho hiệu suất cao trong thời gian ngắn, đó
ỉà:
Phưcíng pháp 1 (PP1): Dùng xúc tác có tính nucleophilic yếu cho phản
ứng, là naưi acetat khan ừ-ong acid acetic băng theo quy trình của các tác giả
L. B. Costa và cộng sự (1995)^"^^’ , tác giả G. Billek (1962)^'^^ có cải
Phưcíng pháp 2 (PP2): Dùng xúc tác có tính nucleophilic mạnh cho phản
ứng, là diethanolamin theo quy trình của các tác giả J. Iwao và K. Tomino
(ỉ956f"K
Sau đây là quy trình chung cho mỗi phưoíng pháp:
Dụng cụ: Bình cầu ba cổ dung tích lOOml, nhiệt k ế , máy khuấy từ, sinh
hàn hồi lưu.
♦ Quy trình tổng hợp theo phương pháp 1:
17
'tí-Am
Cho vào binh cầu aldehyd thơm, hydantoin, natri acetat theo tỷ lê moi là
1 : 1 : 2 và 105 ml acid acetic băng cho mỗi 0,1 moỉ hydantoin tham gia
phản ứng. Khuấy đều cho hỗn hợp tan hoàn toàn và đun nóng hỗn hợp đến
hổi lưu, duy trì nhiệt độ phản ứng ở 130"C. Theo dõi phản ứng bằng SKLM.
Để nguội, đổ hỗn hợp phản ứng ra cốc có mỏ, ngâm lạnh 5 phút sau đó để
hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 30 phút cho tan hết acid acid acetic băng.
Lọc hút kiệt, rửa tủa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi hết acid acetic (thử
bằng giấy quỳ). Rửa tiếp vài lần bằng cồn lạnh. Sấy khô tủa. Kết tinh lại tủa
ưong dung môi phù hợp (EtOH, AcOH 50% hoặc EtOH : DMF - 8:3 hay
EtOH : DMF = 5:3) thu sản phẩm kết tinh.
* Quy trình tổng hợp theo phương pháp 2:
Cho vào bình cầu hỗn hợp gồm aldehyd thcfm, hydantoin và dietanolamin
theo tỷ lệ mol 1:1:2, Đun và khuấy hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phù
hợp. Theo dõi phản ứng bằng SKLM. Để nguội hỗn hợp sau phản ứng, thêm
vào đó khoảng 10 ml ethanol để dễ dàng đổ hỗn họfp ra cốc có mỏ. Làm lạnh

hỗn hợp trong 30 phút, lọc kiệt, rửa bằng nước cất lạnh cho đến khi hết
die than olamin (thử bằng quỳ tím). Rửa thêm vài ỉần bầng cồn lạnh. Sấy khô
tủa. Kết tinh lại trong dung môi phù hợp (EtOH, AcOH 50% hoặc EtOH :
DMF = 8:3) thu sản phẩm kết tinh.
2.2.3 Tổng hợp 5-benzyliden-imidazoIidin-2,4-dion (I)
Cồng thức:
H N
(I)
CTPT: Q oH A N .; KLPT: 188,18.
Phương pháp 1:
Nguyên liệu: 2,l2g benzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02 mol);
21ml acid acetic băng; 3,28g natri acetat (0,04 mol). Nhiệt độ phản ứng:
130”C. Thời gian phản ứng: 5 giờ. Khối lượng tủa thô thu được: l,45g. Dung
môi kết tinh lại: EtOH. Khối lượng sản phẩm thu được sau khi kết tinh lại:
0,98 g. Hiệu suát phản ứng : 26,10 %. Nhiệt độ nóng chảy: 222°c. Độ tan: ít
tan trong ethanol, aceton, tan trong DMF. SKLM: Hệ dung môi khai triển: n-
hexan : aceton (1:1) cho một vết gọn, rõ dưới đèn tử ngoại (Rf = 0,73).
Phương pháp 2:
Nguyên liệu: 2,12g benzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02 mol);
4,2g diethanolamin (0,04 mol). Nhiệt độ phản ứng: 140°c. Thời gian phản
ứng: 30 phút. Khối lượng tủa thô thu được: l,12g. Dung môi kết tinh lại:
EtOH. Khối lượng sản phẩm thu được sau khi kết tinh lại: 0,92g. Hiệu suất
phản ứng: 24,44%. Nhiệt độ nóng chảy; 222°c. Độ tan: ít tan trong ethanol,
aceton, tan trong DMF, SKLM: Hê đung môi khai triển: n-hexan : aceton
(1:1) cho một vết gọn, rõ dưới đèn tử ngoại (Rf = 0,73).
2.2.4 Tổng hợp 5-(p'Clorobenzyliden)-imidazolidin-2,4-(ỉion (II)
Công thức:
o
J ^ .C1
(II)

CTPT: CioH.O^N^Cl; KLPT: 222,68
Phương pháp 1:
Nguyên liệu: 2,81g p-clorobenzaldehỵd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 21ml acid acetic băng; 3,28g natri acetat (0,04 mol). Nhiệt độ phản
HN'
o
ứng: 130”C. Thời gian phản ứng: 4 giờ- Khối lượng tủa thồ thu được: l,55g.
Dung môi kết tinh lại: EtOH : DMF (8:3). Khối lượng sản phẩm thu được
sau khi kết tinh lại: l,37g. Hiệu suất phản ứng: 30,76 %. Nhiệt độ nóng
chảy: 304“C — 305"C. Độ tan: ít tan trong ethanol, aceton, tan trong DMF.
SKLM: Hệ dung môi khai triển: n-hexan ; aceton (1:1) cho một vết gọn, rõ
dưới đèn tử ngoại (Rf = 0,75).
Phương pháp 2:
Nguyên liệu: 2,8Ig p-clorobenzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 4,2g diethanolamin (0,04 mol). Nhiệt độ phản ứng: 150”C. Thời gian
phản ứng: 30 phút. Khối lượng tủa thô thu được: l,57g. Dung môi kết tinh
lại: EtOH : DMF (8:3). Khối lượng sản phẩm thu được sau khi kết tinh lại:
l,41g. Hiệu suất phản ứng; 31,66%. Nhiệt độ nóng chảy: 304”C — 305°c.
Độ tan: ít tan trong ethanol, aceton, tan trong DMF. SKLM: Hệ dung môi
khai triển: n-hexan : aceton (1:1) cho một vết gọn, rõ dưới đèn tử ngoại (Rf =
0,75).
2.2.5 Tổng hợp 5-(m-nỉtrobenzyliden)-imídazolidin-2,4-dion (III)
Công thức:
o
NO^
CTPT: Q 0H A N 3; KLPT: 233,18.
Phương pháp 1:
Nguyên liệu: 3,02g m-nitrobenzaldehyd (0,02 mol); 2g hydantoin (0,02
mol); 21ml acid acetic băng; 3,28g natri acetat (0,04 mol). Nhiệt độ phản