Tổng hợp một số acid hydroxamic mang dị vòng 1,3,4 thiadiazol hướng ức chế histon deacetylase

4.
Tổng htfp một số acid hydroxamic mang
dị vòng 1,3,4-thiadiazol hướng ức chế
histon deacetylase
Trần Lan Hương*, Vũ Phương Đông*,
Sang Bae Han**, Nguyễn Hải Nam*
*Trường Đại học DượcHà Nội
**Khoa Dược, ĐạihọcChungbuk, Hàn Quốc

SUMMARY
We have synthesized 4 new hydroxamic acids bearing 1,3,4-thiadiazole heterocycle. Their inhibitory activity on HDAC and their
cytotoxic activity on SW620 cell line have been evaluated. The results show that these hydroxamic acids inhibited HDAC significantly
and were cytotoxic against this cancer cell line.

Keywords: Histone deacetylase inhibitors, synthesis, 2,3,4-thiadiazole

Đặt vấn đế
Histon deacetylase (HDAC) là nhóm các enzym
xúc tác cho quá trình deacetyl hóa nhóm e-N acetyl
của lysin ở phần đuôi histon. HDAC điểu hòa quá
trình đóng xoắn nhiễm sắc thể và ức chế quá trình
phiên mã. Trong các nghiên cứu gẩn đây, người ta
nhận thấy sựthay đổi của HDAC dẫn đến bất thường
trong quá trình biểu thị gen và hình thành khối
Vì vậy, các chất ức chế HDAC đang trở thành
các tác nhân chống ung thư đẩy triển vọng. Acid
suberoylanilid (SAHA, Zolinza®) - chất có nguồn gốc
tổng hợp và depsipeptid (Istodax®) - chất được phân
lập từ Chromobacterium violaceum, đã được sử dụng
trong điểu trị u da tế bào lympho T
o

NHOH

NHOH
Một SỂ acid hydroxamic mang dị vòng 1,3,4-thiadlazol

Trong các nghiên cứu trước đây, chúng tôi đã
tổng hợp một số dãy acid hydroxamic mới mang
khung benzothiazol và thử tác dụng ức chế HDAC
cũng như độc tính tế bào của chúng'^ ®’. Kết quả cho
thấy khung benzothiazol có thể thay thế cho nhân
phenyl trong SAHA'^'®1
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiếp tục khảo
sát dị vòng 1,3,4-thiadiazol thay cho phenyl với hy
vọng các dẫn chất mang dị vòng này có thể làm tăng
tác dụng ức chế HDAC, qua đó làm tăng tác dụng
của các acid hydroxamic tương ứng.

Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Dung môi, hóa chất, dụng cụ
Các hóa chất, dung môi của Merck hoặc SigmaAldrich được sử dụng trực tiếp, không tinh chế thêm.
Nhiệt độ nóng chảy được đo bằng máy đo điểm chảy
nhiệt điện (SMP20). sắc ký lớp mỏng sử dụng bản
mỏng nhôm tráng sẵn Silicagel GF-254. Phổ hồng
ngoại được ghi bằng máy GX-Perkin-Elmer. Phổ
'H-NMR được ghi bằng máy Bruker AV-500. Phổ khối

SỐ 1/2013 ỉ Nghiên Cứu dược Thông tlnthuõc 21

\

lượng được đo bằng máy khối phổ HP-5989-MS, LCMSD-Trap-SL.
Tổng hợp các dẫn chất
Các acid hydroxamic 3a-d được tổng hợp theo
sơ đồ sau;
n- n

NH 2
'S
R -ỊỊ-^ ^

ĩy ~ -jị~ Ạ o c u ,

A cid suberic
monomethyl ester
mono.

2a-d
a, R = H
NHOH

3a-d

b .R = 2-CI
c, R = 3-CI
d, R = 4-Cl

Thử tác dụng ức chếhiston deacetylase
Thử tác dụng ức chế HDAC được thực hiện tại

Khoa Dược, Trường Đại học Chungbuk, Cheongju,
Hàn Quốc và Viện nghiên cứu sinh học và công nghệ
sinh học Hàn Quốc (KRIBB). Tác dụng ức chế hoạt
tính HDAC của các dẫn chất tổng hợp được đánh
giá gián tiếp thông qua việc xác định mức độ acetyl
hóa histon H3, H4 của tế bào Hela. Phân tích dựa trên
Western blot có thể khẳng định được tác dụng của
các mẫu thử làm tăng hoặc giảm sựacetyl hóa histon
H3, H4 khi so sánh với mẫu trắng'^'®’.
Thử độc tính tế bào ung thư
Thử độc tính tế bào in vitro của các chất tổng hợp
được trên dòng tế bào ung thư tiền liệt tuyến (PC-3)
và ung thư vú (MCF-7) được thực hiện tại Khoa Dược,
Trường Đại học Chungbuk, Cheongju, Hàn Quốc
theo phương pháp SRB và giá trị ICjj, được tính theo
phương pháp GraphPad PrisrrỶ^'^\
Thực nghiệm và kết quả
Tổng hợp Methyl 8-oxo-8-(5-phenyl-1,3,4thiadiazol-2-ylơmino)octơnoat (2a): Hòa tan CDI (162
mg, mmol) vào khoảng 5 ml DCM sau đó thêm acid
suberic monomethyl ester (1,9 ml, 1 mmol). Khuấy
hỗn hợp trong
phút, sau đó thêm vào từ từ dung
dịch la (180 mg) trong DMF (2 m l). Khối phản ứng
được khuấy ở nhiệt độ thường trong 24 giờ. Loại
DCM dưới áp suất giảm. Phần còn lại chuyển từ từ
vào 20 ml nước đá. Tủa xuất hiện được iọc, rửa bằng
nước lạnh và sấy khô ở 70“C Hiệu suất phản ứng
đạt; 58,5%; Nhiệt độ nóng chảy: 236-238°C; = 0,80
(DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, em '): 3162 (NH), 2853
(CH;, 1737 (C=0), 1562, 1436 (C=C); CI-MS (m/z):

1

1 0

347,0 [M1.
Tổng
hợp
N’-hydroxy-N^-(5-phenyl-l,3,4thiadiazol-2-yl)octanediamicl (3a): Hòa tan 2a (173
mg, 0,5mmol) trong hỗn hợp dung môi gồm MeOH
(5 ml) và DMF (3 ml). Thêm vào dung dịch NHjOH.
HCI (490 mg, 7 mmol). Khối phản ứng được làm lạnh,
sau đó thêm vào từ từ dung dịch NaOH (680 mg, 17
mmol) trong HjO (1 m l). Khuấy hỗn hợp trong 1 giờ
30 phút ở 0“C, sau đó chuyển từ từ vào 30 ml nước
đá, acid hóa đến pH 5 bằng dung dịch HCI 5%. Tủa
xuất hiện được lọc, rửa bằng nước lạnh và sấy khô
ở 70“C. Hiệu suất: 52,0%; t“C: 189-191 “C; = 0,62
(DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, em '); 3251-2865 (OH,
acid), 3050 (NH), 1629 (C=0), 1558 (C=C), 2927,2865
(CH^). CI-MS (m/z): 347 [M-H]+. 'H-NMR (500 MHz,
DMSO, ppm): 1,21, 1,31 (4H, m); 1,7 (2H, t, J = 7,0
Hz); 1,60 (2H, t, J = 6,5Hz); 1,94 (2H, t, J = 7,0 Hz); 7,51 7,52 (3H, m); 7,92-7,93 (2H, m); 8,65 (1H, brs, NH);
10,36 (1H, s, NH); 12,61 (1H, s, OH).
Tổng hợp Methyl 8-oxo-8-(5-(2-clorophenyl)-ỉ,3,4thiadiazol-2-ylamino)octanoat(2b):ĩổng hợp tương
tự 2a, thu được hiệu suất: 58,5%; t°C: 236-238°C;
= 0,83 (DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, em ’): 3272 (NH),
2944 (CH^), 1691 (C=0), 1513, 1466, 1446 (C=C); CIMS (m/z): 380 [M-H]".
Tổng hợp N^-hydroxy-N^-(5-(2-dorophenyl)-l,3,4thiơdiazol-2-yl)octanediamid (3b): Tổng hợp tương
tự 3a đi từ 2b. Hiệu suất: 62,1 %; t°C: 163,5-165,0“C;
= 0,52 (DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, cm '); 3288-2857

(OH, acid), 2927 (NH), 1584 (C=0), 2857 (CHj). CI-MS
(m/z): 381 [M-H]\ 'H-NMR (500 MHz, DMSO, ppm):
ô 1,25,1,30 (4H, m, CHj); 1,46-1,51 (2H, m, CH -1,58
1,62 (2H, m, CH^); 1,92-1,95 ( H, m, CH^; 2,18-2,21
(1H, m, CHj); 7,50-7,58 (2H, m); 7,67-7,68 (1H, m);
8,08-8,11 (1H, m);
(1H, brs, NH); 10,38 (1H, s, NH);
12,67(1H,s,OH).
Tổng hợp Methyl 8-oxo-8-(5-(3tự 2a. Hiệu suất: 62,5%; t°C: 205-207°C;
= 0,80
(DCM/MeOH = 9/1), IR (KBr, em ’): 3154 (NH), 2937
(CHj), 1694 (C=0), 1557,1441 (C=C);CI-MS(m/z):380
6

1

8 , 6 8

Tổng hợp N^-hydroxy-tf-(5-(3-clorophenyl)-1,3,4thiadiazol-2-yl)octanediamid (3c): ĩ ương tự 3a từ 2c.
Hiệu suất: 62,m-, t°C: 163,5-165,0°C; = 0,52 (DCM/


A
MeOH = 9/1). IR (KBr, cm '); 3430 (OH), 2927 (NH),
1567 (C=0), 2862 (CHj). CI-MS (m/z): 381 [M-H]^ 340
[M '-cjnj. 'H-NMR (500MHz, DMSO, ppm):
1,26
( H, m, CHj); 1,48 (3H, m, CH^); 1,60 (3H, m, CHj); 1,921,95 (2H, m, CHj); 7,55-7,57 (2H, m); 7,87-7,88 ( H,
m); 7,97 (1H, m);

(1H, s, NH); 10,36 (1H, s, NH);
12,69(1H,s,OH).
Tổng hợp Methyl 8-oxo-8-(5-(4-clorophenyl)-1,3,4thiadiazol-2-ylamino)oơanoat (2d): ĩổng hợp tương
tự 2a. Hiệu suất: 56,8%;
195-196“C; = 0,81
(DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, em '): 3433 (NH), 2934
(CH;, 1694 (C=0), 1575,1442 (C=C); CI-MS (m/z): 380
[M+-H].
Tổng hợp N’-hydroxy-N^-(5-(4-clorophenyl)-l,3,4thiadiazol-2-yl)octanediamid (3d): Tổng hợp tương
tự 3a. Hiệu suất: 58,4%;
231,5-233°C; = 0,53
(DCM/MeOH = 9/1). IR (KBr, em '): 3171 (0H), 2936
(NH), 1581 (C=0), 2853 (Ch’). CI-MS (m/z): 381 [M+H], 340 [M+-C H ]. 'H-NMR (500 MHz, DMSO, ppm): ô
1,26-1,27 (4H, m, CH,); 1,45-1,50 (2H, m, CHj); 1,571,61 (2H, m, CH^; 1,92-1,95 (2H, m, CHj); 7,57-7,58
(2H, m); 7,93-7,95 (2H, m); 8,69 (1H, s, NH); 10,36 {1H,
s,NH);12,66(1H,s,OH).
Kết quả thử tác dụng sinh học
Tiến hành thử tác dụng sinh học của các chất đã
tổng hợp được. Kết quả thử tác dụng ức chế HDAC
(nổng độ
ụg/ml) và độc tính trên tế bào ung thư
được thể hiện trong bảng ,
6

6

1

8 , 6 8

3

5

1 0

1

Bỏng 1. Két quăthữ tác dụng sinh học cùa các M 3 a -d
Oôc tính tế bào (IC ^ ụg/ml)^

Chất

Tác dụng ức chế HDAC'

3a
3b

++
++

3c

++

PC3
4.69
0.16
0.67

3d

++

0.32

SAHA

++
NT

0.43
0.03

ADR

MCF-7
13.17
0.47
0.47
0.28
0.51
0.04

Ghi chú: '+ + , hoạt tỉnh của HDAC bị ức á é ~ 50%; % n g độ ức ché50% sựphứ triển
cùa té bòo: P O = tể bào ung thư tiền liệt tuyén à o ngưừỉ; MCF-7= tễ bào ung thư YÚ
(người). SAHA và M (ũdriomỵdĩì) là hoi chát áuổn dương tính.

trong dung môi DMF và môi trường thực hiện phản
ứng phải khan mới đảm bảo hiệu suất cao. Do nhóm

amin của các 2-amino-5-phenyl-1,3,4-thiadiazol có
tính ái nhân yếu hơn so với các amin mạch thẳng
thông thường nên nhiệt độ phản ứng cẩn nâng
lên khoảng 60-70°C. Phản ứng tạo acid hydroxamic
được tiến hành ở °c, thời gian phản ứng ngắn,
lượng NaOH phải dùng dư nhiểu để đảm bảo các
chất tham gia phản ứng tan hết trong dung dịch
phản ứng. Dữ liệu phổ MS, IR và ’H-NMR cho phép
khẳng định cấu trúc của tất cả các chất trung gian và
sản phẩm acid hydroxamic cuối đúng như dự kiến.
Tác dụng ức chế HDAC của các acid hydroxamic
3a-d được sàng lọc sơ bộ theo phương pháp Western
blot tại Khoa Dược, Đại học Chungbuk. Kết quả thử
tác dụng ức chế HDAC ở nổng độ 10 |jg/ml cho thấy
cả 4 chất đểu có tác dụng ức chế HDAC rõ, tuy nhiên
hoạt tính còn yếu hơn so với SAHA (bảng 1). Mặc dù
vậy, kết quả này cho thấy là nhóm 5-phenyl-1,3,4thiadiazol có thể thay thế được cho nhóm phenỵl
của SAHA.
Kết quả thử độc tính tế bào in vitro trên hai dòng
tế bào ung thư người được trình bày ở bảng 1. Kết
quả sàng lọc cho thấy chất 3a chỉ có độc tính yếu
trên hai dòng tế bào này. Tuy nhiên, khi gắn thêm
một nhóm clo trên vòng phenyl, bất kể ở vị trí 2, 3
hay 4, đều làm tăng độc tính của các dẫn chất tạo
thành trên cả hai dòng tế bào đến 100 lẩn. Độc tính
tế bào của 3 dẫn chất 3a-c tương đương như SAHA
trên cả hai dòng tế bào thử nghiệm. Đây là kết quả
hết sức đáng chú ý. Kết quả này cho thấy cấu trúc
5-phenyl-1,3,4-thiadiazol có thể thay thế cho nhóm
phenyl của SAHA và việc lựa chọn các nhóm thế phù

hợp trên vòng phenyl hứa hẹn tạo ra các dẫn chất
mới đầy triển vọng trong điều trị ung thư. Hiện các
nghiên cứu mở rộng trên dãy dẫn chất này và các
nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính cũng như tương tác
của các chất 3a-c trên HDAC đang được tiếp tục.
0

Kết luận
Bàn luận
Phản ứng tổng hợp các ester trung gian 2a-d là
phản ứng amid hóa. Acid suberic monomethyl ester
được hoạt hóa bằng CDI. Phản ứng xảy ra thuận lợi

\

Chúng tôi đã tổng hợp được 4 acid hydroxamic
mới mang dị vòng 1,3,4-thiadiazol và thử được tác
dụng ức chế HDAC cũng như độc tính tế bào của các
chất tổng hợp được trên hai dòng tế bào ung thư


tiền liệt tuyến và ung thư vú. Kết quả cho thấy các
Lời cảm ơn
acid hydroxamic này có tác dụng ức chế hoạt tính
của HDAC rõ ở nồng độ 10 ^g/ml và có độc tính trênĐể tài được hoàn thành nhờ một phân kinh phí từ
hai dòng tế bào này với ICji, thấp đến 0,16 fig/ml. Kết Chương trình nghiên cứu cơ bản, Bộ Khoa học và Công
quả này chứng tỏ dị vòng 1,3,4-thiadiazol có triển nghệ (NAFOSTED) cấp cho PGS.T5. Nguyễn Hài Nam
vọng thay thế cho phenyl của SAHA.
(mã sổ 104.01-2012.17).

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Witt o., Deubzer HE., Milde T., Oehme I. HDAC family: What are the cancer relevant targets? Cancer Letters 2009:277:8-21.
2. De Ruijter AJM., Gennip AHV., Caron HN. et al. Histon deacetylases: Characterization of the classical HDAC family. BiochemJ. 2003:
370:737-749.
3. Po c c , Vishal p., William G. et al. Synthesis and structure-adtvity relationships of histone deacetylase inhibitors with triazole-linked
cap group. Bioorganic and medicinal Chemistry Letters 2008:16:4839-4853.
4. Jed LH„ Hua z„ Astrid MK. et al. Amino acid derivatives as histone deacetylase inhibitors. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters
2008:18:34-38.
5. Đào Thị Kim Oanh, Sang-Bae Han, Hoàng Văn Hải, Trần Văn Nam,Văn Thị Mỹ Huệ, Nguyễn Hải Nam. Tổng hợp A/'-(benzo[íflthiazol-2yl)-A/*-hydroxyoctandiamid và dẫn chất hướng ức chế histon deacetylase. Tạp chí Dược học, 2011:8,42-45.
5. Đào Thị Kim Oanh, Sang-Bae Han, Hoàng Văn Hải, Trần Văn Nam,Văn Thị Mỹ Huệ, Nguyễn Hải Nam. Tổng hợp /V'-(benzo[d]thiazol-2yD-N^-hydroxyadipamid và dẫn chất hướng ức chế histon deacetylase. Tạp chí Dược học, 2011:7,55-59.
7. Đào Thị Kim Oanh, Sang-Bae Han, Nguyễn Hải Nam. Tổng hợp NI -(benzo[d]thia2ol-2-yl)-N4-hydroxysuccinamid và dẫn chất hướng
ức chế histon deacetylase. Tạp chí Dược học, 2011:4,47-50.
8. Dao Thi Kim Oanh, Hoang Van Hai, Sang Ho Park, Hyun-Jung Kim, Byung-Woo Han, Hyung-Sook Kim, Jin-Tae Hong, Sang-Bae Han,
Van Thi My Hue, Nguyen-Hai Nam. Benzothiazole-containing hydroxamlc adds as histone deacetylase inhibitors and antitumor agents.
Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2011:21,7509-7512.

24 Nghiên cứu duợcThồng tín thuõc I Số 1/2013