’Tổng hợp các dẫn xuất mới của AZT chứa mạch nhánh flavone và đánh giá hoạt tính độc tế bào

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

MỤC LỤC

MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................ 3
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................. 4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN ................................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG ĐỒ ÁN .............................................................. 6
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................................... 9
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AZT AZIDOTHYMIDINE (AZT), FLAVONE VÀ PHẢN
ỨNG CLICK. .............................................................................................................................. 9
1.1.1. GIỚI THIỆU VỀ AZT ................................................................................................... 9
1.1.1.1. Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine ........................................................................... 11
1.1.1.2. Tổng hợp AZT từ D-mannitol .................................................................................. 12
1.1.1.3. Tổng hợp AZT từ thymidine ..................................................................................... 14
1.1.2. Hoạt tính sinh học các dẫn xuất của AZT ................................................................... 14
1.1.2.1. Dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate có tác dụng kháng u của AZT ................... 15
1.1.2.2. Dẫn xuất boranphosphate của AZT và d4T monophosphate .................................. 16
1.1.2.3. Dẫn xuất 5-haloethynyl và 5-(1,2-dihalo)vinyl của AZT và FLT ............................ 18
1.1.2.4. Hoạt tính sinh học và cấu trúc của các dẫn xuất AZT ............................................ 21
1.2. GIỚI THIỆU VỀ FLAVONE ......................................................................................... 22
1.2.1. Cấu tạo và tính chất hóa học của Flavone ................................................................... 22
1.2.2. Các phƣơng pháp tổng hợp flavone ............................................................................. 23
1.2.3. Hoạt tính sinh học các dẫn xuất của Flavone ............................................................. 27
1.3. GIỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG CLICK .......................................................................... 34
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ..................................................................................................... 37
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ............................................................................................... 37
2.1.1. Hóa chất ....................................................................................................................... 37
2.1.2. Thiết bị......................................................................................................................... 37

2.2. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ SẠCH VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA SẢN

Nguyễn Lê Anh CH2012B

1


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
PHẨM........................................................................................................................................ 38
2.2.1. Sắc ký bản mỏng ......................................................................................................... 38
2.3. TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT FLAVONE-AZT ............................................................ 39
2.3.1. Tổng hợp hợp chất trung gian ..................................................................................... 39
2.3.2. Tổng hợp hợp chất trung gian 127-133 ....................................................................... 40
2.3.3. Tổng hợp các flavone 134-140 .................................................................................... 43
2.3.4. Tổng hợp flavones-AZT 141-147 ................................................................................ 46
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................ 51
3.1. TỔNG HỢP HỢP CHẤT TRUNG GIAN ......................................................................... 51
3.2. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT TRIAZOLE BẰNG PHẢN ỨNG CLICK CHEMISTRY
53
3.3. HOẠT TÍNH SINH HỌC ................................................................................................... 55
3.3.1. Phƣơng pháp nuôi cấy tế bào in vitro .......................................................................... 55
3.3.2. Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay) ..................................... 55
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 60
PHỤ LỤC ...................................................................................................................................... 65

Nguyễn Lê Anh CH2012B

2

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,
đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của Tiến sĩ Trần Khắc Vũ.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn này là trung
thực và chƣa từng đƣợc công bố dƣới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Học viên

Nguyễn Lê Anh

Nguyễn Lê Anh CH2012B

3


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm khóa luận tôi đã đƣợc sự hƣớng dẫn chỉ bảo tận tình của TS.
Trần Khắc Vũ – Bộ môn Công Nghệ Hóa Dƣợc &BVTV, Viện Kỹ thuật Hóa Học, Đại
học Bách Khoa Hà Nội. Qua luận văn này tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Trần
Khắc Vũ, ngƣời đã trực tiếp giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đồ
án này.
Qua luận văn, tôi xin gửi lời cảm ơn tới Viện Hóa Học – Viện Hàn Lâm Khoa Học
và Công Nghệ Việt Nam, Phòng thí nghiệm Khối Phổ đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt
quá trình học tập cũng nhƣ làm luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Th.S. Đặng Vũ Lƣơng, Th.S. Ngô Văn Quang đã giúp

đỡ tôi trong việc ghi các phổ.
Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo đặc biệt là các thầy cô
thuộc Viện Kỹ thuật Hóa Học trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chỉ dạy cho tôi trong
suốt quá trình học tập.
Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, và ngƣời thân đã giúp
đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thời gian làm đồ án.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2013

Học viên

Nguyễn Lê Anh

Nguyễn Lê Anh CH2012B

4


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN
IR: Infrared Spectroscopy
EI – MS: Electron Impact Mass Spectroscopy
1

1

H -NMR: H-Nuclear Magnetic Resonance

13

13

C -NMR: C- Nuclear Magnetic Resonance

HMQC: Heteronuclear Multiple - Quantum Coherence
HMBC: Heteronuclear multiple - Bond Correlation
DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer
TLC: Thin layer chromatography
EtOAc: Ethyl acetate
UV: ultraviolet
δ(ppm): Độ dịch chuyển hóa học (parts per million)
J(Hz): Hằng số tƣơng tác (Hertz)
br: broad singlet
s: singlet
d: Doublet
dd: double doublet
t: Triplet

Nguyễn Lê Anh CH2012B

5


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG ĐỒ ÁN
Sơ đồ

Nội dung

Trang

Sơ đồ 1

Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine

11

Sơ đồ 2

Tổng hợp AZT từ D-mannitol

13

Sơ đồ 3

Tổng hợp AZT từ thymidine

14

Sơ đồ 4

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 5’-

15

chloromethylphosphonate của AZT

Sơ đồ 5

Tổng hợp dẫn xuất boranphosphate của AZT và

18

d4T monophosphate
Sơ đồ 6

Tổng hợp các dẫn xuất 5-haloethynyl và 5-(1,2-

21

dihalo)vinyl của AZT và FLT
Sơ đồ 7

Phương pháp Allan-Robinson

23

Sơ đồ 8

Phương pháp Baker - Venkataraman

25

Sơ đồ 9

Phương pháp sử dụng chiếu xạ vi sóng

25

Sơ đồ 10

Tổng hợp flavone đi từ chalcone

26

Sơ đồ 11

Tổng hợp flavone qua phản ứng Suzuki –

27

Miyaura
Sơ đồ 12

Tổng hợp dẫn xuất flavone theo phương pháp

28

Sohel Mostahar
Sơ đồ 13

Tổng hợp dẫn xuất flavone theo phương pháp

29

Huachen Liu
Sơ đồ 14

Sơ đồ 15

Tổng hợp 6-amino-7-hydroxy-flavone
Tổng hợp flavone có cấu trúc tương tự flavone

31
32

acetic acid
Sơ đồ 16

Tổng hợp 6-methoxy-2-(piperazin-1-yl)-4H-

33

chromen-4-one
Sơ đồ 17

Tổng hợp 5,7-dimethoxy-2-(piperazin-1-ylmethyl)-

33

4h-chromen-4-one
Nguyễn Lê Anh CH2012B

6


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Sơ đồ 18

Tổng hợp dẫn xuất 4-thioflavone

34

Sơ đồ 19

Cơ chế của phản ứng cộng đóng vòng triazol

36

Sơ đồ 20

Tổng hợp các flavones-AZT

51

Bảng 1

Giá trị IC50 của các hợp chất từ 88 đến 95

29

Bảng 2

Hoạt tính in vitro độc tế bào của các dẫn xuất
flavones-AZT

57

Nguyễn Lê Anh CH2012B

7


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

ĐẶT VẤN ĐỀ
Flavone là một nhóm lớp của flavonoid và là một lớp chất có vai trò rất quan trọng.
Nó là lớp chất đƣợc các nhà hóa học rất quan tâm và có nhiều nghiên cứu về nó do có các
hoạt tính sinh học có giá trị nhƣ: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thƣ, chống oxy hóa,
trung hòa các gốc tự do, kháng viêm, giảm đau. Hiện nay việc tìm kiếm các hợp chất flavone
mới có hoạt tính mới vẫn tiếp tục đƣợc nghiên cứu và khám phá.
AZT là loại thuốc đƣợc dùng phổ biến nhất hiện nay trong việc điều trị HIV trên thế
giới. AZT ngoài việc điều trị HIV nó còn có hoạt tính độc tế bào tƣơng đối tốt.
Trên thế giới, việc nghiên cứu tìm kiếm, tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của
các dẫn xuất của AZT đã có lịch sử từ rất lâu. Hiện nay, đã có nhiều dẫn xuất của AZT đƣợc
đánh giá hoạt tính, thử nghiệm lâm sàng và đã đƣợc đƣa vào sử dụng. Với hoạt tính tiềm
năng của các dẫn xuất AZT, hàng năm vẫn có rất nhiều công trình nghiên cứu về dẫn chất
AZT đƣợc công bố.
Ở Việt Nam, một số công trình nghiên cứu về các dẫn xuất và AZT đã đƣợc công bố,
song đây vẫn là một mảng nghiên cứu thu hút rất nhiều các nhà hóa học quan tâm. Nhằm
nghiên cứu tìm kiếm các dẫn xuất mới với những hoạt tính sinh học và đánh giá hoạt tính
sinh học của chúng, đồ án đặt vấn đề ‘’Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của AZT
chứa mạch nhánh flavone và đánh giá hoạt tính độc tế bào”.

Nguyễn Lê Anh CH2012B

8

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AZT AZIDOTHYMIDINE (AZT), FLAVONE VÀ
PHẢN ỨNG CLICK.
1.1.1. GIỚI THIỆU VỀ AZT
Zidovudine (INN) hoặc Azidothymidine (AZT) (còn gọi là ZDV) là một chất ức
chế theo cơ chế phiên mã ngƣợc nucleoside (NRTI), nó đƣợc sử dụng nhƣ là một loại
thuốc kháng virus và đƣợc sử dụng điều trị nhiễm HIV/AIDS.
HIV/AIDS (hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải, viết tắt từ Acquired
Immunodeficiency Syndrome hay từ Acquired Immune Deficiency Syndrome của tiếng
Anh) hay bệnh liệt kháng (tê liệt khả năng đề kháng) là một hội chứng của nhiều bệnh
nhiễm trùng (ví dụ: lao, viêm phổi, nấm), mà ngƣời nhiễm HIV gặp phải do hệ miễn dịch
của cơ thể bị tổn thƣơng hoặc bị phá hủy nặng nề. Các bệnh này đƣợc gọi là các bệnh
nhiễm trùng cơ hội.AIDS đƣợc coi là giai đoạn cuối của quá trình nhiễm HIV. Tuy nhiên,
mỗi ngƣời khi mắc AIDS sẽ có những triệu chứng khác nhau, tùy theo loại bệnh nhiễm
trùng cơ hội mà ngƣời đó mắc phải, và khả năng chống đỡ của hệ miễn dịch mỗi ngƣời.
Hiện tại chƣa có vaccine nào để phòng ngừa lây nhiễm HIV, và cũng không có một
liệu pháp nào có thể loại bỏ hoàn toàn virus HIV ra khỏi cơ thể. Tuy nhiên, những ngƣời
sống chung với AIDS hiện nay có thể kéo dài và cải thiện chất lƣợng cuộc sống bằng liệu
pháp điều trị kháng virus, hay còn gọi là ART (viết tắt của Anti- Retroviral Therapy).
ART là liệu pháp điều trị sử dụng các thuốc kháng virus, hay còn gọi là thuốc ARV (Antiretrovirus). Các thuốc ARV này có tác dụng làm chậm sự nhân lên của HIV trong cơ thể,
do đó tăng khả năng miễn dịch và giảm các nhiễm trùng. Một số loại thuốc truyền thống
nhƣ 2’,3’-Dihydroxynucleozit (NRT) là nhóm chất quan trọng nhất của các chất chống
HIV/AIDS, gồm có zidovudin (AZT), stavudin (d4T), didanosin (ddI), lamivudin
(3TC)...Các tiền chất đƣợc phosphat hoá nhờ enzym kinase tạo thành 5’-triphosphat và
đƣợc gắn vào mạch DNA của virus nhờ enzym phiên mã ngƣợc của HIV. Do ở vị trí C3’ của các chất này vắng mặt nhóm OH, nên không thể kéo dài mạch DNA của virus,
ngăn chặn quá trình mã hoá ngƣợc RNA thành DNA, vì thế virus ngƣng phát triển [7].
Nguyễn Lê Anh CH2012B

9


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
O

O
HN

HN

HO

O
O

NH2

N

Stavudin (1)

HO

O
O

N
O
O

N
HO

N

S

N3
Zidovudin (2)

Lamivudin (3)

Khi vào tế bào, AZT nhanh chóng chuyển thành AZT-monophosphate bởi enzyme
thymidin kinase của tế bào và cuối cùng chuyển thành AZT-triphosphate nhờ một enzyme
khác có trong tế bào. Dạng này tác dụng trên polymerase DNA của virus (enzyme phiên
mã ngƣợc) bằng cách cạnh tranh với các deoxynucleosid khác và kết thúc quá trình nhân
lên của virus HIV.
AZT (Zidovudine) có thể đƣợc tổng hợp từ thymine hay từ các hóa chất khác theo
nhiều con đƣờng khác nhau nhƣng hiệu suất thấp và sinh khả dụng không cao. Do đó việc
tiếp tục nghiên cứu các dẫn xuất của AZT cũng nhƣ tìm các hợp chất mới vẫn đang đƣợc
các nhà khoa học đầu tƣ nghiên cứu và phát triển.
 Cấu tạo AZT
O
H3C
N

HO

N

N

NH
O

N

CTPT: C10H13N5O4
KLPT: 267,242 g/mol
Tên

IUPAC:

1-[(2R,4S,5S)-4-azido-5-(hydroxymethyl)

oxolan

-2-yl]-5-

methylpirimidine-2,4 –dione
Tên thƣơng mại Zidovudine.
Dƣợc lực học: là một tác nhân kháng virus có tác động mạnh tới Retrovirus bao
gồm virus HIV. Zidovudine đƣợc phosphoryl hóa nhờ các enzyme trong tế bào và cuối
cùng chuyển thành triphosphate.Sản phẩm này làm ngƣng trệ quá trình nhân lên DNA của
HIV.
Nguyễn Lê Anh CH2012B

10

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chỉ định: điều trị trên bệnh nhân nhiễm HIV[8].
1.1.1. Các phƣơng pháp tổng hợp AZT
1.1.1.1. Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine
O

O
NH

HO

O

HO

N

O

OH

1. MsCl / NMM / Acetone
2. PhCO2Na / acetamide
3. AcBr / HOMe / EtOAc
( 86% )

NH
BzO

O

O

5-methyluridine

3
NH

BzO

O

N

O

Na
DM N3
F / Li
2 CO

O

O

3

N
MsO

4

DBU / acetone

BzO

Bu3SnH / AlBN

O

Br

MsO

2

N

BzO

O

N

NH

1. NaOMe / HOMe
2. Dowex 5x200-8
HO

O

O

N

O

O
N

OO N

F
M
/D

N3

N3
5

AZT

N3
Na

O
S Cl

O

N
MsCl

O

NMM

4a

Sơ đồ 1: Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine
Từ 1,5-methyluridine (2) đƣợc phản ứng với MsCl trong dung môi acetone với sự
có mặt của NMMđểbảo vệ cả 3 nhóm OH của 2 thành sản phẩm 2a. Sản phẩm này tiếp
tục phản ứng với PhCO2Na trong dung môi acetamide để chuyển thành dạng anhydro 2b
và bảo vệ nhóm OH tại vị trí 5’ bằng nhóm benzyl. Sau đó sản phẩm 2b tiếp tục phản ứng
với AcBr trong MeOH và EtOAc để đƣa nhóm Br vào vị trí 2’ thay thế nhóm OH tạo
thành sản phẩm 5’-benzoyl-3;-methanesulfonyl-2’-bromo-thymidine (3). Hợp chất 3 sau
đó phản ứng với Bu3SnH với sự có mặt của AIBN để loại bỏ nhóm Br tạo thành hợp chất
4. Từ 4 cho tác dụng với DBU trong acetone sẽ tạo thành 4a. Tiếp theo, 4 phản ứng với
Nguyễn Lê Anh CH2012B

11


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
NaN3 với sự có mặt của Li2CO3 trong dung môi DMF để tạo thành nhóm azit trong hợp
chất 5, và cuối cùng xử lý 5 với NaOMe trong MeOH để loại nhóm bảo vệ thu sản phẩm
AZT. Hiệu suất trung bình của quy trình tổng hợp đạt 44% [9].
O

O
NH

MsO

O

MsO

N

N

O

BzO

OMs

O
O

N

MsO

2-a

2-b

1.1.1.2. Tổng hợp AZT từ D-mannitol
D-mannitol là một rƣợu đa chức, dạng tinh thể màu trắng có công thức cấu tạo:
OH

OH
OH

HO
OH

OH

D-mannitol

Quá trình tổng hợp AZT đi từ D-mannitol đƣợc mô tả theo sơ đồ 2:

Nguyễn Lê Anh CH2012B

12


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
OH

OH

i, cyclohexanone
BF3 , Et2O , HC(OEt)3
ii, NaIO4

OH

HO
OH

OH

6

O
O

8

O

D-mannitol

o
OSiMe3 , Et2O , -75 C , 1.5h

i,

Li 7
ii, AcCl , -30oC , 3h
iii, HF-pyridine , THF , 0oC , 1.5h
OAc
+

O

+
O

O

O

O

O

O

O
O

OAc
OAc

9 : 60%

10 : 3 %
11 : 30%

NaN3
AcOH 80%

TiCl4 , MeOH

O

O

O

O

OMe
O
N3

13 : 65%

12 : 99% N3

OMe

OSiMe3
N

Me3SiO N

14

TMSOTf , CH3CN

HO

O

O

O

NH
N3

N

O

+

HO

O

N

HO

N3
O

NH
+
HO

O

+

N3
O

N

O

N

NH

NH
1b : 25%

O

N3

O

AZT (1) : 38%

1c : 13%

O
1d : 12%

+

H
N

O

O

O

O
N
N3

OMe

15 : 12%

Sơ đồ 2: Tổng hợp AZT từ D-mannitol
Nguyễn Lê Anh CH2012B

13


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Quy trình tổng hợp AZT đi từ nguyên liệu đầu D-mannitol là một quá trình tổng
hợp phức tạp gồm nhiều các phản ứng và tạo ra rất nhiều các tạp chất. Trong đó AZT thu
đƣợc trong quá trình này có hoạt hiệu suất 38%. Quy trình tổng hợp này đạt hiệu suất

không cao, có nhiều sản phẩm phụ [10].
1.1.1.3. Tổng hợp AZT từ thymidine
Quy trình tổng hợp AZT từ nguyên liệu đầu là Thymidine qua 4 bƣớc:
OH
OH

OH

O

N
H

OTr

O

N

trityl chloride

O

pyridine / 110oC;1,5h

16

Thymidine

O

N
H

triphenylphosphine / DMF

O

N

DIAD / dropwise

O

17
O

OH

TrO

O

O

N+

O

N

N

N

1. NaN3 / DMF / 140oC ; 7h
2. 5oC ; NaOH 3M to pH=9
HCl 5M

N-

N
O

N
H

O

3'-azido-3'-deoxythymidine

18

Sơ đồ 3: Tổng hợp AZT từ thymidine
Quy trình tổng hợp này ít bƣớc và tạo ít sản phẩm phụ và hiện đang đƣợc sử dụng
để tổng hợp AZT [11].
1.1.2. Hoạt tính sinh học các dẫn xuất của AZT
Nhiều nghiên cứu cho thấy, sử dụng AZT trong thời gian dài có thể dẫn tới sự
kháng thuốc và có tác dụng phụ cho cơ thể nhƣ ức chế tủy xƣơng, gây các vấn đề về cơ...
[14].
Các nghiên cứu gần đây cho thấy một số dẫn xuất của AZT thể hiện đƣợc sự vƣợt

trội về hoạt tính sinh học so với AZT nhƣ khả năng kháng virus cao, khả năng gây độc tế
bào tốt, đƣợc ứng dụng trong việc điều trị các căn bệnh ung thƣ nhƣ: ung thƣ đại tràng
cấp, ung thƣ miệng, ung thƣ vú... [12-18].
Nguyễn Lê Anh CH2012B

14


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
1.1.2.1. Dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate có tác dụng kháng u của AZT
Các dẫn xuất phosphonamide của AZT có hoạt tính gây độc tế bào với các dòng tế
bào ung thƣ khác nhƣ dòng ung thƣ miệng, dòng tế bào ung thƣ MCF-7.
Lech

Celewicz

và

cộng sự

đã tổng hợp đƣợc các

dẫn xuất

5’-

chloromethylphosphonate của AZT theo sơ đồ sau:
O
N
O

N

ClH2C P Cl

N

H

Cl
19

N

20

N

O
NH

NH

NH
O

21

O

O

HO

N

N

NEt3, CH3CN, rt

N

+

N

ClH2C P N

O

O

O

ClH2C P O
3,pyridine, rt

O

N

O
R1-NH-R2, rt

ClH2C P O
N

N
R1

N
N

N3

N3

O

N

O

R2

23-32

N3

22

AZT

H2O, pyridine, NEt3, rt

23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

O
NH
O
ClH2C P O

O

N

O

HNEt3 O

R1=H, R2=CH3

R1=H, R2=CH2CH3
R1=H, R2=CH2CH2CH3
R1=H, R2=CH2CH2CH2CH3
R1=H, R2=CH(CH3)2
R1=H, R2=CH2CH=CH2
R1=H, R2=CH2CH2Ph
R1=H, R2=CH2CH2-(3-indolyl)
R1=CH3, R2=CH3
R1=CH2CH3, R2=CH2CH3

N3
33

Sơ đồ 4: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate của AZT
P-Chloromethylphosphonic

ditriazolide

(21)

đƣợc

tổng

hợp

từ

P-

chloromethylphosphonic dichloride (19) với 1,2,4-triazole (20) với sự có mặt của
triethylaminetrong acetonitrile. Phản ứng của 21 với 30-azido-30-deoxythymidine (AZT)
trong pyridine ta thu đƣợc 22. Sau đó, xử lý bằng các amin thích hợp (hoặc amin
hydrochloride trong sự hiện diện của triethylamine) thu sản phẩm mong muốn 23-32 có
hiệu suất 70-85%.
Nguyễn Lê Anh CH2012B

15


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Kết quả thu đƣợc đối với dòng tế bào ung thƣ miệng, các hợp chất 25, 27 và AZT
thể hiện hoạt tính tốt, các hợp chất còn lại đều cho thấy có tác dụng độc tế bào. Hoạt tính
đối với dòng tế bào ung thƣ miệng (KB), hợp chất 25 thể hiện hoạt tính cao nhất với IC 50
= 5,8 µg/mL, tuy nhiên, nó vẫn thấp hơn so với AZT (IC50 = 3,12 µg/mL). Hợp chất 27
có hoạt tính thấp hơn với IC50 = 12,1 µg/mL. Đối với dòng tế bào ung thƣ MCF-7 thì hợp
chất 25, 27, AZT thể hiện hoạt tính tốt, với các IC50 lần lƣợt là: 3.7 µg/mL, 12.8 µlg/mL,
2.6 µg/mL. Các hợp chất khác không thể hiện đƣợc tính độc tế bào.
Nghiên cứu cho thấy các hợp chất phosphonamide có khả năng hoạt động giống
nhƣ các tiền chất AZT, hợp chất 25, 27 còn có thể thấm qua đƣợc biểu mô của các tế bào
đƣờng ruột và đƣợc hấp thu mức vừa phải ở ngƣời [18].
1.1.2.2. Dẫn xuất boranphosphate của AZT và d4T monophosphate
Virus HIV luôn phát triển nhằm chống lại sự tấn công của thuốc trong suốt quá
trình điều trị bệnh, do đó làm giảm tác động của thuốc. Một số nghiên cứu cho thấy rằng
phƣơng pháp để giảm sự kháng thuốc là sử dụng hợp chất Nucleoside-5’-(α-P-Borano)
triphosphate trong đó có một nhóm boran (BH3) thay thế 1 nhóm α-phosphate không tạo
cầu nối trong hợp chất nucleoside 5’-triphosphate tạo ra hợp chất BH3-AZTTP và BH3d4TTP. Các hợp chất này có nhiệm vụ ức chế khả năng sao mã ngƣợc của virus HIV-1.
Mặc dù vậy hoạt tính của các hợp chất này không ổn định.
Để tăng cƣờng sự ổn định của các hợp chất, các nhà nghiên cứu đã tăng sự ổn định
liên kết giữa các hợp chất 5’-nucleoside và một boranophosphate. Nhờ đó đã tăng đƣợc

tính ổn định của các hợp chất. Sơ đồ chung tổng hợp các hợp chất nhƣ sau:

Nguyễn Lê Anh CH2012B

16


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

O

N

20% NaOH aq

MeSO2Cl

NH
HO

O

O

O

NH

pyridine

O

0oC

MsO

, rt

O

N

NH

55oC

O

O N
O

34

NH

Et2O, THF, -78oC

O

36(71%)

OMs

OH

O

O
MePO(OEt)2, BuLi

O H
2
EtO P C
OEt

NH

MeSO2Cl

O

pyridine

OH N
O

O

H2
EtO P C

0oC , rt

OEt

O

38 ( 77% )

37 (quant)

35

N
OMs
O

O
NH
O
EtO

P

H2
C

OMs N
O

OEt
LiAlH4, TMSCl, -78oC then rt

O

tBuOK, DMF, rt

38

O
O
NH
O

NH
H

EtO

H2
C

P

OMs N
O

H

O

H

H2
C

P

N

O

O

43 ( 71% )

LiAlH4, TMSCl, -78oC then rt

O

O

NH
NH

O

P
OEt

39 ( 68% )

H2O2, H2O/THF, rt;

H2
C

OMs N
O

OH

H

P

N

O

O

H

O

40 ( quant )

H2
C

44 ( 36% )

H2O2/THF, rt;

O

o

NaN3, DMF, 65 C

NH

O

O
H

NH
O
EtO

P

H2
C

N

N

O

45 ( quant )
BSA, THF, rt

41 ( 51% )

BSA, THF, rt

O
NH

O
Me3SiO

NH

P

H2
C

N

H2
C

N

O

O

BH3.DIPEA, rt
N3

O

H2O/MeOH ( 1 / 1 ).

BSA, THF, rt

NH

O

H2O/MeOH (1 / 1)

O
O

NH
O

P
BH3

H2
C

O

O

OSiMe3

OSiMe3

O

O

O

O
N3

P

P
OH

OEt

Me3SiO

H2
C

P
BH3

N

O

H2
C

N

O

O

46 (21% 3steps)

O

42 (20% 3steps)
N3

Sơ đồ 5: Tổng hợp dẫn xuất boranphosphate của AZT và d4T monophosphate

Nguyễn Lê Anh CH2012B

17

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Các hợp chất 41, 42, 45, 46 đƣợc sàng lọc khả năng kháng virus HIV-1 trên tế bào
MAGI-CCR5 và HIV-1(IIIB) và HIV-2(ROD). Các chất này có hoạt tính ở nồng độ cao
(400µM). Ngoài ra các hợp chất này cũng đƣợc sàng lọc hoạt tính độc tế bào nhƣ: viêm
gan siêu vi C, HSV-1, HSV-2, virus Vaccinia, virus viêm miệng trong tế bào E6SM với
nồng độ: 200µM. Các hợp chất thu đƣợc đều có đƣợc sự ổn định cao về mặt hóa học và
thời gian bán hủy trung bình [16].
1.1.2.3. Dẫn xuất 5-haloethynyl và 5-(1,2-dihalo)vinyl của AZT và FLT
Hiện nay trên thế giới có khoảng hơn 20 loại thuốc đƣợc cấp phép sử dụng trong
việc điều trị HIV và có hơn 30 loại hợp chất chống HIV đang đƣợc phát triển và thử
nghiệm lâm sàng. Trong đó thành phần không thể thiếu của các hợp chất này là một cấu
trúc tƣơng tự nucleoside có tác dụng ức chế sự phiên mã ngƣợc trong quá trình nhân lên
của virus HIV. Trong các hợp chất đang đƣợc sử dụng thì AZT và FLT là các chất đƣợc
đánh giá có tác dụng tốt nhất. Tuy nhiên trong quá trình điều trị AZT và FLT cũng bộc lộ
những hạn chế nhất định.Luigi A.Agrofoglio và cộng sự đã phát triển và nghiên cứu các
dẫn xuất của AZT và FLT. Thử nghiệm hoạt tính thấy đƣợc tác dụng tốt của các dẫn xuất
này trên các dòng nhƣ PBM, CEM, VERO, HIV.
Quy trình tổng hợp theo sơ đồ sau:

Nguyễn Lê Anh CH2012B

18


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
O

O

O

NH

NH

TMSC=CH, CuI

I

NH

I2, CAN, NaHCO3

HO

N

O

MMTrCl,

O

MMTrO

N

O

pyridine, rf

O

CH3CN,rf,4 days

99%

47

48

49

O

DMF, rt

OH

O

O

Me3Si

N

NH

NH

NH
O

TBAF, CH3CN, rt

MMTrO

O

N

MsCl, pyridine, 0oC

MMTrO

O

O

N

O

99%

95%

52

OH

51

OH

50

N

86%

OH

O

O

O

57%

OH

MMTrO

MMTrO

PdCl2(PPh3)2, Et3N

OMs

52
1M NaOH, dioxane, rf

93%

O

NH
I(coll)2-ClO4(IDCP)

DAST, CH2Cl2, 0oC

N

I
NH

NH
MMTrO

O

O

O

MMTrO

O

64%

N

Ag(coll)2ClO4, CH3CN,rt

RO

O

N

26%

HO

54

53

F

F

AcOH 80%,rt

57 R=MMTr
58 R=H ( 47%)

e

XY(i.e I-hal), CH3CN, 0oC

50%
O

O

X
NH
HO

59

O

N

F

X
NH

Y
MMTrO

O

N

AcOH 80%,rt

F

55a X=I Y=I (32%)
b X=Br Y=I (45%)
c X=Cl Y=I (53%)

Nguyễn Lê Anh CH2012B

O
NH

Y
HO

O

N

F

56a X=I Y=I ( 51%)
b X=Br Y=I (52%)
c X=Cl Y=I (76%)

19

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
O

O

53

NH

NaN3, DMF, rt
MMTrO

70%

I

O

I(coII)ClO4(IDCP),
Ag(coIII)2ClO4, CH3CN, rt

N

NH
RO

74%

O

N

60
N3

N3

AcOH 80%, rt
65%

XY(i.e, I=hal), CH3CN, 00C

O

X
NH

HO

O

N

O
NH

Y
MMTrO

X

O

N

65

O
NH

Y
AcOH 80%, rt

N3

N3

63 R=MMTr
64 R=H (60%)

61a X=I, Y=I (52%)
b X=Br, Y=I (72%)
c X=Cl, Y=I (57%)

HO

O

N

N3

62a X=I, Y=I (78%)
b X=Br, Y=I (53%)
c X=Cl, Y=I (57%)

Sơ đồ 6: Tổng hợp các dẫn xuất 5-haloethynyl và 5-(1,2-dihalo)vinyl của AZT và FLT
Từ 20-deoxyuridine (47) cho phản ứng với monomethoxytritylchloride (MMTrCl)
đun hồi lƣu trong pyridine thu đƣợc hợp chất 48. Từ hợp chất48 cho phản ứng với i-ốt
nguyên tố và dung dịch ceri IV (IV), amoni nitrat (CAN) đun hồi lƣu trong dung môi
acetonitrile với sự có mặt của NaHCO3 ở 800C trong 4 ngày thu đƣợc hợp chất 49. Hợp
chất 50 đƣợc điều chế bằng cách cho hợp chất 49 phản ứng với trimethylsilylacetylene
(TMS) trong sự hiện diện của Et3N, CuI (đồng chất xúc tác), và PdCl2/(PPh3)2 (chất xúc
tác) trong dimethylformamidkhan(DMF) tại nhiệt độ phòng. Việc loại bỏ các nhóm
trimetylsilyl trong 50 với n-Bu4NF thu đƣợc hợp chất 51. Thay H trong nhóm OH của 51
bằng nhóm Ms thu đƣợc hợp chất 52. Để đạt đƣợccấu trúc tƣơng tự FLT, các mesylate
trong 52 đƣợc xử lý trong dung dịchNaOH1M trong dioxan đun hồi lƣu trong 2 giờ thu
đƣợc hợp chất 53 có cấu hình với β3’-OH. Cho hợp chất 53 phản ứng với
diethylaminosulfur trifluoride trong dichloromethane tại 00C thu đƣợc 54. Từ hợp chất 54
cho phản ứng với iodoniumdi-syn-collidine perchlorate (IDCP), trong CH3CN khan thu
Nguyễn Lê Anh CH2012B

20


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
đƣợc 57. Các detrityl hóa cuối cùng của 54 thu đƣợc 55a- 55c, và trong điều kiện có tính
axit (axit axetic 80%) thu đƣợc 58, 56a-56c.
Hợp chất trung gian 52 cũng đƣợc sử dụng để tổng hợp các chất dẫn xuất AZT
62a-62c và 64. Từ 52 cho phản ứng với NaN3 trong DMF hồi lƣu trong 16 giờ thu đƣợc

60, các hợp chất mong muốn 61a-61c và 62. Các detrityl hóa cuối cùng của 60 thu 61a61c, và 63. Trong cùng điều kiện có tính axit (axit axetic 80%) thu đƣợc 64, 65, và 62a16c tƣơng ứng.
Thử nghiệm hoạt tính sinh học đối với virus HIV và một vài loại chủng virus khác
cho thấy các hợp chất 56b và 62b thể hiện hoạt tính kháng virus và độc tế bào cao hơn so
với AZT [15].
1.1.2.4. Hoạt tính sinh học và cấu trúc của các dẫn xuất AZT
Zidovudine là loại thuốc đầu tiên đƣợc đƣa vào sử dụng trong việc điều trị HIV
trên thế giới. Các nghiên cứu gần đây đều tập trung vào điều chế các tiền chất ban đầu với
mong muốn tìm đƣợc một loại hợp chất có đƣợc đặc tính của AZT và đồng thời hạn chế
những nhƣợc điểm của loại thuốc này. Các dẫn xuất của AZT bao gồm: 3’-azido-3’deoxy-5’-O-oxalyl-N-valinethymidine (AZT-Val) (66), 3’-azido-3’-deoxy-5’-O-oxalyl-Nleucinethymidine (AZT-Leu) (67), 3’-azido-3’-deoxy-5’-O-oxalyl-N-isoleucinethymidine
(AZT-iLeu) (68), 3’-azido-3’-deoxy-5’-O-oxalyl-N-phenylalaninethymidine (AZT-Phen)
(69), 3’-azido-3’-deoxy-5’-O-oxalylthimidine acid (AZT-Ac) (70), 3’-azido-3’-deoxy-5’O-isonicotinoylthymidine (AZT-Iso) (71) đều thể hiện hoạt tính tốt với virus HIV và độ
chọn lọc cao hơn so với AZT. Trong khi đó dẫn xuất 5-chloro-6-hydroxyl-5,6-dihydro-3’azido-3’-deoxythymidine (AZT-ClOH) (72) thì không thể hiện hoạt tính với virus HIV.
Ngoài ra các hợp chất này đều thể hiện tính độc tế bào đối với dòng tế bào PBMC và
MT2.

Nguyễn Lê Anh CH2012B

21


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
O
H3C

compound
NH

O O

O

N

R C C O

66: AZT-Val
67: AZT-Leu
68: AZT-iLeu
69: AZT-Phen
70: AZT-Ac

O

R
NH-CH(COOH)CH(CH3)2
NH-CH(COOH)CH2-CH(CH3)2
NH-CH(COOH)CH(CH3)CH2-CH3
-NH-CH(COOH)CH2C6H5
OH

N3

O
H3C

O
H3C

NH

O
N

N

C O

O

O

NH

Cl
H
HO

N

O

HO
O
AZT-ClOH

AZT-Iso

N3
71

N3
72

Các thử nghiệm cho thấy các dẫn xuất này đều có tác dụng trên tế bào HIV (trừ
hợp chất AZT-ClOH). Ngoài tác dụng trên tế bào HIV các dẫn xuất này đều có hoạt tính
gây độc với các tế bào đối với PBMS và MT2. Trong đó, đặc biệt với AZT-Val có hoạt
tính gây độc tế bào mạnh nhất với tế bào PBMC có IC50 là 0.015±0.001µM, và với tế bào
MT2 là 0.025±0.001µM [17].
1.2. GIỚI THIỆU VỀ FLAVONE
Flavone là một trong những nhóm chất lớn nhất trong dãy các chất thuộc họ
flavonoid. Flavone phân bố hầu hết ở các mô thực vật. Chúng có vai trò quan trọng trong
việc tái tạo và bảo vệ thựcvật. Chức năng đa dạng của flavones đƣợc ứng dụng không chỉ
trong nhân giống cây trồng mà còn trong hệ sinh thái, nông nghiệp, dinh dƣỡng và dƣợc
học. Trong đó hoạt chất chống oxy hóa của flavone sử dụng trong phòng chống ung
thƣđƣợc các nhà nghiên cứu đặc biệt lƣu ý.
1.2.1. Cấu tạo và tính chất hóa học của Flavone
Flavone đƣợc cấu tạo từ bộ khung 2-phenylchromen-4-one (2-pheny-1-benzopyral4-one).

Nguyễn Lê Anh CH2012B

22


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
2'

1

8
9

7

A

O
C

3'

2

B

4'

1'

6

6'
10

5'

3
4

5

O

Flavone đã đƣợc chứng minh có nhiều tác dụng dƣợc lý quan trọng nhƣ kháng ung
thƣ, chống oxy hóa, bảo vệ chức năng gan, kháng viêm,… [19-21]. Từ những năm 1990,
nhiều nghiên cứu về tác dụng kháng khuẩn và tác dụng tăng độ nhạy cảm kháng sinh
beta-lactam trên tụ cầu kháng methicillin của nhóm này đã đƣợc công bố [22-24].
Trong tự nhiên các flavone đều chứa nhóm OH hoặc OCH3 ở 1 trong 2 vòng
benzene tạo ra chất có màu vàng nhạt của nhiều loại hoa. Ngoài ra ở 2 vòng benzen còn
có thể chứa một số nhóm thế khác.
Hiện nay, trên cơ sở các cấu trúc flavone phân lập đƣợc trong tự nhiên, rất nhiều
tác giả đã tổng hợp đƣợc các flavone với cấu trúc của các hợp phần acetophenone và
benzaldehyde khác nhau, do đó hoạt tính sinh học của chúng đƣợc cải thiện đáng kể và
góp phần khẳng định mối tƣơng quan giữa hoạt tính và cấu trúc của lớp chất này [23-24].
1.2.2. Các phƣơng pháp tổng hợp flavone
Flavone từ lâu đã đƣợc quan tâm đáng kể vì các tác dụng có ích và tiềm năng của
chúng đối với sức khỏe con ngƣời. Trong hóa học hữu cơ, đã có nhiều phƣơng pháp tổng
hợp flavone, phải kể đến các phƣơng pháp nhƣ: phản ứng Allan – Robinson; phản ứng
Wittig; phản ứng Baker – Venkataraman; phản ứngAlgar – Flynn – Oyamada, phản ứng
đóng vòng chalcone... [29].
1.2.2.1. Phương pháp của Allan – Robinson
Phản ứng của Allan – Robinson [36] là phản ứng giữa o-hydroxylaryl xeton và
anhdyride thơm để tạo thành flavone.

Nguyễn Lê Anh CH2012B

23


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội
R1
enol hóa

OH

OH

O
O
R1

R

R
O

H

acyl hóa

O

O

R1CO2-

HO

R1

O

H

O

R1

O
O

O
R1

OH
R1

-O2CR1

R

O

O

O

R1
OH
R

R

OH

O

O

R

H

O
O

enol hóa
R1

O

R1
R

O

H
-O2CR1

Sơ đồ 7:Phương pháp Allan-Robinson
1.2.2.2. Tổng hợp flavone dựa vào phản ứng Baker – Venkataraman
Phản ứng Baker–Venkataraman [36] là phản ứng giữa 2-acetoxyacetophenone với
bazơ tạo thành 1,3– diketone. 1,3-diketone sau đó đƣợc đóng vòng tạo thành flavone.

Nguyễn Lê Anh CH2012B

24


Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội

O

O
O

B

O

O

H

O

- BH

H
O

O

O

O

O

H/H2O

O

O

O

O

O

O

flavone

Sơ đồ 8:Phương pháp Baker - Venkataraman
1.2.2.3. Tổng hợp flavone bằng sử dụng vi sóng [29, 39]
Các ngành công nghiệp hóa chất và dƣợc phẩm luôn đòi hỏi sự thân thiện với môi
trƣờng trong quá trình sản xuất cũng nhƣ các sản phẩm của mình. Do đó chiếu xạ vi sóng
đƣợc sử dụng ngày càng phổ biến trong các phản ứng hữu cơ cho ra những hợp chất
nhanh và sạch hơn. Dung môi thực hiện cũng nhƣ xúc tác là chất lỏng ion.

Sơ đồ 9: Phương pháp sử dụng chiếu xạ vi sóng

1.2.2.4. Tổng hợp flavone từ các chalcone [26, 27]
Một số dẫn chất có cấu trúc flavone đƣợc tổng hợp qua dẫn chất trung gian
chalcone. Trong qui trình tổng hợp này, hầu hết đều đi từ dẫn xuất acetonephenone ngƣng
Nguyễn Lê Anh CH2012B

25