Tổng hợp và thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư của một số dẫn chất acylhydrazon mang khung 4(3h) quinazolinon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

CAO THỊ CẨM NHUNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
ACYLHYDRAZON MANG KHUNG
4(3H)-QUINAZOLINON

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

CAO THỊ CẨM NHUNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
ACYLHYDRAZON MANG KHUNG
4(3H)-QUINAZOLINON
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM
VÀ BÀO CHẾ THUỐC
MÃ SỐ: 8720202
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Trần Phương Thảo
2. GS.TS. Nguyễn Hải Nam
HÀ NỘI 2018


LỜI CẢM ƠN
Trước khi trình bày những nội dung chính của đề tài, tôi xin phép được bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến những người đã luôn ở bên cạnh, hỗ trợ
và động viên tôi hoàn thành một cách tốt nhất luận văn của mình.
Lời cảm ơn đầu tiên, tôi xin được gửi tới GS.TS. Nguyễn Hải Nam,TS. Trần
Phương Thảo - Bộ môn Hóa Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội, là những
người thầy đáng kính đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên
của Bộ môn Hóa Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, Viện Hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa -Trường Đại học Khoa Học Tự
Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa Dược - Đại học Quốc gia Chungbuk - Hàn
Quốc đã luôn giúp đỡ và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng
nghiệp, các bạn trong nhóm nghiên cứu của Bộ môn Hóa Dược, đặc biệt là các em
Lê Công Trực, Cao Việt Phương là những người đã luôn quan tâm, động viên,
khích lệtôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2018
Học viên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Chương 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 2
1.1. ACYLHYDRAZON VÀ DẪN CHẤT ......................................................... 2
1.1.1. Cấu trúc ............................................................................................... 2
1.1.2. Tác dụng sinh học ................................................................................ 2
1.2.3. Phương pháp tổng hợp ......................................................................... 6
1.2. 4(3H)-QUINAZOLINON VÀ DẪN CHẤT ................................................. 9
1.2.1. Cấu trúc ............................................................................................... 9
1.2.2. Tác dụng sinh học ................................................................................ 9
1.2.3. Phương pháp tổng hợp ....................................................................... 12
Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 16
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ .............................................................. 16
2.1.1. Hóa chất............................................................................................. 16
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................. 16
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU....................................................................... 17
2.2.1. Tổng hợp hóa học............................................................................... 17
2.2.2. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư ................................................. 18
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 18
2.3.1. Tổng hợp hóa học............................................................................... 18
2.3.2. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư ................................................. 20
2.2.3. Nhận xét mối liên quan cấu trúc tác dụng và đánh giá mức độ giống
thuốc của các dẫn chất tổng hợp được ......................................................... 21
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................... 22

3.1. HÓA HỌC ................................................................................................. 22
3.1.1. Tổng hợp hóa học............................................................................... 22
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................... 38
3.1.3. Khẳng định cấu trúc ........................................................................... 39
3.2. THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ IN VITRO ................. 49
3.3. SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ GIỐNG THUỐC ........................................ 52
Chương 4. BÀN LUẬN....................................................................................... 54
4.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC ............................................................................. 54
4.2. KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC ...................................................................... 55
4.2.1. Phổ hồng ngoại .................................................................................. 55
4.2.2. Phổ khối lượng ................................................................................... 56
4.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân............................................................... 57
4.3. HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ ........................................... 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
A549

Lung carcinoma cell line (Dòng tế bào ung thư phổi)

13

C-NMR

13

H- NMR

1

1

2D-NMR

C nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân 13C)

H nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân 1H)

Two-dimensional nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt
nhân 2 chiều)

Bcap37

Human breast cancer cell line (Dòng tế bào ung thư vú người)

BGC-823

Human gastric cancer cell line (Dòng tế bào ung thư dạ dày
người)

Bel7402

Human hepatoma cell line (Dòng tế bào ung thư gan người)

DCM

Dichloromethane

DMA

N,N-dimethylacrylamide

DMSO-d6

Dimethyl sulfoxide deuteri hóa

DNA

Deoxyribonucleic acid

EtOH

Ethanol

FDA

Food and Drug Administration (Cục quản lý Thực phẩm và Dược
phẩm Hoa Kỳ)

H%

Hiệu suất

HIV

Human immunodeficiency virus

HL-60

Human promyelocytic leukemia cell (Tế bào ung thư bạch cầu)

IC50

Inhibitory concentration 50% (Nồng độ ức chế 50% sự phát triển
của tế bào)

IR

Infrared (Phổ hồng ngoại)

KB

Human epidemic carcinoma (Dòng tế bào ung thư biểu môngười)

MDA-MB-231

Human breast cancer cell line (Dòng tế bào ung thư vú người)

MeOH

Methanol

MIC

Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)

MTT

3-[4,5-dimethylthiazole-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide


MS

Mass spectrometry (Phổ khối lượng)

NOE

Nuclear Overhauser effect

NOESY

Nuclear Overhauser effect spectroscopy

tonc

Nhiệt độ nóng chảy

TEA

Triethylamine

THF

Tetrahydrofuran

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Một số 4(3H)-quinazolinon được dùng làm thuốc trên thị trường [45]..11
Bảng 3.1. Chỉ số hóa lý và hiệu suất tổng hợp của các dẫn chất Va-m................. 37
Bảng 3.2. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy của các dẫn chất Va-m ...................... 38
Bảng 3.3. Số liệu phân tích phổ IR của một số dẫn chất Va-m ................................... 40
Bảng 3.4. Số liệu phân tích phổ khối lượng của các dẫn chất Va-m ........................... 41
Bảng 3.5. Số liệu phân tích phổ 1H-NMR của các dẫn chất Va-m ............................... 42
Bảng 3.6. Số liệu phân tích phổ 13C-NMR của các dẫn chất Va-m ............................. 46
Bảng 3.7. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các chất tổng hợp
được trên dòng tế bào ung thư đại tràng người SW620......................................... 50
Bảng 3.8. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro của một số chất tổng
hợp được trên 3 dòng tế bào ung thư người .......................................................... 51
Bảng 3.9. Đánh giá mức độ giống thuốc của các dẫn chất Va-m theo quy tắc
Lipinsky ................................................................................................................ 52


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo chung của một acylhydrazon thế ............................... 2
Hình 1.2. Các dẫn chất acylhydrazon với tác dụng gây độc tế bào ung thư ............ 3
Hình 1.3. (a) Cấu trúc của chất PAC-1. (b) PAC-1 hoạt hóa procaspase-3 thành
caspase-3 với EC50 = 0,22 μM trên in vitro. (c) PAC-1 là tác nhân phân cắt
procaspase-3 dẫn tới hoạt hóa caspase-3 ............................................................... 4
Hình 1.4. Cấu trúc của chất S-PAC-1, WF-208, WF-210, B-PAC-1 ....................... 5
Hình 1.5. Dẫn chất acylhydrazon với các tác dụng sinh học khác .......................... 6
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và các quinazolinon ......................................... 9
Hình 1.7. Dẫn chất 4(3H)-quinazolinon với tác dụng gây độc tế bào ung thư ...... 10
Hình 1.8. Cấu trúc của Raltitrexed ...................................................................... 11
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp các acylhydrazon mục tiêu V ....................................... 19

Hình 3.1. Ảnh hưởng của các chất tổng hợp được ở nồng độ 30 µg/mL lên sự
phát triển của tế bào SW620 ................................................................................. 50
Hình 4.1. Phổ hồng ngoại của dẫn chất Vg .......................................................... 56
Hình 4.2. Phổ khối lượng của dẫn chất Vc........................................................... 57
Hình 4.3. Phổ 13C-NMRcủa dẫn chất Vg.............................................................. 58
Hình 4.4. Các đồng phân của dẫn chất Va-m ...................................................... 59
Hình 4.5.Tương tác trong phổ NOESY của dẫn chất Va....................................... 60
Hình 4.6. Các tín hiệu đôi trên phổ giãn 1H-NMR của dẫn chất Vb ..................... 61
Hình 4.7. Biểu đồ so sánh hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn chất Vb, Vi,
Vj, Vl, Vm so với 5-FU trên 3 dòng tế bào thử nghiệm ......................................... 62


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ tổng quát phản ứng ngưng tụ hydrazid với hợp chất carbonyl...... 6
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn chất acylhydrazon thơm .................................................. 7
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các dẫn chất carbohydrazid từ phenyl pyrazol
carboxaldehyd ........................................................................................................ 7
Sơ đồ 1.4. Tổng hợp dẫn chất acidmefenamic mang khung acylhydrazon ............... 8
Sơ đồ 1.5. Tổng hợp các dẫn chất acylhydrazon có chứa vòng furoxan .................. 8
Sơ đồ 1.6. Phản ứng acylat hóa hydrazon .............................................................. 8
Sơ đồ 1.7. Phản ứng tổng hợp acylhydrazon từ tetrazol.......................................... 9
Sơ đồ 1.8. Phản ứng tổng hợp acylhydrazon từ semicarbazon ................................ 9
Sơ đồ 1.9. Phản ứng Niementowski ...................................................................... 13
Sơ đồ 1.10. Phản ứng tạo cácdẫn chất 4(3H)-quinazolinon thế nhờ năng lượng
vi sóng .................................................................................................................. 14
Sơ đồ 1.11. Phản ứng đóng vòng giữa các acid N-acylanthranilic thế với
formamid .............................................................................................................. 14
Sơ đồ 1.12. Tổng hợpdẫn chất 4(3H)-quinazolinon từ các dẫn chất
4H-3,1-benzoxazin-4-on ....................................................................................... 14

Sơ đồ 1.13. Dehydro hóa 2,3-dihydroquinazolin-4(1H)-on thành
quinazolin-4(3H)-on ............................................................................................. 15
Sơ đồ 3.1. Quy trình tổng hợp chung .................................................................... 22
Sơ đồ 3.2. Quy trình tổng hợp dẫn chất Va-f ........................................................ 23
Sơ đồ 3.3. Quy trình tổng hợp chất IIa ................................................................. 23
Sơ đồ 3.4. Quy trình tổng hợp chất IIIa ............................................................... 24
Sơ đồ 3.5. Quy trình tổng hợp chất IVa ................................................................ 25
Sơ đồ 3.6. Quy trình tổng hợp chất Va ................................................................. 25
Sơ đồ 3.7. Quy trình tổng hợp chất Vb ................................................................. 26
Sơ đồ 3.8. Quy trình tổng hợp chất Vc.................................................................. 27


Sơ đồ 3.9. Quy trình tổng hợp chất Vd ................................................................ 27
Sơ đồ 3.10. Quy trình tổng hợp chất Ve ................................................................ 28
Sơ đồ 3.11. Quy trình tổng hợp chất Vf ................................................................ 29
Sơ đồ 3.12. Quy trình tổng hợp dẫn chất Vg-i ...................................................... 29
Sơ đồ 3.13. Quy trình tổng hợp chất Vg ............................................................... 31
Sơ đồ 3.14. Quy trình tổng hợp chất Vh ............................................................... 31
Sơ đồ 3.15. Quy trình tổng hợp chất Vi ................................................................ 32
Sơ đồ 3.16. Quy trình tổng hợp dẫn chất Vj-m ..................................................... 33
Sơ đồ 3.17. Quy trình tổng hợp chất Vj ................................................................ 34
Sơ đồ 3.18. Quy trình tổng hợp chất Vk ............................................................... 35
Sơ đồ 3.19. Quy trình tổng hợp chất Vl ................................................................ 35
Sơ đồ 3.20. Quy trình tổng hợp chất Vm .............................................................. 36
Sơ đồ 4.1. Cơ chế phản ứng tạo IIIa-c ................................................................. 54


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư hiện là căn bệnh nguy hiểm hàng đầu với tỷ lệ mắc, tỷ lệ tử vong ở
mức cao và ngày càng gia tăng theo thời gian. Nguyên nhân chủ yếu của quá trình

diễn biến và phát triển ung thư là rối loạn chu trình chết tự nhiên của tế bào
(apoptosis) [43]. Caspase là họ enzym cystein protease đóng vai trò quan trọng
trong duy trì cân bằng nội mô thông qua việc điều tiết chu trình chết tự nhiên của tế
bào [12, 41]. Vì vậy, các caspase đang là mục tiêu phân tử hấp dẫn cho nghiên cứu
phát triển thuốc điều trị ung thư hiện nay theo cơ chế hoạt hóa trực tiếp procapsase3, từ đó tái kích hoạt chương trình apoptosis ở các tế bào ung thư.
Trên thế giới, nhiều hợp chất hướng hoạt hóa caspase đã được thử nghiệm
tác dụng kháng ung thư in vivo. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhóm dẫn chất
acylhydrazon (-CONHN=) có tác dụng hoạt hóa caspase mạnh nhất và độc tính tế
bào tốt nhất do có khả năng tạo phức với ion kẽm ở trung tâm hoạt động của
caspase [40]. Bên cạnh đó, các chất mang khung quinazolin trong cấu trúc đã được
chứng minh là tiềm năng trong điều trị ung thư theo cơ chế ức chế tyrosin kinase nhóm enzym tham gia vào hầu hết các giai đoạn trong chu trình phát triển tế bào
thông qua phản ứng phosphoryl hóa protein [26]. Nhận thấy việc “lai hóa” hai
thành phần này trong một công thức hứa hẹn sẽ mang lại nhóm chất có hoạt tính
gây độc tế bào tốt, góp phần tạo ra những ứng cử viên lâm sàng triển vọng, chúng
tôi quyết định tiến hành đề tài “Tổng hợp và thử hoạt tính gây độc tế bào ung
thư của một số dẫn chất acylhydrazon mang khung 4(3H)-quinazolinon” với 2
mục tiêu:
1. Tổng hợp được 13 dẫn chất acylhydrazon mang khung 4(3H)-quinazolinon.
2. Thử được hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các dẫn chất đã tổng hợp
được.

1


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. ACYLHYDRAZON VÀ DẪN CHẤT
1.1.1. Cấu trúc
Acylhydrazon là cấu trúc mang nhóm azometin (-CH=N-NH-) và carbonyl
(C=O) (hình 1.1), đóng vai trò quan trọng trong nhiều tác dụng sinh học, tạo thành
một “cấu trúc đặc quyền” (privileged structure) trong nghiên cứu và phát triển

thuốc mới [10, 30]. Việc thay đổi các tiểu đơn vị liên kết với các nhóm chức
carbonyl và imin của acylhydrazon sẽ dẫn đến việc tạo thành các dẫn chất tương
ứng, góp phần đa dạng hóa các mục tiêu phân tử [30].

Hình 1.1. Công thức cấu tạo chung của một acylhydrazon thế
1.1.2. Tác dụng sinh học
1.1.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2006, Jin L. và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và đánh giá tác dụng ức
chế sự phát triển của khối u của các dẫn chất thế N'-benzyliden-3,4,5trimethoxybenzohydrazid (1). Kết quả cho thấy, việc thay đổi nhóm thế trên vòng
phenyl đã dẫn đến hiệu quả gây độc tế bào ung thư khác nhau của các dẫn chất
acylhydrazon này. Trong đó, các dẫn chất mang nhóm thế R= 2-F, 3-F, 4-F, 4-CF3
cho hiệu quả tốt nhất trên dòng tế bào PC-3 với giá trị IC50 tương ứng là 0,2 µM,
1,8 µM, 0,2 µM và 1,2 µM (hình 1.2), còn dẫn chất với R = 2-F, 4-F, 4-CF3 cho tác
dụng ức chế trung bình trên các dòng tế bào Bcap37, BGC-823 [21].
Một số dẫn chất acylhydrazon mang khung furan đã được các nhà khoa học
người Trung Quốc nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính kháng ung thư trên 4 dòng
tế bào HL-60, BGC-823, Bel-7402, KB. Kết quả cho thấy dẫn chất (2) (hình

1.2) có hiệu quả ức chế đặc biệt tốt trên dòng tế bào HL-60 với IC50 = 16,4 μM,
mạnh hơn cả chất đối chiếu dương là doxorubicin (IC50 = 53,3 μM). Thử nghiệm in

2


silico dự đoán độc tính của dẫn chất này cũng đã chỉ ra rằng (2) an toàn và có đủ
điều kiện để phát triển thành thuốc trên lâm sàng [7].
Nghiên cứu của Zhang B. và cộng sự đã công bố, trong số các dẫn chất
diaryl urea mang khung acylhydrazon tổng hợp được, dẫn chất (3) (hình 1.2) có khả
năng gây độc tế bào mạnh nhất đối với cả ba dòng tế bào ung thư thử nghiệm A549,
MDA-MB-231, HL-60 với giá trị IC50 tương ứng là 0,41 μM, 0,24 μM và 0,23 μM

[52].

Hình 1.2. Các dẫn chất acylhydrazon với tác dụng gây độc tế bào ung thư
Dẫn chất acylhydrazon với tác dụng chống ung thư theo cơ chế hoạt hóa caspase
Từ vai trò trung tâm hoạt hóa của caspase-3 trong apoptosis, nồng độ cao
của procaspase-3 trong nhiều loại tế bào ung thư, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng
có thể tìm được các phân tử nhỏ đóng vai trò hoạt hóa trực tiếp procaspase-3 và
chúng hứa hẹn sẽ là những phân tử có tiềm năng lớn trong liệu pháp điều trị ung
thư [36].
PAC-1 (Procaspase Activating Compound 1, hình 1.3a) là o-hydroxy-Nacylhydrazon đầu tiên được biết đến có vai trò hoạt hóa trực tiếp procaspase-3 theo
cơ chế tạo phức chelat với ion kim loại kẽm trong procaspase-3. Năm 2006, PAC-1
được báo cáo có tác dụng hoạt hóa trực tiếp procaspase-3 thành caspase-3 in vitro
(hình 1.3b, c) và gây hiện tượng apoptosis ở tế bào ung thư phân lập từ khối u ruột

3


kết sơ cấp với mức độ tỉ lệ với nồng độ procaspase-3 ở các tế bào này. PAC-1 làm
ngưng quá trình phát triển khối u ở 3 nhóm chuột mang tế bào ung thư khác nhau,
trong đó có 2 nhóm sử dụng PAC-1 qua đường uống. Các kết quả nghiên cứu cho
thấy, PAC-1 có hiệu quả tốt trong các mô hình thử nghiệm in vitro, in vivo và đang
được tiếp tục đánh giá để sử dụng như một loại thuốc chống ung thư ở người [36].
Năm 2015, Vanquish Oncology Inc. đã tiến hành một thử nghiệm lâm sàng pha 1
của PAC-1 trên các bệnh nhân ung thư và đến năm 2016, PAC-1 đã được FDA cấp
ngân sách để điều trị u nguyên bào xốp [19].

Hình 1.3. (a) Cấu trúc của chất PAC-1. (b) PAC-1 hoạt hóa procaspase-3 thành
caspase-3 với EC50 = 0,22 μM trên in vitro. (c) PAC-1 là tác nhân phân cắt
procaspase-3 dẫn tới hoạt hóa caspase-3.
Kể từ khi hợp chất PAC-1 ra đời, đã có hơn 1000 dẫn chất của PAC-1 (dẫn

chất mang khung diaryl urea, các dẫn chất benzothiazol, oxadiazol…) được tổng
hợp và đánh giá tác dụng sinh học [40]. Trong số đó, bốn dẫn chất: S-PAC-1, WF210, WF-208 và B-PAC-1 (hình 1.4) với hoạt tính tốt nhất, cộng với việc mang
nhóm chức thân dầu trong công thức phân tử giúp cải thiện tính thấm tế bào đã
được lựa chọn để nghiên cứu sâu hơn trên in vivo [48, 51].

4


Hình 1.4. Cấu trúc của chất S-PAC-1, WF-208, WF-210, B-PAC-1
1.1.2.2. Các tác dụng sinh học khác
Ngoài tác dụng gây độc tế bào ung thư, các dẫn chất acylhydrazon còn cho
thấy nhiều tác dụng sinh học quan trọng khác, chẳng hạn như tác dụng chống sốt rét
[27], giảm đau, chống viêm [8], kháng khuẩn [6], chống co giật [9], chống trầm
cảm [13]…
Trong các dẫn chất acylhydrazon mang cấu trúc 5-methyl-2-benzoxazolin
mà cácnhà khoa học Thổ Nhĩ Kỳ tổng hợp được, hợp chất 2-(5-methyl-2oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-clorobenzyliden)acetohydrazid (4a) và 2-(5methyl-2-oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-methylbenzyliden)acetohydrazid (4b)
(hình 1.5) cho tác dụng giảm đau mạnh hơn morphin và aspirin, trong khi đó hợp
chất

2-(5-methyl-2-oxobenzo[d]oxazol-3(2H)-yl)-N'-(4-methoxylbenzyliden)

acetohydrazid (4c) (hình 1.5) cho tác dụng chống viêm tốt nhất ở liều 200 mg/kg
[24].
Silva A.G. và các cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất hydrazon thế thienyl.
Trong đó, hợp chất (5a) (hình 1.5) cho thấy hiệu quả giãn mạch tốt nhất. Các dẫn
chất của (5a) cũng thể hiện tác dụng giãn mạch trong các thử nghiệm in vivo. Đặc

5

biệt,

dẫn

chất

N'-((5-methylthiophen-2-yl)methylen)benzo[d][1,3]dioxol-5-

carbohydrazid (5b) (hình 1.5) đã được chứng minh mạnh gấp 7 lần (5a) trong hiệu
quả giãn mạnh phụ thuộc nội mạc [42].
Ba mươi dẫn chất vanillic acylhydrazon đãđược nhóm nghiên cứu của Wang
X.L. tổng hợp và thử nghiệm tác dụng kháng khuẩn trên 2 dòng vi khuẩn gram
âm: Escherichiacoli, Pseudomonas aeruginosa và 2 dòng vi khuẩn gram
dương: Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis. Các dẫn chất đều cho tác dụng
kháng khuẩn ở các mức độ khác nhau, trong đó, hợp chất (6) cho thấy hoạt tính
kháng khuẩn mạnh nhất với giá trị MIC là 0,39 - 1,56 μg/mL trên các dòng vi
khuẩn đã được thử nghiệm [49].

Hình 1.5. Dẫn chất acylhydrazon với các tác dụng sinh học khác
1.2.3. Phương pháp tổng hợp
1.2.3.1. Phản ứng ngưng tụ giữa hydrazid với hợp chất carbonyl

Sơ đồ 1.1. Sơ đồ tổng quát phản ứng ngưng tụ hydrazid với hợp chất carbonyl
Phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp các acylhydrazon là cho các
hydrazid thế phản ứng với các hợp chất carbonyl trong dung môi thích hợp (sơ đồ
1.1) [30]. Phản ứng ngưng tụ này sử dụng xúc tác acid [15, 24, 39] hoặc base [4]
6


hoặc sử dụng năng lượng vi sóng [3] để tăng hiệu suất, rút ngắn thời gian phản ứng.

Hầu hết các nghiên cứu tổng hợp acylhydrazon đều sử dụng phương pháp cổ điển
này làm nền tảng vì phản ứng dễ thực hiện, quá trình tinh chế nhanh, đơn giản, hiệu
suất phản ứng cao, có thể xét một số ví dụ sau:
Các dẫn chất acylhydrazon thơm đã được tổng hợp bởi Pandey V.K. và cộng
sự bằng cách đun hồi lưu hydrazid với các aldehyd thơm thích hợp trong acid acetic
băng (sơ đồ 1.2). Sản phẩm sau đó được kết tủa bằng methanol và được làm sạch
bằng ethanol để đạt được độ tinh khiết mong muốn [33].

Sơ đồ 1.2. Tổng hợp dẫn chất acylhydrazon thơm
Vera-Divaio M.A. và cộng sự đã tổng hợp một dãy các dẫn chất
carbohydrazid từ nguyên liệu ban đầu là phenyl pyrazol carboxaldehyd. Các
carboxaldehyd này sẽ được chuyển thành dẫn chất -CONHNH2 tương ứng, sau đó
tiếp tục phản ứng với aldehyd thích hợp trong ethanol để thu được các các dẫn chất
acylhydrazon mong muốn (sơ đồ 1.3) [46].

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các dẫn chất carbohydrazid từ phenyl pyrazol carboxaldehyd
Các dẫn chất mới của acid mefenamic mang khung acylhydrazon đã được
tổng hợp bởi Almasirad A. và cộng sự theo sơ đồ 1.4. Hỗn hợp aldehyd và hydrazid
được phản ứng trong ethanol ở 30oC với sự hiện diện của HCl đặc làm chất xúc tác
[2].

7


Sơ đồ 1.4. Tổng hợp dẫn chất acidmefenamic mang khung acylhydrazon
Tại Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Hữu Đĩnh và cộng sự đã sử dụng acid
isoeugenoxyacetic làm nguyên liệu ban đầu để tổng hợp một loạt các dẫn chất
acylhydrazon mang vòng furoxan (sơ đồ 1.5) [29].

Sơ đồ 1.5. Tổng hợp các dẫn chất acylhydrazon có chứa vòng furoxan

1.2.3.2. Các phương pháp tổng hợp khác
Hydrazon khi phản ứng với tác nhân acylat, ví dụ như acyl clorid hoặc
anhydric carboxylic sẽ cho sản phẩm acylhydrazon tương ứng. Tuy nhiên, nếu sử
dụng dư tác nhân acylat có thể dẫn đến hình thành sản phẩm phụ là 2,3-dihydro1,3,4-oxadiazon [23]. Trong nghiên cứu của Yasui E. và cộng sự, dẫn chất
hydrazon được phản ứng với acetyl clorid (1,4 đương lượng mol) và pyridin (1,8
đương lượng mol) trong THF, cho hai đồng phân anti-acetylhydrazon (94%) và
syn-acetylhydrazon (4%) (sơ đồ 1.6) [50].

Sơ đồ 1.6. Phản ứng acylat hóa hydrazon
8


Ngoài ra, tetrazol có thể bị phân hủy bởi xúc tác Vilsmeier cho acylhydrazon
(sơ đồ 1.7) [23].

Sơ đồ 1.7. Phản ứng tổng hợp acylhydrazon từ tetrazol
Semicarbazon cũng có thể chuyển thành acylhydrazon khi được đun nóng
với hỗn hợp acid acetic và anhydrid acetic (sơ đồ 1.8) [23].

Sơ đồ 1.8. Phản ứng tổng hợp acylhydrazon từ semicarbazon
1.2. 4(3H)-QUINAZOLINON VÀ DẪN CHẤT
1.2.1. Cấu trúc
4(3H)-quinazolinon hiện là nhóm chất được quan tâm nhiều nhất trong hệ
vòng quinazolin - một hệ dị vòng thuộc họ benzodiazepin, cấu trúc gồm một vòng
benzen ngưng tụ với một vòng pyrimidin [1]. Dựa vào vị trí của nhóm oxo,
quinazolin có thể được phân thành ba lớp khác nhau, bao gồm: 4(3H)-quinazolinon,
2(1H)-quinazolinon và quinazolin-2,4(1H,3H)-dion (hình 1.6). Trong số các cấu
trúc của quinazolin, 4(3H)-quinazolinon là lớp chất quan trọng và phổ biến nhất, nó
được xem là cấu trúc khung cơ bản của hơn 150 alkaloid trong tự nhiên [25].

Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và các quinazolinon
1.2.2. Tác dụng sinh học
1.2.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
9


El-Azab A.S. và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử hoạt tính gây độc tế
bào của dãy chất 6-cloro-2-p-tolyl-quinazolinon. Kết quả cho thấy hợp chất (7)
(hình 1.7) có hoạt tính gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau: tế
bào ung thư thận, ung thư thần kinh, ung thư tử cung, ung thư phổi với các giá trị
IC50 tương ứng là 4,07 µM, 7,41 µM, 7,41 µM, 7,94 µM [11].
Kết quả nghiên cứu của Rhee H.K. và cộng sự trên 30 dẫn chất 2phenylquinazolinon mà nhóm tổng hợp được cho thấy một số dẫn chất khả năng
gây độc tế bào tương đối mạnh với IC50 từ 2,0 - 25,0 µM trên các dòng tế bào ung
thư: trực tràng, cổ tử cung, tuyến tiền liệt, vú, bạch cầu. Đặc biệt hợp chất (8) (hình
1.7) cho thấy độc tính tế bào mạnh nhất trên tất cả các dòng tế bào ung thư thử
nghiệm (IC50= 2,5 - 8,6 µM) [38].
Trong một nỗ lực để tìm kiếm các chất chống ung thư antifolat mới, Cao
S.L. và cộng sự đã tổng hợp một loạt các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon mang khung
dithiocarbamat và tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng khối u in vitro trên dòng tế
bào ung thư bạch cầu K562 ở người bằng phương pháp MTT. Trong số các hợp
chất

tổng

hợp

được,

(4-hydroxy-2-methyl-3,4,4a,8a-tetrahydroquinazolin-6-

yl)methyl 4-(4-fluorophenyl)piperazin-1-carbodithioat (9) (hình 1.7) cho thấy hoạt
tính tốt nhất với giá trị IC50 bằng 0,5 µM [5].

Hình 1.7. Dẫn chất 4(3H)-quinazolinon với tác dụng gây độc tế bào ung thư
10


Raltitrexed (hình 1.8) với cấu trúc khung 4(3H)-quinazolinon là tác nhân ức
chế có hiệu quả thymidylat synthase - enzym đóng vai trò quan trọng trong giai
đoạn đầu của quá trình sinh tổng hợp DNA. Dẫn chất này đã được đưa vào điều trị
cho bệnh nhân bị ung thư kết tràng tiến triển với tên thương mại là Tomudex® của
hãng dược phẩm Astra-Zenica [20].

Hình 1.8. Cấu trúc của Raltitrexed
1.2.2.2. Các tác dụng sinh học khác
4(3H)-quinazolinon và các dẫn chất của nó đang là các hợp chất dị vòng thu
hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới do có
nhiều tác dụng sinh học phong phú: chống nấm, kháng khuẩn, chống ung thư,
kháng HIV, giảm đau, chống viêm, chống co giật, lợi tiểu…[37, 47]. Các dẫn chất
thế 4(3H)-quinazolinon, đặc biệt ở vị trí 2 và 3 có vai trò đặc biệt quan trọng trên hệ
thần kinh trung ương và có tác dụng chống tăng huyết áp [47].
Một số dẫn chất 4(3H)-quinazolinon đã được đưa ra thị trường dưới dạng
biệt dược cho thấy tiềm năng của chúng trong lĩnh vực dược phẩm. Bảng 1.1 dưới
đây liệt kê một số 4(3H)-quinazolinon dùng làm thuốc để điều trị các bệnh khác
nhau.
Bảng 1.1. Một số 4(3H)-quinazolinon được dùng làm thuốc trên thị trường [45]
STT

Hoạt chất

Cấu trúc hóa học

Tác dụng
An thần, chống lo

1

Afloqualon

âu, giảm đau, kháng
histamin

11


2

Albaconazol

3

Balaglitazon

4

Cloroqualon

Chống nấm

Hạ huyết áp, điều trị

tiểu đường

An thần

An thần, chống lo
5

Diproqualon

âu, giảm đau, kháng
histamin

6

Methaqualon

Thuốc ngủ

Chống ký sinh trùng,
7

Halofuginon

chống khối u, chống
rối loạn tự miễn

8

Tiacrilast

Chống dị ứng

1.2.3. Phương pháp tổng hợp
Nhìn chung, 4(3H)-quinazolinon và các dẫn xuất của nó tương đối dễ tổng
hợp. Kể từ hợp chất quinazolinon đầu tiên, 2-ethoxy-4(3H)-quinazolinon, được

12


tổng hợp vào năm 1869 thông qua phản ứng giữa acid anthranilic và cyanua trong
ethanol thì hóa tổng hợp 4(3H)-quinazolinon đã có nhiều bước tiến với sự ra đời
của nhiều phương pháp mới hiệu quả hơn [47].
1.2.3.1. Phản ứng Niementowski và phản ứng Niementowski mở rộng
4(3H)-quinazolinon là sản phẩm ngưng tụ chính của anthranilic acid và
amid, có thể được tạo ra một cách đơn giản và dễ dàng khi cho acid anthranilic tác
dụng với lượng dư formaldehyd ở 120oC. Phản ứng tạo ra hợp chất oamidobenzamid trung gian trước khi cho ra sản phẩm cuối cùng với hiệu suất lên
đến 90% (sơ đồ 1.9). Phản ứng này thường được gọi là phản ứng tổng hợp
Niementowski, đặt theo tên của người khám phá là Stefan Niementowski (18661925) [53]. Niementowski lần đầu tiên mô tả phản ứng này vào năm 1895 và cho
đến tận bây giờ đây vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất trong
tổng hợp các quinazolinon với các ưu điểm:
-

Nguyên liệu ban đầu sẵn có, đa dạng.

-

Phản ứng tiến hành đơn giản, dễ dàng, hiệu suất phản ứng cao.

-

Quá trình tinh chế, thu sản phẩm tinh khiết khá đơn giản do sản phẩm là
chất kết tinh trong nước, chỉ cần lọc rửa bằng nước cất.

Sơ đồ 1.9. Phản ứng Niementowski
Trên cơ sở phản ứng Niementowski, các nhà khoa học đã có những nghiên
cứu cải tiến, đổi mới để cải thiện hiệu suất và thời gian phản ứng.
Kidwai M. và cộng sự đã cải tiến phản ứng Niementowski bằng cách trộn
chung các tác nhân phản ứng: acid anthranilic, amin bậc 1 và acid carboxylic, sau
đó thực hiện phản ứng dưới tác động của năng lượng vi sóng để tạo các dẫn chất
4(3H)-quinazolinon thế ở vị trí 2 và 3 (sơ đồ 1.10) [22]. Việc sử dụng vi sóng trong
phản ứng mang lại một số ưu điểm nhất định, bao gồm: hiệu suất phản ứng cao, sản

13


phẩm sạch hơn, giảm đáng kể thời gian phản ứng và thí nghiệm thực hiện tương đối
dễ dàng.

Sơ đồ 1.10. Phản ứng tạo các dẫn chất 4(3H)-quinazolinon thế nhờ năng lượng vi
sóng
Phản ứngNiementowski cũng có thể được tiến hành với các dẫn chất acid Nacylanthranilic thế, tuy nhiên cần phải tiến hành ở nhiệt độ cao hơn và thời gian
phản ứng kéo dài hơn. Patel V.S. và cộng sự đã tiến hành phản ứng đóng vòng giữa
các acid N-acylanthranilic thế (10) với formamid ở nhiệt độ từ 100 oC đến 180oC để
thu được dẫn chất (11) có hiệu suất 60-83% (sơ đồ 1.11) [34].

Sơ đồ 1.11. Phản ứng đóng vòng giữa các acid N-acylanthranilic thế với formamid
1.2.3.2. Tổng hợp 4(3H)-quinazolinon từ các dẫn chất 4H-3,1-benzoxazin-4-on
4H-3,1-benzoxazin-4-on là nhóm chất có khả năng phản ứng cao và là
nguyên liệu ban đầu quan trọng để tổng hợp nên các dẫn chất 4-(3H)-quinazolinon.
Phản ứng xảy ra khi cho 4H-3,1-benzoxazin-4-on tác dụng với các amin bậc 1 ở

điều kiện nhiệt độ phòng hoặc cao hơn. Methaqualon (13) có thể được điều chế dễ
dàng bằng cách đun hồi lưu hỗn hợp của (12) với o-toluidin trong toluen trong điều
kiện cất đẳng phí cho hiệu suất cao (sơ đồ 1.12) [35].

Sơ đồ 1.12. Tổng hợp 4(3H)-quinazolinon từ các dẫn chất 4H-3,1-benzoxazin-4-on

14