Nghiên cứu tổng hợp và xác định hoạt tính sinh học một số dẫn xuất indenoisoquinolin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGÔ HẠNH THƢƠNG

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGÔ HẠNH THƢƠNG

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

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số:

9.44.01.14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS. NGUYỄN VĂN TUYẾN

Hà nội - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và các cộng sự.
Các số liệu và kết quả được nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Tác giả luận án

Ngô Hạnh Thương


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS. Nguyễn Văn
Tuyến đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo, truyền đam mê nghiên cứu và giúp đỡ em cả
vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình hoàn thành luận án.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ và các bạn NCS phòng Hóa dược đã

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

Ngô Hạnh Thương


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

1.1.4. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng đóng vòng
của dẫn chất styrenic enamit ..............................................................................12
1.1.5. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin thông qua phản ứng Tandem sử
dụng xúc tác Cu(II) .............................................................................................14
1.1.6. Tổng hợp indenoisoquinoline dựa trên phản ứng ngƣng tụ anhydrit
homophthalic với 2-(bromomethyl)-benzonitril ................................................15
1.2. Hoạt tính chống ung thƣ của các hợp chất indenoisoquinolin........................17
1.2.1. Topoisomerase..........................................................................................17
1.2.2. Hoạt tính chống ung thƣ của một số dẫn xuất indenoisoquinolin khi thay
thế vòng A, B, C và D ........................................................................................22
MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN ...................................................................................29
CHƢƠNG 2: ĐIỀU KIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .......................30
2.1. Hóa chất và thiết bị .........................................................................................30
2.1.1. Hóa chất và dung môi ...............................................................................30
2.1.2. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí
lớp mỏng. ............................................................................................................30
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu...................................................................................30


ii
2.1.4. Đánh giá hoạt tính ....................................................................................31
2.2. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin khi thay đổi nhóm thế ở nguyên tử
N của indenoisoquinolin ........................................................................................31
2.2.1. Tổng hợp các hợp chất lai triazol–indenoisoquinolin (142a-n) ...............31
2.2.2. Tổng hợp các hợp chất lai triazol–indenoisoquinolin (143a,b)................40
2.2.3. Tổng hợp hợp chất 144 .............................................................................41
2.2.4. Tổng hợp hợp chất 145 ............................................................................42
2.2.5. Tổng hợp hợp chất 146a-e ........................................................................43
2.2.6 Tổng hợp hợp chất 147 ..............................................................................43
2.2.7. Tổng hợp hợp chất 148a-e ........................................................................44

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


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

thế metoxi ở vị trí số 10 ......................................................................................99
3.6.3. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất của indenoisoquinolin-triazol với nhóm
thế metoxi ở vị trí số 8 ......................................................................................103
3.7. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất tổng hợp đƣợc .....................................106
KẾT LUẬN .............................................................................................................112
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ..................................................................113
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .........................114
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................115


iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ac2O
AIBN
BnCl
Boc
CH2Cl2
DCC
DDQ
DMF
DMSO
DNA
DIAD
DIPEA
EC50
Et3N
EtOAc
GI50
IC50
IR

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

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

Infra-red (phổ hồng ngoại)
Kali bis(trimetylsilyl)amid
Mean graph midpoint
metanol
Natri metoxit
N-Bromosuccinimid
nuclear megenic resonance
Pyridin dicromat
4-metoxibenzyl clorit
trietyl phosphit
Iso-propylic
axit trifloaxetic
Tetrahydrofuran


v
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1. 1. Các phƣơng pháp chính tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin ................5
Sơ đồ 1. 2. Phƣơng pháp tổng hợp indeno[1,2-c]isoquinolin theo Mark Cushman ...6
Sơ đồ 1. 3. Phƣơng pháp tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Muthusamy .....6
Sơ đồ 1. 4. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Qian Zhao ............................7
Sơ đồ 1. 5. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Nguyễn Xuân Trung ............8
Sơ đồ 1. 6. Tổng hợp indenoisoquinolin theo Mark Cushman ...................................9
Sơ đồ 1. 7. Tổng hợp indenoisoquinolin theo Nguyễn Văn Tuyến ............................9
Sơ đồ 1. 8. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Daniel E. Beck ...................10
Sơ đồ 1. 9. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Nathalic ..............................11
Sơ đồ 1. 10. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Mỹ Huệ ............................12
Sơ đồ 1. 11. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Stéphane Lebrun ..............13
Sơ đồ 1. 12. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin bằng phản ứng Tandem ...........14
Sơ đồ 1. 13. Tổng hợp 8-azaindenoisoquinolin ........................................................15

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


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


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

Hình 1. 2. Cơ chế của Tdp1 ......................................................................................20
Hình 1. 3. Một số hợp chất gây độc Top1 .................................................................22
Hình 1. 4. Các dẫn xuất indenoissoquinolin có hoạt tính theo Mark Cushman ........23
Hình 1. 5. Các dẫn xuất indenoissoquinolin có hoạt tính theo Conda-Sheridan ......27
Hình 3. 1. Phổ 1H-NMR của hợp chất 142a .............................................................68
Hình 3. 2. Phổ 13C-NMR của hợp chất 142a ............................................................69
Hình 3. 3. Phổ 1H-NMR của hợp chất 143a .............................................................72
Hình 3. 4. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 143a .............................................72
Hình 3. 5. Phổ 13C-NMR của hợp chất 143a ............................................................73
Hình 3. 6. Phổ 1H-NMR của hợp chất 145 ...............................................................75
Hình 3. 7. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 145 ...............................................75
Hình 3. 8. Phổ 13C-NMR của hợp chất 145 ..............................................................76
Hình 3. 9. Phổ 1H-NMR của hợp chất 148a .............................................................78
Hình 3. 10. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 148a ...........................................79
Hình 3. 11. Phổ 13C-NMR của hợp chất 148a ..........................................................80
Hình 3. 12. Phổ 1H-NMR của hợp chất 149 .............................................................82
Hình 3. 13. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 149 .............................................82
Hình 3. 14 Phổ 13C-NMR của hợp chất 149 .............................................................83
Hình 3. 15. Phổ 1H-NMR của hợp chất 153 .............................................................86
Hình 3. 16. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 153 .............................................86
Hình 3. 17. Phổ 13C-NMR của hợp chất 153 ............................................................87
Hình 3. 18. Sự khác nhau giữa phổ 1H-NMR của hợp chất 154, 155 .......................90
Hình 3. 19. Phổ 1H-NMR của hợp chất 154 .............................................................91
Hình 3. 20. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 154 .............................................91
Hình 3. 21. Phổ 13C-NMR của hợp chất 154 ............................................................92
Hình 3. 22. Phổ 1H-NMR của hợp chất 155 .............................................................93
Hình 3. 23. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất 155 .............................................93
Hình 3. 24. Phổ 13C-NMR của hợp chất 155 ............................................................94
Hình 3. 25. Phổ 1H-NMR của hợp chất 162a ...........................................................97

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


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


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

Phụ lục 3. Phổ của hợp chất 142c ...................................................................... PL3
Phụ lục 4. Phổ của hợp chất 142d ...................................................................... PL4
Phụ lục 5. Phổ của hợp chất 142e ...................................................................... PL5
Phụ lục 6. Phổ của hợp chất 142f ....................................................................... PL6
Phụ lục 7. Phổ của hợp chất 142g ...................................................................... PL7
Phụ lục 8. Phổ của hợp chất 142h ...................................................................... PL8
Phụ lục 9. Phổ của hợp chất 142i ....................................................................... PL9
Phụ lục 10. Phổ của hợp chất 142j ................................................................... PL10
Phụ lục 11. Phổ của hợp chất 142k .................................................................. PL11
Phụ lục 12. Phổ của hợp chất 142l ................................................................... PL12
Phụ lục 13. Phổ của hợp chất 142m ................................................................. PL13
Phụ lục 14. Phổ của hợp chất 142n .................................................................. PL14
Phụ lục 15. Phổ của hợp chất 143a .................................................................. PL15
Phụ lục 16. Phổ của hợp chất 143b .................................................................. PL16
Phụ lục 17. Phổ của hợp chất 145 .................................................................... PL17
Phụ lục 18. Phổ của hợp chất 148a .................................................................. PL18
Phụ lục 19. Phổ của hợp chất 148b .................................................................. PL19
Phụ lục 20. Phổ của hợp chất 148c .................................................................. PL20
Phụ lục 21. Phổ của hợp chất 148d .................................................................. PL21
Phụ lục 22. Phổ của hợp chất 148e .................................................................. PL22
Phụ lục 23. Phổ của hợp chất 149 .................................................................... PL23
Phụ lục 24. Phổ của hợp chất 153 .................................................................... PL24
Phụ lục 25. Phổ của hợp chất 154 .................................................................... PL25


xi
Phụ lục 26. Phổ của hợp chất 155 .................................................................... PL26
Phụ lục 27. Phổ của hợp chất 162a .................................................................. PL27
Phụ lục 28. Phổ của hợp chất 162b .................................................................. PL28
Phụ lục 29. Phổ của hợp chất 162c .................................................................. PL29

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


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

kém do nhóm chức lacton dễ bị thủy phân [5–9]. Hơn nữa, cả hai đột biến kháng
thuốc R364H [10] và N722SX [11] và các kênh đào thải thuốc ABCG2 [12–14] và
MXR [14] qua niêm mạc đều ảnh hƣởng đến hoạt tính kháng ung thƣ của
camptothecin. Từ những hạn chế này đã thúc đẩy việc tìm kiếm các thuốc điều trị
ung thƣ theo cơ chế ức chế Top1 mà không phải là camptothecin.
Các indenoisoquinolin có một số ƣu điểm hơn các camptothecin. Thứ nhất,
vị trí phân cắt DNA của NSC314622 (4) là khác so với camptothecin (1), do đó có
thể cho phổ kháng ung thƣ khác nhau [15]. Thứ hai, các phức hợp phân tách Top1DNA-thuốc của indenoisoquinolin ổn định hơn so với các dẫn xuất của
camptothecin [15]. Thứ ba, các indenoisoquinolin có tính ổn định về mặt hóa học
[16]. Thứ tƣ, các indenoisoquinolin ít bị ảnh hƣởng bởi các đột biến kháng thuốc
Top1 của R364H và N722S và các kênh thải trừ thuốc qua niêm mạc [16–18].


2

Hình 1
Những ƣu điểm này đã thúc đẩy các nghiên cứu mới về tổng hợp các dẫn
xuất của indenoisoquinolin. Hai indenoisoquinolin gây độc theo cơ chế Top1:
indotecan (5) và indimitecan (6) đã đƣợc thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I để điều
trị bệnh ung thƣ tại Viện Ung thƣ Quốc gia Mỹ và đang bắt đầu đƣợc thử nghiệm
lâm sàng giai đoạn II [19], [20–22].

Hình 2
Ngoài ra, hƣớng nghiên cứu các hợp chất lai đang thu hút đƣợc nhiều sự
quan tâm của các nhà nghiên cứu [23–28]. Các nghiên cứu gần đây cho thấy các
hợp chất lai hóa có thể làm tăng hoạt tính và trong một số trƣờng hợp có thể tránh
đƣợc sự kháng thuốc so với thuốc một thành phần [29, 30].
Do đó, nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất lai mới và thử hoạt tính gây độc tế
bào nhằm tìm kiếm các chất có hoạt tính chống ung thƣ theo cơ chế gây độc Top1
rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

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


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


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

indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (16) với các amin bậc một [50–52].
3. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin bằng phản ứng đóng vòng của 3–
arylisoquinolin [53, 54].
4. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng đóng vòng của
dẫn chất styrenic enamit [55].
5. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinolin bằng phản ứng Tandem sử dụng
xúc tác Cu(II) [56].
6. Tổng hợp các dẫn xuất indenoisoquinoline dựa trên phản ứng ngƣng tụ
homophtalic anhiđrit với 2-(brommetyl)-benzonitril [57].


5

Sơ đồ 1. 1. Các phƣơng pháp chính tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin [56]
1.1.1. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ của
anhiđrit homophtalic với các bazơ Schiff
Mark Cushman và cộng sự đã công bố nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới
indeno[1,2-c]isoquinolin [49]. Đầu tiên là phản ứng ngƣng tụ của anhiđrit
homophtalic (7) và imin 20 trong dung môi CHCl3 ở nhiệt độ phòng thu đƣợc các
dẫn xuất isoquinolin 21a-e ở dạng cis. Tiếp theo cho axit 21a-e phản ứng với SOCl2
nhận đƣợc sản phẩm trung gian axyl clorid, sau đó thực hiện phản ứng FriedelCrafts nội phân tử nhận đƣợc các dẫn xuất indenoisoquinolin 22a-e.


6

Sơ đồ 1.2. Phƣơng pháp tổng hợp indeno[1,2-c]isoquinolin theo Mark Cushman
[49]
Để có đƣợc các dẫn xuất của indenoisoquinolin Muthusamy Jayaraman và
cộng sự [46] cũng sử dụng phƣơng pháp ngƣng tụ anhiđrit homophtalic với các
bazơ Schiff. Đầu tiên các imin 23 đƣợc tổng hợp bằng cách cho piperonal phản ứng

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

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


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

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

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

8
29a đƣợc nitro hóa bằng axit HNO3 đặc thu đƣợc đi axit 29. Loại nƣớc của hợp chất
29 trong CH3COCl thu đƣợc anhiđrit 30. Bảo vệ nhóm hydroxyl của vanillin 37
bằng nhóm benzyl thu đƣợc hợp chất 38 tƣơng ứng. Benzylvanillin (38) phản ứng
với 3-brompropylmin hydrobromid nhận đƣợc bazơ Schiff 39, rồi cho ngƣng tụ với
anhiđrit 30 trong dung môi CHCl3 nhận đƣợc axit 40 ở dạng cis có độ chọn lọc cao.
Xử lý 40 với SOCl2 nhận đƣợc hỗn hợp indenoisoquinolin 41 [31], [58].

Sơ đồ 1. 5. Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Nguyễn Xuân Trung [48]
Điều kiện và tác nhân phản ứng: (a) HNO3 đặc, 0-23 oC; (b) AcCl, đun hồi lưu; (c)
BnCl, DMF, K2CO3, 23 oC; (d) 3-brompropylamin hydrobromid, Et3N, Na2SO4, CHCl3,
23oC; (e) CHCl3, 0-23 oC; (f) SOCl2, 0-23 oC; (g) morpholin, 1,4-dioxan, 23 oC; (h) dung
dịch HBr, 70 oC; (i) imidazol, 1,4-dioxan, 70 oC; (j) NaN3, DMSO, 23 oC; (k) (i) P(OEt)3,
benzen, đun hồi lưu, (ii) dung dịch HBr, 70 oC.


9
Thay thế brom của hợp chất 41 bằng morpholin trong 1,4-dioxan hoặc azit
trong DMSO, thu đƣợc các hợp chất 42, 44, 46 mà nhóm hydroxyl đƣợc bảo vệ
bằng benzyl. Loại bỏ nhóm bảo vệ benzyl của hợp chất này bằng dung dịch HBr ở
70 oC trong 4-5 giờ thu đƣợc các phenol tinh khiết 43, 45, 47 với hiệu suất rất cao
80-100 %. Riêng imidazol 45 chỉ đạt hiệu suất 50 % do hợp chất này có độ tan tốt
trong nƣớc.
1.1.2. Tổng hợp các dẫn chất indenoisoquinolin dựa trên phản ứng của
indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion với các amin bậc 1
Trƣớc hết, để tổng hợp các indenoisoquinolin theo phƣơng pháp này, Andrew
Morrell, Mark Cushman và cộng sự đã tiến hành tổng hợp indeno[1,2-c]isochromen5,11-đion nhờ phản ứng ngƣng tụ của 2-cacboxybenzanđehit (48) và phtalit (49) với
sự có mặt của NaOMe, MeOH tạo thành sản phẩm trung gian 50a. Sau đó chuyển
hóa thành indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) nhờ vòng hóa và loại nƣớc trong
môi trƣờng axit. Tiếp đó, indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (50) đƣợc sử dụng để

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

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

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


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

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

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