Tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của một số dẫn chất 5 halogenoarylidenhydantoin (2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐỖ THỊ THU HẰNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
5-HALOGENOARYLIDENHYDANTOIN

LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐỖ THỊ THU HẰNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG
TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
5-HALOGENOARYLIDENHYDANTOIN
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ
MÃ SỐ: 607301

LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Trần Anh

HÀ NỘI - 2012


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.Vũ
Trần Anh là người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và
động viên tôi hoàn thành luận văn này
Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của : Ths Đặng Vũ Lương
(phòng NMR- Viện hóa học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Ths.
Đỗ Thị Phương (Khoa Dược lý-Sinh hóa, Viện Dược liệu Việt Nam), Ths.
Đặng Thị Nhung (phòng MS- khoa Hóa trường Đại học Khoa học tư nhiênĐại học Quốc gia Hà Nội) và toàn thể các thầy cô giáo, cán bộ kỹ thuật viên
của Bộ môn Hóa hữu cơ, các thầy cô giáo trong trường, các phòng ban, thư
viện - Trường Đại học Dược Hà Nội.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt quá trình vừa qua.
Hà Nội, ngày 1 tháng 10 năm 2012
Học viên

Đỗ Thị Thu Hằng


MỤC LỤC
Trang
CÁC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

ĐẶT VẤN ĐỀ

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

2

1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDANTOIN VÀ

2

DẪN CHẤT
1.1.1 Phản ứng tổng hợp hydantoin

2

1.1.1.1 Phản ứng đóng vòng của các α-aminoacid với các cyanat

2

1.1.1.2 Phản ứng đóng vòng của các α-aminoacid với ure hoặc dẫn

3

xuất của ure
1.1.1.3 Phản ứng Bucherer-Bergs

3

1.1.1.4 Phản ứng của các cyanoacetamid với kiềm hypohalid

4

1.1.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-arylidenhydantoin và các

4

dẫn chất base Mannich
1.1.2.1 Phản ứng ngưng tụ với aldehyd

4

1.1.2.2 Phản ứng tổng hợp các dẫn chất base Mannich

8

1.2 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT

10

HYDANTOIN
1.2.1 Tác dụng chống co giật

10

1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm

11

1.2.3 Tác dụng ức chế tế bào ung thư

11

CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ

16

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, DUNG MÔI

16


2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

17

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

18

2.3.1 Phương pháp tổng hợp các 5-(3’-

18

halogenoaryliden)hydantoin và dẫn chất base Mannich
2.3.2 Phương pháp xác định cấu trúc

18

2.3.3 Phương pháp thử tác dụng kháng tế bào ung thư

18

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

19

3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC

19

3.1.1 Tổng hợp các dẫn chất 5-(3’-halogenoaryliden)hydantoin

20

(I-III)
3.1.2 Tổng hợp các dẫn chất base Mannich của các 5-(3’-

22

halogenoaryliden)hydantoin (I(a-d)-III(a-d))
3.2 XÁC ĐINH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP

31

ĐƯỢC
3.2.1 Phổ hồng ngoại

31

3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C

31

3.2.3 Phổ khối lượng

32

3.3 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG CÁC DÒNG TẾ

32

BÀO UNG THƯ NGƯỜI
CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN

44

4.1 VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC

44

4.2 VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP

47

ĐƯỢC
4.2.1 Về phổ hồng ngoại (IR)

47

4.2.2 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR

48

4.2.3 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR

50

4.2.4 Về phổ MS

51


4.3 VỀ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ

57

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

59

TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC PHỤ LỤC
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

A549

: Tế bào ung thư phổi ở người

13

: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13

EGFR

: Epidermal growth factor receptor, thụ thể của yếu tố

C – NMR

tăng trưởng biểu mô
HCT116

: Tế bào ung thư đại tràng ở người.

Hep – G2

: Tế bào ung thư gan ở người

HMBC

: Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết
(Heteronuclear Multiple Bond Connectivity)

1

H – NMR

HSQC

: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
: Phổ tương tác dị hạt nhân qua một liên kết
(Heteronuclear Single-Quantum coherence)

IC50

: Nồng độ ức chế 50%

IR

: Phổ hồng ngoại

MCF7

: Tế bào ung thư biểu mô vú ở người

MS

: Khối phổ ( Mass spectrometry)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
3.1: Kết quả tổng hợp của các dẫn chất 5-(3’-

Trang

33

halogenoaryliden)hydantoin tổng hợp được (I-III)
3.2: Kết quả tổng hợp của các dẫn chất base tổng hợp được (I(a-d)-

34

III(a-d))
3.3: Số liệu phổ IR và phổ 1H-NMR của các dẫn chất 5-(3’-

36

halogenoaryliden)hydantoin (I-III).
3.4: Số liệu phổ IR và phổ 1H-NMR của các dẫn chất base Mannich

37

tổng hợp được (I(a-d)-III(a-d))
3.5: Số liệu phổ 13C-NMR của các dẫn chất 5-(3’-

49

halogenoaryliden)hydantoin tổng hợp được (I-III)
3.6: Số liệu phổ 13C-NMR của các dẫn chất base Mannich tổng hợp

40

được (I(a-d)-III(a-d))
3.7: Kết quả thử tác dụng kháng các dòng tế bào ung thư người

42

của các chất tổng hợp được
4.1: So sánh thời gian phản ứng tổng hợp dẫn chất base Mannich

46

của các halogenobenzylidenhydanoin khác nhau
4.2: Số liệu phổ MS của các dẫn chất 5-(3’-

54

halogenoaryliden)hydantoin (I-III).
4.3: Số liệu phổ MS của các dẫn chất base Mannich tổng hợp được
(I(a-d)-III(a-d))

55


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

Hình, sơ đồ
4.1: Sơ đồ phân mảnh tổng quát của các dẫn chất 5-(3’-

Trang
52

halogenoaryliden)hydantoin tổng hợp được (I-III)
4.2: Sơ đồ phân mảnh tổng quát của các dẫn chất base Mannich
tổng hợp được (I(a-d)-III(a-d))

53


ĐẶT VẤN ĐỀ
Thuốc sử dụng trong công tác phòng và chữa bệnh có nhiều nguồn gốc
khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và bán
tổng hợp đóng vai trò quan trọng.
Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mới, các
nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm
thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý, có triển vọng để tạo ra các chất mới
dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị.
Các dẫn chất hydantoin là dãy chất đã được quan tâm nghiên cứu về tổng
hợp hoá học,tác dụng sinh học và ứng dụng làm thuốc. Một số dẫn chất
hydantoin đã được dùng rộng rãi trong lâm sàng như phenytoin (thuốc chống
động kinh), nitrofurantoin (thuốc kháng khuẩn), dantrium (thuốc giãn cơ vân),
nilutamid (thuốc điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn)
Trong những năm qua, các nhà nghiên cứu trên thế giới và trong nước tiếp
tục nghiên cứu, tổng hợp và sàng lọc tác dụng sinh học của các dẫn chất
hydantoin, đã tìm thấy nhiều dẫn chất 5-arylidenhydantoin thiên nhiên và tổng
hợp có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, và tác dụng chống ung thư rất
đáng quan tâm [1],[5], [8], [11],[13],[15], [20], [22],[34].
Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 5-arylidenhydantoin có
tiềm năng về hoạt tính chống ung thư, chúng tôi thực hiện luận văn với các
mục tiêu sau:
1.

Tổng hợp một số dẫn chất của hydantoin thuộc dãy 5halogenoarylidenhydantoin và các dẫn chất base Mannich.

2.

Thử sàng lọc hoạt tính kháng một số dòng tế bào ung thư của các
chất tổng hợp được.

1


CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN
1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDANTOIN VÀ DẪN CHẤT
Hydantoin (imidazolidin-2,4-dion) là hợp chất hữu cơ được A.Bayer phát
hiện năm 1861 [8] bằng phản ứng hydro phân (hydrogenolysis) allantoin (chất
được phát hiện trong túi dịch niệu (the allantoic fluid) của bò cái), đó là
nguồn gốc của tên hydantoin. Sau đó, năm 1864, A.Bayer [8] tổng hợp được
hydatoin với nguyên liệu ban đầu là bromoacetylure. Tuy nhiên cấu trúc vòng
của hydantoin chỉ được xác định bởi Strecker vào năm 1873 [8]. Cho đến nay,
nhiều dẫn chất của hydantoin đã được tổng hợp và một số chất đã được sử
dụng làm thuốc như phenytoin (thuốc chống động kinh), nitrofurantoin (thuốc
kháng khuẩn), dantrium (thuốc giãn cơ vân), nilutamid (thuốc điều trị ung thư
tuyến tiền liệt di căn) [8], [18], [20]. Ngoài ra hydantoin và dẫn chất còn được
sử dụng làm nguyên liệu trong tổng hợp hóa học, trong hóa phân tích, trong
nông nghiệp và nhiều ứng dụng khác [8], [20]. Do tiềm năng ứng dụng đa
dạng của các dẫn chất hydantoin, trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu
tiếp tục quan tâm đến phương pháp tổng hợp hydantoin và dẫn chất để đạt
hiệu suất tốt hơn.
1.1.1 Phản ứng tổng hợp hydantoin
1.1.1.1

Phản ứng đóng vòng của các α-aminoacid với các cyanat.

Đây là phương pháp cổ điển để tổng hợp hydantoin thế ở C-5 hoặc N-1, sử

dụng phản ứng giữa α-aminoacid và kalicyanat [8], [20].
Sơ đồ phản ứng:

Muối kali của acid hydantoic

2


Phương pháp tổng hợp này cho hiệu suất cao nếu đi từ nguyên liệu là muối
hydroclorid của ester ethylglycin.
1.1.1.2

Phản ứng đóng vòng của các α-dicarbonyl với ure hoặc dẫn xuất
của ure

Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và tỷ lệ các chất tham gia phản ứng có
thể thu được sản phẩm trung gian là dihydroxyimidazolidon hoặc
glycouril.Khi đun nóng chất trung gian với acid hydrochloric, hydantoin sẽ
tạo thành [8], [20].
Sơ đồ phản ứng:
OHOH
NH2
O
NH2

O

O

HN

NH2CONH2

NH

H
N

H
N

N
H

N
H

O

O

O

Glycouril

dihydroxyinidazolidin

l
HC

HC

O
-H 2

O
HN

NH

l

2
NH
O
C
H2
-N 2O
-H

O

1.1.1.3

Phản ứng Bucherer-Bergs

Phản ứng Bucherer-Bergs tổng hợp các dẫn chất hydantoin thế ở C-5 từ
hợp chất carbonyl với KCN hoặc từ cyanohydrins tương ứng và amoni
carbonat [8], [30].
Sơ đồ phản ứng:

3


1.1.1.4 Phản ứng của các cyanoacetamid với kiềm hypohalid [8], [20].
Sơ đồ phản ứng:

Sản phẩm của phản ứng là các sản phẩm thế hai lần ở vị trí C-5
1.1.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-arylidenhydantoin và các dẫn chất
base Mannich
Hydantoin (imidazolidin-2,4-dion) có công thức cấu tạo như sau:

Từ cấu trúc phân tử hydantoin cho thấy nhân hydantoin có 2 khả năng
phản ứng để tạo thành dẫn chất:
- Nhóm methylen hoạt động (C-5) có khả năng ngưng tụ với các aldehyd
thơm để tạo ra dẫn chất 5-arylidenhydantoin.
- Nhóm –NH amid (N-1) và –NH imid (N-3) có H linh động có thể tham
gia phản ứng Mannich tạo các dẫn chất base Mannich.
1.1.2.1

Phản ứng ngưng tụ với aldehyd

Sơ đồ phản ứng:

R = phenyl, phenyl thế, furyl, pyryl, quinolyl

4


Năm 1911, Wheeler và Hoffman là những người đầu tiên nhận thấy

hydantoin có thể ngưng tụ với các aldehyd thơm tạo thành dẫn chất có nối đôi
gắn ở C-5 của hydantoin [31]. Phản ứng được thực hiện trong acid acetic
băng, với natri acetat khan, anhydrid acetic. Các aldehyd thơm đã được sử
dụng là benzaldehyd, 2-hydroxybenzaldehyd, furfural, vanillin,…

Phương pháp của Wheeler và Hoffman được sử dụng để tổng hợp nhiều
dẫn chất thế ở C-5 của hydantoin [25], [32].
Năm 1982, tác giả A.Kleeman và cộng sự [16] đã tiến hành phản ứng
ngưng tụ hydantoin với một số aldehyd thơm với xúc tác muối amoni của các
acid carboxylic trong acid acetic băng. Kết quả thu được so sánh với phương
pháp sử dụng xúc tác natri acetat của Wheeler và Hoffman cho hiệu suất tốt
hơn hẳn. Ví dụ: hiệu suất tổng hợp 5-benzylidenhydantoin từ benzaldehyd và
hydantoin theo phương pháp Kleerman là 95% so với 46% theo phương pháp
Wheeler và Hoffman.
Trong US patent 4.582.903 [21], năm 1986, tác giả Mirviss đã tiến hành
phản ứng ngưng tụ hydantoin với một số aldehyd thơm, sử dụng xúc tác là
muối base của acid vô cơ.Theo tác giả phương pháp này cho phép không cần
sử dụng muối acid carboxylic và giảm lượng xúc tác cần dùng cho phản ứng.
Muối vô cơ làm xúc tác được sử dụng là amoni bicarbonat, hoặc amoni
carboxylat, tỷ lệ mol xúc tác/hydantoin là 1:2 giảm hơn so với sử dụng xúc
tác là muối amoni carboxylat (tỷ lệ 1:1), hiệu suất phản ứng ít bị ảnh hưởng
(với benzaldehyd, hiệu suất phản ứng là 85%).

5


Năm 1993, Marton. J. [19] sử dụng xúc tác có tính base mạnh là
ethanolamin để tiến hành phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm với hydantoin
trong dung môi là hỗn hợp nước : ethanol (1:1), phản ứng được tiến hành ở
nhiệt độ hồi lưu trong 4giờ. Tác giả sử dụng một số aldehyd thơm (pclorobenzaldehyd, p-nitrobenzaldehyd, p-hydroxybenzaldehyd…), hiệu suất

phản ứng 44-89%. Năm 2004, tác giả Thenmozhiyal và cộng sự [27] đã sử
dụng xúc tác này trong điều chế các phenylmethylenhydantoin và điều chế
được 54 dẫn chất.
Sơ đồ phản ứng:

R= alkyl, alkoxy (-OR), -NR, -OH, -X, -CN, CF3, -NO2
Để rút ngắn thời gian phản ứng, hiện nay các nhà khoa học đã sử dụng vi
sóng trong tổng hợp hữu cơ. Năm 2006, tác giả Lamiri [17] đã sử dụng vi
sóng trong tổng hợp 5-arylidenhydantoin. Hỗn hợp natri acetat, oxyd nhôm
được cho vào hỗn hợp hydantoin và aldehyd trong dung môi CH2Cl2. Khuấy
hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, sau đó cất loại CH2Cl2 , dùng vi sóng tần
số 2045Hz, công suất 1250W tác động vào trong 2 phút.

Phản ứng có hiệu suất tương đối cao (74-96%), với các aldehyd là
benzaldehyd, o- clorobenzaldehyd, m- clorobenzaldehyd, pclorobenzaldehyd,…

6


 Về cơ chế phản ứng ngưng tụ
Phản ứng ngưng tụ giữa hydantoin và aldehyd thơm là phản ứng ngưng tụ
kiểu aldol xảy ra theo cơ chế như sau [24], [28].
- Giai đoạn cộng hợp:
Nhóm methylen ở vị trí 5 của hydantoin rất hoạt động, nguyên tử H ở đây
dễ dàng tách khỏi carbon (khi có xúc tác base) và anion (II) được tạo thành là
một tác nhân ái nhân mạnh:

(I)

(II)

Anion (II) tấn công vào carbon mang điện tích dương phần Cδ(+) của
nhóm carbonyl của aldehyd tạo sản phẩm cộng hợp (IV):

(III)

(II)

(IV)

Ion alcolat (IV) tạo thành lại lấy một proton của BH, trả lại xúc tác Bˉ :

(IV)

(V)

7


- Giai đoạn ngưng tụ loại nước:
O

O
NH

H
Ar

HC
OH

N
H

NH
O +

B
Ar

C
H2

O +

N
H

BH +

OH

1.1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất base Mannich
a) Định nghĩa phản ứng Mannich và cơ chế
Phản ứng Mannich là phản ứng aminomethyl hóa các hợp chất hữu cơ có
nguyên tử H linh động bằng tác dụng của formaldehyd (hoặc các aldehyd
khác) và các amin bậc 1 hoặc amin bậc 2 (hoặc NH3) [2].
Sơ đồ phản ứng:

Phản ứng xảy ra dễ dàng trong dung môi alcol ở nhiệt độ không cao

(<1000C) và xúc tác là các acid hoặc nhiều trường hợp không cần xúc tác.
Cơ chế phản ứng: Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Amin phản ứng với formaldehyd trong sự có mặt của acid,
tạo thành một chất trung gian, chất này loại nước tạo thành tác nhân ái điện
tử:
R1

N H

R2

H2C

R1
NH CH2OH
R2

OH

R1
R2

N CH2

R1
R2

N CH2

- Giai đoạn 2: Các chất hữu cơ có nguyên tử H linh động phản ứng với

các tác nhân ái điện tử tạo ra sản phẩm của phản ứng gọi là các base Mannich:
R1
R2

R1
N

CH 2

H

C
R2

8

N

H2
C C

H+


b) Đặc điểm của các chất tham gia phản ứng
Trong phản ứng Mannich có ba chất tham gia là amin, aldehyd và một hợp
chất có nguyên tử H linh động.
Amin: Có thể là amin bậc 1 hoặc amin bậc 2. Nếu dùng amin bậc 1 thì
sản phẩm sẽ là amin bậc 2 và thường là sẽ phản ứng tiếp theo cho amin bậc 3.
Amoniac cũng có thể được sử dụng nhưng thường xảy ra ba phản ứng liên

tiếp cho amin bậc 1, bậc 2, bậc 3.
Aldehyd: Formaldehyd thường được dùng trong phản ứng Mannich. Một
vài aldehyd cao hơn cũng được dùng có kết quả như aldehyd succinic được
dùng trong tổng hợp Atropin
Các chất có nguyên tử H linh động: Bao gồm nhiều loại hợp chất khác
nhau chứa H linh động đi từ các liên kết C-H khác nhau (thường là C-H ở
cạnh nhóm chức của aldehyd, ceton, acid, phenol, hợp chất dị vòng, dẫn chất
acetylen) hoặc đi từ liên kết N-H của một số amin, amid, imid; từ liên kết S-H
của một số dẫn chất thiol; từ P-H của một số dẫn chất phosphoric. Tương ứng
với các loại H linh động nêu trên ta có các quá trình C-aminomethyl hóa, Naminomethyl hóa, P-aminomethyl hóa…
c) Điều kiện phản ứng
Tính ái nhân của amin:
Phản ứng Mannich chỉ xảy ra khi trong phản ứng tính ái nhân của amin
mạnh hơn tính ái nhân của hợp chất có nguyên tử H linh động. Nếu ngược lại
thì aldehyd formic sẽ phản ứng với thành phần methylen trong phản ứng aldol
hóa.Điều đó giải thích tại sao từ ester malonat, aldehyd formic và dialkylamin
không thể điều chế được một base Mannich.

9


Dung môi
Dung môi dùng chủ yếu là ethanol, ngoài ra có thể dùng alcol khác như
methanol, isopropanol đôi khi dùng DMF
Nhiệt độ phản ứng:
Phản ứng Mannich xảy ra với điều kiện nhẹ nhàng, nhiệt độ phản ứng từ
50-100oC hoặc nhiệt độ phòng
Xúc tác
Thông thường phản ứng Mannich cần xúc tác acid. Hay dùng xúc tác là
acid hydrochloric loãng hoặc dùng amin dưới dạng muối hydroclorid của nó.

Trường hợp các hợp chất chứa C-H có tính acid yếu như phenol và indol
thì ta tiến hành phản ứng trong môi trường acid acetic. Trong nhiều trường
hợp phản ứng xảy ra không cần xúc tác.
1.2

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT HYDANTOIN
Bản thân hydantoin không thể hiện tác dụng sinh học, tuy nhiên nhiều

công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho thấy các dẫn
chất của hydantoin có tác dụng khá phong phú và đa dạng như động chống
động kinh, kháng khuẩn, chống ung thư… Các dẫn xuất thế ở vị trí C1, C3,
đặc biệt thế 2 lần ở vị trí C5 đã được nghiên cứu và cho thấy nhiều tác dụng
sinh học đáng chú ý:
1.2.1 Tác dụng chống co giật
Dẫn chất hydantoin được dùng nhiều nhất trong điều trị là 5,5diphenylhydatoin (phenytoin) (1), biệt dược là Dilantin (biệt dược của ParkeDavis), Epanutin (biệt dược của Pfizer).

10


Phenytoin có tác dụng chống co giật, thường được sử dụng trong điều trị
bệnh động kinh [3], [6], [18]. Tuy nhiên phenytoin còn có một số tác dụng
phụ như giảm bạch cầu, giảm tiểu cầu, buồn nôn, phát ban,… vì thế đã có
nhiều nghiên cứu nhằm tổng hợp các dẫn chất của hydantoin có ít tác dụng
phụ hơn nhưng vẫn duy trì được tác dụng chống co giật. Ví dụ, các dẫn chất
phenytoin được tổng hợp gồm ethotoin (3-ethyl-5-phenylhydantoin),
mephenytoin

(5-ethyl-3-methyl-5-phenylhydantoin),

5-methyl-5-

phenylhydantoin, và 5-pentyl-5-phenylhydantoin [23].
1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Nitrofurantoin (2) là dẫn chất hydantoin được dùng điều trị nhiễm khuẩn
đường tiết niệu từ năm 1959 và cho đến nay vẫn được sử dụng trong điều trị
[9], [14].

2
1.2.3 Tác dụng ức chế tế bào ung thư
Một dẫn chất hydantoin đã được ứng dụng trong điều trị ung thư là
Nilutamid (3)

3

11


Chất này được tổng hợp năm 1992, được ứng dụng trong điều trị ung thư
tuyến tiền liệt di căn năm 1996 [4], [6], [18]. Nilutamid được chỉ định trong
điều trị ung thư tuyến tiền liệt có di căn, dùng phối hợp với phẫu thuật cắt bỏ
tinh hoàn.
Một số hợp chất thiên nhiên có cấu trúc 5- arylidenhydantoin được phân
lập và tìm thấy có hoạt tính ức chế tế bào ung thư như các chất aplysinopsin
(4) và spongiacidin (5) từ bọt biển [13], [15].
R
CH3
N
N
H

O

HN

Br
H
N

O

O

N

NH

HN

CH3

O

O
5

4

Năm 2006, C.Carmi và cộng sự [11] đã nghiên cứu tổng hợp một số dẫn
chất 1-phenyl-5-benzylidenhydantoin và thử hoạt tính ức chế EGFR (receptor
của yếu tố tăng trưởng biểu mô) và chống tăng sinh của ung thư biểu mô ở

người A431. Kết quả nghiên cứu của tác giả Carmi cho thấy một số chất tổng
hợp được có tác dụng ức chế quá trình phosphoryl hóa của EGFR, có tác dụng
ức chế sự phát triển và tăng sinh của tế bào ung thư biểu mô A431 khi thử ở
nồng độ 20µM. Chất có tác dụng mạnh nhất là (E)-5-p-hydroxybenzyliden-1phenethylhydantoin (6) với IC50= 27µM trên invivo.
Năm 2009, V.Zualiani và C.Carmi tiếp tục hướng nghiên cứu các dẫn chất
5-benzylidenhydantoin có hoạt tính ức chế EGFR và hoạt tính chống ung thư ,
đã tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống tăng sinh dòng tế bào ung thư phổi
A549 [34]. Kết quả cho thấy một số dẫn chất 5-benzyliden-1phenethylhydantoin có hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào ở nồng độ 20µM.
Chất

có

tác

dụng

mạnh

nhất

phenethylhydantoin (6).

12

(E)-5-p-hydroxybenzyliden-1-


Các tác giả đã giả thiết cơ chế tác dụng kép của dãy chất này là do liên kết
đôi liên hợp ở ngoài vòng đã tạo cho nhân hydantoin có hai khả năng tác
dụng là tương tác với vị trí hoạt động của EGFR và alkyl hóa các chất ái nhân

sinh học. Giả thuyết này được ủng hộ bởi hoạt tính gây độc tế bào ung thư đã
biết của nhiều hợp chất thiên nhiên và tổng hợp có chứa nhóm carbonyl α β
không no [12].
Năm 2009, M.Mudit, M.Khanfar đã công bố công trình nghiên cứu về phát
minh, thiết kế và tổng hợp các dẫn chất 5-benzylidenhydantoin có hoạt tính
chống ung thư di căn lấy cảm hứng từ hợp chất thiên nhiên ở biển [22]. Từ
loài bọt biển Hemimycale Arabica (Mycalidae) ở biển Hồng Hải, các tác giả
đã phân lập được 3 chất đặc biệt là (Z)-5-(4-hydroxybenzyliden)hydantoin
(7),

(R)-5-(4-hydroxybenzyl)hydantoin

yl)methylen)-hydantoin (9).

13

(8),

(Z)-5-(6-bromo-1H-indol-3-


Tiếp đó các tác giả đã tổng hợp 39 dẫn chất 5-benzylidenhydantoin, trong
đó có 8 chất mới. Thử nghiệm hoạt tính chống ung thư cho thấy chất 8 tự
nhiên và chất tổng hợp(Z)-5-(4-ethylthio)benzylidenhydantoin (10) có hoạt
tính mạnh ức chế sự tăng trưởng và xâm lấn của tế bào ung thư tuyến tiền liệt
trên invitro. Về mối liên quan cấu trúc-tác dụng của dãy chất này, các tác giả
có nhận xét là yếu tố lập thể ảnh hưởng đến tác dụng nhiều hơn yếu tố điện tử
và các chất có nhóm thế ở vị trí para của nhóm benzlydien mà có chứa nguyên
tử oxy, nito hoặc lưu huỳnh có hoạt tính cao. Các hợp chất này có tính chất
nhận hydro, vì thế có thể có tương tác liên kết hydro ở vị trí para.

Năm 2003, các tác giả Đinh Thị Thanh Hải, Nguyễn Quang Đạt, Lê Mai
Hương [5] cũng đã nghiên cứu hoạt tính kháng hai dòng tế bào ung thư ở
người (tế bào ung thư biểu mô (KB) và tế bào ung thư màng tử cung (FL) của
dãy chất 5-(5’-nitro-2’-furfurliden)hydantoin) và các dẫn chất base Mannich
của nó.
Kết quả là tìm được hai chất là 5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)imidazolidin2,4-dion (11) và 3-piperidinomethyl-5-(5’-nitro-2’-furfuryliden)imidazolidin2,4-dion (12) có hoạt tính kháng tế bào ung thư rất mạnh (giá trị IC50 là 0,21,04 (µg/ml)) đối với dòng tế bào FL và 0,6-1,15 (µg/ml) đối với dòng tế bào
KB).

14


Năm 2010, tác giả Vũ Trần Anh [1] đã nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt
tính của các dẫn xuất của hydantoin (13). Kết quả đã tổng hợp đựơc 43 dẫn
chất của hydantoin trong đó có 9 dẫn xuất của 5-arylidenhydantoin và 34 dẫn
chất base Mannich của các dẫn xuất 5-arylidenhydantoin. Tác giả đã thử hoạt
tính kháng tế bào ung thư của 43 chất tổng hợp được đối với 2 dòng tế bào
ung thư người là tế bào ung thư gan Hep-G2 và tế bào ung thư phổi LU. Kết
quả cho thấy trong số 43 chất tổng hợp được có 4 dẫn chất 5arylidenhydantoin và 9 dẫn chất base Mannich của chúng có hoạt tính kháng
tế bào ung thư gan người Hep-G2 (IC50=0,38÷5μg/ml). Các dẫn chất base
Mannich đều có đặc điểm cấu tạo chung là chứa nhóm hút điện tử (-Cl, -NO2)
trong hợp phần aryliden.
R=H, 2’-OH; 4’-OH, 4’-N(CH3)2;
4’-F; 2’-Cl; 4’-Cl; 3’-NO2; 4’-NO2.

R1

R1

N

N

O

N

(a)

R1

N

N

N

N

CH3

(c)

R2

R2

R1

(b)

N

R2

HN
R2

15

CH3 (d)


CHƯƠNG 2.NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1

NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, DUNG MÔI

STT

Tên nguyên liệu

Nguồn gốc

TCCL

1

Hydantoin

Merck

≥ 98%

2

3- fluorobenzaldehyd

Merck

≥ 97%

3

3- clorobenzaldehyd

Merck

100%

4

3- bromobenzaldehyd

Merck

100%

5

Morpholin

Merck

≥ 98%

6

Piperidin

Merck

≥ 98%

7

N-methylpiperazin

Merck

≥ 98%

8

p- toluidin

Merck

≥ 98%

9

Aceton

Trung Quốc

≥ 99.5%

10

Acid acetic

Trung Quốc

≥ 99.5%

11

Chloroform

Trung Quốc

≥ 99%

12

Dimethylformamid

Trung Quốc

≥ 95%

13

Ethylacetat

Trung Quốc

≥ 99.5%

14

Formaldehyd

Trung Quốc

37- 40%

15

Methanol

Trung Quốc

≥ 99.5%

16

Natri bicarbonat khan

Trung Quốc

17

Ethanol tuyệt đối

Đức Giang (VN)

≥ 99.5%

18

Bản mỏng Silicagel

Merck

Silicagel 60 F254

16