Tổng hợp một số mạch nhánh của hemiasterlin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGÔ HẠNH THƢƠNG

TỔNG HỢP MỘT SỐ MẠCH NHÁNH CỦA HEMIASTERLIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGÔ HẠNH THƢƠNG

TỔNG HỢP MỘT SỐ MẠCH NHÁNH CỦA HEMIASTERLIN

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ
Mã số: 60440114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
GS. TS. NGUYỄN VĂN TUYẾN

Hà Nội – Năm 2013

LỜI CẢM ƠN!
Để hoàn thành chƣơng trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và Viện hóa học - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS. TS. Nguyễn Văn Tuyến Trƣởng phòng Hóa dƣợc - Viện trƣởng - Viện hóa học - Viện Hàn lâm Khoa
học & Công nghệ Việt nam và NCS Phạm Thế Chính đã dành rất nhiều thời
gian, tâm huyết hƣớng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cô, chú và anh chị tập thể phòng Hóa
dƣợc - Viện hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam đã tạo
mọi điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt luận văn này.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa hóa
học - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, ngƣời
thân và bạn bè đã giúp đỡ tôi tận tình trong quá trình học tập và nghiên cứu
tại khoa Hóa học.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn này bằng tất cả sự
nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong nhận đƣợc những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.
Hà Nôi, ngày 12 tháng 12 năm 2013
Học viên

Ngô Hạnh Thƣơng


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. I
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .............................................................................. II
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... IV

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN ........................................................................... 2
1.1. PHÂN LẬP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HEMIASTERLIN ..... 2
1.2. QUAN HỆ HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HEMIASTERLIN ..... 3
1.3. DẪN XUẤT HTI-286 CỦA HEMIASTERLIN ..................................... 3
1.4. TỔNG HỢP TOÀN PHẦN HEMIASTERLIN ...................................... 4
1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 1 ...................................... 8
1.6. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3..................... 11
1.6.1. Phương pháp thay đổi block 2 của Chuan Niu ............................. 12
1.6.2. Phương pháp thay đổi block 3 của Arie Zask ............................... 14
CHƢƠNG 2 - THỰC NGHIỆM ..................................................................... 19
2.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ .... 19
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu.............................................................. 19
2.1.2. Hóa chất và dung môi .................................................................... 19
2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất
bằng sắc kí lớp mỏng. .............................................................................. 19
2.1.4. Xác nhận cấu trúc .......................................................................... 19
2.2. TỔNG HỢP CÁC TÁC NHÂN PHẢN ỨNG VÀ CÁC HỢP CHẤT .. 20
2.2.1. Tổng hợp hợp chất axetyl glyxin 98 .............................................. 20
2.2.2. Tổng hợp hợp chất 99 .................................................................... 20
2.2.3. Tổng hợp hợp chất amit 100 .......................................................... 21
2.2.4. Tổng hợp hợp chất 101 .................................................................. 22
2.2.5. Tổng hợp hợp chất 102 .................................................................. 22
2.2.6. Tổng hợp hợp chất 103 .................................................................. 23
2.2.7. Tổng hợp hợp chất 104 .................................................................. 23
2.2.8. Tổng hợp hợp chất 105 .................................................................. 24
2.2.9. Tổng hợp hợp chất 106 .................................................................. 24
2.2.10. Tổng hợp hợp chất 107 ................................................................ 25
2.2.11. Tổng hợp hợp chất 108 ................................................................ 25
2.2.12. Tổng hợp hợp chất 109 ................................................................ 26

2.2.13. Tổng hợp hợp chất 110 ................................................................ 27


CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 29
3.1. TỔNG HỢP BLOCK 1 CỦA HEMIASTERLIN ................................. 29
3.1.1. Tổng hợp axetyl glyxin 98.............................................................. 29
3.1.2. Tổng hợp azlacton 99 .................................................................... 30
3.1.3. Tổng hợp amid 100 (block 1)......................................................... 32
3.2. TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3 CỦA HEMIASTERLIN.......... 33
3.2.1. Tổng hợp chất 102 ......................................................................... 33
3.2.2. Tổng hợp chất 103 ......................................................................... 35
3.2.3. Tổng hợp chất 104 ......................................................................... 37
3.2.4. Tổng hợp chất 105 (block 3).......................................................... 38
3.2.5. Tổng hợp chất 106 ......................................................................... 40
3.2.6. Tổng hợp chất 107 ......................................................................... 41
3.3. TỔNG HỢP HEMIASTERLIN ............................................................ 42
3.3.1. Tổng hợp chất 108 ......................................................................... 42
3.3.2. Tổng hợp chất 109 ......................................................................... 44
3.3.3. Tổng hợp chất 110 ......................................................................... 48
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 52
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 55


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính của hemiasterlin ....................... 3
Hình 1.2. Cấu trúc các block của hemiasterlin ............................................... 4
Hình 3.1. Phổ 1H-NMR của hợp chất 11 ...................................................... 31
Hình 3.2. Phổ 1H-NMR của hợp chất 12 ...................................................... 32
Hình 3.3. Phổ 13C-NMR của hợp chất 12 ..................................................... 33

Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hợp chất 14 ...................................................... 35
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của hợp chất 15 ...................................................... 36
Hình 3.6. Phổ 1H-NMR của hợp chất 16 ...................................................... 38
Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của hợp chất 17 ...................................................... 39
Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của hợp chất 18 ...................................................... 40
Hình 3.9. Phổ 1H-NMR của hợp chất 19 ...................................................... 41
Hình 3.10. Phổ 1H-NMR của hợp chất 20 .................................................... 43
Hình 3.11. Phổ 13C-NMR của hợp chất 20 ................................................... 44
Hình 3.12. Phổ 1H-NMR của hợp chất 21 .................................................... 46
Hình 3.13. Phổ 13C-NMR của hợp chất 21 ................................................... 47
Hình 3.14. Phổ 1H-NMR của hợp chất 22 .................................................... 49
Hình 3.15. Phổ 13C-NMR của hợp chất 22 ................................................... 50

i


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. ....................................................................................................... 5
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp block 1 của hemiasterlin .............................................. 6
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp block 3 của hemiasterlin .............................................. 6
Sơ đồ 1.4. Tổng hợp mạch nhánh của hemiasterlin ..................................... 7
Sơ đồ 1.5. Tổng hợp block 1 bằng con đƣờng azlacton ................................ 8
Sơ đồ 1.6. Tổng hợp block 1 bằng con đƣờng epoxy hóa ............................ 9
Sơ đồ 1.7. Tổng hợp block 1 của Vedej ...................................................... 10
Sơ đồ 1.8. Tổng hợp block 1 của Durst....................................................... 11
Sơ đồ 1.9. ..................................................................................................... 12
Sơ đồ 1.10 .................................................................................................... 13
Sơ đồ 1.11 .................................................................................................... 15
Sơ đồ 1.12 .................................................................................................... 15
Sơ đồ 1.13 .................................................................................................... 16

Sơ đồ 1.14 .................................................................................................... 16
Sơ đồ 1.15 .................................................................................................... 17
Sơ đồ 1.16 .................................................................................................... 17
Sơ đồ 1.17 .................................................................................................... 18
Sơ đồ 3.1. Tổng hợp dẫn xuất hemiasterlin ................................................ 29
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp axetyl glyxin .............................................................. 30
Sơ đồ 3.3. Cơ chế phản ứng tổng hợp axetyl glyxin ................................... 30
Sơ đồ 3.4. Tổng hợp chất 11 ....................................................................... 30
Sơ đồ 3.5. Cơ chế phản ứng tổng hợp oxazolone ....................................... 31
Sơ đồ 3.6. Tổng hợp chất 12 ....................................................................... 32
Sơ đồ 3.7. Tổng hợp chất 14 ....................................................................... 34
Sơ đồ 3.8. Tổng hợp chất 15 ....................................................................... 36
Sơ đồ 3.9. Tổng hợp chất 16 ....................................................................... 37
ii


Sơ đồ 3.10. Cơ chế phản ứng wittig ............................................................ 37
Sơ đồ 3.11. Sơ đồ tổng hợp chất 17 ............................................................ 38
Sơ đồ 3.12. Tổng hợp chất 18 ..................................................................... 40
Sơ đồ 3.13. Tổng hợp chất 19 ..................................................................... 41
Sơ đồ 3.14. Tổng hợp chất 20 ..................................................................... 42
Sơ đồ 3.15. Tổng hợp chất 21 ..................................................................... 45
Sơ đồ 3.16. Tổng hợp chất 22 ..................................................................... 48

iii


BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Chú thích

1

KHMDS

Potassium Hexamethyldisilazane

2

DIBAL-H

Diisobutylaluminium hydride

3

THF

Tetrahydrofuran

4

NMO

N-methylmorpholine acid

5

TPAP

Tetra propylammonium perruthenate

6

DMF

Dimethylformamide

7

DMAP

8

TFA

Trifluoroacetic acid

9

DMSO

Dimethyl sulfoxide

10

TMSCN

Trimethylsilyl cyanide

11

PyBOP

(Benzotriazol-1-yloxy)tripyrrolidinophosphonium
hexafluorophosphate

12

DIEA

N,N-Diisopropylethylamine

13

HPLC

High-performance liquid chromatography

14

SPA 110

15

KN(TMS)2

16

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

17

TMAC

Trimethylacetyl chloride

18

MS

19

NMR

20

EDC

21

DCC

Nuclear magnetic resonance
1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide
hydrochloride

Dicyclohexylcarbodiimide

22

LDA

Lithium diisopropylamide

23

HOBt

1 - Hydroxybenzotriazole

4-Dimethylaminopyridine

Synthetic peptide analog 110
Potassium bis(trimethylsilyl)amide

Mass spectrometry

iv


MỞ ĐẦU
Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển
là xu hƣớng đang phát triển mạnh mẽ. Hiện nay, có khoảng gần 20000 hợp
chất đƣợc phân lập từ sinh vật biển. Tuy nhiên, việc thu thập mẫu sinh vật
biển rất khó khăn và số lƣợng không nhiều. Các hợp chất tách chủ yếu để
phục vụ xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính in vitro, là khuôn mẫu cho các

nghiên cứu tổng hợp bằng con đƣờng sinh học hoặc hóa học. Nghiên cứu tổng
hợp toàn phần và bán tổng hợp các hợp chất có nguồn gốc sinh vật biển đƣợc
nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, cung cấp đủ mẫu cho các nghiên
cứu sâu về hoạt tính in vivo và thử nghiệm lâm sàng, đồng thời có thể thay đổi
tạo thành các dẫn xuất mới có cấu trúc và hoạt tính lý thú.
Hemiasterlin là một tripeptid có hoạt tính chống ung thƣ ở ngƣỡng nM
với nhiều dòng tế bào ung thƣ thực nghiệm, đƣợc phân lập từ loài hải tiêu
Hemiasterella minor vào năm 1994. Đã có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp các
dẫn xuất mới của hemiasterlin bằng cách thay từng block 1, block 2 và block
3 trên phân tử nguyên gốc bằng những nhóm thế mới tạo thành các dẫn xuất
mới của hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính rất lý thú.
Tuy nhiên block 1 có chứa nhóm α,α-dimetylbenzylic và có chứa
cacbon bất đối nên tổng hợp block 1 gặp rất nhiều khó khăn. Từ ý tƣởng các
hợp chất có chứa hệ α,β-liên hợp làm trung tâm thu nhận các nucleophile
sinh học theo phản ứng Michael mở ra hƣớng mới trong tổng hợp các dẫn
xuất của hemiasterlin có hoạt tính chống ung thƣ theo hƣớng alkyl hóa các
DRN va ARN. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp một số mạch nhánh
của hemiasterlin” theo hƣớng đơn giản hóa cấu trúc rất có ý nghĩa khoa học
và thực tiễn.

1


CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN
1.1. PHÂN LẬP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HEMIASTERLIN
Hemiasterlin (1) là tripeptid đƣợc Kashman và cộng sự phân lập từ loài
Hải tiêu Hemiasterella minor, năm 1994 [2]. Sau đó, Raymond J. Andersen
và các cộng sự đã phân lập đƣợc hemiasterlin A (2), hemiasterlin B (3) từ loài
Hải tiêu Auletta và Cymbastella [3]. Cấu trúc tripetid của các hemiasterlin đã
đƣợc Kashman và Andersen chứng minh bằng các phƣơng pháp phổ cộng

hƣởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều. Do cấu trúc phức tạp của
hemiasterlin và hàm lƣợng hemiasterlin trong các mẫu Hải tiêu rất thấp
(0,01% khối lƣợng mẫu khô), nên năm 1996 cấu trúc mạch thẳng với ba
amino axit bất thƣờng và cấu hình không gian của hemiasterlin mới đƣợc
khẳng định nhờ phổ nhiễu xạ tia X [4]. Năm 1999, nhóm nghiên cứu của
Chandra K. Westergaard, Michael R. Boyd và các cộng sự đã phân lập đƣợc
bốn dẫn xuất hemiasterlin (1), hemiasterlin A, B và C (2-4) từ hai loài Hải
tiêu Auletta sp. và Siphonochalina spp., đây là lần đầu tiên hemiasterlin C (4)
đƣợc phân lập chứng minh cấu trúc [5].

Kết quả sàng lọc hoạt tính ban đầu cho thấy hemiasterlin (1) có khả
năng gây độc tế bào mạnh với IC50 = 19nM trên dòng tế bào ung thƣ P388
leukaemia [2,4]. Các dẫn chất hemiasterlin A, B và C có hoạt tính kháng lại tế
bào ung thƣ MCF 7 mạnh hơn hemiasterlin [2].
Hoạt tính độc tế bào của hemiasterlin là do làm ngƣng trệ sự phân bào
ở giai đoạn metaphase của động học tế bào nhờ ức chế quá trình polyme hóa
2


tubulin bởi sự gắn kết của hemiasterlin lên vị trí Vinca alkaloid của tubulin.
Tác động này tƣơng tự nhƣ một số tác nhân chống ung thƣ khác gắn kết lên
tubulin đã đƣợc ứng dụng trong hóa trị liệu ung thƣ paclitaxel hoặc vinblastin,
ở khoảng liều ED50 từ 0,5nM đến 28nM [5].
1.2. QUAN HỆ HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HEMIASTERLIN
Kết quả khảo sát quan hệ cấu trúc - hoạt tính của hemiasterlin và dẫn
xuất cho thấy hoạt tính của chúng phụ thuộc nhiều vào sự có mặt của nhóm
α,α-dimetylarylic tại C-α của block 1 cùng với nhóm NHMe phía đầu N của
peptid [6]. Ngoài ra, các nhóm tert-butyl của block 2, nhóm isopropyl của
block 3 đóng vai trò quan trọng cho hoạt tính của hemiasterlin do các nhóm
này có khả năng kết hợp (binding) với tubulin nhờ liên kết van der Waals.

Đặc biệt, cấu hình của nhóm metyl amino của block 1, nhóm tert-butyl của
block 2 và nhóm isopropyl của block 3 phải có cùng cấu hình tuyệt đối S và
liên kết đôi của block 3 phải có cấu hình E-olefin [6].

Hình 1.1. Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính của hemiasterlin
1.3. DẪN XUẤT HTI-286 CỦA HEMIASTERLIN
Đã có rất nhiều nghiên cứu tạo ra các dẫn xuất mới của hemiasterlin
bằng cách thay từng block 1, block 2 và block 3 trên phân tử nguyên gốc bằng
những nhóm thế mới và khảo sát hoạt tính chống ung thƣ của chúng [6,7,8,9].
Kết quả đã nhận đƣợc một số dẫn xuất mới của hemiasterlin với cấu trúc độc
đáo và hoạt tính rất lý thú. Trong đó HTI-286 (5) là dẫn xuất có cấu trúc lƣợc
giản của hemiasterlin có sự thay thế N-metyltryptophan bằng nhóm phenyl,
3


hoạt tính gây độc tế bào của HTI-286 mạnh hơn hemiasterlin. Ngoài ra, dẫn
xuất bán tổng hợp khác của HTI-286 là chất 6, trong đó nhân phenyl có mang
nhóm thế para-methoxyl còn có hoạt tính mạnh hơn.

1.4. TỔNG HỢP TOÀN PHẦN HEMIASTERLIN
Hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính sinh học lý thú đƣợc
nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, hàm lƣợng của
hemiasterlin trong tự nhiên rất thấp (0,01%) [10]. Andersen và Piers đã đƣa ra
phƣơng pháp tổng hợp toàn phần hemiasterlin lần đầu tiên năm 1997 [11,12].
Để tổng hợp toàn phần hemiasterlin, ngƣời ta phân tích tổng hợp ngƣợc từ các
block1, block 2 và block 3 sau đó tổng hợp từng block và ghép nối các block
tạo thành hemiasterlin.

Hình 1.2. Cấu trúc các block của hemiasterlin
Bƣớc khó nhất của qui trình tổng hợp hemiasterlin là block 1 do cần

phải điều khiển cấu hình bất đối của nhóm amid. Sơ đồ tổng hợp block 1 đƣợc
tóm tắt nhƣ sau:

4


Sơ đồ 1.1.
Indol-3-ylaxetic axit (7) đƣợc chuyển hóa thành dẫn xuất metyl este 8
nhờ phản ứng với diazometan, tiếp theo hợp chất 8 đƣợc metyl hóa liên tiếp
hai lần trong sự có mặt của bazơ mạnh KHMDS với tác nhân metyl hóa MeI
trong dung môi THF, tạo thành sản phẩm dimetyl hóa 10. Sau đó, khử hóa
chọn lọc chất 10 bằng tác nhân DIBAL-H trong THF ở nhiệt độ thấp tạo
thành ancol bậc một 11. Tiếp theo ancol 11 đƣợc oxy hóa chọn lọc bằng
NMO trong sự có mặt của TPAP trong dung môi diclometan tạo thành
andehit 12. Tăng mạch cacbon của chất 12 nhờ phản ứng Wittig với
Ph3PCH2OMeCl, xúc tác t-BuOK trong dung môi THF tạo thành chất 13,
thủy phân chất 13 bằng TsOH trong dioxan tạo thành andehit 14, sau đó chất
14 đƣợc oxy hóa bằng tác nhân natri clorit trong môi trƣờng kiềm yếu tạo
thành axit 15 (sơ đồ 1.1).
Chất 15 đƣợc gắn với tác nhân Evan tạo thành chất 16, tiếp theo hợp
chất 16 đƣợc azit hóa chọn lọc bằng tác nhân trisyl N3 tạo thành chất 17a có
độ chọn lọc lập thể cao nhờ định hƣớng của tác nhân Evan. Sau đó, azit 17a
đƣợc khử hóa bằng hydro có xúc tác Pd(C) tạo thành amin 17b. Nhóm amin
của chất 17b đƣợc bảo vệ bằng Boc nhờ phản ứng với Boc2O trong dung môi
etyl axetat tạo thành chất 17c. Hợp chất 17c đƣợc loại bỏ tác nhân Evan nhờ
5


phản ứng oxy hóa bằng H2O2 trong môi trƣờng kiềm LiOH tạo thành axit 18a,
sau đó metyl hóa chất 18a bằng MeI có mặt của tác nhân kiềm NaH trong

dung môi DMF tạo thành chất 18b. Thủy phân hợp chất 18b bằng LiOH trong
dung môi MeOH/H2O tạo thành axit 18c (block 1) (sơ đồ 1.2).

Sơ đồ 1.2. Tổng hợp block 1 của hemiasterlin
Block 3 có chứa nhóm olefin cấu hình E nên phải điều khiển lập thể
cho tổng hợp chọn lọc nhóm olefin, sơ đồ tổng hợp đƣợc Andrenson đƣa ra
nhƣ sau:

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp block 3 của hemiasterlin
6


Nguyên

liệu

(S)-N-Boc-methylvaline

19

phản

ứng

với

[H2N(OMe)Me]Cl trong sự có mặt của DCC và i-Pr2Net, trong dung môi
axetonnitrin tạo thành Weinreb amid 20. Tiếp theo, khử hóa chất 20 với tác
nhân LiAlH4 trong THF ở -78oC tạo thành andehit 21 với hiệu suất 55%
[13,14]. Phản ứng của chất 21 với tác nhân Wittig Ph3P=C(Me)CO2Et trong

dung môi CH2Cl2 tạo thành sản phẩm chọn lọc lập thể E-2-alkenoate 22. Sau
đó loại bỏ nhóm bảo vệ Boc của chất 22 bằng axit trifloaxetic tạo thành chất
23 (block 3) với hiệu suất 95%.
Andrenson đã sử dụng block 2 là Boc-leucine (24) ghép với block 3
(23) trong sự có mặt của tác nhân PyBroP và DMAP trong dung môi
diclometan tạo thành chất 25. Sau đó loại nhóm bảo vệ Boc nhờ phản ứng
TFA tạo thành muối 26, tiếp theo muối này phản ứng với chất 18c (block 1)
tạo thành dẫn xuất etyl este 27. Nhóm Boc của este 27 đƣợc loại bỏ nhờ phản
ứng với TFA tạo thành muối 28, cuối cùng thủy phân chất 28 bằng LiOH
trong hỗn hợp dung môi metanol/nƣớc ở nhiệt độ phòng trong thời gian 15h
tạo thành hemiasterlin (1) với hiệu suất 83% [2] (sơ đồ 1.4).

Sơ đồ 1.4. Tổng hợp mạch nhánh của hemiasterlin
Nhƣ vậy, lần đầu tiên Andrenson đã tổng hợp toàn phần hemiasterlin
với hiệu suất cao nhờ tổng hợp riêng biệt các block 1,2 và 3 trong cấu trúc của
hemiasterlin.

7


1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 1
Kết quả tổng hợp toàn phần hemiasterlin của Andrenson đã khẳng định
sự khó khăn trong tổng hợp block 1, do phải thực hiện liên tiếp 15 phản ứng
và phải điều khiển lập thể của nhóm metyl amoni, hiệu suất tổng không cao.
Do đó, ngƣời ta đã có nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến phƣơng pháp tổng hợp
block 1.
1.5.1. Phƣơng pháp tổng hợp block 1 của Ayako Yamashita
Nhằm cải tiến phƣơng pháp tổng hợp block 1 của hemiasterlin Ayako
Yamashita và cộng sự đã nghiên cứu và đƣa ra hai phƣơng pháp tổng hợp.
Phƣơng pháp đầu tiên qua con đƣờng tổng hợp azlacton, phƣơng pháp thứ hai

qua tổng hợp epoxit từ nguyên liệu đầu aryl andehit.
Tổng hợp block 1 qua con đƣờng tổng hợp azlacton đƣợc tóm tắt nhƣ
sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.5. Tổng hợp block 1 bằng con đƣờng azlacton
Các aryl andehit 29 phản ứng với axetyl glyxin trong sự có mặt của xúc
tác natri axetat, dung môi anhidrit axetic khan, tại nhiệt độ phòng tạo thành
8


chất chìa khóa azlacton 30. Thủy phân azlacton 30 trong dung dịch NaOH 1N
ở nhiệt độ 80oC, ngay sau đó đƣợc axit hóa trong HCl 5N tạo thành axit 31.
Axit 31 đƣợc metyl hóa bằng tác nhân MeI trong sự có mặt của kiềm NaOH
trong dung môi THF tạo thành dẫn xuất dimethyl 32. Tiếp theo, dimethyl 32
phản ứng với MeNH2 trong dung môi THF tại nhiệt độ 55oC tạo thành imin
33, imin 33 đƣợc khử hóa chọn lọc bằng tác nhân BF3/pyridine ở nhiệt độ
60oC trong thời gian 4h tạo thành hợp chất 34 (block 1) [15,16,17,18].
Phƣơng pháp tổng hợp qua con đƣờng azlacton ở trên còn gặp nhiều
khó khăn trong giai đoạn thủy phân azlacton 30 về axit 31 do quá trình thủy
phân không chọn lọc do tạo thành amid và hiệu suất phản ứng thấp. Do đó,
Ayako Yamashita đã đƣa ra phƣơng pháp thứ hai là qua con đƣờng epoxit
hóa, sơ đồ tổng hợp đƣợc tóm tắt nhƣ sau:

Sơ đồ 1.6. Tổng hợp block 1 bằng con đƣờng epoxy hóa
Andehit 35 phản ứng với isopropyldiphenylsulfonium tetrafluoroborate
36 trong sự có mặt của tác DME và xúc tác kiềm mạnh LDA trong dung môi
CH2Cl2 ở -78oC sau đó nâng dần lên -40oC trong 15h tạo thành epoxide 37
[19]. Tiếp theo, mở vòng 37 với sự có mặt của acid Lewis trong benzen ở
60oC tạo thành andehit 38 với hiệu suất 89%. Phản ứng của 38 với MeNH2,
KCN, MeOM trong H2O cho amino-nitril 39, hiệu suất 89%. Thủy phân

nhóm nitril của chất 39 bằng LiOH trong H2O2 trong thời gian chậm (2-5
9


ngày) nhận đƣợc 40 với hiệu suất thấp 25%. Sau đó, thực hiện phản ứng in
situ của chất 40 với lƣợng dƣ Boc2O trong dung môi MeCN thu đƣợc chất
trung gian 41, sau đó bổ sung tác nhân DMAP và i-Pr2EtN tạo thành chất
trung gian 42, tiếp theo thủy phân chất trung gian 42 trong NaOH tạo thành
chất 43 (block 1), hiệu suất 88% [18,19,20].
1.5.2. Phƣơng pháp tổng hợp block 1 của Vedej
Do sự khó khăn cho tổng hợp nhóm dimetyl của block 1 nên Vedej đã
đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp block1 từ nguyên liệu có chứa sẵn hai nhóm
dimetyl, sơ đồ phản ứng đƣợc trình bày nhƣ sau:

Sơ đồ 1.7. Tổng hợp block 1 của Vedej
Nguyên liệu dimetyl 44 phản ứng với (R)-2-phenylglycinol với sự có
mặt của Sc(OTf)3 và Bu3SnCN, trong dung môi CH2Cl2 ở 0oC tạo thành hỗn
hợp racemic 45 và 46. Tiếp theo hợp chất 45 và 46 đƣợc oxy hóa với H2O2
trong môi trƣờng kiềm K2CO3, trong dung môi DMSO và MeOH ở 45oC thu
đƣợc cặp đồng phân tƣơng ứng 47, 48. Hợp chất 48 đƣợc khử hóa bằng H2
nhờ xúc tác Pd(OH)2/C trong MeOH thu đƣợc chất 49. Sau đó chất 49 phản
ứng với BtsCl trong môi trƣờng kiềm Na2CO3 và dung môi CH2Cl2-H2O cho
hợp chất 50. Metyl hóa hợp chất 50 bằng MeI trong dung môi DMF ở 35oC
tạo thành chất 51. Cuối cùng, bảo vệ nhóm amid bậc một của chất 51 bằng
10


Boc2O có mặt của xúc tác DMAP trong dung môi CH3CN thu đƣợc chất 52
[20]. Nhƣ vậy, block 1 đƣợc Vedej tổng hợp qua 6 bƣớc tƣơng đối phức tạp
với hiệu suất 50%.

1.5.3. Tổng hợp block 1 của Durst
Block 1 đã đƣợc Durst tổng hợp từ nguyên liệu N-methyllindole (53) và
3,3-dimethyloxirane-2-carbonitrilequa 8 bƣớc phản ứng, đƣợc tóm tắt nhƣ
sau:

Sơ đồ 1.8. Tổng hợp block 1 của Durst
Nguyên liệu đầu 53 phản ứng với cyanodimetylepoxid 54, có mặt của
SnCl4 trong dung môi CH2Cl2 ở -78oC tạo thành chất 55. Thủy phân hợp chất
55 bằng NaOH trong dung môi EtOH tạo thành hợp chất cacbonyl 56, hiệu
suất 95%. Tiếp theo, chất 56 phản ứng với (R)-phenylglycinol và khử hóa
bằng TMSCN trong dung môi CH2Cl2 tạo thành chất 57. Loại bỏ nhóm (R)phenylglycinol nhờ phản ứng thủy phân tạo thành chất 58. Bảo vệ một
nguyên tử hydro của nhóm NH2 của 58 nhờ phản ứng với Boc2O trong sự có
mặt của xúc tác Na2CO3 trong dung môi THF/H2O, sau đó metyl hóa bằng
MeI trong dung môi DMF, xúc tác NaH tạo thành hợp chất 59 với hiệu suất
65%. Hợp chất 59 dễ dàng đƣợc thủy phân trong NaOH tạo thành block 1
[22].
1.6. PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3
Ngƣời ta cũng có thể thay đổi cấu trúc của block 2 và block 3 để tổng
hợp các dẫn xuất mới của hemiasterlin có cấu trúc lý thú. Trọng tâm của việc
thay đổi cấu trúc trên block 2 và block 3 làm đa dạng hóa cấu trúc của các
11


nhóm tert-butyl của leucine và gắn thêm các nhóm thế vào đầu cacbon trên
block 3.
1.6.1. Phƣơng pháp thay đổi block 2 của Chuan Niu
Để tổng hợp hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính lý thú,
Chuan Niu đã tổng hợp block 2 bằng cách thay thế cấu trúc của các nhóm
tert-butyl. Sơ đồ tổng hợp block 2 đƣợc trình bày tóm tắt nhƣ sau:

Sơ đồ 1.9.
Nguyên liệu 62 đƣợc bảo vệ bằng Boc2O có mặt của NaHCO3 trong
dung môi H2O tạo thành hợp chất 63 [23]. Sau đó, chất 63 phản ứng với chất
61 trong sự có mặt của tác nhân PyBOP và DIEA, trong dung môi CH2Cl2 tạo
thành chất 64. Tiếp theo, loại bỏ nhóm Boc trong 64 bằng dung dịch HCl 4N
trong dioxin tạo thành chất 65. Ghép nối chất 65 với chất 60 với sự có mặt
của tác nhân PyBOP, DIEA trong dung môi diclometan tạo thành tripeptid 66
[24]. Thủy phân chức este của chất 66 bằng dung dịch LiOH 1N trong dung
môi CH3OH, H2O tạo thành axit 67. Khử nhóm bảo vệ Boc trong chất 67
12


bằng HCl 4N/dioxin hoặc TFA trong dung môi CH2Cl2 tạo thành các tripeptid
68a-k. Ngoài ra, Chuan Niu thay đổi block 2 bằng cách thay thế một nhóm
metyl trong nhóm tert-butyl bằng nguyên tử flo. Qui trình tổng hợp đƣợc trình
bày trong sơ đồ dƣới đây:

Sơ đồ 1.10.
Bảo vệ nhóm amid của nguyên liệu đầu flo-valine 69 bằng Boc2O nhờ
xúc tác NaHCO3 trong dung môi H2O tạo thành hợp chất 70 [23]. Sau đó, chất
70 phản ứng với chất 61 với sự có mặt của tác nhân PyBOP và DIEA trong
dung môi CH2Cl2 tạo thành chất 71. Tiếp theo, loại bỏ nhóm Boc của chất 71
bằng dung dịch HCl 4N trong dioxin tạo thành chất 72. Ghép nối chất 72 với
chất 60 trong sự có mặt của tác nhân PyBOP, DIEA trong dung môi
diclometan tạo thành tripeptid 73 [24]. Thủy phân chức este của chất 73 bằng
dung dịch LiOH 1N trong dung môi CH3OH, H2O tạo thành axit 74. Loại bỏ
nhóm Boc trong chất 74 bằng TFA trong dung môi CH2Cl2, sau đó tách bằng
HPLC tạo thành hỗn hợp đồng phân 75 và 76.

13

Các hợp chất 68a-k và chất 75 đƣợc Chuan Niu thử hoạt tính gây độc
tế trên các dòng tế bào KB-3-1, KB-8-5 và KB-V1. Kết quả thử hoạt tính đã
tìm ra nhiều dẫn xuất hemiasterlin mới nhờ sự thay đổi block 2 có hoạt tính
chống ung thƣ cao đƣợc tóm tắt nhƣ bảng sau:
Chất

68a
68b
68c
68d
68e
68f
68g
68h
68i
68j
68k
75

% ức chế
trùng hợp
tubulin
95
43
87
94
56
9

91
95
84
77
88
91

KB-3-1

IC50 (nM)
KB-8-5

KB-V1

1,2
>3000
177,8
58,8
25,5
>3000
275,4
870,9
57,9
15,8
0,642
1,6

2,2
>3000
588,8

93,7
54,9
>3000
691,8
1737
95,0
43,7
1,8
3,5

144
>3000
>3000
2291
1794
>3000
>3000
>3000
>3000
2089
62,4
117,3

1.6.2. Phƣơng pháp thay đổi block3 của Arie Zask
Để tổng hợp các dẫn xuất hemiasterlin với cấu trúc độc đáo và hoạt tính
lý thú, Arie Zask đã đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp block 3 bằng việc thay đổi
các nhóm thế ở đầu cacbon trong HTI-286 bằng nhiều nhóm thế X khác nhau.

Đầu tiên, thực hiện phản ứng của HTI-286 với EDC trong dung môi
CH3CN, ngay sau đó khử hóa bằng NaBH4 tạo thành ancol 77. Tiếp theo, oxi

hóa chọn lọc nhóm ancol của chất 77 bằng tác nhân oxi hóa Swern (DMSO,
(COCl)2) trong dung môi CH2Cl2 có mặt của xúc tác Et3N tạo thành andehit
78. Mặt khác, andehit 78 cũng đƣợc tổng hợp bằng phản ứng tạo Weinrieb
amid 79 nhờ phản ứng của HTI-286 với NHMeOMe, sau đó khử hóa amid
79a bằng LiAlH4 trong Et2O ở nhiệt độ thấp (sơ đồ 1.11) [25].
14


Sơ đồ 1.11.
Andehit 78 tiếp tục đƣợc chuyển hóa thành nhiều dẫn xuất mới nhờ khả
năng hoạt động mạnh của nhóm cacbonyl. Thực hiện phản ứng của andehit 78
với tác nhân Grinha sau đó thủy phân tạo thành các dẫn xuất mới của
hemiasterlin 81a-d. Mặt khác, phản ứng Wittig của chất 78 với
PPh3C(Me)CO2Et tạo thành chất 78a, sau đó, thủy phân chất 78a bằng LiOH
trong dung môi MeOH/H2O tạo thành dẫn xuất hemiasterlin 80 [26].

Sơ đồ 1.12.
Ngoài ra, có thể sử dụng Weinreb amid 79 để tổng hợp xeton 82a, 82b,
84 nhờ phản ứng với các cơ kim khác nhau. Cho Weinreb amid 79 phản ứng
lần lƣợt với 2-Li-thiazole và PhMgBr trong THF ở 0oC tạo thành chất 82a,
15


82b tƣơng ứng. Chất 79 phản ứng với n-BuSnCH2OSEM, có mặt của xúc tác
n-BuLi trong dung môi THF từ -78oC đến -60oC, sau đó loại bỏ nhóm SEM
bằng TFA trong dung môi diclometan tạo thành hemiasterlin 83.

Sơ đồ 1.13.
Metilen hóa chất 84 nhờ phản ứng với tác nhân Tebbe trong dung môi
THF ở -40oC tới 25oC tạo thành chất 85. Tiếp theo, thủy phân chất 85 bằng

dung dịch NaOHtạo thành hợp chất trung gian 86, tiếp theo axit hóa bằng
dung dịch HCl 1N trong dung môi THF tạo thành hemiasterlin 87 [26].

Sơ đồ 1.14.
Do E-olefin trên block 3 hemiasterlin HTI-286 dễ dàng đƣợc chuyển
hóa nhờ các tác nhân oxy hóa hóa. Từ ý tƣởng này, ngƣời ta đã ozonit hợp
chất HTI-286 bằng O3 trong metanol ở -78oC, sau đó khử hóa ozonit bằng
dimetylsunfua tạo thành andehit 88. Nhóm andehit của hợp chất 88 dễ dàng
16