(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất piperazinedion

MỞ ĐẦU
Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao đã và đang được sử dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực y dược, nông nghiệp và đời sống. Một trong những hướng
nghiên cứu quan trọng hiện nay được nhiều nhà khoa học nước ta và trên thế giới rất
quan tâm là: Từ các hợp chất thiên nhiên ban đầu người ta bán tổng hợp, thay đổi cấu
trúc hoá học của chúng để tìm ra các hợp chất mới có hoạt tính và tính chất ưu việt
hơn những hợp chất ban đầu. Đó là một trong những con đường khá hiệu quả và kinh
tế để tìm ra các loại thuốc mới chữa bệnh cho người, gia súc và cây trồng.
Piperazinedion là lớp cấu trúc phổ biến nhất được tìm thấy trong tự nhiên, có
nhiều hoạt tính sinh học quý như: Tryprostatins A (1) và B (2) có hoạt tính ức chế khối
u [78,79], Cyclotryprostatin A-D (3-6) có hoạt tính ức chế chu kỳ phát triển tế bào
động vật có vú [80], Fumitremorgin C (7) là một chất ức chế BCRP/ABCG2 làm
kháng trung gian trong hóa trị liệu để điều trị ung thư vú [83], phenylahistin (8) có
hoạt tính ức chế trùng hợp tubulin [50,51]... chúng là những hợp chất tiềm năng để
phát triển các loại thuốc chống ung thư. Ngoài ra các hợp chất piperazinedion còn có
hoạt tính sinh học khác như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut... (bicyclomycin
(9); roquefortin C (10)...) [1,75]. Tadalafil (11) là một hợp chất tổng hợp quan trọng có
khung piperazinedion có khả năng ức chế enzym PDE5, nên được sử dụng làm thuốc
trong điều trị rối loạn sinh lý nam giới và còn được sử dụng để điều trị bệnh tăng huyết
áp động mạch phổi [42-44]. Đây là thuốc sắp hết hạn quyền bảo hộ nên được nhiều
quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu tổng hợp, nhằm ứng dụng vào sản xuất
thương mại.

1


Bên cạnh đó, khung piperazinedion còn là các synthon quan trọng được sử dụng
trong tổng hợp toàn phần và bán tổng hợp nhiều hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh
học mạnh như saframycin và eteinascindin… [22, 110].

Do có nhiều hoạt tính sinh học lý thú, việc nghiên cứu tổng hợp các hợp chất

piperazindione nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính sinh học được nhiều nhà
khoa học quan tâm. Do đó đề tài Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất piperazinedion”
rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. HỢP CHẤT PIPERAZINEDION
1.1.1. Giới thiệu chung
Piperazinedion (diketopiperazin) là vòng dipeptit thu được bằng cách ngưng tụ
hai α-amino axít. Các hợp chất này có rất nhiều trong tự nhiên như là sản phẩm của sự
thoái hóa các polypeptit, đặc biệt là trong chế biến thực phẩm và đồ uống. Các tiểu
đơn vị này thường được tìm thấy riêng rẽ hoặc được gắn vào cấu trúc lớn hơn, phức
tạp hơn trong một loạt các hợp chất tự nhiên phân lập từ: nấm, địa y, vi khuẩn, thực
vật và động vật có vú.[1]

Hình 1.1: Hợp chất piperazinedion đơn giản
Các hợp chất piperazinedion không chỉ là một lớp cấu trúc phổ biến của tự
nhiên mà còn có khả năng liên kết với một phạm vi rộng với các thụ thể. Nhờ tính chất
đó các piperazinedion là đối tượng cho việc nghiên cứu phát triển thuốc. Cấu trúc của
piperazinedion đơn giản nhất là một bộ khung dị vòng 6 cạnh, có thể đưa các nhóm thế
vào sáu vị trí khác nhau và kiểm soát lập thể lên tới bốn vị trí [1].
Các hợp chất tự nhiên có chứa nhiều vòng piperazinedion được nghiên cứu về
nguồn gốc, phân lập và tổng hợp từ những năm 1975. Cho đến những năm 1990, các
hợp chất hóa học và tính chất dược lý của vòng piperazinedion này mới được xem xét
nghiên cứu. Đến năm 1993, quá trình tổng hợp, tính chất vật lý, phản ứng hóa học và
các ứng dụng của lớp chất này được công bố [1].
1.1.2. Cấu trúc và cấu hình
Các tinh thể và cấu trúc phân tử của các piperazinedion được nghiên cứu kỹ

lưỡng, vì những phân tử này là những lớp chất đơn giản nhất của vòng peptit. Chúng
chứa 2 liên kết cis-amit, kết quả là có 2 vị trí nhận liên kết H và 2 vị trí cho liên kết H
quan trọng để liên kết với các enzym và các thụ thể [76].

3


Sự đa dạng phong phú của các cấu trúc có chứa khung piperazinedion là do kết
quả của sáu vị trí linh động, trong đó nhóm thế có thể được thêm vào ở bốn vị trí mà
cấu hình lập thể của chúng được kiểm soát.
Các piperazinedion là các phân tử nửa cứng, mặc dù chúng có cấu hình dị vòng
ràng buộc, nhưng chúng rất linh hoạt vì mạch vòng sáu cạnh có thể tồn tại ở cấu hình
phẳng hoặc cấu hình thuyền, chỉ khác biệt một vài kcal/mol năng lượng giữa hai cấu
hình này [76].

Hình 1.2: Cấu hình của một số piperazinedion đơn giản
Cấu hình của vòng piperazinedion không thế (Gly-Gly) (16, R = H) đã là đối
tượng của nhiều nghiên cứu. Cấu trúc tinh thể của vòng (Gly-Gly) lần đầu tiên được
chứng minh bởi Corey vào năm 1938 và được chứng minh là phẳng ở trạng thái rắn.
Bằng phương pháp cộng hưởng từ (NMR) khi nghiên cứu vòng (Gly-Gly) đã đưa ra
chi tiết pha lỏng phù hợp với một trong hai cấu trúc phẳng hoặc nhanh chóng chuyển
thành cấu trúc thuyền. Gần đây, khi phân tích quang phổ dao động và tính toán lý
thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) phù hợp với ý kiến cho rằng vòng (Gly-Gly) có cấu
hình phẳng ở trạng thái lỏng và rắn. Một nghiên cứu mới từ các chi tiết quang phổ vi
sóng vòng (Gly-Gly) ở thể khí cho thấy rằng các phân tử trong trạng thái tách riêng
không ở cấu trúc phẳng giống như kết luận bằng phương pháp X-Ray là một dáng
thuyền. Điều này được chứng minh ngay từ đầu khi tính toán phổ dao động và điện tử
của vòng (Gly-Gly) trong pha khí, khi cấu hình của dạng thuyền (15, R = H) được xác
định là cấu trúc có năng lượng thấp nhất và cấu trúc phẳng (16, R = H) được tìm thấy
là một trạng thái chuyển tiếp (hình 1.2). Sự khác biệt về năng lượng giữa dạng cấu

hình dạng thuyền và phẳng được tìm thấy là nhỏ (khoảng 1,3-1,7 kcal/mol), điều này
cho thấy rằng các lực bên ngoài từ môi trường tinh thể hoặc lỏng có thể là đủ để hình
thành một cấu trúc phẳng.
Điều này cũng đúng cho các cis-piperazinedion thế hai lần đối xứng. Một
nghiên cứu hóa học lượng tử hệ thống gần đây của 20 chất trong số này cho thấy rằng
cấu trúc năng lượng thấp nhất là dạng thuyền, trong một môi trường không bị hạn chế
bởi các lực tinh thể.
4


Hầu hết các cấu trúc tinh thể được biết hiện có 2, 3 và 4 nhóm thế. Một số
nghiên cứu trong dung dịch và ở trạng thái rắn đã chỉ ra rằng các vòng piperazinedion
trong các hợp chất cis- thế 2 lần và cis- thế 3 lần thường ở dạng thuyền hoặc vặn
thuyền, đặc biệt là khi các nhóm thế là nhóm arylmetyl (17). Điều này được xác nhận
gần đây bởi các cấu trúc X-ray cho các piperazinedion thế 2, 3 lần như vòng (L-MetL-Met), vòng (L-Asp-L-Asp), vòng (L-Glu-L-Glu) và vòng (L-Ala-L-Ala)….
1.1.3. Hoạt tính sinh học
Có rất nhiều chất có hoạt tính sinh học chứa khung piperazinedion bắt nguồn từ
các hợp chất tự nhiên cũng như tổng hợp. Những phân tử nhỏ, có cấu hình cứng nhắc
và khung bất đối có cả chức năng là chất nhận và chất cho liên kết H, có nhiều vị trí
cho sự phát sinh cấu trúc của các nhóm chức đa dạng với lập thể xác định. Những đặc
điểm này cho phép chúng liên kết ái lực cao với nhiều thụ thể, thể hiện đa dạng hoạt
tính sinh học. Từ đó cho phép phát triển các tính chất hóa lý cần thiết của một thuốc,
trong quá trình tối ưu một chất dẫn đường thành một thuốc.
1.1.3.1. Hoạt tính ức chế ung thƣ
Trên thế giới có rất nhiều các công trình nghiên cứu tổng hợp và tách chiết các
dẫn xuất piperazinedion nhân tryptophan-prolin piperazinedion được công bố như:
tryprostatin A và B, fumitremorgin C, spirotryprostatin A và B, cyclotryprostatin AD,... đây là các hợp chất ban đầu cho sự phát triển của các loại thuốc chống ung thư.
Năm 1995, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân lập các tryprostatin A (1) và B
(2) (hình 1.3) từ chủng nấm biển Aspergillus fumigatus có hoạt tính kháng u mạnh.
Tryprostatin B là một chất ức chế chu kỳ tế bào động vật có vú, trong khi tryprostatin

A là một chất ức chế các protein kháng đa thuốc (BCRP/ABCG2) trong hóa trị liệu
điều trị ung thư vú [77,79]. Tryprostatin A và B ức chế hoàn toàn chu kỳ phát triển tế
bào tsFT210 trong giai đoạn G2/M ở nồng độ tương ứng là 50µg/ml và 12,5µg/ml
[77].

Hình 1.3: Các hợp chất tryprostatin.

5


Cũng trong năm đó, Osada và cộng sự đã phân lập thành công Fumetrimorgin C
và Demetoxyfumetrimorgin C (hình 1.4) từ chủng nấm Aspergillus fumigatus, hợp
chất này là một dẫn xuất vòng của tryprostatin A (1) và nó cũng là một chất ức chế
protein đa kháng thuốc (BCRP/ABCG2) trong hóa trị liệu điều trị ung thư vú [83].

Hình 1.4: Chất ức chế BCRP fumitremorgin.
Fumitremorgin C (7) và demetoxifumitremorgin C (19) là chất ức chế mạnh và
chọn lọc của sự vận chuyển đa thuốc (BCRP/ABCG2). Nó ức chế hoàn toàn và làm
đảo ngược đối kháng BCRP ở nồng độ μM. Tuy nhiên, fumitremorgin C là chất độc
thần kinh, gây co giật ở chuột và các loài động vật khác thông qua độc tính với hệ
thống thần kinh trung ương, vì thế nó không được thử nghiệm in vivo. So sánh giữa
Fumitremorgin C và demetoxi-Fumitremorgin C cho thấy, nhóm thế 6-metoxi trên
indol là cần thiết, trong khi demetoxiFumitremorgin C không bão hòa ít hoạt động hơn
dẫn chất có mạch bên bão hòa [83].
Năm 1997, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân lập được 4 hợp chất
piperazinedion khác là Cyclotryprostatin A-D (3-6) (hình 1.5) từ nấm Aspergillus
fumigatus và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng. Kết quả cho thấy, cả 4 hợp chất
này đều có tác dụng ức chế giai đoạn G2/M của chu kỳ tế bào động vật có vú [80].

Hình 1.5: Cấu trúc của các cyclotryprostatins A-D

Các chất Cyclotryprostatin A-D đều thể hiện hoạt tính kháng ung thư vú, chúng
ức chế sự phát triển tế bào tsFT210 tại giai đoạn G2/M với giá trị IC50 tương ứng:
6


5,6µM (3); 19,5µM (4); 23,4µM (5) và 25,3µM (6). Các chất này có thể sử dụng rất
tốt trong hóa trị liệu ung thư và cũng là cung cấp bằng chứng hữu ích trong việc làm
sáng tỏ cơ chế chu kỳ tế bào [80].
Trước đó vào năm 1996, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân lập được 2 hợp
chất piperazinedion mới là Spirotryprostatin A (20) và B (21) (hình 1.6) từ các chất
chuyển hóa thứ cấp của nấm Aspergillus fumigatus, có hoạt tính ức chế chu trình tế
bào và là tác nhân chống khối u.

Hình 1.6: Cấu trúc của spirotryprostatin A và B
Hoạt tính ức chế chu kì tế bào của spirotryprostatin A và B đã được thử nghiệm
trên tế bào tsFT210 của chuột. Spirotryprostatin A ức chế hầu hết các phần của tế bào
tsFT210 trong pha G2/M với nồng độ 253,2 µM. Trong đó spirotryprostatin B ức chế
hoàn toàn sự tiến triển chu kỳ tế bào của các tế bào tsFT210 trong pha G2/M ở nồng
độ trên 34,4µM [81,82].
Cấu trúc phức tạp và hoạt tính sinh học thú vị của các sản phẩm tự nhiên này
làm cho các spirotryprostatin là mục tiêu tổng hợp hấp dẫn. Năm 2010, Alessia
Bertamino và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của Spirotryrostatin A để
nhận được các dẫn xuất 22a-c, 23a-c, 24a-c (hình 1.7) và thử hoạt tính sinh học của
chúng. Kết quả cho thấy các hợp chất 4 hợp chất 22a, 23a-c có hoạt tính chống lại tế
bào MCF-7 với giá trị IC50 lần lượt là 9,1; 14,8; 1,6 và 2,2 µM [76].

Hình 1.7: Cấu trúc các dẫn xuất của Spirotryprostatin A
7

Một hợp chất có khung piperazinedion khác là Phenylahistin (8) (Hình 1.8),
được phân lập từ Aspergillus ustus và có khả năng gắn kết với microtubule, biểu hiện
các hoạt tính gây độc tế bào chống lại một loạt các dòng tế bào khối u ở ngưỡng nM
[50,51]. Ngược lại, đồng phân đối quang R biểu hiện hoạt tính gây độc tế bào thấp và
hợp chất tương tự có nhóm thế isopropyl là (-)-aurantiamine (25) có hoạt tính thấp hơn
8 40 lần trong việc chống lại sự phát triển tế bào P388 [52].

Hình 1.8: Tác nhân ức chế trùng hợp Tubulin
Một loạt các dẫn chất của 22 được tổng hợp để loại bỏ tính bất đối và tối ưu hóa
hoạt tính sinh học. Trong đó, hợp chất có nhóm tert-butyl là plinabulin (NPI2358/KPU-2) (26), một chất kháng u mạnh, hoạt tính thể hiện trên nhiều dòng tế bào
khối u [52]. Hiện nay, plinabulin đang trong giai đoạn II thử nghiệm lâm sàng để điều
trị ung thư [54].
1.1.3.2. Hoạt tính ức chế PDE5
Nhóm thuốc uống có tác dụng giãn mạch gồm có sildenafil (27), vardenafil (28)
và tadalafil (11) (hình 1.9), gọi chung là thuốc ức chế PDE-5 (enzym
phosphodiestease-5) tạo nên bước tiến mới trong chữa trị rối loạn cương dương
[94,95]. Cơ chế tác dụng của nhóm thuốc là ức chế enzym PDE-5 có nhiệm vụ phân
hủy các chất sinh học là nitric oxit (NO) và guanosin monophosphat vòng
(cGMP). Rối loạn cương dương là do PDE-5 hoạt động quá mạnh dẫn đến NO và
cGMP bị phân hủy không giúp được sự giãn mạch cần thiết giúp cho sự cương. Thuốc
ức chế PDE-5 giúp bảo vệ và duy trì các chất sinh học tạo sự cương [86-88,89-93].
Tadalafil là hợp chất piperazinedion đã được tổng hợp toàn phần, dược phẩm
thương mại có tên Cialis là thuốc mới nhất được sử dụng tại nhiều nước. Nó có ưu
điểm là thời gian tác dụng dài, có khi đến 36 giờ. Cơ chế tác dụng của tadalafil là ức
chế chọn lọc có hồi phục guanosin monophosphat vòng (cGMP), đặc biệt là trên
enzym Phosphodiestease týp 5 (PDE-5). Khi có kích thích tình dục dẫn đến phóng
thích Nitric oxit tại chỗ, sự ức chế PDE-5 của tadalafil làm tăng nồng độ cGMP ở thể
hang dẫn tới làm giãn cơ trơn và làm tăng lưu lượng máu vào trong mô dương vật, từ
8

đó gây cương dương vật [86-88]. Khi không có kích thích tình dục, tadalafil không có
tác dụng gì.

Hình 1.9: Cấu trúc của một số hợp chất ức chế PDE-5
Ngoài tác dụng chữa rối loạn cương dương, tadalafil dưới tên thương mại là
Adcirca được sử dụng để điều trị tăng huyết áp động mạch phổi từ năm 2009. Tăng
huyết áp động mạch phổi là nguyên nhân chính gây bệnh suy tim. Ở bệnh nhân tăng
huyết áp động mạch phổi, trong lòng mạch máu phổi có sự giảm sự co mạch và tái tạo
mạch máu, dẫn đến tăng áp lực động mạch phổi. Tadalafil có tác dụng giãn mạch động
mạch phổi và ức chế tái tạo mạch máu, do đó làm giảm áp lực động mạch phổi
[75,108,109].
1.1.3.3. Hoạt tính ức chế hócmôn oxytoxin
Trong nhiều thập kỷ qua, các chất ức chế hócmôn oxytoxin tiêm tĩnh mạch như
atosiban (Tractocile) được đưa vào điều trị cấp tính cho những ca dọa sinh non. Do đó,
có sự quan tâm đến các chất ức chế hócmôn oxytoxin của các nhà nghiên cứu trong
việc tìm kiếm ra các chất sử dụng bằng đường uống và có độ chọn lọc cao [46].
Từ trình sàng lọc, các nhà nghiên cứu đã xác định được các hợp chất
piperazinedion mới như hợp chất Retosiban (29), Epelsiban (30) (hình 1.10) là chất ức
chế hócmôn oxytocin. Hợp chất Retosiban sử dụng bằng đường uống tốt nhất và có
sinh khả dụng cao ở chuột (≈100%). Retosiban có ái lực ở ngưỡng nM (0,65nM) với
hócmôn oxytocin và đồng thời chọn lọc trên các hócmôn vasopressin của con người.
Retosiban có độ tan tốt (>0,22 mg/ml), liên kết với protein thấp (<80%), ức chế enzym
CYP450 với mức độ không đáng kể (IC50 > 100μM) và ít thâm nhập vào thần kinh
trung ương. Retosiban có hiệu lực ức chế hócmôn oxytocin mạnh hơn so với atosiban
15 lần. Nó được lựa chọn để điều trị lâm sàng cho những ca dọa sinh non [47,48].

9

Hình 1.10: Các chất đối kháng oxytoxin
Trong khi đó, hợp chất Epelsiban cũng có hoạt tính mạnh, sử dụng bằng đường
uống và sinh khả dụng tốt nhất ở khỉ cái đuôi dài. Đánh giá in vitro thấy Epelsiban là
chất ức chế mạnh hócmôn oxytocin ở người và nó có hoạt tính mạnh hơn Atosiban 100
lần. Ngoài ra, các chất này còn được nghiên cứu với khả năng điều trị rối loạn chức
năng tình dục, bao gồm cả xuất tinh sớm; điều trị hoặc phòng ngừa tăng sản tuyến tiền
liệt lành tính [49].
1.1.3.4. Hoạt tính ức chế sự hoạt hóa Plasminogen
Các 3,6-didehydropiperazinedion (hình 1.11) được chứng minh để khử hoạt
tính các hoạt động chống phân hủy protein (antiproteolytic) của tác nhân ức chế hoạt
hóa Plasminogen 1 (PAI-1) ở serpin, một mục tiêu điều trị tiềm năng trong bệnh ung
thư và các bệnh tim mạch [55].

Hình 1.11: Tác nhân ức chế sự hoạt hóa Plasminogen
3,6-Didehydropiperazinedion (31) phân lập từ quá trình lên men của
Streptomyces sp. đã đảo ngược tác dụng ức chế của tác nhân ức chế hoạt hóa
Plasminogen (PAI-1) chống lại cả chất hoạt hóa mô plasminogen (tPA) và chất hoạt
10


hóa Urokinase (UPA); tương tác serpin-serine khác không bị ảnh hưởng [55]. Chất này
được phát triển thành 32 XR5118, có hoạt tính ở cả in vitro và in vivo [56,57]. Các
nghiên cứu tiếp theo để tìm kiếm các hợp chất giống thuốc hơn đã tạo ra tác nhân điều
biến mới của hoạt tính PAI-1 là 33 XR5967 (IC50 = 800nM, PAI-1 của người). Chất
này có khả năng ức chế sự tăng sinh của tế bào khối u và hình thành mạch máu trong
ống nghiệm bằng cách ngăn chặn sự hình thành phức hợp giữa PAI-1 và uPA protease
của nó, có lợi trong điều trị các bệnh ung thư [58].
1.1.3.5. Hoạt tính kháng virus
-

Tác nhân đối kháng CCR5 như thuốc chống HIV

Hiện nay, các tác nhân đối kháng thụ thể chemokine CCR5 ngày càng được
quan tâm như là thuốc ức chế nhằm vào virus HIV-1, một cách tiếp cận để điều trị
AIDS [21].
CCR5 thuộc về các thụ thể G-protein-coupled (GPCR), chất đầu tiên trong các
tác nhân đối kháng CCR5 có khả năng kháng virus là aplaviroc (34) (Hình 1.12).

Hình 1.12: Tác nhân đối kháng CCR5
Trung tâm bất đối của 34 có ái lực cao với CCR5 (giá trị KD = 3nM), các block
HIV-1-gp120/CCR5 liên kết như là một chất đối kháng dị lập thể không cạnh tranh và
hoạt tính mạnh chống lại một phổ rộng của các dòng R5-HIV-1 phân lập, kể cả dòng
HIV-1 đa kháng thuốc (giá trị IC50 = 0,1-0,6 nM) trong thử nghiệm in vitro [59-61].
Trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn IIb , các bệnh nhân được sử dụng 600mg
34 hai lần mỗi ngày trong 10 ngày đã giảm trung bình nồng độ virus ~ 1,6 log10 từ
đường cơ sở. Thử nghiệm lâm sàng giai đoạn III, lượng thuốc 34 có thể lên tới
2000mg đối với bệnh nhân đã dung nạp thuốc khi giai đoạn AIDS đã bắt đầu. Tuy
nhiên, ở giai đoạn IV nhiễm độc gan dẫn đến viêm gan do thuốc xảy ra ở một số ít
bệnh nhân (1%). Không có trường hợp tử vong được ghi nhận và bệnh viêm gan được
giải quyết bằng việc ngừng sử dụng thuốc, nhưng các nghiên cứu lâm sàng của thuốc
bị dừng. Gần đây có những nghiên cứu chứng minh là rapamycin làm giảm liều lượng
11


của aplaviroc gấp 25 lần tạo hiệu quả chống HIV, do đó giảm thiểu độc tính của nó, có
hiệu quả để kiểm soát kháng thuốc R5 HIV ở những bệnh nhân, đặc biệt là những
người bị nhiễm virus kháng maraviroc [62,63].
-

Chất ức chế virus HSV

Một chiến lược tổng hợp được sử dụng để thiết kế và xác định các chất ức chế
virus nhiễm trùng máu xuất huyết (HSV), một loại virus rhabdovirus ở cá có tầm quan
trọng về kinh tế trong ngành nuôi trồng thủy sản. Hai hợp chất có khung
piperazinedion trong số này là 35 (IC50 = 51μM) và 36 (IC50 = 86μM) (hình 1.13) được
chọn nghiên cứu sâu để hạn chế độc tính của các hợp chất này được nuôi cấy trên các
tế bào tiền thân nội mô (EPC) của cá chép ở 400μM và tế bào HeLa của người lên đến
250μM. Các thí nghiệm cho thấy rằng các dẫn xuất piperazinedion 35 và 36 có thể
xâm nhập vào trong nội bào của nhân virus [65].

Hình 1.13: Chất ức chế virus HSV
1.1.3.6. Hoạt tính kháng khuẩn
Một số hợp chất piperazinedion tự nhiên còn có hoạt tính kháng khuẩn [96].
Chúng bao gồm từ các vòng dipeptit đơn giản như 37 có hoạt tính chống lại vi khuẩn
Mycobacterium tuberculosis, cairomycin B (38) có hoạt tính chống lại các vi khuẩn
Gram dương, hay với hệ thống vòng rất phức tạp như avrainvillamide (39) có hoạt tính
chống lại các vi khuẩn kháng đa thuốc và bicyclomycin (40) là các kháng khuẩn rộng
chống lại vi khuẩn Gram âm (Hình 1.14) [65-67].

Hình 1.14: Các piperazinedion có hoạt tính kháng khuẩn

12


Các hợp chất bicyclomycin 40 (Hình 1.14) được phân lập từ Streptomyces
sapporonesis và Streptomyces aizumenses, đều ức chế phổ rộng các vi khuẩn Gram âm
và vi khuẩn Gram dương (Micrococcus luteus). Nó được hấp thu nhanh chóng vào
trong cơ thể người khi tiêm ở bắp và có độc tính thấp. Bicyclomycin (Bicozamycin) là
kháng sinh dùng để điều trị tiêu chảy ở người do vi khuẩn ở bê và lợn từ năm 2005
[68,69].

Roquefortin C (10) là một chất chuyển hóa của nấm tương đối phổ biến, được
tìm thấy trong Roquefort và các phô mai xanh khác (hình 1.15). Nó được phân lập vào
năm 1976 bởi M.Scott và cộng sự từ một số loài nấm Penicillium roqueforti, ở liều cao
nó được xếp vào loại hợp chất độc. Cơ chế gây độc và chuyển hóa cơ bản của nó đã
được xác định bằng cách nghiên cứu sự tương tác của nó với các enzym CYP450 ở
động vật có vú. Ngoài những đặc tính độc hại, Roquefortin C còn sở hữu hoạt tính diệt
khuẩn chống lại các vi khuẩn Gram dương [76,84,85,115].

Hình 1.15: Cấu trúc Roquefortin C và isoroquefortin C
1.1.3.7. Tác nhân bảo vệ thần kinh
Các histidyl-proline 2,5-diketopiperazin cyclo(L-His-L-Pro) 42 là một chất
chuyển hóa từ hócmôn thyrotropin-releasing (TRH) ở động vật có vú, nó là một phần
của hệ thống kiểm soát thân kinh nội tiết phức tạp, ức chế giải phóng dopamin của hệ
dopaminergic của thần kinh trung ương (Hình 1.16) [2,12].
Để bảo vệ và nâng cao hoạt động các noron thần kinh trung ương
(neuroprotection), các dẫn xuất 42 đã được nghiên cứu. Các piperazinedion mới như
hợp chất 43 và 44 ngăn ngừa cái chết của tế bào thần kinh trong mô hình in vitro của
tổn thương sau chấn thương. Khi được dùng đúng liều lượng, chúng ngăn cản sự phá
hủy trực tiếp của các gốc tự do và huy động canxi từ đó hạn chế sự tổn thương cho tế
bào não [70].

13


Hình 1.16: Tác nhân bảo vệ thần kinh
Một hợp chất piperazinedion 45 khác, được báo cáo là tăng cường trí nhớ [71].
Khi so sánh các hiệu quả bảo vệ thần kinh của 45 và dẫn xuất allyl của nó (NZZ2591)
46 cho thấy, 46 mạnh hơn nhiều [72]. Nó ngăn ngừa sự thiếu oxy - thiếu máu cục bộ
gây ra do chấn thương não ở chuột, nó qua được hàng rào máu não mà không phụ
thuộc vào chấn thương và vẫn có thể phát hiện được sau vài giờ với một liều dùng duy

nhất. Nó cũng cải thiện chức năng vận động trong một mô hình chuột mắc bệnh
Parkinson [73,74].
Tóm lại, các hợp chất piperazinedion là lớp chất có rất nhiều hoạt tính sinh học
quý như: khả năng gây độc tế bào mạnh với các dòng tế bào ung thư, kháng virut,
kháng khuẩn, kháng nấm,… Các hợp chất này biểu hiện đặc tính dược lý và tiềm năng
điều trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư. Điều này đã mở ra một hướng nghiên cứu cho
các nhà khoa học là nghiên cứu tổng hợp các hợp chất piperazinedion mới có nhiều
hoạt tính sinh học quý.
1.2. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT PIPERAZINEDION
Phân tích vòng piperazinedion nhận thấy, có ba cách phân cắt: liên kết amit (A),
liên kết C-N (B), và liên kết C-C (C) (hình 1.17). Trong đó cách A và B đều được sử
dụng thường xuyên, nhưng việc sử dụng phân cắt C mới chỉ được công bố gần đây.
Ngoài ra tạo vòng thông qua N1 - C2/C3 - N4 (D) và thông qua C2 - N1 - C6 (E) cũng
được sử dụng nhưng ít thường xuyên hơn [75].

Hình 1.17: Các cách phân cắt vòng piperazinedion

14


1.2.1. Tổng hợp thông qua hình thành liên kết amit
1.2.1.1. Tạo vòng este dipeptit

Sơ đồ 1.1: Tạo vòng este dipeptit
Phương pháp tiêu biểu thường được sử dụng là dùng một nhóm bảo vệ đầu
amin ở α-amino axít 47 và một nhóm bảo vệ đầu este ở α-amino axít 48 thứ hai (sơ đồ
1.1). Dipeptit được ghép nối thành sản phẩm 49, khử nhóm bảo vệ cho este amino
dipeptit 50, sau đó vòng hóa để tạo thành các phân tử mong muốn 51 [111].
Để đạt được điều này, các liên kết amit phải giả thiết định hướng cis. Nếu có sự
ngăn cản về mặt không gian hoặc điện tử, tỷ lệ tạo vòng có thể là rất thấp. Trong

trường hợp này, gia nhiệt trong môi trường axit thường được sử dụng để hình thành
vòng piperazinedion [3,111].
Tạo vòng của este amino dipeptit cũng có thể được tiến hành trong điều kiện
dùng nhiệt, thông thường bằng cách đun hồi lưu trong các dung môi có nhiệt độ sôi
cao như toluen hoặc xylen trong 24h [4]. Hoặc bắt đầu từ muối format của dipeptit,
trong toluen và sec-BuOH [5].
Gần đây, một giải pháp tổng hợp piperazinedion pha lỏng hiệu quả và thân
thiện với môi trường là sử dụng lò vi sóng (microwave), phương pháp này trái ngược
với các phương pháp khác được công bố trước đó là không phụ thuộc vào chuỗi axit
amin và không có sự epime hóa sản phẩm [6]. Đánh giá về dung môi, thời gian phản
ứng, nhiệt độ, và so sánh với phương pháp cung cấp nhiệt cổ điển cho thấy, lò vi sóng
khi sử dụng dung môi là nước chỉ mất 10 phút mà hiệu quả phản ứng tạo vòng
piperazinedion đạt hiệu suất 63-97% [6-8].
Một trong nhiều ví dụ tổng hợp các hợp chất piperazinedion theo cách này là
phương pháp tổng hợp chọn lọc toàn phần okaramine N của Baran và cộng sự [9], cho
thấy con đường tham gia vào quá trình hình thành hệ thống vòng pyrrolidinoindolin
15


khi hợp chất 52 tiếp xúc với dietylamin dư dẫn đến sự phân cắt nhóm Fmoc và tạo
thành vòng piperazinedion 53 (hiệu suất 95%), tiếp đó thực hiện thông qua một số
bước để thành okaramine N 54 (Sơ đồ 1.2) [9].

Sơ đồ 1.2: Tạo vòng ester dipeptit bằng xúc tác bazơ
Một ví dụ khác, hai hợp chất dehydro-piperazinedion tự nhiên có khả năng
chống ung thư là (-)-phenylahistin và (-)-aurantiamin, được tổng hợp (sơ đồ 1.3) bằng
hai phương pháp trong dung dịch và trên pha rắn. Sau đó, chiến lược này được sử dụng
để điều chế một loạt các hợp chất dehydro-piperazinedion 60, bằng việc kết hợp của
một số axit amin tự nhiên [10,11,107].

Sơ đồ 1.3: Tạo vòng sử dụng xúc tác bazơ trong pha rắn và pha lỏng.
1.2.1.2. Tổng hợp thông qua phản ứng hóa học Ugi
Phản ứng Ugi sử dụng 4 thành phần là isonitril, axít (hay amino axít), anđehit
và amin, để tạo ra một dipeptit hiệu suất cao và độ tinh khiết quang học đồng đều [1315].

16


Sơ đồ 1.4: Phản ứng Ugi
Thông thường trong 4 thành phần thì isonitril là chất chìa khóa quan trọng và có
giá trị. Ví dụ đầu tiên của một isonitril là 1-isoxiano-xiclohexen. Keating và
Armstrong nhận ra tiềm năng của isonitril vào năm 1995 và sử dụng để tổng hợp este
dipeptit [16]. Sau đó, Hulme và cộng sự đã điều chỉnh phương pháp để tổng hợp các
piperazinedion 65 trực tiếp (sơ đồ 1.5) [17].

Sơ đồ 1.5: Tạo vòng thông qua ion N -Axylimin trung gian
Trong phương pháp này, họ đã sử dụng nhóm Boc bảo vệ các amino axít và
xiclohexenyl isonitril trong phản ứng Ugi đã tạo ra sản phẩm dipeptit điển hình 63 (sơ
đồ 1.5). Xử lý bằng axit loại bỏ các nhóm bảo vệ đầu N và thêm một proton vào các
enamin đầu cuối C 63, tạo ra một ion N-axylimin tạm thời được hoạt hóa. Tiếp đó, ion
N-axylimin tạm thời 64 trải qua đóng vòng với amin mới, hình thành ra sản phẩm
raxemic piperazinedion 65 với hiệu suất cao và loại bỏ của một cation xiclohexylimin.
Sau này các phương pháp khác cho phép thay đổi các isonitril là một nhóm tổng
hợp không bền cũng được công bố. Chúng có ưu điểm hơn so với xiclohexenyl
isonitril như là khả năng tiếp cận tổng hợp và ổn định. Ngoài ra, các isonitril liên kết
với pha rắn cũng được sử dụng trong các phản ứng Ugi, và các sản phẩm thoát ra được
khỏi pha rắn được mô tả trong sơ đồ 1.6 [19,20].

17

Sơ đồ 1.6: Phản ứng Ugi sử dụng tác nhân isonitril liên kết với pha rắn
Đi tiên phong trong vấn đề này là việc sử dụng nhựa Rink trong tổng hợp vòng
piperazinedion, để tách sản phẩm Ugi ra khỏi nhựa hỗ trợ (pha rắn) mà không biến đổi
amit. Điều này được khai thác bởi Habashita và cộng sự để sản xuất một loạt các tác
nhân đối kháng thụ thể chemokin (CCR5) dựa trên trên bộ khung spiropiperazinedion
mới 66 (sơ đồ 1.6), và được phát triển để sản xuất chất ức chế HIV Aplaviroc 34 [20].
Gần đây, phương pháp này được Tohru Fukuyama và cộng sự sử dụng để tổng
hợp hợp chất trung gian 68 (sơ đồ 1.7) trong tổng hợp toàn phần hợp chất tự nhiên
ecteinascidin 743. Họ sử dụng thành phần isonitril là p-metoxiphenyl isonitril. Sản
phẩm Ugi 67 tạo ra cho phép tạo vòng từ việc khử nhóm Boc bảo vệ đầu N bằng cách
đun hồi lưu trong EtOAc để cho sản phẩm trung gian piperazinedion 68 [22].

Sơ đồ 1.7: Ứng dụng phản ứng Ugi trong tổng hợp ecteinascidin 743.
Cũng trên cơ sở phản ứng Ugi, Szardenings và cộng sự đã giới thiệu phương
pháp Ugi/DeBoc/Cyclize (UDC) để tổng hợp một loạt các hợp chất dựa trên khuôn N4 glyxinamit của piperazinedion 70. Một axít amin liên kết với nhựa phản ứng trong
điều kiện Ugi với các anđehit, axit amin được bảo vệ bằng nhóm Boc và isonitril cho
ra sản phẩm piperazinedion đa dạng, tính đa dạng này thể hiện ở 4 sự lựa trọn R1, R2,
R3 và R4 (sơ đồ 1.8) [23].

18


Pha lỏng:
Pha rắn:

a) P=Me, Et3N, MeOH, axit, rt;
b) 1. TFA hoặc HCl 4N/dioxan, rt; 2. Et3N/dioxan, rt.
a) P=nhựa, MeOH, rt;
b) 1. 50% TFA/CH2Cl2; 2. PhMe/EtOH (1:1), 1% AcOH hoặc Et3N.

Sơ đồ 1.8: Phản ứng tạo vòng thông qua khuôn N-4 Glyxinamit.

Phương pháp đa năng này được sử dụng để tổng hợp một loạt các hợp chất, bao
gồm các chất ức chế metalloproteinase và collagenase-1 [24,25]. Dãy của các chất
piperazinedion tổng hợp bằng phương pháp này cũng được thử nghiệm liên kết với thụ
thể OT và sản xuất các chất đối kháng oxytocin 70a và 70b [26]. Phương pháp pha
dung dịch (UDC) tương ứng được sử dụng để phát triển các hợp chất có mạch 2’,4’difluorophenyl 70c, hợp chất piperazinedion đầu tiên có tiềm năng, chọn lọc và dùng
được bằng đường uống là tác nhân đối kháng oxytocin [27].
1.2.1.3. Ngƣng tụ Amino Axít
Ngưng tụ trực tiếp của hai axit amin 71 và 72 để tạo thành piperazinedion 73
(sơ đồ 1.9) thường cho hiệu suất sản phẩm thấp [28]. Cải tiến phổ biến nhất của
phương pháp này là hoạt hóa axit amin đầu tiên bằng phản ứng với phosgene (COCl2)
tiếp theo là phản ứng với axit amin thứ hai. Phương pháp “One-pot” hiện nay được
phát triển theo con đường này [29].
Một phương pháp khác được sử dụng ở dạng pha khí - rắn, điều kiện là axit
amin ở trạng thái khí ngưng tụ trên bề mặt silica. Tuy nhiên, sản phẩm bị raxemic hóa
[30].

Sơ đồ 1.9: Ngưng tụ Amino Acid
19


Một cải tiến mới đây trong tổng hợp piperazinedion được đưa ra bởi Santagada
và cộng sự là việc sử dụng lò vi sóng trong tổng hợp. Ông đã sử dụng chất phản ứng
ghép nối liên kết amit (DMAP) chiếu xạ ở 400W trong DMF tạo ra sản phẩm đạt hiệu
suất 85 - 95% trong thời gian phản ứng ngắn (5 phút) mà không epime hóa [31]. Một
cải tiến khác cũng được thực hiện là phản ứng trong một bình bằng cách sử dụng một
lượng nhỏ chất lỏng ion trong sự có mặt của lò vi sóng, phản ứng được mở rộng ra bao
gồm các thành phần bất đối xứng cho phép điều chế các lập thể chọn lọc của các

piperazinedion bất đối xứng cũng như các piperazinedion đối xứng từ các axit amin
không được bảo vệ [32]. Ví dụ, điều chế hợp chất 76 (Sơ đồ 1.10):

Sơ đồ 1.10: Tổng hợp piperazinedion không đối xứng thông qua ngưng tụ amino axít.
Theo sơ đồ này, dung dịch của một đương lượng 74 trong totuen được thêm vài
giọt 1,3-dimetylimidazon dimetylphotphat và bốn đương lượng Et3N, thêm tiếp
MeOPCl2, sau đó thêm 1,2 đương lượng 75. Hỗn hợp được chiếu xạ trong lò vi sóng ở
400W (145oC), sau thời gian ngắn thu được sản phẩm 76 với hiệu suất 81%, sản phẩm
không bị raxemic [32].
1.2.1.4. Tạo vòng bằng phản ứng Aza - Wittig
Một phản ứng aza-Wittig tiếp sau là quá trình thủy phân của sản phẩm imino
ete được sử dụng để tạo thành vòng piperazinedion (Sơ đồ 1.11). Quá trình đi từ phản
ứng axyl hóa axit amin 75 với cloroaxetyl clorua, tiếp theo chuyển vị với natri azit thu
được azit 77, sau đó azit được sử dụng để hình thành iminophotphoran 78. Vòng hóa
với nhóm cacbonyl C-2 của este để cho các imino ete 79. Trong phản ứng thủy phân
với sự có mặt của THF ẩm cho piperazinedion 80 (R = benzyl và aryl) với hiệu suất tốt
[33].

20


Sơ đồ 1.11: Tạo vòng Aza - Wittig.
1.2.2. Thông qua phản ứng ankyl hóa
Phản ứng ankyl hóa N cung cấp cách thức phổ biến thứ hai để tạo thành một
vòng piperazinedion.
1.2.2.1. Đi từ dẫn xuất α-haloaxyl của axit amin.
Piperazinedion 82 đơn giản đối xứng thế hai lần có thể được điều chế dễ dàng
nhờ phản ứng đóng vòng α-haloaxetamit 81 với sự có mặt của bazơ trong một bình
tổng hợp (sơ đồ 1.12). Hiệu suất đạt được khá cao khi sử dụng bazơ NaH trong DMSO
ở 60°C với các nhóm thế aryl hoặc ankyl (a) [34]. Khi sử dụng NaOH trong CH3CN

(b) cho thấy hiệu suất đã đạt được cao với cả hai nhóm thế ankyl hoặc aryl và thậm chí
cả với các dẫn xuất cản trở không gian. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy khi phản
ứng này được tiến hành dưới xúc tác chuyển pha (c) [35].

Sơ đồ 1.12: Tạo vòng thông qua cloroaxetamit.
Năm 2001, Marcaccini và cộng sự đã đưa ra một quá trình tổng hợp đa dạng
hơn dựa trên phương pháp này [36]. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phản ứng Ugi 4
thành phần (Ugi-4CR) giữa các amin, anđehit, isonitril, và axit cloroaxetic để có được
sản phẩm 83. Xử lý 83 với KOH trong EtOH sử dụng sóng siêu âm (ultrasonication)
đã dẫn đến ankyl hóa N-amit nội phân tử, cho piperazinedion 84 (sơ đồ 1.13). Tuy
21


nhiên, con đường này hạn chế bởi quá trình epime hóa tại trung tâm bất đối và sự thất
bại để có sản phẩm piperazinedion với nhóm thế R1 là ankyl.

Sơ đồ 1.13: Tổng hợp thông qua Ugi-4CR/alkyl hóa N-amit nội phân tử.
Năm 2009, Yoshio Hayashi và cộng sự đã phát triển một phản ứng tương tự cho
sự tổng hợp của các monodehydropiperazinedion là các chất được tìm thấy trong các
sản phẩm tự nhiên có hoạt tính chống ung thư. Phương pháp này làm giảm sự raxemic
hóa không thuận lợi xảy ra trong quá trình tổng hợp sử dụng xúc tác bazơ trước đó.
Tạo vòng sử dụng xúc tác axit của amit N-α-ketoaxylamino axít 87 đã cho
piperazinedion 88 (sơ đồ 1.14) hiệu suất tốt và độ chọn lọc lập thể cao [37].

Sơ đồ 1.14: Tạo vòng thông qua amit N-α-ketoaxylamino axít.
Trước đó, trong một phản ứng tương tự Madeleine M. Joullié và cộng sự đã sử
dụng xúc tác Pd để amit hóa nhóm vinyl nội phân tử để tạo ra vòng piperazinedion
trong tổng hợp roquefortin C (10) (sơ đồ 1.15) [38].

22

Sơ đồ 1.15: Tạo vòng thông qua amit hóa nhóm vinyl nội phân tử.
1.2.2.2. Phản ứng cộng Aza-Michael.
Một sự nối tiếp gồm hai bước là phản ứng Ugi bốn thành phần và phản ứng azaMichael nội phân tử dưới tác động của lò vi sóng, chất nền hai chức năng và dung môi
có proton đã cho khung piperazinedion 91 trong một bình phản ứng (sơ đồ 1.16). Một
dãy đa dạng các chất piperazinedion thu được theo con đường này có hiệu suất từ tốt
tới xuất sắc, với độ chọn lọc lập thể đáng kể [39].

Sơ đồ 1.16: Tạo vòng thông qua phản ứng cộng Aza-Michael
Sản phẩm Ugi trung gian mạch hở 90 không thể tách ra trong nước/methanol
(0,1M) dưới tác động của lò vi sóng (300 W, 200°C, và 18bar), nhưng có thể được
tách ra bằng cách sử dụng dung môi CH2Cl2. Việc chuyển đổi trực tiếp của bốn thành
phần cho sản phẩm piperazinedion không thể đạt được thông qua các phương pháp cấp
nhiệt và áp suất thông thường.
1.2.2.3. Phản ứng Diels - Alder.
Các hệ vòng piperazinedion cũng được tổng hợp bằng cách sử dụng phản ứng
hóa học Diels - Alder, và cấu trúc của các vòng liên hợp rất phức tạp có thể thu được
bằng cách sử dụng phương pháp này. Sheradsky và Silcoff đã sử dụng phản ứng Diels
- Alder lập thể nội phân tử từ dẫn xuất axylnitroso của N-sorbyl-L-prolin 92 để tạo
thành piperazinedion 93 trong tổng hợp axít (2R,5R)-2-amino-5-hydroxyhexanoic 94
của họ (sơ đồ 1.17) [40].

Sơ đồ 1.17: Tạo vòng thông qua phản ứng Diels - Alder.
23


1.2.3. Thông qua tạo vòng nối tiếp
Sự hình thành nối tiếp của các piperazinedion là một con đường hiệu quả của
việc kết hợp một số phương pháp được sử dụng trong tạo vòng nội phân tử giống như

nêu trong phần 1.3.1 và 1.3.2. Đây cũng là phương pháp được lựa chọn để tổng hợp
các hợp chất piperazinedion trong khuôn khổ luận án.
1.2.3.1. Thông qua hình thành liên kết N1-C2/C3-N4.
Năm 2005, Zbigniew Czarnocki và cộng sự đã đưa ra phương pháp tổng hợp
các dẫn xuất tetrahydro-β-cacbolin và tetrahydroisoquinolin piperazinedion từ phản
ứng cộng của một α-amino amit với một electrophin hoá trị hai. Sản phẩm cộng
amino-amit 95 của tryptamin và một L-amino axít đã phản ứng với một dãy các
axítcpyruvic cho ra các ketoamit 96. Chúng được đóng vòng với HCl trong EtOAc để
cho sản phẩm piperazinedion, tức là trải qua phản ứng ngưng tụ Pictet - Spengler để
cho tetrahydro-β-cacbolin piperazinedion 97a và tetrahydroisoquinolin piperazinedion
97b [41].

Sơ đồ 1.18: Tổng hợp tetrahydro-β-cacbolin piperazinedion 97a và
tetrahydroisoquinolin piperazinedion 97b
Tuy nhiên, phản ứng 95 (R=5,6-diMeO, R1=Me) với axít pyruvic đã cho
hydroxylactam 98 như là một hỗn hợp của chất đồng phân không đối quang hơn là
ketoamit, và chúng bị tạo vòng trong sự có mặt của HCl để cho dẫn xuất
tetrahydroisoquinolin piperazinedion 97b tương ứng (sơ đồ 1.18). Các L-amino axít là
chất trợ xúc tác của sự chuyển tính không đối xứng 1,4 lên đến 100% dư thừa đồng
phân không đối quang. Hóa học lập thể của các piperazinedion cuối cùng phụ thuộc rất
24


nhiều vào cấu trúc của L-amino axít được sử dụng: amino axít mạch hở chủ yếu cho
cấu hình (R) ở trung tâm bất đối mới được tạo ra, trong khi đó L-prolin dành cấu hình
ngược lại 99 [41].
1.2.3.2. Thông qua hình thành liên kết C2-N1-C6.
Sự hình thành đồng thời của liên kết N1-C2 và N1-C6 giới thiệu một phương
pháp tổng hợp các hợp chất piperazinedion đơn giản, nhóm thế N1 được thế bằng việc
sử dụng tác nhân phản ứng là các amin bậc nhất. Một minh họa của phương pháp này

là axyl hóa - ankyl hóa amin với một haloeste phù hợp. Phương pháp này cho phép bổ
sung các nhóm thế kiểu liên hợp vào nguyên tử nitơ vòng. Ở tổng hợp này, các amin
bậc 1 đầu tiên phản ứng với halogen trước khi tạo vòng bằng phản ứng với các este.
Một trong những ví dụ điển hình cho phương pháp này đến từ xung quanh công
việc phát triển khung β-Cacboline trong chất ức chế phosphodiesterase-5 là tadalafin.
Năm 2003, Graham N. Maw và cộng sự cũng đã tổng hợp một số chất tương tự của
tadalafil. Nghiên cứu này cho phép thay thế các nhóm thế khác nhau ở nguyên tử nitơ
của vòng piperazinedion [42].
Cụ thể, họ đã tạo thành một tiền chất 102 từ D-tryptophan metyl este
hydroclorua 100 trong một giai đoạn. Hợp chất trung gian 102 này được axetyl hóa với
cloroaxetyl clorua để cho 103 trước khi phản ứng với metylamin cho sản phẩm
tadalafil (11) (sơ đồ 1.19) [49,108,109].

Sơ đồ 1.19: Tổng hợp tadalafil

25