“TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC ANALOG CỦA BENGAMIDE A VÀ E”.TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CƠNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
-----------------------------

PHÍ THỊ ĐÀO

“TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC
ANALOG CỦA BENGAMIDE A VÀ E”

Chuyên ngành : Hóa hữu cơ
Mã số

: 62 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

Hà Nội - 2018


Cơng trình được hồn thành tại: Học Viện Khoa học và
Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS.Habil Phạm Văn Cường
2. TS. Đoàn Thị Mai Hương

Phản biện 1:

Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến
sĩ cấp Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’,
ngày … tháng … năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Thi Dao Phi, Huong Doan Thi Mai, Van Hieu Tran, Bich
Ngan Truong, Tuan Anh Tran, Van Loi Vu, Van Minh Chau, Van
Cuong Pham. Design, synthesis and cytotoxicity of bengamide
analogues and their epimers. Med. Chem. Commun, 2017,8, 445-451.
2. Thi Dao Phi, Huong Doan Thi Mai, Van Hieu Tran, Van
Loi Vu, Bich Ngan Truong, Tuan Anh Tran, Van Minh Chau and
Van Cuong Pham. Synthesis of bengamide E analogues and their
cytotoxic activity. Tetrahedron Letters. 2017, 58, 1830-1833
3. Phi Thi Dao, Doan Thi Mai Huong, Le Thi Phuong, Chau Van
Minh, Pham Van Cuong. Synthesis of 8-methyl-2-O-methyl-3,5-O-(1methyl ethylidene)-6,7,8,9-tetradeoxy-D-gulo-6-nonenonic acid (6E)- lactone. Vietnam Journal of Chemistry, 2015,53 (2e), 154-157
4. Phi Thi Dao, Doan Thi Mai Huong, Vu Van Loi, Chau Van
Minh, Pham Van Cuong. Microwave-assisted synthesis of lactams from
amino acids. Vietnam Journal of Chemistry, 2015, 53 (2e), 198-201.
5. Phi Thi Dao, Vu Van Loi, Nguyen Thi Bich, Doan Thi Mai
Huong, Nguyen Hien, Chau Van Minh, Pham Van Cuong. Synthesis
of N-alkyl amino lactam derivatives. Journal of Science and

Technology, 2016, 54 (2C), 291-298.
6. Phí Thị Đào, Đồn Thị Mai Hương, Vũ Văn Lợi, Châu Văn
Minh, Phạm Văn Cường. Nghiên cứu quy trình tổng hợp và hoạt tính
gây độc tế bào của hợp chất (2R,3R,4S,5R,6E)-3,4,5-trihydroxy-2methoxy-8,8-dimetyl-N-((S)-2-oxoazepan-3-yl)non-6-enamide. Tạp
chí Hóa học, 2016, 54 (6e2),62-65.
7. Phí Thị Đào, Đồn Thị Mai Hương, Vũ Văn Lợi, Nguyễn
Thị Huệ, Phạm Văn Cường. In vitro cytotoxic and antimicrobial
activities of some bengamide derivatives. Tạp chí Hóa học 2017
55(3), 342-347.
8. Giải pháp hữu ích. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất của
bengamit . Đã được chấp nhận đơn hợp lệ


1
I. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Đặt vấn đề
Các hợp chất thiên nhiên được phân lập từ các loài thực vật trên đất
liền đã được nghiên cứu từ rất lâu và đã thu được nhiều thành công. Tuy
nhiên, nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên biển mới chỉ được bắt đầu
từ khoảng giữa thế kỷ trước. Hiện nay, các hợp chất thiên nhiên biển
đang được biết đến như một nguồn dược liệu đầy triển vọng và nhiều các
hợp chất có hoạt tính sinh học cao với cấu trúc phức tạp đã được phát
hiện từ các loài sinh vật biển khác nhau. Khó khăn trong việc thu mẫu
lượng lớn và địi hỏi kinh phí cao là một trong những trở ngại đối với các
nghiên cứu trong lĩnh vực hóa học các hợp chất thiên nhiên biển. Chính
bởi vậy, tổng hợp hữu cơ là phương án lựa chọn hiệu quả trong việc tạo
nguồn hoạt chất với lượng lớn hơn để phục vụ các nghiên cứu hoạt tính
sinh học, cũng như việc đảm bảo khả năng ứng dụng của chúng. Nhiều
hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên biển đóng vai trị như chất dẫn đường
để từ đó các nhà khoa học tạo ra các dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học

cao hơn. Lớp chất bengamides được phân lập từ hải miên biển được biết
đến có hoạt tính chống ung thư rất tiềm năng. Tuy nhiên, độ kém ổn định
về mặt cấu trúc là một trong các nguyên nhân hạn chế khả năng ứng
dụng của lớp chất này. Nhằm khắc phục hạn chế này của lớp chất
bengamides, trong khuôn khổ luận án này, chúng tôi lựa chọn đề tài
nghiên cứu: “Tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học các analog của
bengamide A và E”.
2. Mục tiêu của luận án
Xây dựng quy trình tổng hợp các analog của bengamide A và E,
tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học của các analog tổng hợp được.
3. Ý nghĩa khoa học và những đóng góp mới của luận án
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Luận án đã đóng góp tổng hợp được các analog mới của bengamide
A và E.
- Ứng dụng phương pháp chiếu xạ vi sóng trong tổng hợp hữu cơ.
3.2. Những đóng góp mới của luận án


2
Đã tổng hợp được 30 analog của bengamide A và E trong đó có
16 analog của bengamide E, 4 analog bengamide A và 10 hợp chất có
chứa flo
Đã xây dựng được quy trình tổng hợp lập thể của các analog của
bengamide A và E.
Đã sử dụng phương pháp chiếu xạ vi sóng trong phản ứng đóng
vịng nội phân tử acid amine, phản ứng bảo vệ nhóm chức amine bậc 1
và phản ứng kết nối chuỗi ketide và aminolactam giúp rút ngắn thời gian
phản ứng, nâng cao hiệu suất phản ứng.
Đã khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của các analog tổng hợp
được trên các dòng tế bào ung thư thử nghiệm (Lu, NCI-H1975, A549,

MCF7, MDA-MB-231, HepG2, Hep3B, KB, HL60 và Hela) trong đó
nhiều analog thể hiện hoạt tính mạnh với IC50 < 1µM. Đã khảo sát hoạt
tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số analog trên 7 chủng gram
(+), gram (-) và nấm men. Kết quả cho thấy một số analog cũng có hoạt
tính với chủng gram (+).
4. Bố cục của luận án
Luận án dày 153 trang với 25 bảng số liệu, 65 hình và 57 tài liệu
tham khảo được bố cục như sau:
Mở đầu: 2 trang
Chương 1: Tổng quan 32 trang
Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu 64 trang
Chương 3: Kết quả và thảo luận 41 trang
Kết luận, kiến nghị: 2 trang
Ngoài ra, luận án cịn có phần phụ lục gồm các phổ của các analog
bengamide tổng hợp được.
II. NỘI DUNG LUẬN ÁN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Đề cập đến ý nghĩa khoa học, tính thực tiễn, đối tượng và nhiệm vụ
nghiên cứu của luận án.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Tổng quan gồm 32 trang, tổng kết tài liệu về các bengamide phân lập


3
từ tự nhiên. Các phương pháp tổng hợp các analog của bengamide và hoạt
tính sinh học của chúng.
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
Phương pháp nghiên cứu gồm 4 trang mô tả các phương pháp tổng
hợp hữu cơ, các phương pháp xác định cấu trúc hóa học và các phương
pháp thử hoạt tính sinh học.

Thực nghiệm gồm 64 trang mơ tả chi tiết quy trình tổng hợp các analog
bengamide. Các tính chất vật lý và số liệu phổ của các chất tổng hợp được.
Chúng tôi đã đưa ra phương pháp tổng hợp các dãy chất sau:
- Tổng hợp chuỗi ketide
- Tổng hợp các dẫn suất thế N-ankyl aminolactam vòng 6 và vòng 7.
- Tổng hợp các analog của bengamide A và E
- Tổng hợp các analog bengamide chứa flo.
Đã thử hoạt tính gấy độc tế bào của 30 analog tổng hợp được trên 10 dòng
tế bào (Lu1, NCI-H1975, A549, MCF7, MDA-MB-231, HepG2, Hep3B,
KB, HL60 và Hela). Đã thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên 7 chủng
gram (+), gram âm (-) và nấm men.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Các nghiên cứu đã công bố về tổng hợp và đánh giá hoạt tính ức
chế tế bào ung thư đối với các analog của bengamide cho thấy sự biến
đổi cấu trúc của khung bengamide ảnh hưởng mạnh đến hoạt tính sinh
học. Đặc biệt, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sự có mặt của các nhóm
hydroxyl và cấu hình của C-3, C-4 và C-5 của chuỗi ketide đóng vai trị
đặc biệt quan trọng đối với hoạt tính gây độc tế bào của lớp chất này.
Nhằm nghiên cứu mối tương quan giữa cấu trúc – hoạt tính gây độc tế
bào của các analog bengamide, trong khuôn khổ luận án này, việc biến
đổi cấu trúc khung bengamide được thực hiện theo các hướng sau: i) thay
thế nhóm isopropyl bằng nhóm nhóm tert-butyl tạo các chất có cấu trúc
ổn định hơn do tránh được sự dịch chuyển nối đôi từ C-7/C-8 sang vị trí
C-8/C-9 (isomer hóa); ii) thay đổi cấu hình của cacbon C-2’ của vịng


4
lactam tạo các cặp đồng phân diastereomer, qua đó có thể đánh giá ảnh
hưởng của cấu hình C-2’ đến hoạt tính; iii) N-alkyl hóa nhóm amide của
vịng lactam, iv) tổng hợp một số analog với nhóm hydroxyl tại C-5’; v)

thay đổi kích cỡ vịng lactam; vi) thay thế phần olefin cuối mạch bằng
nhóm FCH2-CH(OH)- nhằm đánh giá vai trị của phần cấu trúc olefin
cuối mạch (Hình 3.1).

Hình 3.1. Định hướng các biến đổi trên khung bengamide
Quy trình tổng hợp các analog mới của bengamide được thực hiện
từ chất thương mại α-D-glucoheptonic γ-lactone và các acid amine (Lornithine monohydrochloride, D-ornithine monohydrochloride, L-lysine,
D-lysine và D,L-5-hydroxylysine hydrochloride) qua 3 giai đoạn chính.
3.1. Tổng hợp chuỗi ketide
Quá trình tổng hợp ketide BG5 được thực hiện với việc sử dụng
hợp chất đầu đã được thương mại hóa, α-D-glucoheptonic γ-lactone
(Hình 3.2). Phản ứng acetonide hóa tạo ra BG1 sử dụng tác nhân acetone
với xúc tác acid sulphuric cho hiệu suất là 67,8 %.

Hình 3.2. Sơ đồ phản ứng tổng hợp ketide BG5
Thủy phân chọn lọc một nhóm isopropylidene của BG2 bằng


5
acid acetic thu được hợp chất BG3 với hiệu suất phản ứng đạt 85%.
Nghiên cứu phản ứng oxy hóa cắt mạch diol với tác nhân NaIO4 trong
hỗn hợp các loại dung môi khác nhau cho thấy với việc sử dụng 1,2 eq
NaIO4 trong hỗn hợp dung môi MeCN và H2O tỷ lệ 4/1 (v/v) thu được
sản phẩm aldehyde BG4 với hiệu suất phản ứng cao nhất (91%).
Phản ứng cuối cùng là q trình olefin hóa aldehyde BG4. Phản
ứng được nghiên cứu việc sử dụng tác nhân (P(t-Bu)3HBF4) (1,5 - 3 eq)
với sự có mặt của TEA, potassium t-butoxide ((CH3)3COK) hoặc với
NaH (1,5 eq) trong dung môi THF ở nhiệt độ phòng trong thời gian từ 3
– 24 h. Tuy nhiên các phản ứng trên đều không tạo thành sản phẩm BG5.
Phản ứng sau đó được thực hiện thành cơng theo phương pháp của Takai

(Takai reaction) với việc sử dụng tác nhân 1,1-diiodo-2,2
dimethylpropane và CrCl2. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phản ứng sử
dụng tác nhân 1,1-diiodo-2,2 dimethylpropane từ hãng Aldrich, hợp chất
ketide BG5 tạo thành với hiệu suất cao nhất đạt 45%. Trong khi đó, hợp
chất ketide BG5 thu được với hiệu suất cao hơn nhiều (73%), khi phản
ứng được thực hiện với tác nhân 1,1-diiodo-2,2 dimethylpropane tự tổng
hợp. Cơ chế của phản ứng oxi hóa cắt mạch BG3 và sự hình thành BG5
từ BG4 với việc sử dụng phản ứng Takai được trình bày trong hình dưới
đây.

Hình 3.3: Cơ chế phản ứng tổng hợp BG5


6
Theo đó, trong phản ứng oxi hóa với NaIO4 thì mức oxi hóa của
iodine chuyển từ +7 (NaIO4) xuống +5 (NaIO3). Đối với phản ứng tổng
hợp olefin theo Takai, đây là sự kết hợp giữa các aldehyde và
dihaloalkan geminal để tạo thành olefin. Trong phản ứng này Cr (II) đã
bị oxy hóa thành Cr (III) khi thay thế cả hai nguyên tử halogen. Các
geminal carbodianion hình thành phản ứng với aldehyde tạo thành anken.
Công thức cấu tạo của các chất được xác định dựa vào số liệu phổ
1
MS, H-NMR, 13C-NMR.và so sánh với tài liệu đã được công bố.
3.2. Phản ứng tổng hợp các hợp chất 2-amino lactam
3.2.1. Phản ứng tổng hợp các chất BG6a-b và BG14a-b
Cấu trúc vòng α-amino lactam tồn tại trong nhiều hợp chất thể
hiện hoạt tính sinh học cao. Do đó việc tổng hợp α-amino lactam đã thu
hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu. Điển hình là việc tổng hợp αaminocaprolactam từ L-lysine. Theo cơng trình cơng bố của G.Pifferi và
cộng sự, phản ứng đóng vịng tạo BG14a từ L-lysine trong điều kiện đun
khuấy thông thường cho hiệu suất đạt 95% với thời gian thực hiện phản

ứng là 48 h. Trong một nghiên cứu khác, Blade-Front cơng bố quy trình
tổng hợp BG14a đạt hiệu suất 70% trong thời gian ngắn hơn (20 h) với
việc sử dụng tác nhân Al2O3 trong hỗn hợp toluene/pyridine. Ngoài ra,
phản ứng tổng hợp BG14a từ L-lysine còn được thực hiện trong điều
kiện nhiệt độ và áp suất cao với hiệu suất sản phẩm đạt 88%.
Để khắc phục những nhược điểm sử dụng tác nhân đắt tiền, độc
hại, thời gian thực hiện phản ứng dài hoặc thực hiện phản ứng trong điều
kiện nhiệt độ và áp suất cao, chúng tôi đã nghiên cứu phản ứng đóng
vịng nội phân tử các acid amine với sự trợ giúp của vi sóng. Theo đó,
hợp chất α-aminocaprolactam (BG14a) đạt hiệu suất 79% từ L-lysine với
điều kiện phản ứng được thực hiện trong ethylene glycone dưới chiếu xạ
của vi sóng ở 284 W trong vịng 1 h. Trong khi đó, hiệu suất BG14a tạo
thành thấp hơn (48%) nếu thực hiện phản ứng trong dung môi butanol.
Áp dụng điều kiện phản ứng tương tự, hợp chất BG14b được tổng hợp
với hiệu suất 82% từ D-lysine. Đối với việc tổng hợp các hợp chất amino
lactam vòng 6 cạnh BG6a và BG6b, dưới sự chiếu xạ của vi sóng ở 284


7
W trong khoảng thời gian 60 phút trong ethylene glycol với sự có mặt của
pyridine đạt hiệu suất 55,6%. Khi thay thế pyridine bằng dung dịch
NaHCO3 10% và thực hiện phản ứng tương tự với sự trợ giúp của vi
sóng, hợp chất amino lactam BG6a thu được đạt hiệu suất 78%. Áp dụng
quy trình tương tự, hợp chất amino lactam BG6b được tổng hợp với hiệu
suất 72% từ D-ornithine hydrochloride.
3.2.2. Phản ứng tổng hợp các chất rac-BG22a và rac- BG22b

(i): dd NaHCO3 10%, ethylen glycon, pyridine, MW, 284W, 1h
(ii): (Boc)2O (1eq), TEA, THF, H2O, rt, 3h

Do các đồng phân quang học của 5-hydroxylysine khơng cịn được
thương mại hóa, nên các đồng phân 6-hydroxycaprolactam được điều chế
từ hỗn hợp racemic của 2 đồng phân diastereomer của hợp chất 5hydroxylysine. Theo đó, phản ứng đóng vịng nội phân tử của hỗn hợp
D,L-5-hydroxylysine hydrochloride được thực hiện với sự chiếu xạ vi
sóng ở công suất 284 W trong thời gian 60 phút tạo thành hỗn hợp
racemic của 2 đồng phân diastereomer rac-BG22a và rac-BG22b. Hỗn
hợp sản phẩm được tinh chế trên cột silica gel với hệ dung môi
acetone/H2O/NH4OH tỷ lệ 9/1/0,1 thu được các hợp chất racemic racBG22a (53%, Rf = 0,49) và rac-BG22b (39%, Rf = 0,34). Do không thể
xác định trực tiếp cấu hình tương đối tại C-3 và C-6 của rac-BG22a và
rac-BG22b, nên các hợp chất này được chuyển hóa thành dẫn xuất NBoc nhằm so sánh với dữ liệu phổ NMR đã được công bố. Phản ứng của
từng hợp chất rac-BG22a và rac-BG22b với tác nhân Boc2O được thực
hiện trong hỗn hợp dung mơi THF/H2O với sự có mặt của TEA tạo ra các


8
hợp chất rac-BG23a và rac-BG23b tương ứng. So sánh với dữ liệu phổ
NMR đã cơng bố cho thấy rac-BG23a có cấu hình 3,6-trans (3S*,6S*).
Như vậy cấu hình 3,6-cis (3S*,6R*) được xác định cho hợp chất racBG23b. Từ đó cho phép xác định cấu hình 3,6-trans (3S*,6S*) và 3,6-cis
(3S*,6R*) tương ứng cho các hợp chất rac-BG22a và rac-BG22b.
3.2.3. Phản ứng tổng hợp các N-ankylaminolactam
3.2.3.1. Phản ứng bảo vệ nhóm chức amine của các 2-aminolactam
Để bảo vệ nhóm chức amine bậc 1, các hợp chất 3-aminolactam
được cho phản ứng với anhydride phthalic. Phản ứng giữa BG6a và
anhydride phthalic được thực hiện trong acid acetic ở nhiệt độ 100 oC
trong 6 giờ thu được hợp chất BG7a với hiệu suất thấp (30%). Sau đó
thực hiện phản ứng với sự trợ giúp của vi sóng hợp chất BG7a thu được
với hiệu suất cao hơn (53%) và thời gian ngắn hơn (1 giờ). Sử dụng điều
kiện phản ứng tương tự dưới sự chiếu xạ vi sóng, nhóm amine của các
hợp chất BG6b, BG14a và BG14b cũng được bảo vệ, thu được các hợp
chất BG7b, BG15a và BG15b với hiệu suất trong khoảng 52 – 57%.

a) anhydride phthalic, CH3COOH, rây phân tử 4Ǻ, MW, 284 W, 1 h
3.2.3.2. Phản ứng N-alkyl hóa các hợp chất.
Sau khi bảo vệ nhóm amine bậc 1, phản ứng alkyl hóa được thực
hiện lần lượt với các tác nhân alkylhalogen, (bromomethyl)cyclohexane,
benzyl bromide và cinnamyl bromide. Hợp chất BG7a được lựa chọn cho
việc nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện phản ứng. Phản ứng giữa BG7a và
(bromomethyl)cyclohexane, benzyl bromide hoặc cinnamyl bromide
không tạo ra sản phẩm N-alkyl mong muốn khi sử dụng các tác nhân kiềm


9
như K2CO3, KOH hay NaH trong các dung môi DMF hoặc THF. Tuy nhiên,
khi phản ứng được thực hiện trong dung mơi DMSO, sự hình thành các sàn
phẩm N-alkyl mong muốn BG8a-BG10a đã được ghi nhận. Kết quả cho
thấy việc sử dụng dung môi DMSO và tỷ lệ tác nhân KOH (2 eq), K2CO3 (2
eq) và KI (1 eq) ở nhiệt độ 50 – 60 oC cho hiệu suất phản ứng cao nhất. Sử
dụng điều kiện phản ứng tương tự, các hợp chất N-alkyl khác đã đuợc tổng
hợp với hiệu suất 45 - 55%.

(a) (bromomethyl)cyclohexane hoặc (bromomethyl)benzene hoặc cinnamyl
bromide, DMSO, KOH, K2CO3, KI, 23h; (b) hydrazine, MeCN, 1h.

Cuối cùng, nhóm bảo vệ được loại bỏ thông qua việc xử lý các hợp
chất BG8a – BG10a, BG8b – BG10b, BG16a – BG18a, BG16b –
BG18b với dung dịch hydrazine trong dung môi acetonitrile ở nhiệt độ
phòng thu được các N-ankylaminolactam tương ứng, BG11a-13a,
BG11b-13b, BG19a-21a và BG19b-21b.
3.3. Tổng hợp các analog của bengamide E
Q trình tổng hợp các bengamide được tiến hành thơng qua

phản ứng kết hợp giữa phần ketide và các aminolactam. Thực tế, q
trình phản ứng mở vịng lactone của ketide BG5 đã được nghiên cứu và
công bố trước đây. Theo đó, David D. Xu và cộng sự đã nghiên cứu tối
ưu hóa phản ứng của BG5 và amine LAF-A. Các tác giả nhận thấy,
trong điều kiện sử dụng tác nhân sodium 2- ethyl hexanoate trong dung
môi THF ở nhiệt độ phòng, sản phẩm LAF-B tạo thành với hiệu suất từ
85 – 92% sau 20 giờ.


10

Hình 3.9. Phản ứng kết hợp của BG5 và LAF-A do David công bố
Phương pháp của David D. Xu và cộng sự có ưu điểm là sử dụng
tác nhân rẻ tiền, điều kiện êm dịu, tuy nhiên thời gian phản ứng kéo dài
(15 - 20 giờ). Trong khuôn khổ luận án này, chúng tôi đã tiến hành
nghiên cứu sự trợ giúp của vi sóng nhằm rút ngắn thời gian phản ứng.
Phản ứng giữa BG5 và BG6a được sử dụng để nghiên cứu tối ưu hóa
điều kiện phản ứng. Theo đó, với việc sử dụng sodium 2- ethyl hexanoate
trong dung môi THF hoặc 1,4-dioxane, ở nhiệt độ từ 50 – 100 oC, trong
10 đến 24 giờ, hiệu suất sản phẩm BG24a thu được từ 50 – 58%. Trong
khi đó, dưới sự chiếu xạ của vi sóng, thời gian phản ứng được rút ngắn
đáng kể và hiệu suất sản phẩm BG24a thu được đạt 87%. Như vậy có thể
thấy, phản ứng giữa BG5 và BG6a đạt được hiệu suất cao nhất khi sử
dụng 1,2 – 1,5 eq sodium 2- ethyl hexanoate, dưới chiếu xạ vi sóng tại
100 W trong 1 giờ.
Bảng 3.7. Điều kiện phản ứng tổng hợp BG24a

Dung môi
1,4dioxane
1,4dioxane

THF
THF

sodium 2ethyl
hexanoate

MW

Nhiệt độ

Thời
gian

Hiệu
suất

2 eq

-

100 oC

10h

50%

1,5 eq

-

100 oC

10h

50%

24h
30 phút

58%
55%

1,5 eq
1,5 eq

284 W

o

50-60 C
>100 oC


11
Dung môi
THF
THF
THF

sodium 2ethyl

hexanoate
1,5 eq
1,2 eq
1 eq

MW

Nhiệt độ

Thời
gian

Hiệu
suất

100 W
100 W
100 W

50-60 oC
50-60 oC
50-60 oC

1h
1h
1h

87%
87%
80%

Sử dụng điều kiện phản ứng tương tự như quá trình tổng hợp BG24a,
các sản phẩm BG24b, BG25a – BG31a và BG25b – BG31b cũng được
tổng hợp. Hiệu suất phản ứng của các hợp chất này thu được trong
khoảng 64 – 95%.

Cấu trúc của các sản phẩm BG24a - BG31a, BG24b - BG31b,
đã được khẳng định bằng phân tích dữ liệu phổ MS và NMR. Chẳng hạn
đối với hợp chất BG24a, pic ion giả phân tử ở m/z 421 [M+Na]+ được
quan sát thấy trên phổ ESI-MS. Mặt khác, phổ 13C-NMR và DEPT của
BG24a cho tín hiệu của 20 nguyên tử cacbon trong đó có 2 nhóm
cacbonyl ở C 171,1 (C-1´), 170,5 (C-1), 1 nhóm methoxy ở C 59,8 (C12), 2 nhóm metin sp2, 3 nhóm methylene, 5 nhóm metin sp3, 5 nhóm
methyl và 2 cacbon bậc 4.


12

Hình 3.12. Phổ 13C-NMR giãn rộng của hợp chất BG24a
Trên phổ 1H-NMR của BG24a xuất hiện tín hiệu của 5 nhóm
methyl ở H 1,03 (9H, s, Me-9,10,11), 1,47 (3H, s, Me-15), 1,49 (3H, s,
Me-16), 2 proton olefin ở H 5,77 (1H, dd, J = 0,5; 16,0 Hz, H-7), 5,55
(1H, dd, J = 7,0; 16,0 Hz, H-6) và 1 nhóm methoxy ở H 3,46 (3H, s).
Hơn nữa, tín hiệu của 1 nhóm NH được ghi nhận ở H 7,32 (1H, d, J =
5,5 Hz, NH-13), 1 nhóm metin ở H 4,33 (1H, m, H-2´), 1 nhóm
methylen liên kết với nitơ ở H 3,36 (3H, m, CH2-5´ và OH) và 4 nhóm
oxymetin nằm trong khoảng H 3,91- 4,25 cũng được quan sát thấy trên
phổ 1H-NMR. Ngoài ra, trên phổ 1H-NMR cũng cho tín hiệu của 4 proton
nằm trong khoảng H 1,57-2,57 được xác định thuộc về 2 nhóm
methylene nhờ phân tích phổ HSQC.

Hình 3.13. Phổ 1H-NMR giãn rộng của hợp chất BG24a


13
Như vậy có thể thấy, các tín hiệu thu được từ phổ 1D-NMR hồn
tồn phù hợp với cấu trúc hóa học của BG24a. Hơn nữa, sự gắn kết của
phần ketide với aminolactam thông qua liên kết C-1/N-13 được khẳng
định từ tương tác của H-2´ ở H 4,33 với nhóm cacbonyl C-1 tại C 171,1
trên phổ HMBC.

Hình 3.14. Một số tương tác chính trên phổ COSY và HMBC
của chất BG24a
Giai đoạn cuối cùng trong quy trình tổng hợp các analog
bengamide là loại bỏ nhóm bảo vệ acetonide. Q trình phân tách nhóm
acetonide được thực hiện trong mơi trường acid TFA ở nhiệt độ 0 oC
trong thời gian 1,5 h cho hiệu suất phản ứng đạt 35 - 69%.
Bảng 3.9. Phản ứng loại bỏ nhóm acetonide

Cấu trúc của các analogue của bengamide 32a-b – 39a-b đã
được khẳng định bằng các phương pháp phổ. Phổ khối lượng thu được
trên phổ HRESI-MS của các hợp chất này hồn tồn phù hợp với cơng


14
thức phân tử dự kiến. Ngoài ra, trên phổ 1D NMR của các các analogue
32a-b – 39a-b, khơng cịn các tín hiệu của nhóm acetal so với các hợp
chất acetonide tương ứng. Đồng thời cấu trúc hóa học của các analogue
32a-b – 39a-b còn được chứng minh bằng phổ NMR 2 chiều.

Hinh 3.18. Phổ 13C-NMR của chât BG32a

Hinh 3.19. Phổ 1H-NMR của chât BG32a

Hinh 3.19. Phổ 1H-NMR của chât BG32a


15

3.4. Tổng hợp các analog của bengamide A

(a):MW,100W, 120 mn, 1,4-dioxan, sodiun-2 ethylhexanoate
Áp dụng quy trình phản ứng mở vịng lactone của ketide BG5
với các aminolactam dưới điều kiện chiếu xạ vi sóng như được trình bày
ở phần trên, các acetonide BG40a-d cũng đã được tổng hợp. Hợp chất
BG5 khi được cho phản ứng với hỗn hợp racemic rac-BG22a (3S*,6S*)
tạo thành 2 đồng phần diastereomer BG40a và BG40b. Hai đồng phần
diastereomer BG40a và BG40b được phân tách bằng sắc ký lớp mỏng
điều chế. Cấu trúc hóa học của các hợp chất BG40a-d được khẳng định
thơng qua các phân tích phổ, đặc biệt phổ NMR. Sự hình thành liên kết
amide giữa chuỗi ketide và phần aminolactam được chứng minh bởi
tương tác của cacbonyl C-1 với proton H-2’, và tương tác của proton
amide (NH-13) với C-1 và C-1’ trên phổ HMBC.
So sánh dữ liệu phổ NMR và độ quay cực với hợp chất
bengamide Y [13], cho phép xác định cấu hình 2’S,5’S cho hợp chất
BG40a. Như vậy cấu hình 2’R,5’R được gán cho hợp chất BG40b.


16
Tương tự, phản ứng giữa BG5 với hợp chất hỗn hợp racemic rac-BG22b
(3S*,6S*) thu được 2 đồng phần diastereomer BG40c và BG40d, sau khi

được phân tách bằng sắc ký lớp mỏng điều chế. Cấu hình 2’S,5’R được
xác định cho BG40c và cấu hình 2’R,5’S cho BG40d dựa vào so sánh dữ
liệu phổ NMR và độ quay cực với công bố trước đây.

Hình 3.39. Một số tương tác chính trên phổ COSY và HMBC của BG40a
Tương tự các analog bengamide E, các analog của bengamide A
được tổng hợp thông qua phản ứng loại bỏ nhóm bảo vệ acetonide của
các hợp chất BG40a-d trong dung mơi THF với sự có mặt của TFA ở
nhiệt độ 0 – 5 oC trong thời gian 2 h. So sánh dữ liệu phổ NMR của các
sản phẩm BG41a-d với các hợp chất acetonide BG40a-d cho thấy mất đi
tín hiệu của 2 nhóm methyl và 1 cacbon bậc 4 điều này chứng tỏ nhóm
acetonide đã được loại bỏ.


17
3.5. Phản ứng tổng hợp các analog bengamide chứa flo
Để hiểu rõ vai trò của phần olefinic cuối mạch đối với hoạt tính
của lớp chất bengamide, trong hướng nghiên cứu tiếp theo chúng tôi đã
tiến hành tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học của các analogue trong
đó phần olefinic cuối mạch được thay thế bằng nhóm CH(OH)-CH2F.
Quy trình tổng hợp các analoge này được thực hiện như miêu tả trong
hình 3.45.

Hình 3.45: Sơ đồ tổng hợp các analog bengamide chứa flo.
Q trình điều chế các analoge có chứa flo được thực hiện
trước tiên bằng phản ứng flo hóa hợp chất BG3 với tác nhân
diethylaminosulfur trifluoride (DAST) ở nhiệt độ phòng cho phép thu
được dẫn xuất flo BG3F với hiệu xuất 42%. Trong điều kiện phản ứng
này, quá trình flo hóa xảy ra chọn lọc tại nhóm hydroxyl bậc 1.
Cấu trúc của sản phẩm tạo thành BG3F được khẳng định qua

phân tích các dữ liệu phổ. Phổ khối lượng phân giải cao (HRESI-MS)
cho pic ion giả phân tử [M-H]- tại m/z 263,0928 phù hợp với công thức
dự kiến C11H16FO6 của BG3F. Ngoài ra, sự hiện diện của flo trong cấu
trúc của BG3F, cịn được thể hiện qua các tín hiệu kép được gây ra bởi


18
tương tác với nguyên tử flo của C-7 [δC 83,7 (d, JC-F = 166,25 Hz)], C-6
[δC 68,6 (d, 2J C-F = 18,75 Hz)] và C-5 [67,0 (d, 3J C-F = 6,25 Hz)].
Dẫn xuất flo BG3F sau đó được cho phản ứng với các
aminolactams đã điều chế ở trên, trong sự có mặt của sodium 2ethylhexanoate dưới điều kiện chiếu xạ vi sóng ở 100 W, trong thời gian
1 giờ thu được các hợp chất mở vòng lactone tương ứng. Cấu trúc hóa
học của các sản phẩm mở vịng cũng đã được khẳng định bằng các
phương pháp phổ, đặc biệt phổ HMBC. Trong đó, sự gắn kết của vịng
aminolactam và chuỗi polyketide được minh chứng qua tương tác của C1, C-2 và C2’ với proton NH của nhóm amide hình thành.

Hình 3.50. Một số tương tác chính trên phổ HMBC, COSY của chất
BG4Fa và BG4Fb
Tương tự như đối với quá trình loại bỏ nhóm acetonide trong
tổng hợp các analogue bengamide A được trình bày ở phần trên, phản
ứng loại nhóm bảo vệ acetonide của hợp chất BG4Fa được thực hiện với
tác nhân acid TFA, dung môi THF ở điều kiện nhiệt độ 0oC đến nhiệt độ


19
phòng. Tuy nhiên, trong điều kiện phản ứng này, hợp chất đầu bị phân
hủy và không thu được sản phẩm mong muốn. Các nghiên cứu của chúng
tơi sau đó cho thấy rằng sử dụng tác nhân acid HCl 1N đối với việc loại
bảo acetonide của hợp chất BG4Fa cho phép thu được sản phẩm momg
muốn. Theo đó, sản phẩm BG4Fa thu được với hiệu suất 33 – 50% dưới

điều kiện sử dụng HCl 1N trong dung môi THF với thời gian 24 giờ.
Trong khi đó, khi sử dụng dung mơi MeOH thay cho THF, sản phẩm
BG4Fa thu được với hiệu suất cao hơn (58 – 66%) và thời gian ngắn hơn
(5 giờ). Có thể thấy, việc sử dụng dung dịch HCl 1N trong dung môi
MeOH là phù hợp hơn đối với phản ứng loại bỏ nhóm acetonide của dãy
analogue bengamide có chứa flo.

3.6. Hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được
3.6.1. Hoạt tính gây độc tế bào
Các analog bengamide đã tổng hợp, được thử hoạt tính đối với 6
dòng tế bào ung thư (KB, HepG-2, LU-1, MCF-7, HL-60 và Hela). Kết
quả cho thấy các analog có cấu hình C-2´R phi tự nhiên thể hiện hoạt tính
tốt hơn các epimer C-2´S là các dẫn xuất có cấu hình giống các hợp chất
phân lập được từ tự nhiên (Bảng 3.13 ). Các analog có vịng aminolactam
là vịng 7 hầu như thể hiện hiện hoạt tính tốt hơn các analog vòng 6 cùng
loại. Đối với 6 dòng tế bào ung thư thử nghiệm, các hợp chất thể hiện
hoạt tính mạnh hơn trên 4 dịng tế bào ung thư biểu mơ KB, ung thư phổi


20
LU-1, ung thư gan HepG-2 và ung thư vú MCF-7 so với 2 dòng tế bào
ung thư còn lại là tế bào ung thư máu HL-60 và ung thư cổ tử cung Hela.
Chín hợp chất, BG34b, BG35a, BG35b, BG36b,

BG37b, BG38a,

BG38b, BG39a và BG39b thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với cả 6
dòng tế bào ung thư thử nghiệm. Đặc biệt, hợp chất BG36b thể hiện khả
năng ức chế mạnh đối với 6 dòng tế bào ung thư KB, HepG-2, LU-1,
MCF-7, HL-60 và Hela với giá trị IC50 lần lượt là 1,1; 1,1; 0,5; 0,2; 5,4

và 2,3 µM. Mặt khác, hợp chất BG36a và BG36b thể hiện hoạt tính ức
chế chọn lọc đối với dịng tế bào ung thư vú MCF-7 với giá trị IC50 lần
lượt là 1,3 và 0,2 µM, trong khi hợp chất BG37b và BG38b ức chế chọn
lọc đối với 3 dòng tế bào ung thư KB, HepG-2 và LU-1 với giá trị IC50
nằm trong khoảng 0,3-1,1 µM. Ngồi ra, hợp chất BG39a và BG39b thể
hiện hoạt tính chọn lọc đối với 2 dịng tế bào ung thư KB và HepG-2 với
với giá trị IC50 nằm trong khoảng 0,4-1,9 µM.
Bảng 3.13. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của analog bengamide
tổng hợp
IC50 (µM)
Analog
KB

HepG-2

Lu-1

MCF-7

HL-60

Hela

BG32a

22,1

>50

13,8

>50

>50

>50

BG32b

11,1

22,0

2,6

>50

>50

>50

BG33a

8,2

11,8

12,7

20,1

>50

>50

BG33b

2,4

6,6

2,6

8,8

>50

>50

BG34a

2,9

11,3

7,5

17,8

>50

39,7

BG34b

4,4

12,0

2,7

20,4

29,0

19,7

BG35a

2,3

6,6

5,8

4,3

36,8

36,8

BG35b

1,7

2,4

2,3

15,1

21,5

16,1


21
IC50 (µM)
Analog
KB

HepG-2

Lu-1

MCF-7

HL-60

Hela

BG36a

21,0

21,1

4,3

1,3

>50

>50

BG36b

1,1

1,1

0,5

0,2

5,3

2,1

BG37a

11,8

>50

17,1

>50

>50

>50

BG37b

0,4

1,0

0,3

10,4

19,5

39,1

BG38a

5,7

4,8

7,7

32,5

45,6

41,5

BG38b

1,0

1,9

1,1

8,6

10,6

16,2

BG39a

1,9

1,5

23,6

4,9

13,4

26,9

BG39b

1,1

0,4

25,1

2,7

8,9

9,5

BG41a

19,8

>50

10,0

>50

>50

>50

BG41b

5,1

21,3

17,2

>50

12,1

15,4

BG41c

>50

>50

23,4

23,4

>50

>50

BG41d

23,7

>50

36,3

>50

>50

>50

BGF5a

>50

>50

>50

>50

>50

>50

BGF5a

>50

>50

>50

>50

>50

>50

Elipticine

1,2

1,6

1,2

2,4

2,0

1,6

Chất đối chứng dương: Elipticine

Các hợp chất có nhóm OH ở vị trí 5´ thể hiện hoạt tính thấp hơn
các analog khơng chứa chóm OH trên vịng lactam. Trong số các hợp
chất này, hai hợp chất BG41a và BG41b thể hiện hoạt tính đáng kể
tương ứng đối với tế bào ung thư Lu-1 và KB. Hai hợp chất còn lại
khơng thể hiện hoạt tính đáng kể trên cả 6 dòng tế bào ung thư thử
nghiệm.
Mặt khác, hai hợp chất chứa flo BG5Fa-b khơng thể hiện hoạt
tính đối với 6 dòng tế bào ung thư thử nghiệm. Hơn nữa, các hợp chất


22
chứa flo còn lại (BG7Fa-b, BG9Fa-b, BG11Fa-b, BG13Fa-b) cũng đã
được thử nghiệm đối với sáu dòng tế bào ung thư khác là ung thư phổi
NCI-H1299, A549, ung thư vú MCF-7, MDA-MB-231, ung thư gan
Hep3B và ung thư cổ tử cung Hela. Tuy nhiên, tất cả các hợp chất này
đều không thể hiện hoạt tính. Điều này cho thấy phần cấu trúc olefin cuối
mạch ketide trong lớp chất bengamide dường như đóng vai trị quan
trọng đối với hoạt tính gây độc tế bào.
Ngoài ra, để hiểu rõ hơn sự ảnh hưởng của tính linh hoạt của
chuỗi ketide và của các nhóm hydroxy tự do tại C-3, C-4 và C-5 đến hoạt
tính gây độc tế bào, một số hợp chất acetonid BG24a-b, BG28a-b và
BG31a-b cũng đã được thử hoạt tính đối với sáu dòng tế bào ung thư
KB, HepG-2, LU-1, MCF-7, HL-60 và Hela.. Tuy nhiên, hầu hết các hợp
chất này đều khơng thể hiện hoạt tính hoặc kém hơn nhiều so với các
analog tương ứng đã được bỏ bảo vệ acetonid. Điều này có thể được giả
thiết là do sự có mặt của nhóm acetonide nên hạn chế sự quay tự do của
liên kết C-3/C-4/C-5, qua đó làm hạn chế tính linh hoạt của chuỗi

polyketide, đồng thời hai nhóm hydroxyl tại C-3 và C-5 khơng cịn ở
trạng thái tự do. Điều này hồn tồn phù hợp với nghiên cứu đã cơng bố
trước đây của nhóm tác giả Xu W. và cộng sự về vai trị của các nhóm
hydroxyl tại C-3, C-4 và C-5. Theo đó, một trong các yếu tố quan trọng
góp phần tạo ra hoạt tính của lớp chất bengamide đó là khả năng liên kết
tạo phức của bengamide với enzyme Methionine aminopeptidase thông
các liên kết tạo phức của 3 nhóm hydroxyl tại C-3, C-4 và C-5 của chuỗi
polyketide với các ion kim loại của phân tử protein Methionine
aminopeptidase.
3.6.2.Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
Một số analog bengamide được lựa chọn thử hoạt tính kháng vi sinh
vật kiểm định đối với 3 chủng Gram (+)

(Enterococcus faecalis,