Tổng quan luận án

Ung thư phổi là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Theo số liệu thống kê của Globocan năm 2008, bệnh ung thư phổi chiếm 13% tổng số ca mắc mới và 18,2% tổng số ca tử vong do ung thư toàn cầu. Tại Việt Nam, ung thư phổi đứng hàng thứ hai về số ca mắc và số lượng bệnh nhân tử vong ở cả hai giới nam và nữ. Ung thư phổi được phân loại thành hai nhóm chính: ung thư phổi tế bào nhỏ và ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (UTPKPTBN), trong đó UTPKPTBN chiếm khoảng 80% tổng số ca bệnh. Các phương pháp điều trị truyền thống như hóa trị hoặc xạ trị thường bị giới hạn bởi thời gian sống thêm của bệnh nhân ngắn (thông thường dưới 1 năm), đi kèm nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng trên tủy xương gây thiếu máu, giảm sức đề kháng và tăng nguy cơ nhiễm khuẩn huyết. Đối với các trường hợp UTPKPTBN mang đột biến hoạt hóa thụ thể yếu tố tăng sinh biểu bì (EGFR), mức độ ác tính cao hơn và khả năng đáp ứng với hóa trị liệu thông thường kém.

Các thuốc ức chế enzyme tyrosine kinase (TKI) cấu trúc quinazoline như gefitinib và erlotinib đã được ứng dụng trong điều trị UTPKPTBN có đột biến EGFR. Tuy nhiên, thuốc thương mại Tarceva (erlotinib hydrochloride của hãng Hoffmann-La Roche) có chi phí điều trị cao (khoảng 2.000 USD/chu kỳ tháng, tương đương khoảng 42 triệu đồng/lọ 30 viên 150 mg tại thị trường Việt Nam). Bên cạnh đó, hiện tượng kháng thuốc do đột biến thứ cấp đòi hỏi việc nghiên cứu các dẫn xuất quinazoline mới và các cấu trúc lai phân tử. Vòng dị vòng 1,2,3-triazole có tính chất bền vững với acid, bazơ, phản ứng khử và oxy hóa, đồng thời có moment lưỡng cực cao giúp tăng khả năng liên kết hydro với các phân tử sinh học, là cầu nối phù hợp để thiết kế các hợp chất lai hướng đích.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 4 nội dung chính:

  1. Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp thuốc erlotinib hydrocloride.
  2. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc dẫn xuất quinazoline.
  3. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của các hợp chất lai giữa các dẫn xuất quinazoline với các azide qua cầu nối triazole.
  4. Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp được trên ba dòng tế bào ung thư ở người bao gồm KB (ung thư biểu mô), Hep-G2 (ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Khung dị vòng quinazoline, thuốc erlotinib hydrochloride, các dẫn xuất quinazoline chứa nhóm crown ether ở vị trí C-6, C-7 và các hợp chất lai liên kết với gốc azide qua cầu nối 1,2,3-triazole; thụ thể EGFR; ba dòng tế bào ung thư người (KB, Hep-G2, Lu).
  • Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm tổng hợp hóa dược, tối ưu hóa các bước phản ứng, phân tích cấu trúc hóa học bằng các phương pháp phổ nghiệm và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro tại Viện Hóa học, Viện Hóa sinh biển (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) và Khoa Hóa học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án tập trung vào các hướng biến đổi cấu trúc khung 4-anilinoquinazoline và các quy trình tổng hợp thuốc erlotinib hydrochloride:

Các hướng biến đổi cấu trúc khung quinazoline:

  • Chuyển hóa tại vị trí C-6, C-7 và C4-NH: Yinxiang Wang (2012) tổng hợp dãy dẫn xuất crown ether gắn khung quinazoline từ methyl 3,4-dihydroxybenzoate qua 6 bước, trong đó hợp chất 7a (icotinib) thể hiện hoạt tính ức chế Abl và Arg kinase, đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng điều trị UTPKPTBN. Các nghiên cứu khác thay thế nhóm morpholine tại C-6 bằng nhóm acrylamide tạo chất ức chế EGFR không thuận nghịch 8 hoặc ức chế EGFR-T790M 9; đưa dị vòng 4 cạnh 2-oxa-6-azaspiro[3,4]octan vào vị trí C-6 thu được chất 13g có IC50 = 0,016 µM trên EGFR so với gefitinib (IC50 = 0,023 µM). Zuo S. tổng hợp dẫn xuất 14 chứa nhóm arylurea kết hợp amin bậc ba thay thế morpholine, cho hoạt tính kháng tế bào A431 và A549 với IC50 ~ 1 µM. Hu Liming thiết kế các dẫn xuất morpholin-3-one 25, 26 từ methyl 3-oxo-3,4-dihydro-2H-benzo[b][1,4]oxazine-6-carboxylate 19 qua 10 bước, trong đó hợp chất 26a có IC50 = 53 nM đối với EGFRwt; đồng thời đóng vòng tạo khung [1,4]dioxino[2,3-f]quinazoline 27 từ PD153035 (IC50 < 50 nM) và hệ oxazine/oxazepine-quinazoline 31, 32 có IC50 = 0,06 µM trên các dòng tế bào N87, A431, H1975, BT474, Calu-3. Malose Jack Mphahlele tổng hợp các dẫn xuất 4-(halogenophenylamino)-6-bromoquinazoline, thu được chất 35l có LC50 = 37,66 nM trên EGFR.
  • Chuyển hóa tại vị trí C-2 và N-3: Hatem A. Abuelizz và cộng sự tổng hợp các dẫn xuất 40a-c có IC50 từ 1,85 đến 2,81 µM trên tế bào HeLa và MDA-MB-231. Adel S. El-Azab và cộng sự phát triển dãy quinazoline-isatine liên hợp 45a-p, trong đó 45l thể hiện khả năng ức chế mạnh ở nồng độ 10 µM. Arunachalam Sumathy và Sivanandy Palanisamy tổng hợp các semicarbazide và semicarbazone chứa khung quinazoline từ acid anthranilic, thu được 53S1 (IC50 = 93,3 mM) và 53S3 (IC50 = 6,9 mM) trên dòng HeLa. Mani Ramanathan và cộng sự tổng hợp quinazoline-4(3H)-imine trực tiếp từ muối aryldiazonium nitride và 2-cyanoaniline với hiệu suất 54-97%.
  • Tổng hợp các hợp chất lai: Yu H. gắn nhóm kỵ nước 1-adamatanamine và 1-adamatanecarbonyl vào vòng aniline tạo hợp chất 61, 65 (IC50 < 10 nM với EGFRwt, ~15 nM với EGFR L858R/T790M). Nhóm tác giả tại Đức lai hóa quinazoline với chalcone tạo chất 66, 67 ức chế ABCG2 và A2780 (GI50 ~ 1-4 µM). Xiong Cai và cộng sự tổng hợp 24 hợp chất lai giữa quinazoline và acid hydroxamic 68-74 ức chế kép HDAC/EGFR/HER2, tiêu biểu là CUDC-101 (68) có IC50 lần lượt là 4,4 nM (HDAC), 2,4 nM (EGFR) và 15,7 nM (HER2). Mahboobi S. lai hóa lapatinib với gốc (E)-3-(aryl)-hydroxyacrylamide tạo chất 76. Peng E.W tổng hợp các chất lai ức chế kép VEGFR-2/HDAC 82, tiêu biểu là 82a (IC50 = 74 nM với VEGFR-2, 2,2 nM với HDAC, 0,85 µM với MCF-7). Patel và cộng sự tổng hợp dẫn xuất isoniazid lai dihydroquinazoline 92f-r kháng ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum và vi khuẩn Escherichia coli.
  • Tình hình nghiên cứu trong nước: Nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Văn Tuyến đã tổng hợp erlotinib hydrochloride và một số dẫn xuất lai của quinazoline. Nhóm Tạ Văn Đại và cộng sự (2015) tổng hợp erlotinib từ ethyl 3,4-dihydroxybenzoate qua 6 giai đoạn với hiệu suất 51%.

Các quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride trên thế giới:

  • Petr Knesl (2006): Đi từ ethyl 3,4-dihydroxybenzoate qua 6 bước, hiệu suất tổng 56%, sử dụng xúc tác PtO2 và khí H2.
  • Venkateshappa Chandregowda: Đi từ chất trung gian quinazolone 98, chuyển hóa qua thioamide 100 bằng P2S5 trong pyridine và methyl hóa tạo 101 trước khi phản ứng với 3-ethynylaniline, hiệu suất 3 bước đạt 73%.
  • Venkates Chandregowda (quy trình cải tiến): Khử hợp chất nitro 102 bằng natri dithionite (Na2S2O4), phản ứng với DMF-DMA tạo dẫn xuất formamidine 104, sau đó đóng vòng chuyển vị Dimroth với 3-ethynylaniline tạo erlotinib 105 và tạo muối erlotinib hydrochloride 93 với hiệu suất tổng 63%.
  • Davoud Asgari (2011): Đi từ acid 3,4-dihydroxybenzoic qua 9 giai đoạn, sử dụng phản ứng one-pot từ 103 tạo formamidine 104 và chất trung gian phenylbenzamidine 109 trước khi đóng vòng tạo erlotinib 105, hiệu suất tổng đạt 60%.
  • Leila Barghi (2012): Đi từ acid 3,4-dihydroxybenzoic qua 7 giai đoạn, khử nhóm nitro bằng ammonium formate với xúc tác Pd/C trong 2-propanol, clo hóa bằng oxalyl chloride tạo 99, hiệu suất tổng đạt 44%.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn: Chưa có công trình nào nghiên cứu việc đưa các nhóm azide có hoạt tính vào mạch nhánh của 4-aminoquinazoline thông qua phản ứng cộng đóng vòng 1,3-lưỡng cực xúc tác Cu(I) (phản ứng Click) để tạo cầu nối 1,2,3-triazole. Luận án lựa chọn giải quyết việc hoàn thiện quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride theo hướng kinh tế, an toàn, đồng thời thiết kế tổng hợp hệ thống các hợp chất lai mới giữa dẫn xuất quinazoline (bao gồm cả các dẫn xuất crown ether ở C-6, C-7) với các azide qua cầu nối 1,2,3-triazole.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Hóa học quinazoline và cơ chế ức chế EGFR: Quinazoline (1,3-diazanaphthalene, C8H6N2) là hệ dị vòng thơm gồm vòng benzene ngưng tụ với vòng pyrimidine. Khung 4-anilinoquinazoline có vai trò gắn kết cạnh tranh tại vị trí liên kết ATP của enzyme tyrosine kinase thuộc thụ thể EGFR, ngăn chặn quá trình tự phosphoryl hóa nội bào. Mối tương quan cấu trúc - hoạt tính (SAR) chỉ ra rằng nhóm anilino ở C-4 quy định tương tác kỵ nước và tính chọn lọc ức chế kinase, trong khi các nhóm thế tại vị trí C-6 và C-7 quyết định các đặc tính hóa lý và độ hòa tan của phân tử.
  • Phản ứng Click (CuAAC): Phản ứng cộng đóng vòng 1,3-lưỡng cực giữa azide và alkyne đầu mạch xúc tác đồng (I) (CuI) với sự có mặt của bazơ N,N-diisopropylethylamine (DIPEA) tạo ra dị vòng 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole với tính chọn lọc vị trí tuyệt đối và hiệu suất cao. Vòng 1,2,3-triazole có tính trơ hóa học cao, bền với môi trường acid, kiềm, phản ứng oxy hóa và khử, đóng vai trò làm cầu nối liên kết hai tiền chất có hoạt tính sinh học.
  • Kỹ thuật mô phỏng gắn kết phân tử (Protein Docking): Phương pháp tính toán dự đoán cấu hình và năng lượng liên kết giữa phối tử và protein mục tiêu (EGFR). Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) được ứng dụng trong các phần mềm docking (Autodock, Autodock Vina, GOLD) để tìm kiếm cấu dạng có năng lượng tự do Gibbs (ΔGL) và hằng số phân ly (Kd) thấp nhất. Quy trình thực hiện gồm 3 bước: chuẩn bị phối tử (tạo cấu trúc 3D bằng ChemDraw/ChemSketch, tối ưu hóa và xuất file PDBQT), chuẩn bị protein (tải từ Protein Data Bank, loại bỏ nước/phối tử cũ, bổ sung hydro, gắn trường lực và xuất file PDBQT) và mô phỏng docking (thiết lập grid box tại tâm hoạt động của kinase, phân tích tương tác qua Discovery Studio, PyMOL, MOE).

Phương pháp thực nghiệm và kỹ thuật phân tích

  • Tổng hợp hữu cơ: Thực hiện các phản ứng alkyl hóa, khử hóa bằng natri dithionite, tạo dẫn xuất formamidine bằng N,N-dimethylformamide dimethyl acetal (DMF-DMA), phản ứng chuyển vị Dimroth, phản ứng tạo nitril one-pot bằng urea và P2O5, phản ứng Click tạo cầu 1,2,3-triazole.
  • Kiểm tra và tinh chế: Kiểm tra tiến trình phản ứng và độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (bản mỏng silica gel Merck); phân tách và tinh chế sản phẩm bằng sắc ký cột silica gel (kích thước hạt 100-200 mesh, Merck) với hệ dung môi giải ly n-hexane/ethyl acetate.
  • Xác định cấu trúc hóa học:
    • Đo nhiệt độ nóng chảy trên thiết bị Gallenkamp.
    • Ghi phổ hồng ngoại (IR) trên máy Spectrum Two (PerkinElmer) dạng ép viên KBr.
    • Ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR ở tần số 500 MHz, 13C-NMR ở tần số 125 MHz, các phổ 2D-NMR gồm HMBC, HSQC) trên thiết bị Bruker XL-500, sử dụng dung môi CDCl3 hoặc CD3OD, chất chuẩn nội tetramethylsilane (TMS).
    • Ghi phổ khối lượng phân giải cao HRMS và phổ ESI-MS trên hệ thống Agilent 6530 Accurate-Mass Q-TOF LC/MS.
  • Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro: Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên 3 dòng tế bào ung thư người gồm KB (ung thư biểu mô), Hep-G2 (ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ), thực hiện tại phòng Hóa sinh ứng dụng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 tổng hợp các cơ sở lý thuyết và dữ liệu y dược học về lớp chất quinazoline và thuốc erlotinib hydrochloride. Nội dung phân tích tập trung vào các đặc tính cấu trúc của quinazoline, cơ chế ức chế EGFR kinase và phân loại các thế hệ thuốc điều trị UTPKPTBN. Chương này điểm lại một cách có hệ thống các công trình nghiên cứu chuyển hóa cấu trúc tại các vị trí C-6, C-7, C-2, N-3 và C4-NH của khung 4-anilinoquinazoline, cũng như các nghiên cứu tổng hợp chất lai gắn các gốc chalcone, hydroxamic acid, adamantane và isoniazid.

Chương 1 cũng phân tích chi tiết tính chất vật lý, phổ nghiệm và dược động học của erlotinib hydrochloride. Thuốc chuyển hóa chủ yếu qua gan bởi enzyme CYP3A4 (80-95%) và một phần nhỏ bởi CYP1A2. Các quy trình tổng hợp erlotinib của Petr Knesl, Venkateshappa Chandregowda, Davoud Asgari, Leila Barghi và Tạ Văn Đại được so sánh về số bước, điều kiện phản ứng và hiệu suất. Cuối cùng, chương tổng quan trình bày nguyên lý phản ứng Click xúc tác Cu(I) và cơ sở kỹ thuật mô phỏng protein docking trên thụ thể EGFR.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm tổng hợp, tinh chế và xác định hằng số vật lý của các dãy chất nghiên cứu.

1. Tổng hợp erlotinib và muối erlotinib hydrochloride

Quy trình tổng hợp cải tiến erlotinib hydrochloride được thực hiện qua 5 giai đoạn:

Giai đoạn Nguyên liệu ban đầu Tác nhân & Điều kiện phản ứng Sản phẩm trung gian / Đích Hiệu suất (%) Điểm nóng chảy (°C) / Trạng thái
1 Acid 3,4-dihydroxybenzoic (106) K2CO3, Bu4NHSO4, 1-bromo-2-methoxyethane, DMF (100-110°C, 20h); thủy phân KOH/MeOH Acid 3,4-bis(2-methoxyethoxy)benzoic (107) 72,5 107-109 (chất rắn trắng)
2 Acid 107 Urea (220°C, 1h); sau đó P2O5, xylene (142°C, 15h) 3,4-Bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile (108) 80,0 Chất dầu màu vàng
3 Benzonitrile 108 HNO3 65%/AcOH (0-50°C, 3h) tạo 102; khử bằng Na2S2O4/H2O (50-65°C), HCl 2-Amino-4,5-bis(2-methoxyethoxy)benzonitrile (103) 90,0 72-73 (chất rắn nâu)
4 Aminobenzonitrile 103 DMF-DMA, toluene, AcOH (hồi lưu 4h) tạo 104; thêm 3-ethynylaniline, AcOH (60-110°C) Erlotinib bazơ tự do (105) 70,0 152-153 (độ sạch 90%)
5 Erlotinib (105) Khí HCl khan, methanol (15-20°C, 10 phút) Erlotinib hydrochloride (93) 90,0 228-229 (chất rắn vàng)

Dữ liệu phổ nghiệm của các chất trung gian chìa khóa:

  • Dẫn xuất formamidine 104: 1H-NMR (CDCl3): δ 7,55 (s, 1H, N=CH), 7,28 (s, 1H, H-Ar), 7,02 (s, 1H, H-Ar), 6,49 (s, 1H, H-Ar), 4,03-4,16 (m, 4H, CH2O), 3,74-3,78 (m, 4H, CH2O), 3,44 (s, 6H, OCH3), 3,06 (s, 6H, NCH3).
  • Dẫn xuất phenylbenzamidine 109: Phổ IR (KBr): 3487-3056 (rộng), 2935, 2820, 2113 (C≡C ethynyl), 1630, 1600, 1568, 1455, 1269, 1234, 1128, 866 cm-1.

2. Tổng hợp các hợp chất lai của erlotinib với azide qua cầu nối 1,2,3-triazole

Phản ứng Click giữa erlotinib (93, 1 mmol) và các phenyl azide (1,1 mmol) sử dụng xúc tác CuI (0,2 mmol), bazơ DIPEA (12 mmol) trong dung môi THF ở nhiệt độ phòng (thời gian phản ứng 2-5 ngày) tạo ra dãy hợp chất lai 109a-d:

Ký hiệu Tên hợp chất Gốc thế azide Điểm nóng chảy (°C) Công thức phân tử / Khối phổ
109a 6,7-Bis(2-methoxyethoxy)-N-(3-(1-(2-nitrophenyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)phenyl)quinazolin-4-amine 2-NO2 124 C28H28N7O6 (m/z tính toán: 558)
109b 6,7-Bis(2-methoxyethoxy)-N-(3-(1-(3-nitrophenyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)phenyl)quinazolin-4-amine 3-NO2 121 HRMS/MS (m/z) tìm thấy: 558
109c 6,7-Bis(2-methoxyethoxy)-N-(3-(1-(4-nitrophenyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)phenyl)quinazolin-4-amine 4-NO2 102 C28H28N7O6 (m/z tính toán: 558)
109d 5-(4-(3-((6,7-Bis(2-methoxyethoxy)quinazolin-4-yl)amino)phenyl)-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-2-(trifluoromethyl)benzonitrile 2-CF3, 5-CN 140 C30H27F3N7O6 (m/z tính toán: 606)

3. Tổng hợp các dẫn xuất quinazoline chứa nhóm crown ether ở vị trí C-6, C-7 (119a-d)

Quá trình tổng hợp trải qua các giai đoạn chuyển hóa từ các tiền chất aldehyde hoặc carboxylic acid:

  • Tạo oxime 112a, b từ 2-nitrobenzaldehyde (111a, b) bằng hydroxylamine hydrochloride/NaOH, sau đó đun hồi lưu trong acetic anhydride thu được 2-nitrobenzonitrile 113a (hiệu suất 70%) và 6-nitrobenzo[d][1,3]dioxole-5-carbonitrile 113b (hiệu suất 90%).
  • Đóng vòng crown ether từ acid 3,4-dihydroxybenzoic với 1,2-dichloroethane hoặc 1,3-dibromopropane thu được acid 114c (điểm nóng chảy 138-139°C) và 114d (điểm nóng chảy 156-158°C) với hiệu suất 85-90%. Chuyển hóa acid 114c, d với urea và P2O5 trong xylene thu được benzonitrile 115c (hiệu suất 80%, điểm nóng chảy 124°C) và 115d.
  • Nitro hóa 115c, d bằng HNO3 65%/AcOH thu được 7-nitro-2,3-dihydrobenzo[b][1,4]dioxine-6-carbonitrile 116a (điểm nóng chảy 148°C) và 116b.
  • Khử hóa các chất nitro 113a, b và 116a, b bằng natri dithionite thu được các 2-aminobenzonitrile: 117a, 117b, 117c (hiệu suất 65%, điểm nóng chảy 166-167°C) và 117d (hiệu suất 60%). Phổ IR của 117d: 3445, 3362 (N-H), 2211 (C≡N) cm-1.
  • Phản ứng của 117a-d với DMF-DMA và 3-ethynylaniline qua phản ứng chuyển vị Dimroth thu được các dẫn xuất quinazoline mục tiêu 119a-d:
    • 119a: N-(3-ethynylphenyl)quinazolin-4-amine, chất rắn vàng nhạt, điểm nóng chảy 140-142°C.
    • 119b: Dẫn xuất 1,3-dioxole-quinazoline, chất rắn vàng sáng, điểm nóng chảy 210-212°C.
    • 119c: Dẫn xuất 1,4-dioxine-quinazoline, chất rắn không màu, điểm nóng chảy 253-254°C, C18H14N3O2 ([M+H]+: 304).
    • 119d: Dẫn xuất 1,4-dioxepine-quinazoline, chất rắn không màu, điểm nóng chảy 231-232°C.

4. Tổng hợp các hợp chất lai crown ether quinazoline với azide qua cầu triazole

Thực hiện phản ứng Click giữa các dẫn xuất 119a-d với phenyl azide xúc tác CuI (0,2 mmol), DIPEA (12 mmol) trong THF ở nhiệt độ phòng (thời gian phản ứng 12-24 giờ) thu được các chất lai 120-123(a-d). Tiêu biểu:

  • 120a: N-(3-(1-(2-nitrophenyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)phenyl)quinazolin-4-amine, chất rắn không màu, điểm nóng chảy 212°C, ESI-MS (m/z) tìm thấy: 410 [M+H]+ (tính toán cho C22H16N7O2: 410).
  • 120b: N-(3-(1-(3-nitrophenyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)phenyl)quinazolin-4-amine, chất rắn không màu, điểm nóng chảy 242-243°C.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  • Thiết kế thành công cấu trúc phân tử lai mới kết hợp giữa khung 4-anilinoquinazoline (và các biến thể crown ether tại C-6, C-7) với các dẫn xuất aryl azide thông qua cầu nối 1,2,3-triazole.
  • Ứng dụng thành công phản ứng cộng đóng vòng 1,3-lưỡng cực xúc tác Cu(I) (CuAAC) vào việc chức hóa mạch nhánh của khung quinazoline với tính chọn lọc đồng phân 1,4-triazole cao.
  • Cung cấp dữ liệu phổ nghiệm đầy đủ (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, IR, ESI-MS, HRMS) và hằng số vật lý chính xác của các hợp chất trung gian và sản phẩm lai mới tổng hợp.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và kỹ thuật tổng hợp

  • Cải tiến quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride từ nguyên liệu acid 3,4-dihydroxybenzoic với các ưu điểm kỹ thuật:
    • Sử dụng phản ứng một bình (one-pot) với urea và P2O5 để chuyển hóa acid carboxylic thành benzonitrile mà không cần dùng các tác nhân độc hại và kém bền như PCl5 hay Deoxo-Fluor.
    • Ứng dụng tác nhân natri dithionite (Na2S2O4) để khử nhóm nitro trong môi trường nước ở điều kiện êm dịu (50-65°C), loại bỏ việc sử dụng khí hydro áp suất cao và xúc tác kim loại quý (PtO2).
    • Thực hiện phản ứng ngưng tụ formamidine và đóng vòng chuyển vị Dimroth với 3-ethynylaniline, tránh việc tạo chất trung gian 4-chloroquinazoline kém bền.
    • Hiệu suất từng giai đoạn đạt mức cao (70-90%), tạo ra sản phẩm erlotinib hydrochloride có độ sạch đạt tiêu chuẩn và điểm nóng chảy 228-229°C.
  • Xây dựng quy trình tổng hợp ổn định cho các dẫn xuất quinazoline chứa vòng crown ether (1,3-dioxole, 1,4-dioxine, 1,4-dioxepine) tại C-6, C-7 và các sản phẩm lai triazole tương ứng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Trong phạm vi nội dung văn bản được trình bày, các thử nghiệm hoạt tính sinh học mới chỉ giới hạn ở mức độ in vitro đối với ba dòng tế bào ung thư người (KB, Hep-G2, Lu) và mô phỏng docking trên thụ thể EGFR. Luận án chưa công bố các dữ liệu thử nghiệm in vivo về dược động học, độ thanh thải và hiệu quả kháng u trên mô hình động vật thực nghiệm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Hoàn thiện các thử nghiệm định lượng chi tiết (xác định giá trị IC50 cụ thể) trên các enzyme kinase EGFR dạng hoang dã (EGFRwt) và các đột biến kháng thuốc (EGFR T790M/L858R).
    • Mở rộng thư viện cấu trúc chất lai với các nhóm thế azide mang dị vòng hoặc các chuỗi kỵ nước khác nhau.
    • Triển khai các đánh giá độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và thử nghiệm tiền lâm sàng in vivo cho các hợp chất lai có hoạt tính cao nhất.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Hóa hữu cơ, Hóa dược: Luận án cung cấp quy trình chi tiết về kỹ thuật tổng hợp dị vòng quinazoline, các bước điều chế chất trung gian formamidine, cơ chế chuyển vị Dimroth và kỹ thuật thực hiện phản ứng Click với xúc tác CuI/DIPEA.
  • Đối với cán bộ nghiên cứu phát triển thuốc: Quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride cải tiến mang lại giải pháp kỹ thuật có thể áp dụng ở quy mô phòng thí nghiệm và định hướng nâng quy mô bán công nghiệp mà không đòi hỏi thiết bị hydro hóa áp suất cao.
  • Đối với lĩnh vực thiết kế thuốc: Dữ liệu về mối liên hệ cấu trúc - tính chất giữa các nhóm crown ether tại C-6, C-7 và cầu nối 1,2,3-triazole là tài liệu hữu ích cho việc tối ưu hóa các chất ức chế tyrosine kinase thế hệ tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

1. Điểm cải tiến chính trong quy trình tổng hợp erlotinib hydrochloride của luận án so với phương pháp của Petr Knesl là gì?
Phương pháp của Petr Knesl (2006) sử dụng xúc tác đắt tiền PtO2 cùng khí hydro áp suất cao dễ gây nguy cơ cháy nổ, đồng thời phải trải qua bước tạo trung gian 4-chloroquinazoline kém bền bằng POCl3. Quy trình của luận án sử dụng natri dithionite (Na2S2O4) trong nước để khử nhóm nitro ở 50-65°C và sử dụng tác nhân DMF-DMA để đóng vòng qua phản ứng chuyển vị Dimroth, không qua trung gian 4-chloroquinazoline và không cần khí hydro áp suất cao.

2. Phản ứng Click tạo cầu nối 1,2,3-triazole trong luận án sử dụng hệ xúc tác và điều kiện phản ứng như thế nào?
Phản ứng Click được thực hiện giữa dẫn xuất alkyne (erlotinib hoặc dẫn xuất crown ether quinazoline) và các phenyl azide tương ứng, sử dụng xúc tác CuI (0,2 đương lượng mol) và bazơ N,N-diisopropylethylamine (DIPEA, 12 đương lượng mol) trong dung môi THF ở nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng từ 12 giờ đến 5 ngày tùy cấu trúc phối tử.

3. Các dẫn xuất quinazoline chứa vòng crown ether ở vị trí C-6, C-7 gồm những dạng cấu trúc nào?
Luận án đã tổng hợp 4 dẫn xuất quinazoline 119a-d gồm: 119a (không chứa crown ether), 119b (vòng 1,3-dioxole), 119c (vòng 1,4-dioxine, điểm nóng chảy 253-254°C) và 119d (vòng 1,4-dioxepine, điểm nóng chảy 231-232°C).

4. Hoạt tính sinh học của các hợp chất tổng hợp được đánh giá trên những đối tượng nào?
Các hợp chất được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro trên ba dòng tế bào ung thư người: KB (ung thư biểu mô), Hep-G2 (ung thư gan) và Lu (ung thư phổi không phải tế bào nhỏ), kết hợp với nghiên cứu mô phỏng gắn kết phân tử (protein docking) trên thụ thể EGFR.

Kết luận

Luận án đã hoàn thiện quy trình cải tiến tổng hợp thuốc erlotinib hydrochloride qua 5 giai đoạn chính từ acid 3,4-dihydroxybenzoic với các điều kiện phản ứng an toàn, hiệu suất cao và tránh sử dụng các chất trung gian kém bền. Nghiên cứu đã tổng hợp thành công dãy dẫn xuất 4-anilinoquinazoline chứa các nhóm crown ether ở C-6, C-7 và hệ thống các hợp chất lai cấu trúc mới liên kết với gốc aryl azide qua cầu nối 1,2,3-triazole bằng phản ứng Click xúc tác Cu(I). Toàn bộ các chất tổng hợp được xác định cấu trúc rõ ràng bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại (IR, 1H-NMR, 13C-NMR, 2D-NMR, MS, HRMS) và làm cơ sở cho việc đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư hướng đích EGFR.