CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các dẫn xuất triterpenoid Một số hợp chất triterpenoid như betulin (1), betulinic acid (2), ursolic acid (3), oleanolic acid (4), 3β-acetoxy-21-oxolup-18-ene-28-oic acid (5) là những hợp chất có hoạt tính chống ung thư da, kháng khuẩn, kháng nầm, chống viêm, chống HIV…. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của các chất này nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao.1: Cấu trúc một số hợp chất triterpenoid 1. Tổng hợp betulin và hoạt tính sinh học các dẫn xuất của betulin Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (1), lần đầu tiên được phân lập vào năm 1788 từ loài Betula alba (Betulaceae), là một trong các hợp chất thiên nhiên phổ biến thuộc nhóm triterpenoid khung lupan.
Betulin được tìm thấy ở nhiều loài thực vật, nhiều nhất là trong thành phần vỏ cây bạch dương (chiếm tới 30% trọng lượng khô của dịch chiết từ vỏ của loài B. Ngoài ra, betulin cũng được tìm thấy ở nhựa của loài cây này [17] và được phát hiện có nhiều hoạt tính như hoạt tính gây độc tế bào đối với tế bào ung thư da, ung thư não và nhiều dòng tế bào ung thư ở người. Chính vì betulin có nhiều hoạt tính sinh học lý thú, nên betulin ngày càng được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên 4 cứu chuyển hóa thành các dẫn xuất khác nhau nhằm tìm kiếm các cấu trúc hóa học mới và hoạt tính sinh học lý thú của chúng. Betulin có hai nhóm chức OH liên kết với C-3 và C-28 và một nối đôi 20(29) của nhánh isopropylenyl tại C-19.
Đây là các trung tâm hoạt động rất dễ bị thay thế hoặc chuyển hóa trong các phản ứng hóa học mà vẫn giữ được nguyên khung triterpenoid, chính vì thế nên khả năng chuyển hóa của betulin rất phong phú. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc C-28 của hợp chất betulin đã cho các dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt. Dưới đây là một số dẫn xuất có hoạt tính sinh học của betulin. Dẫn xuất ester của betulin: Năm 2010 nhà khoa học người Nga Oxana B.
Kazakova và các cộng sự của ông đã nghiên cứu chuyển hóa thành công hai nhóm OH ở vị trí C-3 và C-28 của betulin qua một loạt các phản ứng để tạo thành các dẫn xuất ester, các dẫn xuất ester với nicotinic acid 6 và 7 có hoạt tính kháng lại chủng virut ung thư cổ tử cung HPV-11. Ngoài ra, hợp chất 6 còn có hoạt tính điều hòa miễn dịch, kháng HIV, bảo vệ gan, chống viêm, chống loét (sơ đồ 1.1: Tổng hợp dẫn xuất ester của betulin và nicotinic acid Một số dẫn xuất ester của betulin và các acid cacboxylic thơm cũng đã được tổng hợp và được thử hoạt tính kháng khuẩn. Kết quả cho thấy hợp chất 14 5 và 15 có hoạt tính kháng khuẩn tốt trên nhiều dòng vi khuẩn với đường kính vô khuẩn từ 10 – 13 mm (sơ đồ 1.2: Tổng hợp dẫn xuất ester 8-13 Dẫn xuất amide của betulin: Sơ đồ 1.3: Tổng hợp dẫn xuất amide 14 Đầu tiên là oxi hóa nhóm 3β-OH của betulin thành ketone, C-28 thành nhóm COOH, sau đó là khử chọn lọc bằng tác nhân NaBH4 thu được betulinic 6 acid (2), sau đó cho phản ứng với các amino acid khác nhau sẽ thu được các dẫn xuất amide [26]. Dẫn xuất ester- amide của betulin: Năm 2015, tác giả Sheng-Jie Yang và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp thành công các dẫn xuất ester-amide ở C-28 của betulin bừng cách cho betulin phản ứng với các anhydrid acid khác nhau thu được các dẫn xuất ester – acid, sau đó cho các dẫn xuất này phản ứng với các tác nhân amine khác nhau bằng dung môi DCM thu được các dẫn xuất ester-amide 16a-c.
Các hợp chất này sau đó được nghiên cứu thử hoạt tính chống ung thư trên các dòng tế bào ung thư ở người như MGC- 803 (ung thư dạ dày), PC3 (ung thư tiền liệt tuyến), Bcap-37 (ung thư biểu mô cổ tử cung), A375 (ung thư da) và MCF-7 (ung thư vú). Kết quả cho thấy, hợp chất 15 và 16a-c có hoạt tính tốt với giá trị IC50 từ 4-18 M. Riêng hợp chất 16c có chứa nhóm piperidin trong nhóm chức amide thể hiện hoạt tính tốt nhất đối với 5 dòng tế bào trên với giá trị IC50 tương ứng lần lượt là 4,3 μM; 4,5 μM; 5,2 μM; 7,5 μM, và 5,2 μM (sơ đồ 1.4: Tổng hợp một số dẫn xuất ester-amide 16a-c Dẫn xuất carbamate của betulin: 7 Nưm 2010, Harish Komera và các cộng sự đã cho betulin phản ứng với ethyl isocyanate và phenyl isocyanate trong dung môi DCM ở 600C trong 48 giờ, thu được các dẫn xuất carbamate 18-21 theo sơ đồ 1. Hợp chất 18 và 20 thể hiện hoạt tính diệt tế bào ung thư phổi A549 [28].5: Tổng hợp một số dẫn xuất carbamate 18-21 Hướng nghiên cứu lai hóa các hợp chất có hoạt tính sinh học để tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học tính mạnh hơn, chọn lọc hơn là một hướng nghiên cứu được nghiên cứu nhiều mà các nhà khoa học luôn mong đợi.
Một số hợp chất lai của triterpenoid và hoạt tính chống HIV, chống ung thư Năm 2012, tác giả Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự đã tổng hợp nhiều hợp chất lai giữa betulin với Zidovudine (AZT), betulin với dẫn xuất của Lamivudine (3TC) bằng cách cho betulin (1) phản ứng với ethyl chloroformate trong dung môi DCM và bổ sung thêm triethyl amine thu được dẫn xuất 22, 24 sau đó cho phản ứng với AZT, 3TC trong dung môi DCM ở 250C trong 24 giờ thu được các dẫn xuất 25a-b, 26a-b theo các sơ đồ 1.6: Tổng hợp chất lai 23, 25a-b của betulin và AZT qua liên kết ester Sơ đồ 1.7: Tổng hợp chất lai 26a-b của betulin và 3TC qua liên kết ester Các dẫn xuất lai giữa AZT và các triterpenoid 25a và 25b và hai dẫn xuất lai giữa 3TC và betulin 26a và 26b được thử hoạt tính chống virut HIV và 9 được so sánh với các thuốc kháng HIV truyền thống AZT, 3TC và d4T với gía trị EC50 tương ứng của d4T, AZT và 3TC trong phép thử đối chứng này là 7,3 µM; 0,47 µM và 3,3 µM. Kết quả cho thấy các hợp chất 25a và 25b có hoạt tính kháng HIV cao hơn nhiều so với các thuốc truyền thống với các giá trị EC50 từ 0,1 µM tới 0,3 µM. Riêng hai dẫn xuất lai 26a và 26b thì lại có hoạt tính kháng HIV thấp hơn một chút so với các thuốc truyền thống 3TC và d4T với giá trị EC50 lần lượt là 10 µM (26a) và 10 µM - 25 µM (26b). Ngoài ra, tác giả Nguyễn Văn Tuyến và các cộng sự còn nghiên cứu tổng hợp thành công các hợp chất lai của triterpenoid với AZT qua cầu nối ester và amide bằng cách cho các triterpenoid phản ứng với các propagyl bromide và propagyl amine để tạo các dẫn xuất ester và amide, sau đó cho các dẫn xuất này phản ứng với AZT thu được các các hợp chất lai 29 và 31 có hoạt tính chống ung thư KB và Hep-G2 cao [30, 31] (sơ đồ 1.8: Tổng hợp dẫn chất lai triterpenoid-AZT qua cầu nối ester-triazole 10 Sơ đồ 1.9: Tổng hợp dẫn chất lai triterpenoid-AZT qua cầu nối amide-triazole Kết quả thử hoạt tính chống ung thư cho thấy cả hai hợp chất 29 và 31 đều có hoạt tính cao đối với dòng tế bào Hep-G2 với giá trị IC50 lần lượt là 8,55 µM và 5,91 µM, riêng hợp chất 31 còn có hoạt tính mạnh đối với dòng tế bào KB (IC50 = 8,1 µM).2: Cấu trúc một số hợp chất triterpenoid-AZT qua cầu triazole-ester và triazole-amide có hoạt tính sinh học cao 1.
Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các hợp chất benzamide Năm 1999, Suzuki và các cộng sự đã bắt đầu công bố các dẫn chất benzamide khi nó có tác dụng ức chế HDAC in vitro và in vivo [32]. Một số hợp chất thuộc nhóm này phải kể đến như MS-275, CI-994, MGCD-103, CS005.3: Cấu trúc một số hợp chất benzamide Hợp chất chidamide (CS055) đã được FDA phê duyệt vào năm 2015 để điều trị ung thư hạch tế bào T ngoại vi [33]. Các hợp chất Tacedinaline (CI994) [34], Entinostat (MS-275) [35], Mocetinostat (MGCD0103) [36] (hình 1.3) hiện đang trải qua các thử nghiệm lâm sàng khác nhau để điều trị các loại ung thư khác nhau. Riêng hợp chất MS-275 không những ức chế HDAC1 và HDAC3 với giá trị IC50 lần lượt là 0,51 μM và 1,7 μM, mà nó còn làm giảm sự acetyl hóa quá mức của histon trong nhiều loại ung thư, giảm sự biểu thị quá mức của p21WAF1/CIP1 và gelsolin.
CI-994 có tác dụng ức chế HDAC 1, 2, 3 và 8 ở người với giá trị IC50 lần lượt là 0,9; 0,9; 1,2 và > 20 μM. Ngoài ra, nó cũng đã được chứng minh có tác dụng trên tế bào ung thư ở người và chuột. Nghiên cứu in vitro cho thấy CI-994 có tác dụng thúc đẩy sự chết tế bào theo chương trình trên các tế bào lympho chuột, ức chế sự tăng trưởng của tế bào BCLO bệnh bạch cầu chuột với IC50 là 2,5 μM. Một ưu điểm lớn nữa của CI-994 được quan tâm nhiều đó là nó được xem như một loại thuốc chống phân bào đường uống [37].
Dựa 12 trên những hoạt tính sinh học này, một số dẫn xuất benzamide gần đây đã được nghiên cứu thiết kế và tổng hợp thành tác nhân chống ung thư [38, 39]. Năm 2018 tác gỉa Yoshiyuki Hirata và các cộng sự [40] bằng cách cho tert-butyl 2-(4-(chloromethyl)benzamide)-4-(thiophen-2-yl) phenylcarbamate (40) phản ứng với các tác nhân khác nhau như 4-etyl-2,3-dioxo-1-piperazine, cyclo-L-prolylglycine, 1-methylpiperazine- 2,5-dione, 1-methyl-piperazine-2- one, tert-butyl 3-oxopiperazine-1-carboxylate, hay 1-ethylpiperazine, trong dung môi DMF hay THF trong sự có mặt của natri hydrid (NaH) thu được các dẫn chất trung gian 41a-f, sau đó phá nhóm Boc bằng TFA thu được các dẫn chất benzamide 42a-f (sơ đồ 1. Các chất 42a-f được thử hoạt tính với các tế bào thần kinh vỏ não bằng cách ủ các tế bào thần kinh với các hợp chất 42a-f thì thấy rằng hợp chất 42c có tỉ lệ làm chết tế bào thần kinh nhiều nhất ở dưới 1M. Đây là kết quả rất có ý nghĩa cho việc nghiên cứu thuốc của các nhà khoa học.10: Tổng hợp các hợp chất benzamide 42a-f (a) 4-ethyl-2,3-dioxo-1-piperazine, NaH, DMF; (b) cyclo-L-prolylglycine, NaH, DMF; (c) 1-methylpiperazine- 2,5-dione, NaH, DMF; (d) 1-methyl- piperazine-2-one, NaH, THF; (e) tert-butyl 3-oxopiperazine-1-carboxylate, NaH, THF; (f) 1-ethylpiperazine, NaH, THF; (h) TFA, CH2Cl2, NaHCO3.
Tiếp theo, năm 2017 tác giả Rui Xie và các cộng sự [41] đã dùng các amine cho phản ứng với CS2 và acid 4-(bromometyl) benzoic trong sự có mặt của K3PO4 thu được các dẫn chất trung gian dithiocarbamate. Sau đó, các chất trung gian dithiocarbamate cho phản ứng trực tiếp với 1,2-diaminobenzene thu được các hợp chất benzamide M101, M122, M133 (sơ đồ 1.
