Đặt vấn đề Hexamethylmelamin (Altretamin) là dẫn xuất 1,3,5-triazin được sử dụng trong lâm sàng với mục đích trị liệu là kháng ung thư phổi, buồng trứng và ung thư vú. Dẫn chất 1,3,5-triazin có chứa nhóm amin khác nhau tại vị trí 2, 4 hoặc 6 được biết đến như là thuốc kháng ung thư [37],[38]. Các chiến lược khác nhau sẽ được sử dụng để tổng hợp các dẫn chất mono- hoặc di- thế 1,3,5-triazin [38]. Hợp chất quan trọng nhất để tổng hợp các dẫn chất 1,3,5-triazin là cyanuric clorid [10].
Khả năng phản ứng của các nguyên tử Cl với tác nhân ái nhân (nucleophile) được kiểm soát bởi nhiệt độ. Và đặc biệt ở Việt Nam chưa có nghiên cứu phát triển dẫn chất 1,3,5-triazin nhằm mục tiêu điều trị bệnh nói chung và điều trị ung thư nói riêng. Do đó, để khám phá các tác nhân kháng ung thư mới và hiểu rõ khả năng tương tác giữa hoạt chất - thụ thể, nghiên cứu “Tổng hợp, đánh giá hoạt tính kháng ung thư và nghiên cứu docking phân tử một số dẫn chất 1,3,5-triazin” được thực hiện. Mục tiêu đề tài: Mục tiêu tổng quát: Tổng hợp, đánh giá hoạt tính kháng ung thư và nghiên cứu docking phân tử một số dẫn chất 1,3,5-triazin.
Mục tiêu cụ thể: - Tổng hợp các dẫn chất mono- hoặc tri- thế 1,3,5-triazin. - Tinh khiết hóa và xác định cấu trúc các dẫn chất 1,3,5-triazin tổng hợp. - Khảo sát hoạt tính kháng ung thư của các dẫn chất tổng hợp. - Nghiên cứu docking phân tử các dẫn chất tổng hợp cùng với thuốc đối chiếu tại vị trí tác động của enzym DHFR bằng phần mềm Autodock Vina.
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. KHUNG DỊ VÒNG 1,3,5-TRIAZIN Triazin là hợp chất dị vòng 6 có chứa ba nguyên tử nitrogen. Tùy thuộc vào vị trí của các nguyên tử N tạo thành 3 dạng đồng phân triazin khác nhau gồm 1,3,5-triazin (s- triazin), 1,2,4-triazin và 1,2,3-triazin [39]. Đồng phân đối xứng và bất đối xứng của triazin thường được sử dụng để phân biệt bởi sự sắp xếp khác nhau của ba nguyên tử nitrogen trên vòng benzen (Hình 2.
Đồng phân bất đối xứng Đồng phân đối xứng Hình 2. Đồng phân triazin Triazin được tổng hợp từ 2-azidocyclopropen thông qua quá trình sắp xếp nhiệt (1,2,3-triazin), từ hợp chất 1,2-dicarbonyl với amidrazon bằng phản ứng ngưng tụ (1,2,4-triazin) và từ amid của acid cyanuric bằng phản ứng trimer hóa (1,3,5-triazin). Trong đó, 1,3,5-triazin là cấu trúc được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất. Phân tử 1,3,5-triazin đơn giản nhưng khá nổi tiếng trong hóa hữu cơ, hóa dược và có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như các dẫn chất 1,3,5-triazin có nhóm thế khác nhau ở vị trí 2, 4, hoặc 6 (dẫn chất mono-, di- hoặc tri- thế 1,3,5-triazin) (Bảng 2.
1,3,5-Triazin (s-triazin) và các dẫn chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dược phẩm, dệt may, nhựa, cao su, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, thuốc tẩy quang học, chất nổ và chất hoạt động bề mặt. Ví dụ, atrazin là một trong những chất diệt cỏ hữu ích nhất để sản xuất ngô, lúa và bông. Tuy nhiên, mối nguy hiểm gây tranh cãi của 1,3,5-triazin đối với con người và động vật là nguyên nhân bị cấm sử dụng ở nhiều quốc gia. Trong khi đó, dendrimer dựa trên melamin (1,3,5-triazin- 2,4,6-triamin) được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư và nhiều liệu pháp điều trị.
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu khác. Trong lĩnh vực thuốc an thần, dẫn xuất 1,3,5-triazin cho thấy tác dụng anti- methamphetamin tiềm năng nhất và ít gây độc hơn so với thuốc clorpromazin hiện có. Bằng cách thay thế nhân thiazin, Tobe và Kobayashi đã báo cáo một số dẫn chất dựa trên nhân 1,3,5-triazin có hoạt tính mạnh ở chuột [42],[43]. Tính chất lý hóa của 1,3,5-triazin Công thức phân tử C3H3N3 Khối lượng phân tử 81,03 Nhiệt độ nóng chảy 85-86 ℃ Nhiệt độ sôi 144 ℃ Mô tả Tinh thể màu trắng, dễ bay hơi và hút ẩm Độ tan Dễ dàng hòa tan trong aceton, dimethylformamid (DMF) Hình 2.
Hoạt tính sinh học của một số dẫn chất 1,3,5-triazin. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu Do vậy, 1,3,5-triazin là một nhân tiềm năng để phát triển các hợp chất hoạt tính sinh học cao và ít gây độc. Nhân 1,3,5-triazin có nhiều hoạt tính dược lý hấp dẫn gồm kháng ung thư, kháng HIV, kháng sốt rét, kháng khuẩn kháng nấm, kháng virus và kháng lao (Hình 2. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT 1,3,5-TRIAZIN 2.
Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin thế đối xứng Việc tổng hợp vòng 1,3,5-triazin có thể được thực hiện bằng cách cyclotrimer hóa nitril thơm. Phương pháp đòi hỏi các điều kiện phản ứng khắc nghiệt và trong hầu hết các trường hợp hiệu suất ở mức trung bình. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin bằng cyclotrimer hóa nitril thơm De la Hoz và cộng sự đã tổng hợp thành công tris-pyrazolyl-1,3,5-triazin với điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn bằng cách cyclotrimer hóa nitril thơm không dung môi sử dụng muối yttrium làm chất xúc tác (Hình 2. Phương pháp không dung môi là quy trình thân thiện, kinh tế và an toàn.
Hơn nữa, cách tiếp cận này cho phép các vòng pyrazol và triazin được gắn trực tiếp thông qua các liên kết carbon-carbon tạo thành hai cấu trúc khác nhau. Việc tổng hợp 2,4,6-tris-[(pyrazol-1-yl)phenyl]-1,3,5-. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu triazin rất nhạy cảm với trở ngại không gian. Ví dụ, hợp chất thế ortho- thu được với hiệu suất rất thấp và chỉ phát hiện được bằng phổ NMR.
Một phương pháp tổng hợp xanh chuyển đổi acid Lewis bằng cách sử dụng tác nhân hỗ trợ. Các chất xúc tác dị thể như ZnCl2, TiCl4 và AlEt2Cl hỗ trợ bởi silica gel có thể được lưu giữ và phục hồi sau phản ứng mà không mất hoạt tính xúc tác (Hình 2. Hơn nữa, các phản ứng đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt và thời gian phản ứng dài có thể được cải thiện bằng vi sóng. Quá trình cyclotrimer hóa nitril có thể xảy ra tạo 1,3,5-triazin trong điều kiện không dung môi.
Silica gel biến tính với acid Lewis là chất xúc tác hiệu quả cho quá trình cyclotrimer hóa các nitril béo và thơm để thu được 1,3,5-triazin. Việc sử dụng tác nhân hỗ trợ trên silica gel và không dung môi cho phép phản ứng được phân loại là một quy trình thân thiện với môi trường [45]. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin với xúc tác không dung môi 2. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin-2,4-diamin Các dẫn chất 1,3,5-triazin được tổng hợp từ phản ứng của 2-cyanoguanidin và dẫn chất benzonitril với sự hiện diện của kali hydroxid trong dung môi phản ứng “ethyl cellosolve” (monoethyl glycol).
Phương pháp mới của Vikrant Patila và cộng sự thể hiện những ưu điểm như đơn giản, dễ thực hiện, tổng hợp đơn bước, hiệu suất tốt (60- 80%) và quy trình thân thiện với môi trường (Hình 2. Tổng hợp dẫn chất 2,4-diamino-1,3,5-triazin Ngoài ra, việc điều chế 6-thế 1,3,5-triazin-2,4-diamin có thể thực hiện từ phản ứng của cyanoguanidin với alkyl-, aryl- và heteroarylnitril dưới chiếu xạ vi sóng [47]. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu gian phản ứng được rút ngắn và năng lượng được tiết kiệm khi thực hiện phản ứng bằng vi sóng (Hình 2. Quá trình tổng hợp kinh tế và thân thiện với môi trường hơn do các đặc điểm sau: - Thời gian phản ứng giảm từ 24 giờ xuống còn 10 phút.
- Thể tích dung môi sử dụng giảm, chỉ sử dụng 1 mL/mmol DMSO để đồng nhất hóa hỗn hợp phản ứng và đảm bảo hấp thụ tốt bức xạ vi sóng. - Quy trình tinh chế sản phẩm đơn giản bằng phương pháp kết tinh với nước. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin-2,4-diamin với hỗ trợ vi sóng Một quy trình hiệu quả khác được phát triển để tổng hợp các dẫn chất 2- (arylmethyl)amino-4-arylamino-6-alkyl-1,3,5-triazin từ dicyandiamid và arylamin bằng phương pháp vi sóng. Ưu điểm của quy trình là thời gian phản ứng ngắn, hiệu suất cao và dễ thực hiện (Hình 2.
Tổng hợp dẫn chất 4-arylamino-6-alkyl-1,3,5-triazin với hỗ trợ vi sóng 2. Tổng hợp dẫn chất mono-, di- hoặc triamino- thế 1,3,5-triazin Cyanuric clorid là một tác nhân phản ứng rất hữu ích cho tổng hợp dẫn chất mono-, di- và tri- thế 1,3,5-triazin. Sự thế dễ dàng của nhóm clor trong phân tử cyanuric clorid bởi tác nhân ái nhân khác nhau tạo thành nhiều dẫn chất 1,3,5-triazin đối xứng và bất đối xứng. Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng để kiểm soát sự thế nhóm clor theo từng bước.
Sự thế clor đầu tiên là phản ứng tỏa nhiệt và có thể thực hiện tại 0-5 ℃. Sự thế clor thứ hai xảy ra ở nhiệt độ 35-45 ℃, trong khi sự thế clor thứ ba đòi hỏi. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu nhiệt độ cao hơn, thường là đun hồi lưu với dung môi có nhiệt độ sôi cao (>65 ℃) và thời gian phản ứng dài [10]. Sự thế phụ thuộc lớn vào cấu trúc của tác nhân ái nhân, mức độ ái nhân và yếu tố không gian.
Hơn nữa, bản chất của dung môi phản ứng và nhóm thế trên vòng 1,3,5-triazin cũng ảnh hưởng đến phản ứng. Do đó, quy tắc thực nghiệm đưa ra chỉ là một hướng dẫn cơ bản và có rất nhiều biến thể điều kiện phản ứng khác nhau (Hình 2. Nu (nucleophile): tác nhân ái nhân Hình 2. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin từ cyanuric clorid Đồng (II) acetat (Cu(OAc)2) được chứng minh là chất xúc tác hiệu quả cho quá trình dehydro hóa trong tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin thông qua phản ứng đóng vòng oxy hóa của amidin hydroclorid và alcol trong không khí.
Cả alcol thơm và alcol béo đều có thể tham gia phản ứng với hiệu suất khá tốt (50-90%) (Hình 2. Tổng hợp dẫn chất 1,3,5-triazin từ amidin hydroclorid 2. Tổng hợp dẫn chất lai 1,3,5-triazin và benzimidazol Lai phân tử (molecular hybridization) là chiến lược mới trong thiết kế và phát triển thuốc dựa trên sự kết hợp của nhân dị vòng có hoạt tính sinh học khác nhau để tạo ra một hợp chất lai mới có ái lực mạnh hơn hay mang đến hiệu quả tốt hơn. Ngoài ra, chiến lược này tạo ra các hợp chất có độ chọn lọc cao hơn và giảm các tác dụng phụ không mong muốn [50].
Bắt kịp xu thế lai phân tử, Prinka Singla và cộng sự đã tổng hợp phân tử lai 1,3,5-triazin-benzimidazol bằng cách thế lần lượt các vị trí clor trên. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học Tổng quan tài liệu cyanuric clorid cho hiệu suất từ trung bình đến cao. Các hợp chất đã được chứng minh có hoạt tính chống khối u, liên kết mạnh với ADN và ức chế dihydrofolat reductase. Trong đó, hợp chất (3-benzyl-2-methyl-3H-benzimidazol-5-yl)-(4-clor-6-morpholin- 4-yl-[1,3,5]triazin-2-yl)-amin được đánh giá có khả năng ức chế dihydrofolat reductase mạnh nhất với IC50 là 1,05 μM (Hình 2.
Tổng hợp dẫn chất lai 1,3,5-triazin và benzimidazol 2. Tổng hợp dẫn chất phenylamino 1,3,5-triazin Hình 2.