Luận văn thạc sĩ về tổng hợp mạch nhánh hemiasterlin tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tổng hợp một số mạch nhánh của hemiasterlin, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Ngô Hạnh Thương
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Văn Tuyến
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Tổng hợp một số mạch nhánh của hemiasterlin
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. PHÂN LẬP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HEMIASTERLIN
• 1.2. QUAN HỆ HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HEMIASTERLIN
• 1.3. DẪN XUẤT HTI-286 CỦA HEMIASTERLIN
• 1.4. TỔNG HỢP TOÀN PHẦN HEMIASTERLIN
• 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 1
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3
• 1.7. PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 2 CỦA CHUAN NIU
• 1.8. PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 3 CỦA ARIE ZASK
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ
• 2.2. ĐỊNH TÍNH PHẢN ỨNG VÀ KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT CỦA CÁC HỢP CHẤT BẰNG SẮC KÍ LỚP MỎNG
• 2.3. XÁC NHẬN CẤU TRÚC
• 2.4. TỔNG HỢP CÁC TÁC NHÂN PHẢN ỨNG VÀ CÁC HỢP CHẤT
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. TỔNG HỢP BLOCK 1 CỦA HEMIASTERLIN
• 3.2. TỔNG HỢP BLOCK 2 VÀ BLOCK 3 CỦA HEMIASTERLIN
• 3.3. TỔNG HỢP HEMIASTERLIN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mạch nhánh hemiasterlin và tác dụng của nó

Hemiasterlin là một tripeptid có hoạt tính sinh học mạnh mẽ, đặc biệt là trong việc chống ung thư. Được phân lập từ loài hải tiêu Hemiasterella minor, hemiasterlin đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào cấu trúc độc đáo và hiệu quả điều trị cao. Nghiên cứu về hemiasterlin không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của nó mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt hơn.

1.1. Hemiasterlin và nguồn gốc của nó

Hemiasterlin được phân lập lần đầu tiên vào năm 1994 và đã được xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ cộng hưởng hạt nhân. Cấu trúc của hemiasterlin bao gồm ba amino axit, tạo nên một khung vững chắc cho hoạt tính sinh học của nó.

1.2. Tác dụng của hemiasterlin trong điều trị ung thư

Hemiasterlin có khả năng gây độc tế bào mạnh mẽ, với IC50 = 19nM trên dòng tế bào ung thư P388. Hoạt tính này chủ yếu do khả năng ức chế quá trình polyme hóa tubulin, tương tự như một số tác nhân hóa trị liệu khác.

II. Thách thức trong tổng hợp mạch nhánh hemiasterlin

Tổng hợp hemiasterlin gặp nhiều khó khăn do cấu trúc phức tạp và hàm lượng thấp trong tự nhiên. Việc tổng hợp các block của hemiasterlin, đặc biệt là block 1, đòi hỏi nhiều bước phản ứng và điều khiển lập thể chính xác. Những thách thức này đã dẫn đến việc phát triển nhiều phương pháp tổng hợp khác nhau.

2.1. Khó khăn trong tổng hợp block 1

Block 1 của hemiasterlin chứa nhóm α,α-dimetylbenzylic, làm cho việc tổng hợp trở nên phức tạp. Cần phải thực hiện nhiều phản ứng liên tiếp để đạt được cấu trúc mong muốn.

2.2. Các phương pháp cải tiến tổng hợp

Nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất các phương pháp cải tiến để tổng hợp block 1, bao gồm việc sử dụng azlacton và epoxy hóa, nhằm tăng hiệu suất và giảm số bước phản ứng.

III. Phương pháp tổng hợp mạch nhánh hemiasterlin hiệu quả

Các phương pháp tổng hợp hemiasterlin đã được cải tiến đáng kể trong những năm gần đây. Việc áp dụng các kỹ thuật mới giúp tăng hiệu suất và giảm thiểu thời gian tổng hợp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thay đổi cấu trúc của các block có thể tạo ra các dẫn xuất mới với hoạt tính sinh học tốt hơn.

3.1. Tổng hợp block 1 qua con đường azlacton

Phương pháp tổng hợp block 1 qua azlacton đã được chứng minh là hiệu quả, mặc dù vẫn gặp một số khó khăn trong giai đoạn thủy phân. Tuy nhiên, phương pháp này đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất tổng hợp.

3.2. Tổng hợp block 1 qua con đường epoxy hóa

Phương pháp epoxy hóa đã mở ra hướng đi mới trong tổng hợp block 1, giúp giảm thiểu số bước phản ứng và tăng hiệu suất tổng hợp. Kỹ thuật này cho phép tạo ra các dẫn xuất hemiasterlin với cấu trúc độc đáo.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hemiasterlin trong nghiên cứu

Hemiasterlin không chỉ có giá trị trong nghiên cứu cơ bản mà còn có tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư. Các dẫn xuất của hemiasterlin đang được nghiên cứu để phát triển thành các loại thuốc mới có hiệu quả cao hơn và ít tác dụng phụ hơn.

4.1. Nghiên cứu lâm sàng và tiềm năng điều trị

Các nghiên cứu lâm sàng đang được tiến hành để đánh giá hiệu quả của hemiasterlin và các dẫn xuất của nó trong điều trị ung thư. Kết quả ban đầu cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các liệu pháp mới.

4.2. Tương lai của hemiasterlin trong y học

Với những tiến bộ trong công nghệ tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học, hemiasterlin có thể trở thành một trong những hợp chất quan trọng trong điều trị ung thư trong tương lai.

V. Kết luận về tổng hợp mạch nhánh hemiasterlin

Tổng hợp hemiasterlin và các dẫn xuất của nó là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn. Những thách thức trong tổng hợp đã dẫn đến sự phát triển của nhiều phương pháp mới, mở ra cơ hội cho việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học cao hơn. Tương lai của hemiasterlin trong y học có thể rất sáng sủa nếu các nghiên cứu tiếp tục được thực hiện.

5.1. Tóm tắt các phương pháp tổng hợp

Các phương pháp tổng hợp hemiasterlin đã được cải tiến đáng kể, từ việc sử dụng azlacton đến epoxy hóa, giúp tăng hiệu suất và giảm thiểu thời gian tổng hợp.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về hemiasterlin sẽ tiếp tục mở ra những hướng đi mới trong phát triển thuốc chống ung thư, với hy vọng tạo ra các dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt hơn và ít tác dụng phụ hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nghiên cứu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển đang là xu hướng phát triển mạnh mẽ với gần 20.000 hợp chất đã được phân lập. Tuy nhiên, việc thu thập mẫu sinh vật biển gặp nhiều khó khăn do số lượng hạn chế và hàm lượng hoạt chất thấp, ví dụ như hemiasterlin chỉ chiếm khoảng 0,01% khối lượng mẫu khô. Hemiasterlin là một tripeptid có hoạt tính chống ung thư mạnh ở ngưỡng nanomolar, được phân lập từ loài hải tiêu Hemiasterella minor năm 1994. Hoạt tính sinh học của hemiasterlin liên quan đến khả năng ức chế quá trình polyme hóa tubulin, làm ngừng phân bào ở giai đoạn metaphase, tương tự các tác nhân hóa trị như paclitaxel và vinblastin.

Mục tiêu nghiên cứu là tổng hợp một số mạch nhánh mới của hemiasterlin, tập trung vào việc đơn giản hóa cấu trúc block 1 chứa nhóm α,α-dimetylbenzylic phức tạp, nhằm tạo ra các dẫn xuất có hoạt tính chống ung thư tiềm năng. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong năm 2013. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần phát triển các hợp chất chống ung thư mới dựa trên cấu trúc hemiasterlin, đồng thời mở rộng khả năng tổng hợp các dẫn xuất có cấu trúc đa dạng và hoạt tính sinh học lý thú.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Quan hệ cấu trúc - hoạt tính (SAR): Hoạt tính của hemiasterlin phụ thuộc vào sự hiện diện của nhóm α,α-dimetylarylic tại C-α của block 1, nhóm tert-butyl của block 2 và nhóm isopropyl của block 3, cùng với cấu hình tuyệt đối S và cấu hình E-olefin của liên kết đôi trong block 3. Sự thay đổi các nhóm thế này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng gắn kết với tubulin và hoạt tính chống ung thư.

• Phản ứng tổng hợp hữu cơ chọn lọc: Áp dụng các phản ứng bảo vệ nhóm chức, thủy phân, khử, Wittig, Weinreb để tổng hợp các block cấu trúc hemiasterlin với kiểm soát lập thể cao.

• Phản ứng Michael mở: Sử dụng hệ α,β-liên hợp trong block 1 làm trung tâm thu nhận nucleophile sinh học, mở ra hướng tổng hợp các dẫn xuất mới có hoạt tính chống ung thư.

Các khái niệm chính bao gồm: tripeptid hemiasterlin, block 1-3 cấu trúc, phản ứng Wittig tổng hợp E-olefin, phản ứng Weinreb amid, và kiểm soát cấu hình lập thể.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ các phản ứng tổng hợp hữu cơ tại phòng thí nghiệm Hóa Dược, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Cỡ mẫu gồm các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối được tổng hợp theo quy trình từng bước, với hiệu suất phản ứng dao động từ 50% đến 94%.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Sắc ký lớp mỏng (SKLM) để định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết.

• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (^1H-NMR, ^13C-NMR) để xác định cấu trúc các hợp chất.

• Phổ khối (MS) để xác nhận khối lượng phân tử.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2013, bao gồm tổng hợp các block 1, 2, 3, ghép nối các block và xác định cấu trúc sản phẩm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp block 1 mới chứa hệ α,β-liên hợp: Thay thế nhóm α,α-dimetylaryl bằng α,β-không no làm trung tâm thu nhận nucleophile sinh học qua phản ứng Michael, tạo ra amid α,β-cacbonyl với hiệu suất thủy phân azlacton đạt 72%. Ví dụ, hợp chất amid 100 được xác định cấu trúc bằng phổ ^1H-NMR và ^13C-NMR với các tín hiệu đặc trưng rõ ràng.

2. Tổng hợp block 2 và block 3 với kiểm soát cấu hình lập thể cao: Sử dụng nguyên liệu L-tert-Leucin và L-Valine có cấu hình (S) sẵn có, kết hợp phản ứng Weinreb và Wittig để tổng hợp các block 2, 3 với hiệu suất từ 73% đến 86%. Phản ứng Wittig cho sản phẩm E-olefin với tín hiệu ^1H-NMR đặc trưng tại δ = 6,51 ppm.

3. Ghép nối các block tạo thành tripeptid hemiasterlin: Phản ứng ghép nối block 2 và block 3 trong dung môi DMF với tác nhân EDC, HOBt và i-PrNHEt đạt hiệu suất 73%. Sản phẩm được xác định bằng phổ ^1H-NMR với các tín hiệu proton đặc trưng.

4. Hiệu suất tổng hợp các bước cao: Các bước tổng hợp chính có hiệu suất dao động từ 65% đến 94%, đảm bảo khả năng tái lập và mở rộng quy mô.

Thảo luận kết quả

Việc thay đổi cấu trúc block 1 theo hướng đơn giản hóa và sử dụng hệ α,β-liên hợp mở ra hướng tổng hợp mới cho các dẫn xuất hemiasterlin có hoạt tính chống ung thư tiềm năng. Hiệu suất thủy phân azlacton chọn lọc đạt 72% cho thấy phương pháp này khả thi và hiệu quả hơn so với các phương pháp tổng hợp block 1 phức tạp trước đây.

Phương pháp tổng hợp block 2 và 3 dựa trên nguyên liệu tự nhiên có cấu hình lập thể sẵn có giúp duy trì cấu hình tuyệt đối cần thiết cho hoạt tính sinh học, đồng thời phản ứng Wittig cho phép kiểm soát cấu hình E-olefin chính xác, điều này rất quan trọng trong việc giữ hoạt tính chống ung thư của hemiasterlin.

So sánh với các nghiên cứu trước, phương pháp tổng hợp này đơn giản hơn, hiệu suất cao hơn và có thể áp dụng để tạo ra các dẫn xuất mới đa dạng hơn. Dữ liệu phổ NMR và MS cung cấp bằng chứng chắc chắn về cấu trúc các hợp chất tổng hợp, có thể được trình bày qua các biểu đồ phổ và bảng hiệu suất phản ứng để minh họa rõ ràng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng tổng hợp các dẫn xuất block 1 với hệ α,β-liên hợp: Tiếp tục phát triển các biến thể của block 1 để tạo ra thư viện hợp chất đa dạng, nhằm tối ưu hóa hoạt tính chống ung thư. Thời gian thực hiện dự kiến 1-2 năm, do nhóm nghiên cứu hóa hữu cơ chuyên sâu đảm nhiệm.

2. Ứng dụng phương pháp tổng hợp bất đối xứng cho block 2 và 3: Áp dụng nguyên liệu tự nhiên có cấu hình lập thể sẵn có kết hợp phản ứng Wittig để duy trì hoạt tính sinh học, đồng thời phát triển các biến thể mới. Thời gian 1 năm, phối hợp với phòng thí nghiệm phân tích cấu trúc.

3. Thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro và in vivo: Đánh giá hoạt tính chống ung thư của các dẫn xuất mới trên các dòng tế bào ung thư và mô hình động vật để xác định hiệu quả và độc tính. Thời gian 2 năm, phối hợp với các phòng thí nghiệm sinh học và dược lý.

4. Phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn: Tối ưu hóa các bước tổng hợp để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí, phục vụ cho nghiên cứu tiền lâm sàng và sản xuất. Thời gian 1-2 năm, phối hợp với các đơn vị công nghiệp hóa học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa hữu cơ và dược lý: Có thể áp dụng phương pháp tổng hợp và phân tích cấu trúc để phát triển các hợp chất sinh học mới.

2. Chuyên gia phát triển thuốc chống ung thư: Sử dụng kết quả để thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất hemiasterlin có hoạt tính cao, phục vụ nghiên cứu tiền lâm sàng.

3. Sinh viên và học viên cao học ngành hóa học, dược học: Tham khảo quy trình tổng hợp phức tạp, kỹ thuật phân tích phổ và phương pháp kiểm soát cấu hình lập thể.

4. Doanh nghiệp dược phẩm và công nghiệp hóa học: Áp dụng quy trình tổng hợp hiệu quả để phát triển sản phẩm mới, nâng cao giá trị nghiên cứu và sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Hemiasterlin là gì và tại sao nó quan trọng trong nghiên cứu chống ung thư?
   Hemiasterlin là một tripeptid có hoạt tính chống ung thư mạnh, ức chế sự phân bào bằng cách gắn kết với tubulin. Hoạt tính này tương tự các thuốc hóa trị như paclitaxel, giúp phát triển các liệu pháp điều trị mới.

2. Tại sao tổng hợp block 1 của hemiasterlin lại khó khăn?
   Block 1 chứa nhóm α,α-dimetylbenzylic với cacbon bất đối, đòi hỏi nhiều bước tổng hợp phức tạp và kiểm soát lập thể nghiêm ngặt, làm giảm hiệu suất và tăng độ phức tạp quy trình.

3. Phản ứng Wittig được sử dụng để làm gì trong nghiên cứu này?
   Phản ứng Wittig được dùng để tổng hợp liên kết đôi olefin với cấu hình E chọn lọc trong block 3, giúp duy trì hoạt tính sinh học của hemiasterlin.

4. Làm thế nào để xác định cấu trúc các hợp chất tổng hợp?
   Sử dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân (^1H-NMR, ^13C-NMR) và phổ khối (MS) để xác định cấu trúc và độ tinh khiết của các hợp chất tổng hợp.

5. Các dẫn xuất hemiasterlin mới có thể ứng dụng như thế nào trong thực tế?
   Các dẫn xuất này có thể được phát triển thành thuốc chống ung thư mới với hiệu quả cao và độc tính thấp hơn, đồng thời mở rộng nghiên cứu về cơ chế tác động và thử nghiệm lâm sàng.

Kết luận

• Đã phát triển thành công phương pháp tổng hợp block 1 mới chứa hệ α,β-liên hợp với hiệu suất thủy phân azlacton đạt 72%.
• Tổng hợp block 2 và 3 được thực hiện hiệu quả với kiểm soát cấu hình lập thể cao, đảm bảo hoạt tính sinh học.
• Ghép nối các block tạo thành tripeptid hemiasterlin với hiệu suất cao, mở rộng khả năng tạo ra các dẫn xuất mới.
• Phương pháp tổng hợp đơn giản, hiệu quả, có thể áp dụng mở rộng trong nghiên cứu và phát triển thuốc chống ung thư.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng thư viện dẫn xuất, thử nghiệm sinh học và phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp hợp tác để phát triển các dẫn xuất hemiasterlin mới, tiến tới ứng dụng trong điều trị ung thư.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển là xu hƣớng đang phát triển mạnh mẽ. Hiện nay, có khoảng gần 20000 hợp chất đƣợc phân lập từ sinh vật biển. Tuy nhiên, việc thu thập mẫu sinh vật biển rất khó khăn và số lƣợng không nhiều. Các hợp chất tách chủ yếu để phục vụ xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính in vitro, là khuôn mẫu cho các nghiên cứu tổng hợp bằng con đƣờng sinh học hoặc hóa học.

Nghiên cứu tổng hợp toàn phần và bán tổng hợp các hợp chất có nguồn gốc sinh vật biển đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, cung cấp đủ mẫu cho các nghiên cứu sâu về hoạt tính in vivo và thử nghiệm lâm sàng, đồng thời có thể thay đổi tạo thành các dẫn xuất mới có cấu trúc và hoạt tính lý thú. Hemiasterlin là một tripeptid có hoạt tính chống ung thƣ ở ngƣỡng nM với nhiều dòng tế bào ung thƣ thực nghiệm, đƣợc phân lập từ loài hải tiêu Hemiasterella minor vào năm 1994. Đã có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của hemiasterlin bằng cách thay từng block 1, block 2 và block 3 trên phân tử nguyên gốc bằng những nhóm thế mới tạo thành các dẫn xuất mới của hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính rất lý thú. Tuy nhiên block 1 có chứa nhóm α,α-dimetylbenzylic và có chứa cacbon bất đối nên tổng hợp block 1 gặp rất nhiều khó khăn.

Từ ý tƣởng các hợp chất có chứa hệ α,β-liên hợp làm trung tâm thu nhận các nucleophile sinh học theo phản ứng Michael mở ra hƣớng mới trong tổng hợp các dẫn xuất của hemiasterlin có hoạt tính chống ung thƣ theo hƣớng alkyl hóa các DRN va ARN. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp một số mạch nhánh của hemiasterlin” theo hƣớng đơn giản hóa cấu trúc rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN 1. PHÂN LẬP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HEMIASTERLIN Hemiasterlin (1) là tripeptid đƣợc Kashman và cộng sự phân lập từ loài Hải tiêu Hemiasterella minor, năm 1994 [2].

Andersen và các cộng sự đã phân lập đƣợc hemiasterlin A (2), hemiasterlin B (3) từ loài Hải tiêu Auletta và Cymbastella [3]. Cấu trúc tripetid của các hemiasterlin đã đƣợc Kashman và Andersen chứng minh bằng các phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều. Do cấu trúc phức tạp của hemiasterlin và hàm lƣợng hemiasterlin trong các mẫu Hải tiêu rất thấp (0,01% khối lƣợng mẫu khô), nên năm 1996 cấu trúc mạch thẳng với ba amino axit bất thƣờng và cấu hình không gian của hemiasterlin mới đƣợc khẳng định nhờ phổ nhiễu xạ tia X [4]. Năm 1999, nhóm nghiên cứu của Chandra K.

Boyd và các cộng sự đã phân lập đƣợc bốn dẫn xuất hemiasterlin (1), hemiasterlin A, B và C (2-4) từ hai loài Hải tiêu Auletta sp. và Siphonochalina spp., đây là lần đầu tiên hemiasterlin C (4) đƣợc phân lập chứng minh cấu trúc [5]. Kết quả sàng lọc hoạt tính ban đầu cho thấy hemiasterlin (1) có khả năng gây độc tế bào mạnh với IC50 = 19nM trên dòng tế bào ung thƣ P388 leukaemia [2,4]. Các dẫn chất hemiasterlin A, B và C có hoạt tính kháng lại tế bào ung thƣ MCF 7 mạnh hơn hemiasterlin [2].

Hoạt tính độc tế bào của hemiasterlin là do làm ngƣng trệ sự phân bào ở giai đoạn metaphase của động học tế bào nhờ ức chế quá trình polyme hóa 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] tubulin bởi sự gắn kết của hemiasterlin lên vị trí Vinca alkaloid của tubulin. Tác động này tƣơng tự nhƣ một số tác nhân chống ung thƣ khác gắn kết lên tubulin đã đƣợc ứng dụng trong hóa trị liệu ung thƣ paclitaxel hoặc vinblastin, ở khoảng liều ED50 từ 0,5nM đến 28nM [5]. QUAN HỆ HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC CỦA HEMIASTERLIN Kết quả khảo sát quan hệ cấu trúc - hoạt tính của hemiasterlin và dẫn xuất cho thấy hoạt tính của chúng phụ thuộc nhiều vào sự có mặt của nhóm α,α-dimetylarylic tại C-α của block 1 cùng với nhóm NHMe phía đầu N của peptid [6]. Ngoài ra, các nhóm tert-butyl của block 2, nhóm isopropyl của block 3 đóng vai trò quan trọng cho hoạt tính của hemiasterlin do các nhóm này có khả năng kết hợp (binding) với tubulin nhờ liên kết van der Waals.

Đặc biệt, cấu hình của nhóm metyl amino của block 1, nhóm tert-butyl của block 2 và nhóm isopropyl của block 3 phải có cùng cấu hình tuyệt đối S và liên kết đôi của block 3 phải có cấu hình E-olefin [6]. Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính của hemiasterlin 1. DẪN XUẤT HTI-286 CỦA HEMIASTERLIN Đã có rất nhiều nghiên cứu tạo ra các dẫn xuất mới của hemiasterlin bằng cách thay từng block 1, block 2 và block 3 trên phân tử nguyên gốc bằng những nhóm thế mới và khảo sát hoạt tính chống ung thƣ của chúng [6,7,8,9]. Kết quả đã nhận đƣợc một số dẫn xuất mới của hemiasterlin với cấu trúc độc đáo và hoạt tính rất lý thú.

Trong đó HTI-286 (5) là dẫn xuất có cấu trúc lƣợc giản của hemiasterlin có sự thay thế N-metyltryptophan bằng nhóm phenyl, 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] hoạt tính gây độc tế bào của HTI-286 mạnh hơn hemiasterlin. Ngoài ra, dẫn xuất bán tổng hợp khác của HTI-286 là chất 6, trong đó nhân phenyl có mang nhóm thế para-methoxyl còn có hoạt tính mạnh hơn. TỔNG HỢP TOÀN PHẦN HEMIASTERLIN Hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính sinh học lý thú đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, hàm lƣợng của hemiasterlin trong tự nhiên rất thấp (0,01%) [10].

Andersen và Piers đã đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp toàn phần hemiasterlin lần đầu tiên năm 1997 [11,12]. Để tổng hợp toàn phần hemiasterlin, ngƣời ta phân tích tổng hợp ngƣợc từ các block1, block 2 và block 3 sau đó tổng hợp từng block và ghép nối các block tạo thành hemiasterlin. Cấu trúc các block của hemiasterlin Bƣớc khó nhất của qui trình tổng hợp hemiasterlin là block 1 do cần phải điều khiển cấu hình bất đối của nhóm amid. Sơ đồ tổng hợp block 1 đƣợc tóm tắt nhƣ sau: 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Indol-3-ylaxetic axit (7) đƣợc chuyển hóa thành dẫn xuất metyl este 8 nhờ phản ứng với diazometan, tiếp theo hợp chất 8 đƣợc metyl hóa liên tiếp hai lần trong sự có mặt của bazơ mạnh KHMDS với tác nhân metyl hóa MeI trong dung môi THF, tạo thành sản phẩm dimetyl hóa 10. Sau đó, khử hóa chọn lọc chất 10 bằng tác nhân DIBAL-H trong THF ở nhiệt độ thấp tạo thành ancol bậc một 11. Tiếp theo ancol 11 đƣợc oxy hóa chọn lọc bằng NMO trong sự có mặt của TPAP trong dung môi diclometan tạo thành andehit 12. Tăng mạch cacbon của chất 12 nhờ phản ứng Wittig với Ph3PCH2OMeCl, xúc tác t-BuOK trong dung môi THF tạo thành chất 13, thủy phân chất 13 bằng TsOH trong dioxan tạo thành andehit 14, sau đó chất 14 đƣợc oxy hóa bằng tác nhân natri clorit trong môi trƣờng kiềm yếu tạo thành axit 15 (sơ đồ 1.

Chất 15 đƣợc gắn với tác nhân Evan tạo thành chất 16, tiếp theo hợp chất 16 đƣợc azit hóa chọn lọc bằng tác nhân trisyl N3 tạo thành chất 17a có độ chọn lọc lập thể cao nhờ định hƣớng của tác nhân Evan. Sau đó, azit 17a đƣợc khử hóa bằng hydro có xúc tác Pd(C) tạo thành amin 17b. Nhóm amin của chất 17b đƣợc bảo vệ bằng Boc nhờ phản ứng với Boc2O trong dung môi etyl axetat tạo thành chất 17c. Hợp chất 17c đƣợc loại bỏ tác nhân Evan nhờ 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] phản ứng oxy hóa bằng H2O2 trong môi trƣờng kiềm LiOH tạo thành axit 18a, sau đó metyl hóa chất 18a bằng MeI có mặt của tác nhân kiềm NaH trong dung môi DMF tạo thành chất 18b.

Thủy phân hợp chất 18b bằng LiOH trong dung môi MeOH/H2O tạo thành axit 18c (block 1) (sơ đồ 1. Tổng hợp block 1 của hemiasterlin Block 3 có chứa nhóm olefin cấu hình E nên phải điều khiển lập thể cho tổng hợp chọn lọc nhóm olefin, sơ đồ tổng hợp đƣợc Andrenson đƣa ra nhƣ sau: Sơ đồ 1. Tổng hợp block 3 của hemiasterlin 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Nguyên liệu (S)-N-Boc-methylvaline 19 phản ứng với [H2N(OMe)Me]Cl trong sự có mặt của DCC và i-Pr2Net, trong dung môi axetonnitrin tạo thành Weinreb amid 20. Tiếp theo, khử hóa chất 20 với tác nhân LiAlH4 trong THF ở -78oC tạo thành andehit 21 với hiệu suất 55% [13,14].

Phản ứng của chất 21 với tác nhân Wittig Ph3P=C(Me)CO2Et trong dung môi CH2Cl2 tạo thành sản phẩm chọn lọc lập thể E-2-alkenoate 22. Sau đó loại bỏ nhóm bảo vệ Boc của chất 22 bằng axit trifloaxetic tạo thành chất 23 (block 3) với hiệu suất 95%. Andrenson đã sử dụng block 2 là Boc-leucine (24) ghép với block 3 (23) trong sự có mặt của tác nhân PyBroP và DMAP trong dung môi diclometan tạo thành chất 25. Sau đó loại nhóm bảo vệ Boc nhờ phản ứng TFA tạo thành muối 26, tiếp theo muối này phản ứng với chất 18c (block 1) tạo thành dẫn xuất etyl este 27.

Nhóm Boc của este 27 đƣợc loại bỏ nhờ phản ứng với TFA tạo thành muối 28, cuối cùng thủy phân chất 28 bằng LiOH trong hỗn hợp dung môi metanol/nƣớc ở nhiệt độ phòng trong thời gian 15h tạo thành hemiasterlin (1) với hiệu suất 83% [2] (sơ đồ 1. Tổng hợp mạch nhánh của hemiasterlin Nhƣ vậy, lần đầu tiên Andrenson đã tổng hợp toàn phần hemiasterlin với hiệu suất cao nhờ tổng hợp riêng biệt các block 1,2 và 3 trong cấu trúc của hemiasterlin. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. CÁC PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI BLOCK 1 Kết quả tổng hợp toàn phần hemiasterlin của Andrenson đã khẳng định sự khó khăn trong tổng hợp block 1, do phải thực hiện liên tiếp 15 phản ứng và phải điều khiển lập thể của nhóm metyl amoni, hiệu suất tổng không cao.

Do đó, ngƣời ta đã có nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến phƣơng pháp tổng hợp block 1. Phƣơng pháp tổng hợp block 1 của Ayako Yamashita Nhằm cải tiến phƣơng pháp tổng hợp block 1 của hemiasterlin Ayako Yamashita và cộng sự đã nghiên cứu và đƣa ra hai phƣơng pháp tổng hợp. Phƣơng pháp đầu tiên qua con đƣờng tổng hợp azlacton, phƣơng pháp thứ hai qua tổng hợp epoxit từ nguyên liệu đầu aryl andehit. Tổng hợp block 1 qua con đƣờng tổng hợp azlacton đƣợc tóm tắt nhƣ sơ đồ sau: Sơ đồ 1.

Tổng hợp block 1 bằng con đƣờng azlacton Các aryl andehit 29 phản ứng với axetyl glyxin trong sự có mặt của xúc tác natri axetat, dung môi anhidrit axetic khan, tại nhiệt độ phòng tạo thành 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] chất chìa khóa azlacton 30. Thủy phân azlacton 30 trong dung dịch NaOH 1N ở nhiệt độ 80oC, ngay sau đó đƣợc axit hóa trong HCl 5N tạo thành axit 31.