Synthesis & Anticancer Evaluation of N-Hydroxycinnamamides (4-Oxoquinazoline) as HDACi

Dưới đây là meta tags cho bài viết "Synthesis & Anticancer: N-Hydroxycinnamamides as HDAC Inhibitors" theo yêu cầu: { "ai_description": "Tìm hiểu về

• Tác giả: Vo Thi Minh Huyen
• Người hướng dẫn: Nguyen Hai Nam
• Trường học: Hanoi University of Pharmacy
• Chuyên ngành: Pharmaceutical Chemistry
• Đề tài: Synthesis and Anticancer Evaluation of Novel N-Hydroxycinnamamides Bearing 4-Oxoquinazoline Scaffold as Histone Deacetylase Inhibitors
• Loại tài liệu: Graduation Thesis
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hanoi

Tóm tắt

I. Khám phá N Hydroxycinnamamide Cơ chế Ức chế HDAC mạnh mẽ chống lại ung thư

Trong cuộc chiến không ngừng nghỉ chống lại bệnh ung thư, việc tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh mẽ và cơ chế tác động chọn lọc luôn là ưu tiên hàng đầu của giới khoa học. Một trong những hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn tập trung vào việc phát triển các phân tử ức chế Histone Deacetylase (HDAC). Các enzyme HDAC đóng vai trò quan trọng trong điều hòa biểu hiện gen, và sự rối loạn chức năng của chúng thường liên quan đến sự phát triển của nhiều loại ung thư. Việc ức chế hoạt động của HDAC có thể dẫn đến quá trình tái acetyl hóa histone và protein không phải histone, từ đó điều chỉnh lại biểu hiện gen và thúc đẩy các quá trình chống ung thư như ngừng chu kỳ tế bào, biệt hóa tế bào và quá trình tự chết (apoptosis).

N-Hydroxycinnamamide đang nổi lên như một nhóm hợp chất đầy tiềm năng trong lĩnh vực này, đặc biệt là với khả năng ức chế HDAC hiệu quả. Cấu trúc hóa học độc đáo của N-Hydroxycinnamamide, thường bao gồm một nhóm N-hydroxyamide làm nhóm chelate kim loại và một mạch carbon không bão hòa, giúp chúng tương tác mạnh mẽ với trung tâm hoạt động của enzyme HDAC. Điều này mở ra một con đường mới trong việc phát triển thuốc chống ung thư mới có khả năng điều trị các bệnh ung thư khó chữa, mang lại hy vọng cho bệnh nhân trên toàn thế giới. Nghiên cứu sâu rộng về sinh tổng hợp hợp chất này và đánh giá hoạt tính chống ung thư của chúng là bước đi then chốt để khai thác tối đa tiềm năng dược lý. Việc hiểu rõ dược lý học phân tử và cơ chế tác động thuốc của N-Hydroxycinnamamide sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế phân tử, từ đó tạo ra các tác nhân trị liệu hiệu quả hơn. Các công trình nghiên cứu hiện nay không chỉ tập trung vào việc tổng hợp N-Hydroxycinnamamide chống ung thư hiệu quả mà còn đi sâu vào việc xác định các đích tác động cụ thể và hồ sơ độc tính của chúng.

1.1. N Hydroxycinnamamide là gì và tác dụng chống ung thư

N-Hydroxycinnamamide là một lớp hợp chất hữu cơ được đặc trưng bởi sự hiện diện của nhóm N-hydroxyamide và cấu trúc cinnamamide. Nhóm N-hydroxyamide thường là phần quan trọng tương tác với ion kẽm trong trung tâm hoạt động của enzyme Histone Deacetylase (HDAC), từ đó ức chế hoạt động của enzyme này. Cơ chế ức chế HDAC của N-Hydroxycinnamamide dẫn đến việc tái lập biểu hiện gen bị kìm hãm trong tế bào ung thư, gây ra sự ngừng tăng trưởng, biệt hóa và apoptosis. Những tác động này là cơ sở cho tiềm năng chống ung thư mạnh mẽ của chúng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các dẫn xuất của N-Hydroxycinnamamide có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau, thể hiện vai trò của chúng như một thuốc chống ung thư mới đầy hứa hẹn.

1.2. Tại sao ức chế Histone Deacetylase HDAC lại quan trọng trong điều trị ung thư

Enzyme Histone Deacetylase (HDAC) đóng vai trò trung tâm trong quá trình biểu hiện gen bằng cách loại bỏ nhóm acetyl khỏi histone và các protein không phải histone. Trong nhiều bệnh ung thư, sự hoạt động quá mức của HDAC dẫn đến sự cô đặc của nhiễm sắc chất (chromatin), ức chế biểu hiện của các gen ức chế khối u và thúc đẩy sự phát triển của tế bào ung thư. Do đó, việc ức chế HDAC được xem là một chiến lược hiệu quả để tái hoạt hóa các gen ức chế khối u, gây ra sự ngừng tăng trưởng và cái chết theo chương trình của tế bào ung thư. Các chất ức chế HDAC đã được FDA chấp thuận cho điều trị một số loại ung thư huyết học, chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này trong hoá trị liệu ung thư.

II. Phương pháp tổng hợp N Hydroxycinnamamide và các dẫn xuất Quinazoline mới

Việc khám phá và phát triển các hợp chất N-Hydroxycinnamamide tiềm năng trong điều trị ung thư đòi hỏi các phương pháp sinh tổng hợp hợp chất hiệu quả và linh hoạt. Quá trình tổng hợp N-Hydroxycinnamamide chống ung thư hiệu quả không chỉ tập trung vào việc tạo ra khung cinnamamide cơ bản mà còn mở rộng sang việc gắn kết các nhóm chức năng hoặc cấu trúc phức tạp khác nhằm tăng cường hoạt tính và tính chọn lọc. Trong bối cảnh này, việc kết hợp khung 4-oxoquinazoline vào cấu trúc N-Hydroxycinnamamide đã tạo ra một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn, nhằm mục đích khám phá các phân tử có hoạt tính ức chế HDAC mạnh mẽ hơn và đặc tính dược động học cải thiện.

Theo nghiên cứu của Vo Thi Minh Huyen (2025), quy trình tổng hợp N-Hydroxycinnamamide mang khung 4-oxoquinazoline bao gồm nhiều bước phản ứng hữu cơ tuần tự. Bắt đầu từ các tiền chất phù hợp, quá trình này thường liên quan đến phản ứng hình thành liên kết amide, sau đó là biến đổi nhóm carboxyl thành N-hydroxyamide, vốn là đặc trưng của các chất ức chế HDAC. Việc kiểm soát chặt chẽ điều kiện phản ứng, sử dụng các xúc tác và dung môi thích hợp là yếu tố then chốt để đạt được hiệu suất cao và độ tinh khiết sản phẩm mong muốn. Sự phát triển của các phương pháp tổng hợp mới giúp mở rộng thư viện các hợp chất N-Hydroxycinnamamide, cho phép sàng lọc và đánh giá hoạt tính chống ung thư của chúng trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Đây là nền tảng vững chắc để đưa các nghiên cứu từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tiễn, đóng góp vào sự phát triển của thuốc chống ung thư mới.

2.1. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất N Hydroxycinnamamide mang khung 4 oxoquinazoline

Quy trình tổng hợp các dẫn xuất N-Hydroxycinnamamide mang khung 4-oxoquinazoline thường bắt đầu từ việc tổng hợp các axit cinnamic được thế phù hợp hoặc các tiền chất chứa vòng quinazoline. Bước đầu tiên có thể là tổng hợp một tiền chất chứa nhóm amine hoặc carboxyl trên khung quinazoline, sau đó tiến hành phản ứng ngưng tụ với axit cinnamic hoặc dẫn xuất của nó để hình thành liên kết amide. Một bước quan trọng tiếp theo là chuyển đổi nhóm carboxyl hoặc ester thành nhóm N-hydroxyamide thông qua các phản ứng amin hóa hoặc thủy phân ester, sau đó phản ứng với hydroxylamine. Các phản ứng này đòi hỏi điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt để đảm bảo sản phẩm cuối cùng có độ tinh khiết cao và cấu trúc chính xác, tối ưu hóa cho hoạt tính ức chế HDAC và chống ung thư.

2.2. Kiểm định cấu trúc và độ tinh khiết của các hợp chất tổng hợp

Sau khi tổng hợp các dẫn xuất N-Hydroxycinnamamide, việc kiểm định cấu trúc và độ tinh khiết là bước không thể thiếu để xác nhận sản phẩm đã được tạo ra chính xác. Các kỹ thuật phân tích hiện đại như Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 1H và 13C, Phổ khối lượng phân giải cao (HRMS), và Phổ hồng ngoại (IR) được sử dụng rộng rãi. Các phổ NMR cung cấp thông tin chi tiết về các proton và carbon trong phân tử, xác nhận các liên kết hóa học và nhóm chức năng. Phổ HRMS giúp xác định khối lượng phân tử chính xác và công thức nguyên tố. Phổ IR cung cấp bằng chứng về sự hiện diện của các nhóm chức năng quan trọng như carbonyl, hydroxyl, và amide. Việc kết hợp các phương pháp này đảm bảo rằng các hợp chất N-Hydroxycinnamamide được sử dụng trong các thử nghiệm sinh học có cấu trúc xác định và độ tinh khiết cao, đảm bảo kết quả nghiên cứu đáng tin cậy.

III. Đánh giá hoạt tính chống ung thư Hiệu quả ức chế HDAC của N Hydroxycinnamamide

Để chứng minh tiềm năng của các dẫn xuất N-Hydroxycinnamamide như một thuốc chống ung thư mới, việc đánh giá hoạt tính sinh học là bước không thể thiếu. Nghiên cứu tập trung vào hai khía cạnh chính: khả năng ức chế enzyme Histone Deacetylase (HDAC) và hoạt tính gây độc tế bào (cytotoxicity) trên các dòng tế bào ung thư khác nhau. Việc xác định các giá trị IC50 (nồng độ ức chế 50%) là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả của hợp chất.

Theo tài liệu nghiên cứu (Vo Thi Minh Huyen, 2025), hoạt tính ức chế HDAC được đánh giá bằng cách sử dụng các kit thử nghiệm dựa trên huỳnh quang (Fluorometric HDAC assay). Phương pháp này đo lường khả năng của hợp chất N-Hydroxycinnamamide trong việc ngăn chặn hoạt động của enzyme HDAC, từ đó giúp định lượng mức độ ức chế. Kết quả cho thấy nhiều dẫn xuất N-Hydroxycinnamamide có khả năng ức chế HDAC mạnh mẽ, với giá trị IC50 thấp, chứng tỏ tiềm năng lớn trong việc điều trị ung thư. Các hợp chất này tác động bằng cách can thiệp vào cơ chế biểu hiện gen, khôi phục trạng thái acetyl hóa của histone và các protein khác, dẫn đến các hiệu ứng chống ung thư mong muốn.

Song song với đó, hoạt tính gây độc tế bào in vitro được thực hiện bằng phương pháp MTT, một phương pháp phổ biến để đánh giá khả năng sống của tế bào. Thử nghiệm này sử dụng nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau, bao gồm SW620 (ung thư biểu mô tuyến đại trực tràng người) và MDA-MB-231 (ung thư vú ba âm tính người), cũng như một dòng tế bào bình thường MRC-5 (nguyên bào sợi phổi phôi người). Việc so sánh hoạt tính trên tế bào ung thư và tế bào bình thường giúp đánh giá tính chọn lọc của hợp chất, một yếu tố quan trọng trong việc phát triển thuốc chống ung thư mới để giảm thiểu tác dụng phụ. Các hợp chất thể hiện tính chống ung thư chọn lọc cao trên tế bào ung thư so với tế bào bình thường sẽ được ưu tiên phát triển thêm, tiến tới các thử nghiệm tiền lâm sàng.

3.1. Thử nghiệm ức chế enzyme HDAC và xác định giá trị IC50

Thử nghiệm ức chế enzyme HDAC thường sử dụng các kit thử nghiệm huỳnh quang. Nguyên tắc là sử dụng một chất nền có gắn nhóm acetyl mà enzyme HDAC có thể loại bỏ. Khi HDAC loại bỏ nhóm acetyl, một chất phát huỳnh quang sẽ được giải phóng, và cường độ huỳnh quang được đo bằng máy đọc vi bản (microplate reader). Khi thêm chất ức chế HDAC (N-Hydroxycinnamamide), hoạt động của enzyme bị giảm, dẫn đến giảm cường độ huỳnh quang. Giá trị IC50 được tính toán dựa trên đường cong đáp ứng liều lượng, thể hiện nồng độ của hợp chất cần thiết để ức chế 50% hoạt động của enzyme. Các giá trị IC50 thấp chỉ ra hiệu quả ức chế HDAC mạnh mẽ của N-Hydroxycinnamamide, làm nổi bật tiềm năng của chúng như một phân tử ức chế HDAC tiên tiến.

3.2. Đánh giá độc tính tế bào in vitro trên các dòng ung thư và tế bào bình thường

Thử nghiệm độc tính tế bào in vitro, điển hình là phương pháp MTT, đánh giá khả năng sống sót của tế bào dựa trên hoạt động của enzyme dehydrogenase ty thể. Tế bào sống sẽ chuyển hóa MTT (muối tetrazolium màu vàng) thành phức hợp formazan màu tím. Mật độ quang (OD) của formazan được đo ở bước sóng 540 nm, tỷ lệ thuận với số lượng tế bào sống. Các dòng tế bào được sử dụng bao gồm SW620 (ung thư biểu mô tuyến đại trực tràng người) và MDA-MB-231 (ung thư vú ba âm tính người) để đánh giá hiệu quả chống ung thư, cùng với MRC-5 (nguyên bào sợi phổi phôi người) làm đối chứng để đánh giá tính chọn lọc. Mục tiêu là tìm ra các dẫn xuất N-Hydroxycinnamamide có giá trị IC50 thấp trên tế bào ung thư nhưng cao trên tế bào bình thường, đảm bảo hiệu quả điều trị tối đa với độc tính tối thiểu.

IV. Tiềm năng ứng dụng và Hướng đi tương lai của N Hydroxycinnamamide trong điều trị ung thư

Kết quả nghiên cứu về N-Hydroxycinnamamide và khả năng ức chế HDAC của chúng mở ra những triển vọng to lớn trong lĩnh vực hoá trị liệu ung thư. Với hoạt tính mạnh mẽ và khả năng tác động vào các cơ chế phân tử liên quan đến sự phát triển của khối u, các dẫn xuất này có thể trở thành một trụ cột mới trong danh mục thuốc chống ung thư mới. Đặc biệt, khả năng điều chỉnh biểu hiện gen thông qua ức chế HDAC mang lại lợi thế trong việc vượt qua các cơ chế kháng thuốc của tế bào ung thư, một thách thức lớn trong điều trị hiện nay. Sự kết hợp của khung 4-oxoquinazoline trong cấu trúc N-Hydroxycinnamamide là một bước tiến quan trọng, hứa hẹn cải thiện tính chọn lọc và hồ sơ dược động học của hợp chất.

Các thử nghiệm tiền lâm sàng tiếp theo sẽ tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của N-Hydroxycinnamamide trên mô hình động vật, nghiên cứu sâu hơn về dược lý học phân tử và cơ chế tác động thuốc in vivo. Điều này bao gồm việc xác định liều lượng tối ưu, đường dùng thuốc, và theo dõi các chỉ số sinh hóa, cũng như các tác dụng phụ tiềm ẩn. Mục tiêu cuối cùng là đưa các hợp chất N-Hydroxycinnamamide tiềm năng này vào các thử nghiệm lâm sàng trên người, nhằm phát triển thành các liệu pháp an toàn và hiệu quả cho bệnh nhân ung thư. Hướng nghiên cứu trong tương lai còn có thể khám phá các chiến lược kết hợp N-Hydroxycinnamamide với các loại thuốc chống ung thư khác để đạt được hiệu quả hiệp đồng, hoặc phát triển các hệ thống phân phối thuốc nhắm đích để tối ưu hóa việc phân bố thuốc đến khối u và giảm thiểu độc tính toàn thân. Đây là một con đường đầy thách thức nhưng cũng tràn đầy hy vọng trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và kéo dài sự sống cho bệnh nhân.

4.1. Khả năng kết hợp N Hydroxycinnamamide với các liệu pháp chống ung thư hiện có

Một trong những hướng đi đầy hứa hẹn cho N-Hydroxycinnamamide là khả năng kết hợp chúng với các liệu pháp chống ung thư hiện có. Các chất ức chế HDAC đã được chứng minh có khả năng hiệp đồng tác dụng với các tác nhân hóa trị liệu, xạ trị hoặc liệu pháp nhắm đích khác. Sự kết hợp này có thể tăng cường hiệu quả điều trị, giảm liều lượng của từng tác nhân và hạn chế sự phát triển của tình trạng kháng thuốc. Ví dụ, việc sử dụng N-Hydroxycinnamamide cùng với các thuốc hóa trị liệu truyền thống có thể làm tăng nhạy cảm của tế bào ung thư, dẫn đến hiệu quả diệt tế bào mạnh mẽ hơn. Việc nghiên cứu các phác đồ kết hợp này là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả hoá trị liệu ung thư và mang lại lợi ích tối đa cho bệnh nhân.

4.2. Thách thức và triển vọng trong việc phát triển N Hydroxycinnamamide thành thuốc

Mặc dù N-Hydroxycinnamamide cho thấy tiềm năng chống ung thư lớn, việc phát triển chúng thành thuốc vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Các thách thức này bao gồm tối ưu hóa tính chọn lọc trên các phân nhóm HDAC cụ thể, cải thiện tính khả dụng sinh học, giảm thiểu tác dụng phụ, và đảm bảo tính an toàn cho bệnh nhân. Tuy nhiên, với sự tiến bộ trong dược lý học phân tử và các kỹ thuật sinh tổng hợp hợp chất, triển vọng cho N-Hydroxycinnamamide là rất lớn. Nghiên cứu liên tục về cơ chế tác động thuốc chi tiết, cải tiến cấu trúc hóa học và các thử nghiệm tiền lâm sàng toàn diện sẽ là chìa khóa để vượt qua những rào cản này, biến N-Hydroxycinnamamide thành một thuốc chống ung thư mới hiệu quả và an toàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THE MINISTRY OF HEALTH HANOI UNIVERSITY OF PHARMACY VO THI MINH HUYEN SYNTHESIS AND ANTICANCER EVALUATION OF NOVEL N-HYDROXYCINNAMAMIDES BEARING 4-OXOQUINAZOLINE SCAFFOLD AS HISTONE DEACETYLASE INHIBITORS GRADUATION THESIS \ HANOI - 2025 THE MINISTRY OF HEALTH HANOI UNIVERSITY OF PHARMACY VO THI MINH HUYEN Student ID: 2001302 SYNTHESIS AND ANTICANCER EVALUATION OF NOVEL N-HYDROXYCINNAMAMIDES BEARING 4-OXOQUINAZOLINE SCAFFOLD AS HISTONE DEACETYLASE INHIBITORS GRADUATION THESIS Supervisors: 1. Phan Thi Phuong Dung 2. Nguyen Phuong Dung Research venue: Department of Pharmaceutical Chemistry, Faculty of Pharmaceutical Chemistry and Technology, Hanoi University of Pharmacy HANOI - 2025 ACKNOWLEDGMENTS Before delivering this thesis, I would like to take a moment to express my deepest gratitude to those who have stood by me, offering their unwavering support and guidance, thereby enabling me to complete this thesis in the best possible way. First and foremost, I would like to extend my sincere thanks and profound appreciation to Prof.

Nguyen Hai Nam, Assoc. Phan Thi Phuong Dung, Dr. Duong Tien Anh, and M. Nguyen Phuong Dung.

Not only did they impart invaluable knowledge, but they also served as a source of motivation and inspiration, encouraging me to persist on this challenging scientific journey. Their dedication and mentorship have provided a solid foundation for my academic growth. I also wish to express my gratitude to the lecturers and technicians of the Department of Medicinal Chemistry - Faculty of Pharmaceutical Technology - Hanoi University of Pharmacy; the Faculty of Chemistry - University of Science, VNU; and the College of Pharmacy - Chungbuk National University, Korea. Their kind support and assistance have been instrumental in the completion of this thesis.

During my years of experimental work at the Department of Medicinal Chemistry, I had the privilege of working alongside seniors, colleagues, and juniors who have made this time especially memorable. In particular, I would like to express my deepest gratitude once again to Mr. Duong Tien Anh - not only a teacher but also a brotherly figure who always listened, guided, and inspired me throughout my scientific endeavors. I am deeply grateful to Ms.

Nguyen Thi Nga, Mr. Nguyen Duc Tu, Mr. Le Thien Bao Long, Mr. Nguyen Duc Thien, Ms.

Nguyen Phuong Ngan, Ms. Hoang Kim Ngoc, Ms. Vu Thi Diem Quynh, Ms. Nguyen Thi Phuong Thao, Ms.

Nguyen Trang Nhung, Ms. Nguyen Thi Hieu Anh, Mr. Nham Ngoc Dat, Mr. Bui Quang Cuong and the students of Class K77 and K78 for sharing with me both the challenges and joys of research, making this experimental period deeply meaningful.

Lastly, my greatest appreciation goes to my parents, younger brother, relatives, and friends for everything they have done for me. Once again, I sincerely thank all of you from the bottom of my heart. Hanoi, May 28th 2025 Student Vo Thi Minh Huyen TABLE OF CONTENT Page TABLE OF CONTENT LIST OF SYMBOLS AND ABBREVIATION LISTS OF FIGURES LIST OF TABLES INTRODUCTION. EPIGENETICS IN CANCER PATHOGENESIS.

Overview of Histone Deacetylase Enzymes. Classification of HDACs. Catalytic sites of HDAC Enzymes. Catalytic Mechanism of HDAC Enzymes.

Aberrant HDAC Activity in Cancer Pathogenesis. Global landscape of HDAC inhibitor development. Mechanisms of Action of HDAC Inhibitors. Structure and Structure-Activity Relationships (SAR) of HDAC Inhibitors.

QUINAZOLIN-4(3H)-ONE SCAFFOLD AND ANTICANCER ACTIVITY. Quinazolinone Scaffold and Anticancer Potential. Synthetic methods for Quinazolin-4(3H)-one derivatives. Anticancer potential of the quinazolin-4(3H)-one scaffold.

Introduction to the CuAAC Reaction. STRUCTURAL DESIGN RATIONALE. RESEARCH CONTENT AND METHODOLOGY. MATERIALS AND INSTRUMENTATION.

Instruments and equipment. Biological Activity Evaluation. Biological Activity Evaluation. EXPERIMENTAL PROCEDURES, RESULTS AND DISCUSSION.

EVALUATION OF BIOLOGICAL ACTIVITY. Histone deacetylase (HDAC) inhibitory activity. In vitro cytotoxic activity. Cell cycle analysis.

Effects on apoptosis. 58 CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS. 63 REFERENCES APPENDIX LIST OF SYMBOLS AND ABBREVIATION 13 C-NMR : Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 1 H-NMR : Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ADR : Adriamycin ATM : Ataxia telangiectasia mutated ATR : Ataxia telangiectasia and Rad3-related Bak : Bcl-2 homologous antagonist killer Bax : Bcl-2-associated X protein Bcl-2 : B-cell lymphoma 2 Bcl-XL : B-cell lymphoma-extra large CaMK : Calcium/Calmodulin-dependent protein kinase CDH1 : Chromodomain helicase DNA-binding protein 1 CDK : Cyclin-dependent kinase CDKN1A : Cyclin Dependent Kinase Inhibitor 1A CDKN1C : Cyclin Dependent Kinase Inhibitor 1C CTCL : Cutaneous T cell lymphoma CTPT : Molecular formula CU : Connecting unit Cu-AAC : CuAAC - copper (I) catalyzed azid alkyn cycloaddition d : Doublet in 1H-NMR spectrum DABCO : 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octane dd : Doublet of doublet in 1H-NMR spectrum DCM : Dichloromethane DCP : Dicumyl peroxide DMF : Dimethylformamide DMEM : Dulbecco's modified Eagle's medium (cell culture cedium) DMSO : Dimethylsulfoxide DMSO-d6 : Dimethylsulfoxid deuterized DNA : Deoxyribonucleic acid DNA-PK : DNA-dependent protein kinase DNMTi : DNA methyltransferase inhibitors EA : Ethyl acetate E-cadherin : Epidermal cadherin EGFR : Epidermal growth factor receptor EMT : Epithelial-mesenchymal transition ESCC : Esophageal squamous cell carcinoma ESI : Electrospray ionization Fas : Fas cell surface death receptor FBS : Fetal bovine serum FDA : U. Food and Drug Administration G1-S : G1/S phase checkpoint in cell cycle Gly : Glycine Had1 : Histone deacetylase 1-like protein HAT : Histone acetyltranferase HDAC : Histone deacetylase HDACi : Histone deacetylase inhibitor HepG-2 : Hepatocellular carcinoma cell line HER2 : Human epidermal receptor 2 His : Histidine Hos3 : Histone deacetylase Hos3 HIF-1α : Hypoxia-inducible factor 1α HMTi : Histone methyltransferase inhibitor HR : Homologous recombination HR-MS : High-resolution mass spectrum Hsp90 : Heat shock protein 90 H : Yield (%) IAPs : Inhibitor of apoptosis proteins IC50 : The half maximal inhibitory concentration IL-10 : Interleukin-10 IR : Infrared Spectroscopy KRIBB : Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology Ku70/80 : DNA repair protein coml J : Coupling constant in 1H-NMR spectrum (Hz) m : Multiplicity in 1H-NMR spectrum MCF-7 : Michigan Cancer Foundation-7 (Breast cancer cell line) MDA-MD-231 : Breast cancer cell line MeCN : Acetonitrile MEF2 : Myocyte enhancer factor 2 MeOH : Methanol MORC2 : Microrchidia CW-type zinc finger protein 2 MRC-5 : Fetal lung fibroblast cell line MRN : DNA repair complex (MRE11-RAD50-NBS1) MTT : 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide NCoR : Nuclear receptor Co-Repressor 1 NF-κB : Nuclear Factor-kappa B NHEJ : Non-homologous end joining NuRD : Nucleosome remodeling and deacetylase protein complex NAD+ : Nicotinamide adenine dinucleotide pan-HDACi : pan HDAC inhibitors p21 : Cyclin-dependent kinase inhibitor p21 p53 : Tumor protein p53 p57 : Cyclin-dependent kinase inhibitor p21 P-gp : P-glycoprotein drug efflux pump PD-L1 : Programmed death-ligand 1 Phe : Phenylalanine PI : Propidium iodid PS : Phosphatidylserin PTCL : Peripheral T cell lymphoma RAD51 : RAD51 recombinase RAS : Rat sarcoma RNA : Ribonucleic acid RNAase : Ribonuclease ROS : Reactive oxygen species Rpd3 : Reduced potassium dependency-3 Rf : Retention factor in thin-layer chromatography s : Singlet in 1H-NMR spectrum SAHA : Suberoylanilid hydroxamic acid Ser : Serine SH-SY5Y : Human-derived neuroblastoma cell line SIN3A : Gen expression corepressor A Sir2 : Silent Information Regulator 2 SMRT : Silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptors STAT3 : Signal transducer and activator of transcription 3 SW620 : Human colon cancer cell line t : Triplet in 1H-NMR spectrum TBHP : Tert-Butyl hydroperoxide TFs : Transcription factors TLC : Thin layer chromatography TMS : Tetramethylsilan Trp : Tryptophane TSA : Trichostatin A Tyr : Tyrosine tonc : Melting point UV : Ultraviolet VEGFR : Vascular endothelial growth factor receptor WHO : World Health Organization ZBD : Zinc binding domain ZBG : Zinc binding group δ (ppm) : Chemical shifts in NMR spectrum ν : Wavelength corresponding to bond vibration in IR spectrum LISTS OF FIGURES Page Figure 1.

FDA-approved epigenetic drugs for cancer therapy. Opposing roles of HATs and HDACs in chromatin remodeling and transcriptional regulation. Classification of HDAC. General architecture of the HDAC catalytic domain featuring the main channel and isoform-specific sub-pockets.

Deacetylation Mechanism of HDAC8 (Class I HDAC). Deacetylation mechanism of HDAC4 (Class IIa HDAC). Molecular structures of selected HDAC inhibitors. Proposed mechanisms of action of HDAC inhibitors.

Pharmacophore structure of HDAC inhibitors. Structure of quinazoline and quinazolin-4(3H)-one. Representative anticancer agents bearing the quinazolin-4(3H)-one scaffold. Structure of derivative 15f in the study of Tran Khac Vu et al.

Structures of HDACi derivatives from the study by Pirali et al. Structures of HDACi derivatives from the study by Chen et al. Rational design of novel N-hydroxycinnamamide derivatives. Chemical structures of the six target N-hydroxycinnamamide derivatives.

Principle of the HDAC inhibition assay. Principle of the MTT cytotoxicity assay. Infrared spectrum (IR) of compound 7a. High-resolution mass spectrum (HR-MS) of compound 7a.

Structure of compounds 7a-f. 1H-NMR spectrum of compound 7a. 13C-NMR spectrum of compound 7a. Comparison chart of HDAC enzyme inhibition ability of compounds 7a-f and positive control SAHA.

Comparison chart of cytotoxic activity of compounds 7a-f, SAHA, and ADR on SW620 and MDA-MB-231 cancer cell lines. Effects of compound 7b on cell cycle. Effects of compound 7b on apoptosis. Infrared spectrum (IR) of compound 7a.

High-resolution mass spectrum (HR-MS) of compound 7a. Structure of compounds 7a-f. 1H-NMR spectrum of compound 7a. 13C-NMR spectrum of compound 7a.

Comparison chart of HDAC enzyme inhibition ability of compounds 7a-f and positive control SAHA. Comparison chart of cytotoxic activity of compounds 7a-f, SAHA, and ADR on SW620 and MDA-MB-231 cancer cell lines. Effects of compound 7b on cell cycle. Effects of compound 7b on apoptosis.

62 LIST OF TABLES Page Table 1. FDA-approved HDAC inhibitors. HDAC inhibitors under clinical investigation. Reagents used in synthesis.

Physical appearance and overall yield of synthesized compounds 7a-f. Rf values and melting points of synthesized compounds 7a-f. The IR spectral data of 7a-f. HR-MS results of synthesized compounds 7a-f.

1H-NMR spectral data of compounds 7a-f. 13C-NMR spectral data of compounds 7a-f. Evaluation results of HDAC inhibitory activity and cytotoxicity of compounds 7a-f. Results of cell cycle analysis of compound 7b.

Results of the effect of 7b on apoptosis. Ratio of cytotoxicity against cancer cell lines SW620 and MDA-MB-231 compared to normal cell line MRC-5. 61 LIST OF SCHEMES Page Scheme 1. Representative synthetic routes to N3-substituted quinazolin-4(3H)-one derivatives.

Azide-Alkyne cycloaddition reactions. Mechanism of CuAAC as proposed by Sharpless et al. Revised bimetallic mechanism of CuAAC proposed by Fokin et al. General synthetic route to compounds 7a-f.

Synthesis of intermediate 2. Synthesis of intermediate 4a. Synthesis of intermediate 5a. Synthesis of intermediate 6a.

Synthesis of compound 7a. Synthetic pathway for compound 7b. Synthetic procedure of compound 7c. Synthetic procedure of compound 7d.

Synthetic procedure of compound 7e. Synthetic procedure of compound 7f. Proposed mechanism for the substitution reaction to generate the azide derivative. Proposed mechanism for the cyclization reaction forming quinazolin- 4(3H)-one derivatives.

Proposed mechanism for the nucleophilic substitution between quinazolin-4(3H)-one derivatives and propargyl bromide catalyzed by K2CO3 and KI. Proposed mechanism for hydroxamic acid formation in basic aqueous/MeOH medium. 52 INTRODUCTION Cancer is one of the leading causes of death worldwide. According to data from GLOBOCAN 2022, nearly 20 million new cases and 9.7 million deaths from cancer were recorded globally in 2022, and these numbers continue to rise significantly each year [1].

Among current treatment strategies, in addition to traditional therapies such as chemotherapy and radiation therapy, molecularly targeted approaches - particularly those aimed at epigenetic alterations - are receiving increasing attention due to their high specificity and ability to reverse pathological changes [2]. Among epigenetic modifications, the histone acetylation process, regulated by the enzyme histone deacetylase (HDAC), plays a key role in the initiation and progression of many types of cancer. HDAC has emerged as a promising therapeutic target, with several inhibitors already in clinical use. To date, the U.

Food and Drug Administration (FDA) has approved four HDAC inhibitors: vorinostat (Zolinza®, 2006), romidepsin (Istodax®, 2009), belinostat (Beleodaq®, 2014), and panobinostat (Farydax®, 2015) for the treatment of hematologic malignancies.