Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học các dẫn xuất mới của alkaloid dừa cạn tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

VÕ NGỌC BÌNH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC
CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA ALKALOID DỪA CẠN

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 9.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2018



Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Ngô Quốc Anh
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Đoàn Duy Tiên

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Cơ
sở, họp tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

1. Ngo Quoc Anh, Vo Ngoc Binh, Nguyen Le Anh, Nguyen Van Tuyen.
Synthesis and antitumor activity of new vinca-alkaloid mimicking
sarcodictyin features. Tạp chí hóa học, 2014, 52(6A) 242-246.
2. Q. A. Ngo, L. A. Nguyen, N. B. Vo, T. H. Nguyen, F. Roussi and V.
T. Nguyen. Synthesis and antiproliferativeactivity of new vinca
alkaloids containing an α, β-unsaturated aromatic side chain,
Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25, 5597-5600.
3. Võ Ngọc Bình, Nguyễn Lê Anh, Nguyễn Thúy Hằng, Trần Thị Yến,
Ngô Quốc Anh. Tổng hợp chọn lọc lập thể các dẫn xuất
hidydrocyanoanhydrovinblastine. Tạp chí hóa học, 2016, 54(6e2),
180-183.
4. Võ Ngọc Bình, Nguyễn Lê Anh, Nguyễn Thúy Hằng, Trần Thị Yến,
Ngô Quốc Anh. Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất vinca – ancaloit
mới từ 3’-cyanoanhydrovinblastine. Tạp chí hóa học, 2016, 54(6e2),
184-188.
5. N. B. Vo, L. A. Nguyen, T. L. Pham, D. T. Doan, T. B. Nguyen and
Q. A. Ngo. Straightforward access to new vinca-alkaloids via selective
reduction of a nitrile containing anhydrovinblastine derivative,
Tetrahedron Letters, 2017, 58, 2503-2506.


6. Vo Ngoc Binh, Nguyen Le Anh, Nguyen Thuy Hang, Tran Thi Yen,
Ngo Quoc Anh. Synthesis and antitumor activity of new vinca
alkaloids from 3’-cyanoanhydrovinblastine, Viet Nam Journal of
Chemistry, 2018 (Đã chấp nhận đăng).


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Ung thư là một nhóm các bệnh được đặc trưng bởi sự phát triển không kiểm
soát và sự lan truyền của các tế bào bất thường. Tỷ lệ ung thư trên toàn thế giới ước
tính khoảng 14 triệu trường hợp mới mỗi năm. Các nguồn lực to lớn đang được đầu
tư trên khắp thế giới để phát triển các chiến lược phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị
ung thư. Các công ty dược phẩm và các tổ chức chính phủ, phi chính phủ đều tham
gia tích cực vào việc phát hiện và phát triển các chất chống ung thư.
Các vinca alkaloid được phân lập từ cây dừa cạn Madagascar, Catharantus
roseus G. Don, chứa khoảng 130 terpenoid indole alkaloid. Giá trị lâm sàng của
chúng đã được công nhận vào đầu những năm 1965. Vì vậy loại hợp chất này đã
được sử dụng như các chất chống ung thư trong hơn 50 năm qua và là nhóm hợp
chất dẫn đầu cho sự phát triển thuốc. Ngày nay, hai hợp chất tự nhiên, vinblastine
(VLB) và vincristine (VCR) và hai dẫn chất bán tổng hợp, vindesine (VDS) và
vinorelbine (VRLB), đã được phê duyệt để sử dụng tại Hoa Kỳ. Do tầm quan trọng
dược phẩm và hàm lượng chiết xuất thấp của VLB, VCR và các alkaloid khác nên
Catharanthus roseus trở thành một trong những cây thuốc được nghiên cứu nhiều
nhất. Những nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoa học nhằm tìm thêm các hợp chất
khác có độc tính thấp hơn và khả năng điều trị cao hơn vẫn đang được tiếp tục.
Xuất phát từ cơ sở các kết quả nghiên cứu và tính cấp thiết trong thực
tiễn, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính
sinh
học các dẫn xuất mới của alkaloid dừa cạn”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất vinca alkaloid mới mang các nhóm thế
khác nhau trên các vị trí C-3’ và N-6’ thuộc vòng D của tiểu đơn vị velbanamine,
đồng thời đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất tổng hợp được.
3. Các phương pháp nghiên cứu
Sử dụng các phương pháp tổng hợp hữu cơ hiện đại đã biết, có cải tiến và
vận dụng thích hợp vào các trường hợp cụ thể. Sản phẩm phản ứng được làm
sạch bằng phương pháp sắc ký cột. Cấu trúc của sản phẩm được xác định bằng
các phương pháp phổ hiện đại như: IR, HR-MS, NMR. Hoạt tính sinh học được
đánh giá theo phương pháp của Monks trên hai dòng tế bào ưng thư KB và
HepG2. Phép thử độc tế bào ung thư bạch huyết cấp tính ở người HL-60, thử
nghiệm apoptosis được thực hiện tại 1Viện Dược lý và Độc học, Đại học


Würzburg, Cộng Hòa Liên Bang Đức. Phương pháp mô hình mô phỏng docking
phân tử được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Hóa học tính toán và Mô phỏng,
Khoa Hóa học - Trường Đại học Quy Nhơn.
4. Những đóng góp mới của luận án
 Tổng hợp được 23 hợp chất vinca alkaloid mới đi từ các alkaloid dừa cạn
thiên nhiên như catharanthine, vindoline, vinblastine và vincristine bao gồm:
– 12 dẫn xuất muối ammoni bậc IV của anhydrovinblastine, vinblastine,
vincristine và 18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 81a – 84c.
– 11 dẫn xuất mới từ 3'-cyanoanhydrovinblastine bao gồm 5 dẫn xuất
vinca alkaloid 92a – 92e thông qua việc khử chọn lọc 3’cyanoanhydrovinblastine 88. 6 dẫn xuất vinca alkaloid 93a – 93f thông qua
việc khử alkyl hóa aminomethyl 92c.
 Lần đầu tiên quy kết đầy đủ độ chuyển dịch proton và carbon đối với
hợp chất 3’-cyanoanhydrovinblastine 88 và xác định cấu hình tuyệt đối tại vị
trí C-3’ của hợp chất 88. Một phương pháp mới tổng hợp chất 88 cho hiệu suất
cao hơn nhiều phương pháp tổng hợp cũ (74% so với 32%).
 Cấu trúc của các chất mới đã được xác định bằng các dữ liệu phổ 1DNMR, 2D-NMR, IR và HRMS. Đặc biệt, sử dụng các phổ 2D – NMR: COSY,
HSQC, HMBC, NOESY đã xác định được cấu hình lập thể của 5 hợp chất mới
92a – 92e.
 Tiến hành thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào trên 2 dòng tế bào ung
thư KB và Hep-G2 của 23 dẫn chất mới. Kết quả, bốn hợp chất 83a, 83b, 84a,
84b thể hiện tính độc tế bào có chọn lọc và mạnh đối với dòng tế bào KB với
IC50 tương đương với vinblastine 1 và vincristine 2. Ba vinca alkaloid mới là
các dẫn xuất 81a-c xuất phát từ anhydrovinblastine 12 có hoạt tính gây độc tế
bào KB tốt hơn so với 12 và thậm chí tốt hơn so với Ellipcitine trong trường
hợp 81b. Các hợp chất vinca alkaloid lược giản 82a-c bằng cách thay thế
vindoline với 3,5-dimethoxyaniline (DMA) không làm mất đi hoạt tính mà còn cải
thiện họat tính đáng kể so với hợp chất gốc 18(S)-3’,5'dimethoxyanilinecleavamine 77.
 Lựa chọn 8 hợp chất 81a – 81c, 82a-b, 92a-92c có độc tính tế bào
mạnh để tiến hành docking trên tubulin. Kết quả cho thấy, 02 dẫn chất alkaloid
dừa cạn mới 92b và 82a có hoạt tính gây độc tế bào mạnh nhất thì cho tương
tác mạnh nhất với tubulin.
 Lần đầu tiên tiến hành thử cơ chế sinh học 02 chất chlorochablastine 83b
và chlorochacristine 84b trên các mô hình apoptosis, cell cycle, ức chế tăng sinh
tế bào so với các alkaloid thương phẩm. Kết quả cho thấy hai chất được lựa chọn
có hiệu lực tương tự như vinflunine là alkaloid dừa cạn bán tổng hợp thương
phẩm thế hệ mới nhất hiện nay.
2


5. Bố cục của luận án
Luận án có 138 trang bao gồm:
Mở đầu: 2 trang
Chương 1. Tổng quan: 27 trang
Chương 2. Thực nghiệm: 38 trang
Chương 3. Kết quả và thảo luận: 52 trang
Kết luận: 1 trang
Phần tài liệu tham khảo bao gồm 16 trang tài liệu được trích dẫn, các tài
liệu cập nhật đến năm 2018.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Microtubule - Một đích tác dụng quan trọng của các thuốc điều trị ung thư
1.1.1. Định nghĩa
1.1.2. Động học của microtubule
1.1.3. Các nhóm thuốc chống ung thư theo cơ chế tác dụng lên microtubule
1.2. Vinca alkaloid
1.2.1. Giới thiệu về vinca alkaloid
1.2.2. Tổng hợp các vinca alkaloid
1.2.2.1.
Bán tổng hợp
1.2.2.2.
Tổng hợp toàn phần
1.2.2.3.
Sinh tổng hợp và công nghệ sinh học
1.2.3. Mối quan hệ cấu trúc – hoạt tính của vinca alkaloid
1.2.3.1.
Những thay đổi trên phần khung vindoline
1.2.3.2.
Những thay đổi trên phần khung velbanamine
1.2.4. Ứng dụng lâm sàng của vinca alkaloid
1.3. Định hướng và mục tiêu của luận án
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và thiết bị
2.1.1. Hóa chất và dung môi
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu
2.1.2.1.
Phổ hồng ngoại IR
2.1.2.2.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR
2.1.2.3.
Phổ khối lượng MS và HRMS
2.1.2.3.
Năng suất quay cực riêng [α]D
2.2. Các phương pháp nghiên cứu
3


2.2.1. Các phương pháp tổng hợp hữu cơ
2.2.2. Phương pháp thử hoạt tính sinh học
2.2.3. Các phương pháp tinh chế và xác định cấu trúc
2.3. Tổng hợp một số dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa mạch nhánh
ketone α,β-không no
2.3.1. Tổng hợp anhydrovinblastine 12
2.3.2. Tổng hợp 18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77
2.3.3. Tổng hợp một số dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa mạch nhánh ketone
α,β-không no
2.4. Tổng hợp một số dẫn xuất vinca alkaloid mới từ 3’cyanoanhydrovinblastine 88
2.4.1. Tổng hợp 3’-cyanoanhydrovinblastine 88
2.4.2. Tổng hợp các dẫn xuất alkaloid mới thông qua việc khử có chọn lọc
dẫn xuất 3’-cyanoanhydrovinblastine 88
2.4.2.2.
Tổng hợp chất 3'R-cyano-(4’S,5’-dihydro)-anhydrovinblastine 83a
2.4.2.2.
Tổng hợp chất 3'R-cyano-(4’R,5’-dihydro)-anhydrovinblastine 92b
2.4.2.3.
Tổng
hợp
chất
(3'R-aminomethyl)-(4’S,5’-dihydro)anhydrovinblastine 92c
2.4.2.4.
Tổng hợp chất 3'S-cyano-4-deacetyl-anhydrovinblastine 92d và 3'Scyano-4-deacetyl-3-hydroxymethyl-anhydrovinblastine 92e
2.4.3. Tổng hợp một số dẫn xuất alkaloid mới thông qua việc khử alkyl hóa
của aminomethyl 92c
2.5. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của các chất nghiên cứu
Hoạt tính sinh học của các hợp chất được nghiên cứu theo phương pháp
gây độc tế bào của Monks (1991) trên hai dòng tế bào ung thư biểu mô KB và
ung thư gan HepG2 tại phòng thử hoạt tính Sinh học, Viện Hóa học và tại Viện
Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Phép
thử độc tế bào ung thư bạch huyết cấp tính ở người HL-60, thử nghiệm
apoptosis được thực hiện tại Viện Dược lý và Độc học, Đại học Würzburg,
Cộng Hòa Liên Bang Đức. Phương pháp mô hình mô phỏng phân tử docking
được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Hóa học tính toán và Mô phỏng, Khoa
Hóa học - Trường Đại học Quy Nhơn.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tổng hợp dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa mạch nhánh ketone α,βkhông no
4


Các hợp chất ketone α,β-không no là những hợp chất được tìm thấy nhiều
trong thiên nhiên như alkaloid, terpene, sesquiterpen, triterpenoid, chalcone và
flavone như daphnipaxianines trong cây Daphliphyllum paxianum, myrtenal từ
loài Citrus reticulata, zerumbone của Zingiber zerumbet, licorisoflavane A,
quercetin, kaemferol trong cây Morus alba L. hay isoliquirigenin từ cây
Glycyrrhiza glabra, curcumin từ loài Curcuma longa L. Đặc biệt, sarcodictyin
(71, 72) và eleutherobin 73 được phân lập từ một số loài san hô mềm,.. ngay cả
chuỗi DNA của cơ thể sống cũng được tạo thành từ các hợp chất chứa nhóm
ketone α,β-không no như thymine và uracil.
Nhóm ketone α,β-không no có vai trò quan trọng cả về mặt hóa học và
sinh học. Về mặt hóa học, các hợp chất ketone α,β-không no là chất trung gian
chìa khóa để tổng hợp nhiều chất quan trọng như flavonoid, pyrazoline,
diazepine, pyrimidine,…Về mặt sinh học, các hợp chất chứa nhóm ketone
α,β-không no được xác định là có nhiều hoạt tính sinh học bao gồm hoạt tính
kháng viêm, hoạt tính chống sốt rét, hoạt tính chống ký sinh trùng, hoạt tính
chống huyết áp hay loại bỏ yếu tố NF-κB gây ra nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt
là hoạt tính gây độc tế bào do nhóm này được xem như là các Michael acceptor
đối với nhóm thiol của một số protein hay khả năng định hướng các tế bào ung
thư chết theo chương trình. Chính vì vậy, các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no luôn là đối tượng nghiên cứu hấp dẫn của các nhà khoa học, một số
thuốc chứa nhóm này cũng đã được sử dụng hiệu quả trong điều trị bệnh
như AZT, Edoxudine, Zalcitabine, Griseofulvin và nhiều các chất khác chứa
nhóm này phân lập từ thiên nhiên được sử dụng trong hỗ trợ điều trị điều trị
bệnh ung thư.

Hình 3.3. Hợp chất lai giữa ketone α,β-không no và vinca alkaloid
Do đó, chúng tôi đã nghiên cứu và tổng hợp một loạt các vinca alkaloid mới
có chứa mạch nhánh là các hợp chất ketone α,β-không no liên kết với amin bậc ba
trên phần velbanamine tạo thành các muối amoni bậc bốn và xác định hoạt tính

5


chống ung thư của chúng. Tổng hợp các hợp chất vinca alkaloid đơn giản bằng cách
thay thế vindoline với 3,5-dimethoxyaniline (DMA) cũng đã được nghiên cứu.

Sơ đồ 3.1. Quy trình chung tổng hợp các hợp chất 76a-c. Hóa chất và điều kiện:
(a) ArCHO, MeOH, nhiệt độ phòng. (b) NBS, p-TsOH, CH3CN, nhiệt độ phòng
Trước tiên, tổng hợp các alkylbromide 76a-c chứa hợp phần ketone α,βkhông no bắt đầu bởi phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt của arylcarboxaldehyde
và acetone trong methanol ở nhiệt độ phòng. Sau đó, sản phẩm ngưng tụ được
bromo hóa chọn lọc ở vị trí α-methylketone của 75a-c áp dụng dụng quy trình của
nhóm tác giả Lee Jong Chan, sử dụng NBS trong sự hiện diện của axit ptoluenesulfonic ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ, thu được sản phẩm 76a-c với hiệu
suất 70-73%.

Sơ đồ 3.2. Tổng hợp các vinca alkaloid chìa khóa 12 và 77. Hóa chất và điều
kiện: (a) (i) Vindoline (V) hoặc 3,5-dimethoxyaniline (DMA), FeCl3, glycineNaCl 0,1M, HCl 0,1 N, (ii) NaBH4, NH4OH
Các hợp chất 12, 77 được tổng hợp theo phương pháp đã được mô tả
trước đây bởi Vukovic với hiệu suất tốt (76-85%). Theo đó, chúng tôi thực hiện
phản ứng ghép nối giữa catharanthine và vindoline (hoặc 3,5-dimethoxyaniline)
với sự có mặt của ion sắt III trong môi trường nước có tính axit, sau đó khử hóa
bằng NaBH4 thu được hợp chất 12 và 77 (Sơ đồ 3.2).
Trong hóa học Hữu cơ, phản ứng Menshutkin là một cách dễ dàng và
hiệu quả để chuyển một amin bậc ba thành muối ammonium bậc bốn thông qua
alkylhalide. Bằng phản ứng Menshutkin, 12 muối amoni bậc bốn mới thu được
sau khi khuấy một đương lượng alkylbromide 76a-c ở nhiệt độ phòng trong
THF với các vinca alkaloid là anhydrovinblastine 12, 18(S)-3’,5'6


dimethoxyanilinecleavamine 77, vinblastine 1, vincristine 2 (Sơ đồ 3.4). Các
sản phẩm cuối 81a-84c thu được với hiệu suất 63-72%.

Sơ đồ 3.4. Tổng hợp các vinca alkaloid mới chứa mạch nhánh ketone α,β-không no
Các hợp chất được miêu tả đầy đủ bằng cách sử dụng các phổ 1D, 2D
NMR và phổ khối phân giải cao HR-EI-MS. Nhìn chung, khi so sánh với phổ
của hợp chất ban đầu những thay đổi quan trọng trên phổ NMR của chúng được
quan sát thấy xung quanh vị trí N-6’, đặc biệt đối với vị trí 5’, 7’, 19’ và 22’, sự
cộng hưởng proton và carbon trên phần vidoline thay đổi không đáng kể.
Các vinca alkaloid là phân tử có cấu trúc phức tạp nên việc gán phổ NMR
của các vinca alkaloid phải được tiếp cận thận trọng. Việc phân tích cấu trúc của
các hợp chất thu được được chúng tôi tiếp cận theo từng phần khung cấu trúc
trong phân tử, trước hết là phần khung vindoline và sau đó là phần velbanamine
chứa mạch nhánh ketone α,β-không no.
7


Hình 3.4. Cấu trúc hợp chất lai vinca alkaloid – ketone α,β-không no 81a-c
Cấu trúc của các vinca alkaloid bisindole như anhydrovinblastine đã được
chứng minh bởi Szantay, Kutney, Webb Andrews. Dữ liệu phổ NMR của hợp
chất 81a-c được so sánh với hợp chất ban đầu anhydrovinblastine 12. Sự cộng
hưởng proton trên phần vindoline thay đổi không đáng kể. Một số pic được xác
định dễ dàng trên phổ 1H NMR với độ dịch chuyển hóa học và tương tác của
chúng. Những pic này sau đó được sử dụng như là điểm khởi đầu thuận tiện cho
việc gán các tín hiệu tiếp theo. Các tín hiệu cộng hưởng 1H, 13C NMR trên phần
vindoline của hợp chất 81b được liệt kê trong Bảng 3.1.

Hình 3.5. Cấu trúc và đánh số theo IUPAC trên phần vindoline
Bảng 3.1. Dữ liệu phổ NMR trên phần vindoline của hợp chất 81b và
anhydrovinblastine 12 trong CDCl3
Vị trí
Hợp chất 81b
Anhydrovinblastine 12
δH, J (Hz)
δC
δH, J (Hz)
1
2
3,81(s, 1H)
83,06 3,72 (s, 1H)
3
79,85
4
5,43 (s, 1H)
76,53 5,45 (s, 1H)
5
42,65
6
5,36 (d, J = 15,7, 129,7 5,30 (d, J = 15,5, 1H)
1H)
7
5,89 (dd, J =
125,20 5,86 (dd, J = 10,2/
10,1/ 4,4, 1H)
4,5, 1H)
8

δC
83,2
79,7
76,4
42,7
130,0
124,6


8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
C16-OCH3
N-CH3
C3-COOCH3
C3-COOCH3
C4-OCOCH3
C4-OCOCH3

2,08 (d, J = 7,5,
1H)
3,33 (m, 1H)

50,02

2,82 (d, J = 16,0, 1H)
3,37 (m, 1H)

50,3

2,72 (m, 1H)
3,33 (m, 1H)
2,06 (m, 1H)
2,22 (m, 1H)

50,3

2,47 (m, 1H)
3,23 (m, 1H)
1,84 (m, 1H)
2,15 (m, 1H)

50,3

6,55 (s, 1H)
6,14 (s, 1H)
2,83 (s, 1H)
1,38 (m, 1H)
1,78 (m, 1H)
0,87 (t, J = 7,4,
3H)
3,87 (s, 3H)
2,76 (s, 3H)
3,81(s, 3H)
2,13(s, 3H)

45,44
53,4
124,08
122,4
118,4
157,91
94,22
153,6
65,00
30,85
8,54
55,8
38,04
171,1
52,21
171,6
21,20

6,55 (s, 1H)
5,45 (s, 1H)
2,66 (s, 1H)
1,35 (m, 1H)
1,79 (m, 1H)
0,80 (t, J = 7,4, 3H)
3,82 (s, 3H)
2,72 (s, 3H)
3,80 (s, 3H)
2,10 (s, 3H)

44,6
53,3
122,8
123,5
121,1
158,0
94,2
152,7
65,4
30,9
8,4
55,9
38,3
170,9
52,2
171,6
21,1

Trên phần vindoline, dựa trên sự so sánh với dữ liệu phổ
anhydrovinblastine 12, dễ dàng định vị các tín hiệu proton của nhóm methyl NCH3, C16-OCH3, H-21, C3-COOCH3 và C4-OCOCH3 ở 2,76 (s, 3H), 3,87 (s,
3H), 0,87 (t, J = 7,4 Hz , 3H), 3,81(s, 3H) và 2,13 (s, 3H). Tín hiệu doublet và
double doublet của proton H-6 và H-7 ở 5,36 (d, J = 15,7 Hz, 1H) và 5,89 (dd,
J = 10,1/ 4,4 Hz, 1H), trên phổ COSY cả proton H-6 và H-7 đều tương tác với
hai proton H-8. Hai tín hiệu singlet cộng hưởng ở 6,55 (s, 1H) và 6,14 (s, 1H)
được gán cho proton nhân thơm H-14 và H-17. Trên phổ COSY, hai tín hiệu
cộng hưởng tại 1,78 (m, 1H, H-20b) và 1,38 (m, 1H, H-20a) tương tác với nhau
và tương tác với proton H-21. Phổ HMBC xuất hiện các tương tác của proton ở
3,81 (s, 1H, H-2) với các nguyên tử carbon ở 38,1 (N-CH3), 45,5 (C-11), 53,5
(C-12), 76,5 (C-4) và 79,9 (C-3). Tín hiệu singlet ở 5,43 (s, 1H) được gán cho
proton H-4 do proton này cạnh nhóm –OCOCH3 nên chuyển dịch về phía
trường thấp. Trên phổ HMBC, proton H-4 tương tác với các nguyên tử carbon ở
30,9 (C-20), 42,7 (C-5), 129,7 (C-6) và 171,1 (C3-COOCH3). Tín hiệu singlet
9


cộng hưởng ở 2,83 (s, 1H) được gán cho proton H-19, trên phổ HMBC thì H-19
tương tác với các nguyên tử carbon 30,9 (C-20), 50,1 (C-10), 53,5 (C-12), 76,5
(C-4) và 83,1 (C-2). Trên phổ COSY, các proton H-10 tương tác với H-11.

Hình 3.6. Cấu trúc và đánh số theo IUPAC trên phần velbanamine
Bảng 3.2. Dữ liệu phổ NMR trên phần velbanamine của hợp chất 81b và
anhydrovinblastine 12 trong CDCl3
Vị trí
Hợp chất 81b
Anhydrovinblastine 12
δH, J (Hz)
δC
δH, J (Hz)
1’
2,63 (m, 1H)
33,85 2,40 (m, 1H)
3,12 (m, 1H)
3,04 (m, 1H)
2’
2,02 (m, 1H)
30,68 1,30 (m, 1H)
3’
5,60 (s br, 1H)
121,8 5,45 (s, 1H)
4’
132,87
5’
4,45 (m, 1H)
64,35 3,28 (m, 1H)
4,56 (m, 1H)
3,52 (d, J = 16,0, 1H)
7’
4,45 (m, 1H)
53,40 3,4 (m, 1H)
4,47 (m, 1H)
3,4 (m, 1H)
8’
3,30 (m, 1H)
19,93 3,05 (m, 1H)
3,87 (m, 1H)
3,41 (m, 1H)
9’
107,66
10’
129,1
11’
7,57 (d, J = 8,1, 1H)
117,44 7,51 (d, J = 7,7, 1H)
12’
7,16 – 7,26 (m, 1H)
120,6 7,20 – 7,10 (m, 1H)
13’
7,16 – 7,26 (m, 1H)
123,6 7,20 – 7,10 (m, 1H)
14’
7,16 – 7,26 (m, 1H)
111,27 7,20 – 7,10 (m, 1H)
15’
134,75
N-H
8,36 (s, 1H)
8,04 (s, 1H)
17’
132,8
18’
54,6
19’
4,11 (m, 1H)
63,09 2,55 (br d, J = 14,0, 1H)
4,53 (m, 1H)
3,31 (m, 1H)
20’
2,04 (m, 2H)
27,26 1,92 (dd, J = 14,5/7,5,
1H)
21’
1,07 (t, J = 7,4, 3H)
11,50 0,98 (t, J = 7,5, 3H)
22’
3,68 (s, 1H)
70,5
23’
191,18
24’
6,90 (d, J = 16,5, 1H)
123,90
25’
8,25 (d, J = 16,5, 1H)
147,27
10

δC
34,3
32,9
123,5
140,0
52,1
54,3
25,9
117,3
129,4
118,3
122,2
118,3
110,5
135,0
131,0
55,5
45,9
27,8
12,2


26’
27’, 31’
7,66 (d, J = 8,4, 2H)
28’, 30’
7,40 (d, J = 8,5, 2H)
29’
C18’-COOCH3
C18’-COOCH3 3,68 (s, 3H)

132,1
130,6
129,4
137,9
173,09
52,83 3,62 (s, 3H)

174,6
53,3

Trên phần velbanamine, tín hiệu N-H và H-3’ có thể được định vị dễ dàng
ở 8,36 (s, 1H) và 5,60 (s br, 1H). Sử dụng H-3’ làm điểm bắt đầu, có thể xác
định các proton H-1’, H-2’ và H-19’ dựa trên phổ COSY. Ba tín hiệu cộng
hưởng proton methyl H-21’, C18’-COOCH3 ở 1,07 (t, J = 7,4 Hz, 3H) và 3,68
(m, 3H) không có sự thay đổi nhiều so với trong anhydrovinblastine 12. Trên
phổ COSY, các proton methylene H-20’ cộng hưởng ở 2,02 ppm tương tác với
proton H-21’ và tương tác allylic với proton H-3’ ở 5,60 ppm. Sự chuyển dịch
hóa học của proton methylene H-20’ hoàn toàn phù hợp với tính chất allylic của
nó. Hai tín hiệu cộng hưởng ở 4,45 và 4,56 ppm được gán cho proton H-5’ do
hai proton này có tương tác yếu với hai proton H-20’. Các proton còn lại trên
phần velbanamine là H-7’, H-8’ và proton thơm của nhân indole. Trên phổ
COSY, hai proton H-7’ tương tác yếu với proton H-5’ và tương tác với hai
proton H-8’. Độ chuyển dịch hóa học hai proton H-8’ ở 3,30 ppm và 3,87 ppm
không khác nhiều so với trong anhydrovinblasstine 12, trong khi đó, độ chuyển
dịch hóa học của hai proton H-7’ trong hợp chất 81b ở 4,45 và 4,56 ppm khác
nhiều so với hai proton H-7’ trong anhydrovinblastine 12 ở 3,61 và 3,44 ppm,
điều này có thể do ảnh hưởng của nhóm thế tại vị trí N-6’. Các proton thơm trên
nhân indole từ H-11’ đến H-14’ có thể dễ dàng xác định dựa trên phổ COSY,
HSQC và HMBC, bắt đầu từ H-11’ ở 7,57 (d, J = 8,1 Hz, 1H, H-11’) và ở 7,16
– 7,26 (m, 3H, H-12’, H-13’, H-14’). Như vậy, về cơ bản chúng tôi đã hoàn
thành việc gán phổ proton trên hai phần khung vindoline và velbanamine. Dễ
thấy, khi so sánh với hợp chất ban đầu các tín hiệu cộng hưởng proton và
carbon-13 trên phần khung vindoline thay đổi không đáng kể, sự thay đổi quan
trọng trên phổ NMR của 81b được quan sát thấy xung quanh vị trí N-6’, đặc
biệt đối với vị trí 5’, 7’, 19’ và 22’ (xem Bảng 3.2). Trên phổ 1H-NMR của hợp
chất 81b, vùng trường thấp xuất hiện 4 tín hiệu cộng hưởng tại 7,66 (d, J = 8,4 Hz,
2H-H-27’, H-31’) và 7,40 (d, J = 8,5 Hz, 2H-H-28’, H-30’) đặc trưng cho nhân
thơm đã được thế ở vị trí para. Hai tín hiệu doublet ở 8,25 ppm và 6,9 ppm có
cùng hằng số tách J = 16,5 Hz đặc trưng cho proton olefin cạnh nhóm carbonyl H25’ và H-24’. Phổ khối phân giải cao HR-EI-MS của hợp chất 81b cho pic ion
giả phân tử M+ có m/z 971,4366 (tính toán cho công thức M+ C56H64ClN4O9,
971,4356) xác nhận một nhóm thế alkylbromide 76b đã đính vào
11


anhydrovinblastine 12. Như vậy, nhóm thế alkylbromide 76b đã đính trên phần
khung velbanamine của anhydrovinblastine 12.
Cấu hình ở trung tâm bậc bốn N-6’ là yếu tố quyết định sự định hướng của
các ketone α,β-không no, chính nó là cơ sở cho sự tương tác của hợp chất này với
tubulin. Theo cấu trúc tia X của vinblastine, cặp electron không phân chia ở
nguyên tử nitơ được định hướng sao cho cấu hình tuyệt đối của nhóm amino bậc
ba là S. Do đó, cấu hình tuyệt đối ở N-6’ cho hợp chất 81b là cấu hình S.
Bằng cách tiếp cận tương tự, dựa trên các dữ liệu phổ 1D, 2D NMR và
phổ khối phân giải cao HR-EI-MS chúng tôi đã chứng minh được cấu trúc của
các hợp chất còn lại 81a, 81c-d, 83a-84d.
Tiếp theo là ví dụ về phân tích cấu trúc các hợp chất vinca alkaloid lược
giản bằng cách thay thế vindoline với 3,5-dimethoxyanilin (DMA).

Hình 3.10. Cấu trúc hợp chất 82b và cách đánh số theo IUPAC
Phổ khối HR-EI-MS cho pic ion phân tử M+ có m/z 668,2866 ứng với
công thức theo lý thuyết C39H43ClN3O5+ xác nhận một nhóm alkylbromide 76b
gắn vào 18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77. Trên phổ 1H-NMR của
hợp chất 82b xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng của proton có mặt trên
phân tử. Vùng trường thấp, 4 tín hiệu cộng hưởng tại 7,62 (d, J = 8,5 Hz, 2H,
H-27’, H-31’) và 7,38 (d, J = 8,5 Hz, 2H, H-28’, H-30’) đặc trưng cho nhân
thơm đã được thế ở vị trí para. Hai tín hiệu doublet ở 8,03 ppm và 6,88 ppm có
cùng hằng số tách J = 16,2 Hz đặc trưng cho proton olefin H-25’ và H-24’. Tín
hiệu proton nhân indole cộng hưởng tại 7,44 (m, 1H, H-11’), 7,25 (m, 2H, H13’, H-14’), 7,07 (t, J = 7,3 Hz, H-12’) và 8,40 (s, N-H). Trên nhân aniline, tín
hiệu singlet cộng hưởng của 6 proton tương đương của 2 nhóm methoxi -OCH3
tại 3,76 ppm và hai tín hiệu proton H-2 và H-6 cộng hưởng tại 5,96 ppm và 6,00
ppm. Trên phổ 13C NMR và DEPT của hợp chất 82b, cho thấy rõ tín hiệu
carbon của nhóm carbonyl ở 191,03 (C-23’) và 172,76 (C18’-COOCH3). Trên
phổ 1H NMR và HSQC xác nhận tín hiệu proton không tương tác với carbon ở
5,29 (s, 2H) đó là tín hiệu proton –NH2 trên nhân aniline.
12


Bảng 3.3. So sánh phổ 1H NMR (CDCl3) của hợp chất 82b và 18(S)-3’,5'dimethoxyanilinecleavamine 77
Vị trí Hợp chất 82b
18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77
5’
4,45 (m, 1H)
3,30 (m, 1H)
6,11 (m, 1H)
3,40 (m, 1H)
7’
4,26 (m, 1H)
3,00 (dd, J = 13,6Hz/ 4,6Hz, 1H)
4,40 (m, 1H)
3,15 (m, 1H)
19’
4,18 (d, J = 15,9 Hz, 1H) 2,50 (d, J = 12,8Hz, 1H)
4,65 (d, J = 15,9 Hz, 1H) 3,54 (m, 1H)
22’
3,64 (s, 2H)
2
5,96 (s, 1H)
5,88 (s, 2H)
6
6,00 (s, 1H)
7,8
NH2

3,76 (s, 6H)
5,29 (s, 2H)

3,72 (s, 6H)
-

Dữ liệu phổ của hợp chất 82b được so sánh với hợp chất ban đầu 18(S)3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77 (xem Bảng 3.3). Dễ thấy, các tín hiệu
cộng hưởng proton và carbon-13 trên phần khung velbanamine xung quanh vị
trí N-6’ thay đổi so với hợp chất ban đầu, đặc biệt đối với vị trí 5’, 7’, 19’ và
22’. Từ những dữ liệu trên cho thấy nhóm thế ketone α,β-không no đã được gắn
vào 18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77 tại vị trí N-6’ trên phần khung
velbanamine.
Cấu hình ở trung tâm bậc bốn N-6’ là yếu tố quyết định sự định hướng
của các ketone α,β-không no, chính nó là cơ sở cho sự tương tác của hợp chất
này với tubulin. Theo cấu trúc tia X của vinblastine [142], cặp electron không
phân chia ở nguyên tử nitơ được định hướng sao cho cấu hình tuyệt đối của
nhóm amino bậc ba là S. Do đó, cấu hình tuyệt đối ở N-6’ cho hợp chất 82b là
cấu hình S.
Tương tự như vậy, cấu trúc của hợp chất 82a, 82c cũng được chứng minh
bằng các phương pháp phổ 1D, 2D NMR và phổ khối phân giải cao HR-EI-MS.
Như vậy, chúng tôi đã tổng hợp được 12 muối amoni bậc bốn mới đi từ các
vinca alkaloid là anhydrovinblastine 12, 18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine
77, vinblastine 1, vincristine 2 (Sơ đồ 3.4). Các sản phẩm thu được 81a-84c thu
được với hiệu suất 62-72%. Ưu điểm của phương pháp này ở chỗ, phản ứng xảy ra
dễ dàng, hiệu suất tốt. Sản phẩm tạo ra bền hơn so với chất ban đầu, do trung tâm
phản ứng là nguyên tử nitơ trên amin bậc ba đã bị alkyl hóa. Đặc biệt, phản ứng
xảy ra rất chọn lọc tại vị trí N-6’ trên phần khung velbanamine điều này được lý
13


giải do cấu tạo chữ T của cấu trúc vinca alkaloid che chắn vị trí N-9 trên phần
vindoline và tính linh động của cặp electron trên amin bậc ba so với amin bậc một
trên nhân aniline.
3.2. Tổng hợp các dẫn xuất vinca alkaloid mới từ 3’-cyanoanhydrovinblastine 88
3.2.1.
Tổng hợp các dẫn xuất vinca alkaloid mới thông qua việc khử
chọn lọc 3’-cyanoanhydrovinblastine 88

Hình 3.14. Hợp chất 85, 86 và 87
Langlois và Potier đã lần đầu tiên tổng hợp các dẫn xuất nitril vinca
alkaloid (85, 86 và 87) thu được một hỗn hợp với hiệu suất thấp (<30%). Các
hợp chất nitril có thể đóng vai trò như một tiền chất quan trọng có phạm vi ứng
dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Ví dụ: sự khử nhóm nitril để tiếp cận
nhóm aminomethyl. Kết quả nhóm nucleophil amino này có thể trải qua một
loạt các phản ứng với các chất electrophil. Các nitril tự nhiên như các alkaloid
bis-indol từ Tabernaemontana elegans, lahadinines A và B từ Kopsia
pauciflora, saframycin A và cyanocycline A, có cả hoạt tính kháng khuẩn và
chống ung thư. Hơn nữa, một khảo sát các dược phẩm có chứa nitril và các hợp
chất tiềm năng lâm sàng cho thấy vai trò đáng chú ý của các nitril có thể đóng
vai trò như các bioisostere của carbonyl, halogen, hydroxyl và nhóm carboxyl.
Các nhóm nitril cho thấy cải thiện độc tính ADME.
Ở đây, chúng tôi báo cáo tổng hợp các dẫn xuất nitril mới của vinca alkaloid
từ 3’-cyanoanhydrovinblastine 88. Langlois và Potier lần đầu tiên tổng hợp 3’cyanoanhydrovinblastine 88 qua chất trung gian iminium liên hợp bằng cách sử
dụng anhydrovinblastine N-oxide. Chất trung gian 15 là kết quả của phản ứng
Polonovski cải tiến, sau đó được xử lý với dung dịch methanol bão hòa của KCN
nhưng chỉ thu được 3’-cyanoanhydrovinblastine 88 trong một hỗn hợp với hiệu suất
thấp (32%). Trong một thử nghiệm khác, phản ứng Polonovski ghép nối trực tiếp
5’-cyanocatharanthine 85 hoặc 3’-cyano-4’,5’-dihydrocatharanthine 86, 87 với
vindoline không thể thu được các hợp chất bis-indol tương ứng.
Trong luận án này, 3’-cyanoanhydrovinblstine 88 được điều chế riêng biệt
với hiệu suất tốt (74%) thông qua phản ứng Vukovic cải tiến, thực hiện phản ứng
14


ghép nối giữa catharanthine và vindoline với sự có mặt của ion sắt III trong môi
trường nước có tính axit, với tác nhân nitril là KCN trong NH4OH thu được hợp
chất 3’-cyanoanhydrovinblastine 88 (Sơ đồ 3.5).

Sơ đồ 3.5. Tổng hợp 3’-cyanoanhydrovinblastine 88. Hóa chất và điều kiện:
FeCl3.6H2O, glycine – NaCl 0,1M, HCl 0,1N, sau đó KCN/NH4OH
Hợp chất 88 được khẳng định cấu trúc bằng các phổ IR, NMR và MS, cấu
hình tuyệt đối được xác định dựa vào phổ NOESY.
Trên phổ HR-ESI-MS của 88 cho pic ion giả phân tử [M+H]+ có m/z =
818,4124 ứng với hợp chất có công thức C47H55N5O8 với số khối chính xác
[M+H]+ (m/z) theo lý thuyết là 818,4051. Trên phổ IR của hợp chất 88, xuất
hiện vân phổ đặc trưng cho nhóm nitril ở 2230 cm-1 và một vân mạnh đặc trưng
cho một enamin ở 1650 cm-1. Trên phổ 1H NMR, trong vùng trường thấp xuất
hiện tín hiệu cộng hưởng proton singlet ở 5,92 ppm đặc trưng cho proton
vinylic ở vị trí 5’, do proton này gần nguyên tử nitơ nên chuyển dịch về phía
trường thấp, điều này để phân biệt với với proton H-3’ khi nhóm nitrile thế ở vị
trí 5’. Như vậy, từ những phân tích ở trên, kết hợp với so sánh độ dịch chuyển
hóa học và các hằng số tương tác của hợp chất này đã được Potier công bố
trong tài liệu [90], hợp chất 88 được xác định là 3’-cyanoanhydrovinblastine.
Vukovic và đồng nghiệp trước đây đã phát triển một phương pháp để ghép
nối catharanthine 6 và vindoline 7 trong môi trường nước có tính axit. Họ đã
chứng minh và xác định cấu hình C18’S bằng cơ chế phản ứng [78]. Bước đầu
tiên, sắt xúc tác oxi hóa của amin bậc ba trên catharanthine tạo ra cation đặc biệt
14, tiếp theo là sự tấn công của vindoline theo cơ chế SN2 để tạo ra ion iminium
15, cuối cùng là sự cộng hợp của tác nhân cyano hóa. Việc bổ sung cyanide kim
loại kiềm như KCN, trong trường hợp này chỉ dẫn đến phản ứng cộng 1,4. Việc
chọn lọc của phản ứng cộng ion iminium không bão hòa α, β 15 thường do tính
“cứng”, “mềm” của tác nhân nucleophil, với nucleophil mềm như CN- thích hợp
cho cộng 1,4 [151-152]. Tiến hành phản ứng ở nhiệt độ cao dưới điều kiện bazơ
15


cũng thích hợp cho cộng 1,4. Đáng chú ý là hợp chất 88 tương đối bền, có thể kết
tinh ở dạng tinh thể. Langlois và Potier đã không xác định cấu hình của carbon C-3’
mang nhóm nitril trong hợp chất 88. Mặc dù, cấu trúc lập thể C-3’ trong hợp chất
86 được công bố là R bằng phân tích tia X đơn tinh thể [82, 143]. Dữ liệu phổ X-ray
của vinblastine, chỉ rõ cấu hình tuyệt đối ở C-2’ là R [142]. Trên phổ NOESY của
hợp chất 88, xuất hiện tương tác của proton tại vị trí C-3’ với proton tại vị trí C-2’.
Như vậy, cấu hình tuyệt đối tại vị trí C-3’ của hợp chất 88 là cấu hình S.
Chúng tôi đã tổng hợp các nitril mới có chứa vinca alkaloid từ 3’cyanoanhydrovinblastine 88, sử dụng các phản ứng khử khác nhau (Sơ đồ 3.8,
Bảng 3.4) cho phép tổng hợp các dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học thú vị.

Sơ đồ 3.8. Các dẫn xuất vinca alkaloid mới 92a-e thông qua sự khử chọn lọc 88
Bảng 3.4. Phản ứng khử 3’-cyanoanhydrovinblastine 88
ST
Chất khử
Xúc tác Dung môi Nhiệt độ Thời gian
Tỉ lệ sản phẩm
Hiệu suất
ο
T
( C)
(giờ)
92a, 92b, 92c, 92d, 92e
(%)
a
1
HCOOH-NEt3
Pd/C
THF
40
12
100:0:0:0:0
98(92a)
2b
NaBH3CN
Ni2B
MeOH
40
12
10:90:0:0:0
72(92b)
3c
NaBH4
CoCl2
EtOH
40
5
10:0:80:10:0
65(92c)
4c
NaBH4
Ni2B
EtOH
40
5
5:0:5:40:50
c
5
NaBH4
Co2B
EtOH
40
5
5:0:5:40:50
c
6
NaBH4
NiCl2
EtOH
40
5
10:0:40:50:0
7d
LiAlH4
THF
0 οC-RT
3
0:0:0:50:50
37(92d/92e)
a
nitril (0,05 mmol), Pd/C (10 mol%), THF (0,2 mL) và HCOOH-NEt3 (0,2 mL, 18,5 : 1), 40 οC.
b
nitril (0,05 mmol), NaBH3CN (20 đương lượng), Ni2B (2 đương lượng) trong MeOH, 40 οC.
c
nitril (0,06 mmol), NaBH4 (20 đương lượng), xúc tác (2 đương lượng) trong EtOH, 40 οC.
d
nitril (0,06 mmol), LiAlH4 (3 đương lượng) trong THF ở 0 οC - RT.

Ban đầu, hợp chất 88 được khử bằng khí H2 với xúc tác Pd/C, chúng tôi
không quan sát được bất kỳ sự hình thành sản phẩm nào thu được. Tuy nhiên,
16


khi sử dụng Pd/C (10%) với HCOOH-NEt3 là nguồn cung cấp hydro ở điều kiện đã
tối ưu trước đó [154], phản ứng hydro hóa đã khử chọn lọc nitril thơm thành các
amin bậc một tương ứng và khác với trường hợp hydro hóa các dẫn xuất acrylonitril
thường tạo ra một hỗn hợp các sản phẩm [154]. Trong trường hợp này, mặc dù
không phát hiện sự hình thành sản phẩm amin, chúng tôi thu được một sản phẩm
khử chọn lọc duy nhất ở vị trí C-4’ 92a với hiệu suất rất tốt (98%).
Cấu trúc của hợp chất 92a được chứng minh bằng các phương pháp phổ
IR, NMR và phổ khối phân giải cao HR-ESI-MS. Cấu hình tuyệt đối tại vị trí
C-4’ được xác minh trên phổ tương tác xa NOESY.
Phổ IR của 92a cho thấy sự biến mất của vân hấp thụ ở 1650 cm-1 của
enamin, trong khi giải hấp thụ của cyano ở 2229 cm-1 vẫn còn hiện diện. Phổ 1H
NMR của hợp chất 92a cũng chỉ ra sự vắng mặt của proton H-5’ ở 5,92 ppm. Trên
phổ HR-ESI-MS của hợp chất 92a cho pic ion giả phân tử có m/z = 820,42383 ứng
với hợp chất có công thức C47H58N5O8 với số khối chính xác [M+H]+ (m/z) theo lý
thuyết là 820,42854. Sự kết hợp các số liệu phổ HR-ESI-MS , 1H NMR, 13C NMR
và 2D NMR cho thấy sự hydro hóa của liên kết đôi ở vị trí C-4’. Ngoài ra, sự tương
tác NOESY giữa H-4’ và H-3’ xác nhận cấu hình tuyệt đối S của C-4’ trong 92a
Tiếp theo chúng tôi nghiên cứu việc khử xúc tác bằng cách sử dụng các
nguồn hydrid bao gồm NaBH4, NaBH3CN và LiAlH4 trong sự có mặt của
cobalt (II) và nikel (II) halogenua hoặc các boride tương ứng để khử một cách
có chọn lọc nitril, ester và nhóm chức olefin. Các nhóm chức này hầu như
không tham gia phản ứng khử nếu không có mặt xúc tác.
Đầu tiên, với tác nhân khử LiAlH4, không có dấu vết của sự khử nitril
thay vào đó chúng tôi thu được đồng thời hai sản phẩm với tỉ lệ (50 : 50), bằng
cách sử dụng phổ khối MS và sự biến mất của nhóm methoxycarbonyl
CH3OCO- và nhóm acetate CH3COO- tại vị trí C-3, C-4 trên phổ cộng hưởng từ
hạt nhân chúng tôi xác định được sản phẩm 4-deacetyl 92d và sản phẩm
deacetyl tại C-4 và khử este tại vị trí C-3 92e. Các dẫn xuất khử tương tự cũng
từng thu được khi vincristine được xử lý với NaBH4.
Trong trường hợp sử dụng hệ NaBH3CN/Ni2B, sự khử không dẫn đến sản
phẩm methylamino mà là các sản phẩm hydro hóa liên kết đôi tại vị trí C4’-C5’
92a và 92b (10:90). Trên phổ IR của hợp chất 92b chúng tôi vẫn quan sát thấy
có vân đặc trưng của nhóm nitril ở 2228 cm-1. Trên phổ 1H-NMR của hợp chất
92b, xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng hưởng từ của các proton trên khung cấu
trúc của phân tử. Trong vùng trường thấp, dễ thấy tín hiệu cộng hưởng proton
singlet ở 5,92 ppm đặc trưng cho tín hiệu proton vinylic tại vị trí 5' của hợp chất
88 đã bị mất. Sự kết hợp các số liệu phổ HR-ESI-MS , 1D NMR và 2D NMR
17


cho thấy sự hydro hóa của liên kết đôi ở vị trí C-4’. Không giống như hợp chất
92a, không có sự tương tác NOESY giữa H-4’ và H-3’ cho 92b, cho thấy cấu
hình tuyệt đối R của C-4’. Như vậy, tính chọn lọc hóa học (chemoselective) và
tính chọn lọc lập thể (stereochemistry) đã đạt được với olefin khi có mặt este và
nitril trong trường hợp của 92a,b.
Xử lý hợp chất 88 với NaBH4 và CoCl2, NiCl2 hoặc các boride tương ứng
trong EtOH thu được một sản phẩm amin mới cùng với các sản phẩm hydro hóa
olefin 83a, khử este 92e hoặc deacetyl 92d với các tỉ lệ khác nhau (Bảng 3.4).
Amin 92c được hình thành như sản phẩm chính với hiệu suất tốt khi sử dụng
CoCl2/NaBH4.
Phổ IR của amin 92c, không xuất hiện các dải hấp thụ cho enamin (1650
-1
cm ) và nhóm cyano (2228 cm-1). Phổ 1H-NMR cũng chỉ ra sự vắng mặt của
proton H-5' ở 5,92 ppm. Phổ HR-ESI-MS của hợp chất 92c xuất hiện pic ion
giả phân tử tại m/z 824,4597 [M+H]+ (tính toán lý thuyết cho công thức
C47H61N5O8 824,4520). Những dữ liệu này chứng tỏ cả nhóm nitril và liên kết
đôi C-4'-C-5' của hợp chất 88 đã được khử trong điều kiện của phản ứng. Giống
như hợp chất 92a, tương tác giữa H-4 'và H-3' đã được chỉ ra trên phổ NOESY,
xác nhận cấu hình tuyệt đối S của sản phẩm amin 92c ở C-4’.
Tóm lại, quy trình tổng hợp 3'S-cyanoanhydrovinblastine 88 từ hai Vincaalkaloid tự nhiên (catharanthine và vindoline) trong một bước với hiệu suất tốt
đã được thực hiện. Sự khử chọn lọc lập thể và chọn lọc hóa học hợp chất 88 dẫn
tới sự hình thành hai alkaloid vinca mới 92a và 92b bằng hai phương pháp khác
nhau. Khử thành công hợp chất 88 thành dẫn xuất methylamino 92c đã cung
cấp tiền chất cho các phản ứng kế tiếp. Ngoài ra, sự khử hợp chất 88 bởi LiAH4
thu được đồng thời hai sản phẩm 4-deacetyl 92d và sản phẩm vừa deacetyl tại
C-4 và khử este tại vị trí C-3 92e.
3.2.2.
Tổng hợp các dẫn xuất vinca alkaloid mới thông qua việc khử
alkyl hóa aminomethyl 92c
Trong mục trước chúng tôi đã trình bày các phản ứng khử hợp chất nitril
88 và đã thu được một kết quả quan trọng đó là sự khử hợp chất 88 với sự hiện
diện của NaBH4 xúc tác CoCl2 thu được sản phẩm methylamino 92c với hiệu
suất tốt. Nhóm nucleophil methylamino có thể trải qua một loạt các phản ứng
với các chất electrophil để tạo ra các dẫn xuất mới có hoạt tính thú vị. Theo đó,
chúng tôi tiến hành ngưng tụ amin 92c với một vài andehyde (p-vanillin, 4chlorobenzaldehyde, 2-naphthaldehyde, 4-(trifluoromethyl)benzaldehyde, 4-

18


imidazolecarboxaldehyde, indole-3-carboxaldehyde) và khử hóa bằng NaBH4
thu được các dẫn xuất vinca alkaloid mới theo sơ đồ 3.12.

Sơ đồ 3.12. Tổng hợp các dẫn xuất vinca alkaloid mới thông qua việc khử alkyl
hóa aminomethyl 92c
Cấu trúc của các hợp chất được chứng minh bằng các phương pháp phổ
1
H-NMR, 13C-NMR và HR-ESI-MS. Dữ liệu phổ của các chất thu được được so
sánh với hợp chất ban đầu 92c.
Trên phổ 1H-NMR của hợp chất 93a xuất hiện đầy đủ các tín hiệu cộng
hưởng của proton có mặt trong phân tử. Trong vùng trường thấp, ba tín hiệu
proton ở 6,76 (s, 1H, H-26’), 6,82 (d, J = 8,0 Hz, 1H, H-29’) và 6,62 (d, J = 7,9
Hz, 1H, H-30’), đặc trưng cho vòng thơm đã được thế ở vị trí meta và para.
Trên phổ COSY, hai tín hiệu proton ở 2,06 (m, 1H, H-22’a) và 2,60 (m, 1H, H22’b) tương tác với nhau và tương tác với proton H-3’. Hai tín hiệu singlet tại
3,45 ppm và 3,43 ppm được gắn cho proton methylen H-24’b và H-24’a. Trên
phổ HSQC, tín hiệu cộng hưởng singlet của một proton tại 1,92 ppm không tương
tác với carbon được gán cho proton amin no bậc hai N-H. Phổ HR-ESI-MS [MH]- cho pic ion giả phân tử có m/z = 858,4949 ứng với hợp chất có công thức tính
toán C55H69N5O10 với số khối chính xác [M-H]- (m/z) theo lý thuyết là 858,5044.
Kết hợp các dữ liệu phổ HR-ESI-MS, 1D và 2D NMR cho phép xác định cấu trúc
của chất 93a.
Tương tự như vậy, cấu trúc của hợp chất 93b-f, cũng được khẳng định
bằng các phương pháp phổ 1D NMR, 2D NMR và phổ HR-ESI-MS.
Như vậy, từ hợp chất amin 92c chúng tôi đã tổng hợp thành công sáu dẫn
xuất của 3'-cyanoanhydrovinblastine là các hợp chất 93a-f. Cấu trúc của các sản
phẩm được chứng minh bằng các phương pháp phân tích phổ hiện đại.
3.3. Đánh giá hoạt tính sinh học của các chất nghiên cứu
3.3.1.
Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro

19


3.3.1.1.
Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư biểu mô KB và ung thư gan
HepG2
Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa mạch
nhánh thơm α,β-ketone không no
Các dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa mạch nhánh thơm α,β-ketone
không no được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư
biểu mô KB, ung thư gan Hep-G2. Kết quả được đưa ra ở bảng 3.5.
Bảng 3.5. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất vinca alkaloid mới chứa
mạch nhánh ketone α,β-không no
STT
Hợp chất
KB (IC50 µM) HepG2 (IC50 µM)
1
1 (VLB.H2SO4)
0,02
0,34
2
2(VCR.H2SO4)
0,02
0,69
3
2,06
4,53
12
4
11,5
20,4
77
5
0,64
4,31
81a
6
0,28
1,75
81b
7
0,64
51,5
81c
8
4,16
10,9
82a
9
6,12
20,2
82b
10
9,11
86,8
82c
11
0,03
18,05
83a
12
0,06
7,77
83b
13
1,69
7,23
83c
14
0,08
7,94
84a
15
0,03
14,24
84b
16
1,67
2,44
84c
17
Ellipticine
1,66
2,07
Trong số hai dòng tế bào ung thư này, các hợp chất 83a, 83b, 84a, 84b
thể hiện tính độc tế bào có chọn lọc và mạnh đối với dòng tế bào KB với IC50
tương đương với vinblastine 1 và vincristine 2. Trong khi đó 83c và 84c thể
hiện hoạt tính yếu hơn nhiều so với hoạt tính của 1 và 2 nhưng vẫn tương
đương với chất ellipcitine. Cũng cần lưu ý rằng ba vinca alkaloid mới là các dẫn
xuất 81a-c xuất phát từ anhydrovinblastine 12 có hoạt tính gây độc tế bào KB tốt
hơn so với 12 và thậm chí tốt hơn so với Ellipcitine trong trường hợp 81b.
20


Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất vinca
alkaloid mới chứa mạch nhánh ketone α,β-không no còn được chúng tôi đánh
giá và so sánh với dãy các hợp chất lai vinca alkaloid – phomopsin đã được
xây dựng trước đó bởi tác giả Ngô Quốc Anh và các cộng sự [117]. Theo đó,
chúng tôi thấy rằng cả hai dãy vinca alkaloid - ketone α,β-không no và vinca
alkaloid – phomopsin với cùng hợp chất gốc ban đầu (AVLB) đều cho hoạt
tính gây độc tế bào mạnh (IC50 < 1 µM) trên dòng tế bào KB. Giá trị IC50 của
các vinca alkaloid - ketone α,β không no nằm trong khoảng 0,28 – 0,64 (µM),
giá trị IC50 của các vinca alkaloid – phomopsin nằm trong khoảng 0,08 – 0,7
(µM). Nếu so sánh giá trị IC50 của dãy vinca alkaloid – phomopsin với tất cả
các chất trong dãy vinca alkaloid – ketone α,β không no (Bảng 3.5) thì thấy
rằng, một số hợp chất trong dãy vinca alkaloid – ketone α,β không no có hoạt
tính gây độc tế bào tốt hơn như hợp chất 83a (0,03 µM), 83b (0,06 µM) và 84b
(0,03 µM).
Điều đáng chú ý là, việc lược giản phần vindoline trên dãy vinca alkaloid
– phomopsin bằng cách thay thế vindoline với 3,5-dimethoxyaniline (DMA)
thì các hợp chất thu được đều bị mất đi hoạt tính [118]. Trái lại, việc lược giản
phần vindoline trên dãy vinca alkaloid – ketone α,β không no bằng cách thay
thế vindoline với 3,5-dimethoxyaniline (DMA) không làm mất đi hoạt tính của
các hợp chất thu được mà còn cải thiện họat tính đáng kể so với hợp chất gốc
18(S)-3’,5'-dimethoxyanilinecleavamine 77.
Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất alkaloid mới từ 3’cyanoanhydrovinblastine
Các dẫn xuất alkaloid mới từ 3’-cyanoanhydrovinblastine được đánh giá
hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư biểu mô KB, ung thư gan
HepG2. Kết quả được thể hiện trên bảng 3.6.
Bảng 3.6. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất 3’cyanoanhydrovinblastine
STT
Hợp chất
KB
HepG2
(IC50 M)
(IC50 M)
1
0,41
0,43
88
2
0,55
0,55
92a
3
0,41
0,48
92b
4
16,84
24,49
92c
5
0,37
0,29
92d
6
2,26
2,34
92e
21


7
8
9
10
11
12
13

93a
93b
93c
93d
93e
93f
Vinblastine
sulfate

13,87
1,63
8,79
1,89
12,69
11,09
0,0099

11,93
1,10
6,90
14,73
72,49
1,86
0,011

Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trong dãy này
cho thấy. Các hợp chất 92a, 92b và thể hiện hoạt tính mạnh trên các dòng tế
bào KB và HepG2 với IC50 tương đương 88 và yếu hơn so với hoạt tính của
vinblastine sulfate. Trong khi đó, hợp chất 92d thể hiện hoạt tính tốt hơn hoạt tính
của hợp chất ban đầu 88. Các dẫn xuất 92c, 92e, 93a-f thể hiện hoạt tính độc tế
bào KB và HepG2 yếu hơn so với 88 và yếu hơn so với Vinblastine sulfate.
3.3.1.2.
Đánh giá hoạt tính sinh học ung thư bạch huyết cấp tính ở người HL-60
Đánh giá hoạt tính sinh học ung thư bạch huyết cấp tính ở người HL-60
như: tác dụng độc tế bào, sự tăng sinh, apoptosis, phân tích chu trình tế bào.
Chúng tôi đã lựa chọn 2 mẫu thử có hoạt tính độc tế bào đối với dòng tế bào
KB tốt nhất là 4-chlorochablastine 83b và 4-chlorochacristine 84b. Các kết quả
được so sánh với các vinca alkaloid cổ điển như vinblastine, vincristine,
vinorelbine và vinflunine.
Nhìn chung, vinca alkaloid mới chlorochablastine 83b và
chlorochacristine 84b cho thấy các hiệu lực tương tự như các chất vinca
alkaloid cổ điển. Nói chung, chúng có hiệu quả thấp hơn so với VBL, VCR và
VRB, nhưng cũng ngưỡng tác dụng như VFL là một thuốc đã được sử dụng
trong thực hành lâm sàng. Điều này có thể được coi như là một bằng chứng in
vitro rằng những chất này có thể có hiệu quả trong điều trị ung thư. Các nghiên
cứu tiếp theo cần phải giải quyết xem có những khác biệt cụ thể nào tùy tế bào,
đặc biệt là trong tế bào thần kinh và liệu những kết quả này cũng có thể được
quan sát thấy trong cơ thể người không?
3.3.2.
Kết quả Docking
Kết quả docking bằng phần mềm autodock trong dãy đầu tiên cho thấy.
Hợp chất 82a có khả năng gắn kết tốt nhất với tubulin do có năng lượng liên kết
(Estimated Free Energy of Binding) thấp nhất -11,5 (kcal/mol), hằng số ức chế
thấp nhất là 3,69 (nM) và độ lệch chuẩn RMSD = 50,673 Å. Kết quả này hoàn
22


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×