Nghiên cứu tổng hợp và xác định hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất hemiasterlin

1

MỞ ĐẦU

Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật

biển là xu hướng đang phát triển mạnh mẽ. Hiện nay, có khoảng gần 20000

hợp chất được phân lập từ sinh vật biển. Tuy nhiên, việc thu thập mẫu sinh

vật biển rất khó khăn và số lượng 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 đường sinh học hoặc hóa học.

Nghiên cứu tổng hợp toàn phần và bán tổng hợp các hợp chất có nguồn gốc

sinh vật biển được 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 [2,49-61].

Hemiasterlin là một tripeptit có hoạt tính chống ung thư ở ngưỡng

nM (0,3 nM) với nhiều dòng tế bào ung thư thực nghiệm, được phân lập từ

loài hải miên Hemiasterella minor vào năm 1994 [1]. Hoạt tính gây độc tế

bào của hemiasterlin do làm ngưng trệ sự phân bào ở giai đoạn metaphase

của động học tế bào nhờ ức chế quá trình polyme hóa tubulin và depolyme

hóa microtubule do gắn lên vị trí vinca peptit trên tubulin. Tác động này

tương tự như một số thuốc gắn lên tubulin đã được ứng dụng trong điều trị

ung thư như paclitaxel (3,9 nM) hoặc vinblastin (0,79 nM) [4].

Do hàm lượng trong thiên nhiên rất thấp và việc thu thập mẫu khó

khăn [1,2]. Hợp chất này có cấu trúc lý thú và hoạt tính sinh học cao nên

được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tổng hợp. Đã có rất nhiều

2

nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của hemiasterlin bằng cách thay đổi

các nhóm thế trên ba axit amin (ba block) của phân tử hemiasterlin tạo

thành các dẫn xuất hemiasterlin có cấu trúc độc đáo và hoạt tính rất lý thú

[1-9,34]. Trong số đó, các dẫn xuất có cấu trúc lược giản của hemiasterlin 2

và 3 có hoạt tính mạnh hơn cả hemiasterlin [7,8].

Các nghiên cứu cũng đã phát hiện một số hemiasterlin (63a, 63b) có

cấu hình phi thiên nhiên (R) của nguyên tử cacbon gắn với nhóm NH-metyl

trên block 1 vẫn thể hiện hoạt tính mạnh [9].

Ngoài ra, một số hợp chất thiên nhiên 4, 5 có độc tính mạnh với tế

bào ung thư có nhóm α,α-dimetylbenzylic được thay bằng hệ α,β￾cacbonylbenzylic[32,33,35].

Như vậy, nghiên cứu tổng hợp tìm kiếm các cấu trúc mới của

hemiasterlin, đặc biệt là các chất có cấu trúc lược giản vẫn đang được rất

nhiều nhà khoa học quan tâm. Do đó đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và xác

3

định hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất hemiasterlin” rất có ý nghĩa

khoa học và thực tiễn. Đề tài được thực hiện nhờ biến đổi cấu trúc ban đầu

của hemiasterlin bằng việc thay thế nhân N-metylindol bằng các bioisostere

naphthalen và benzofuran; tổng hợp các hợp chất có cấu hình thiên nhiên

(S) và phi thiên nhiên (R) của nguyên tử cacbon gắn với nhóm NH-metyl

trên block 1 và tổng hợp các dẫn xuất hemiasterlin có cấu trúc lược giản

chứa hệ α,β-cacbonyl-N-axetyl liên hợp (chứa hệ Michael) nhằm tìm kiếm

các hợp chất mới của hemiasterlin.

4

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1. HEMIASTERLIN

Hemiasterlin là nhóm các tripeptit thiên nhiên mạch thẳng được phân

lập từ loài hải miên Hemiasterella minor. Phân tử hemiasterlin được cấu

tạo từ ba đơn vị amino axit bất thường. Do có độc tính mạnh với nhiều

dòng tế bào ung thư nên được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.

Hiện nay, một số hemiasterlin đang được thử nghiệm điều trị ung thư ở giai

đoạn hai.

1.1.1. Phân lập hemiasterlin

Năm 1994, lần đầu tiên nhóm nghiên cứu của Kashman đã phát hiện

và phân lập được hemiasterlin (1) từ loài hải miên Hemiasterella minor ở

vịnh Dodwana với hàm lượng rất thấp 0,01% so với khối lượng mẫu khô

[1]. Cấu trúc phức tạp của hemiasterlin đã được Kashman chứng minh bằng

nhiều phương pháp phổ như phổ khối lượng phân giải cao bắn phá nhanh

ghép nối khối phổ (HRFABMS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D và

phổ IR đã khẳng định cấu trúc mạch thẳng của hemiasterlin gồm ba amino

axit bất thường sắp xếp lần lượt theo thứ tự A,B,C, nhưng không giải thích

được cấu hình không gian của các nhóm thế trên ba amino axit.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu của Raymond J. Andersen đã phân lập

được hai dẫn xuất khác của hemiasterlin là hemiasterlin A (5), hemiasterlin

5

B (6) từ loài hải tiêu Auletta và Cymbastella [2]. Do cấu trúc phức tạp của

hemiasterlin và hàm lượng hemiasterlin trong các mẫu hải tiêu rất thấp nên

đến năm 1996 cấu trúc không gian của hemiasterlin mới được khẳng định

nhờ phổ nhiễu xạ tia X [3], sau này được các nhà khoa học chứng minh

bằng nhiều phương pháp hiện đại [20].

Năm 1999, nhóm nghiên cứu của Chandra K. Westergaard, Michael

R. Boyd và các cộng sự đã phân lập được bốn dẫn xuất hemiasterlin (1),

hemiasterlin A, B và C (5-7) từ hai loài hải miên Auletta sp. và

Siphonochalina spp., đây là lần đầu tiên hemiasterlin C (7) được phân lập

chứng minh cấu trúc [5].

Như vậy, việc phân lập được hemiasterlin từ các loài hải miên với cấu

trúc độc đáo đã cuốn hút được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

phân lập nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có trúc lý thú từ sinh vật biển.

1.1.2. Hoạt tính sinh học của hemiasterlin

Kết quả sàng lọc hoạt tính ban đầu của Kashman đã khẳng định khả

năng gây độc tế bào ung thư P388 leukaemia của hemiasterlin (1) ở nồng

độ IC50 = 19 nM [1]. Năm 1995, Andersen đã thử nghiệm lại độc tính tế

bào của hemiasterlin trên dòng P388 leukaemia với nồng độ ức chế IC50 =

8,7 nM [2]. So sánh hai kết quả nghiên cứu, nhóm Andersen đã giải thích

do mẫu hemiasterlin của họ có độ sạch cao hơn, điều này phù hợp với sự

khẳng định của nhóm Kashman năm 1994 là mẫu hemiasterlin cho nghiên

cứu hoạt tính có độ sạch chưa cao [1,2]. Cũng trong công trình này,

Andersen đã khẳng định độc tính của hemiasterlin với nhiều dòng tế bào

khác như: ung thư vú MCF7 (ED50 = 0,089 µg/ml), ung thư

glioblastoma/astrocytoma U373 (ED50 = 0,012 µg/ml), ung thư ovarian

carcinoma HEY (ED50 = 0,0014 µg/ml), các dẫn chất hemiasterlin A, B có

hoạt tính gây độc tế bào mạnh hơn hemiasterlin (1) [2].

6

Năm 1997, nhóm nghiên cứu của Andersen đã phát hiện cơ chế

chống ung thư của hemiasterlin. Hoạt tính độc tế bào của hemiasterlin là do

làm ngưng trệ sự phân bào ở giai đoạn metaphase của động học tế bào nhờ

ức chế quá trình polyme hóa tubulin bởi sự gắn kết của hemiasterlin lên vị

trí Vinca peptit của tubulin. Tác động này tương tự như một số tác nhân

chống ung thư khác gắn kết lên tubulin đã được ứng dụng trong hóa trị liệu

ung thư paclitaxel hoặc vinblastin, ở khoảng liều ED50 từ 0,5 nM đến 28

nM [4,22,50].

Như vậy, nhóm chất hemiasterlin được phân lập từ loài hải miên

không chỉ có cấu trúc hóa học độc đáo mà chúng còn có hoạt tính gây độc

tế bào mạnh với nhiều dòng tế bào ung thư. Kết quả này đã mở ra hướng

nghiên cứu tìm các hợp chất chống ung thư mới có nguồn gốc sinh vật biển

[23].

1.2. TỔNG HỢP TOÀN PHẦN HEMIASTERLIN THEO ANDERSEN

Hemiasterlin có hoạt tính gây độc tế bào ung thư rất cao nên được

nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm tìm kiếm các thuốc mới cho

điều trị ung thư có nguồn gốc thiên. Tuy nhiên, hàm lượng của hemiasterlin

trong tự nhiên rất thấp (0,01%) và quá trình thu thập mẫu hải miên gặp

nhiều khó khăn nên quá trình phân lập hemiasterlin thường không đủ cho

nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính và cấu trúc [1]. Đặc biệt hemiasterlin có

cấu trúc rất độc đáo gồm ba đơn vị axit amin bất thường nên được nhiều

nhà tổng hợp hữu cơ nghiên cứu tổng hợp toàn phần. Từ các ý tưởng trên

Andersen và cộng sự đã đưa ra phương pháp tổng hợp toàn phần

hemiasterlin lần đầu tiên năm 1997 [6,7]. Để tổng hợp toàn phần

hemiasterlin, người ta phân tích tổng hợp ngược từ các block1, block 2 và

block 3 sau đó tổng hợp từng block và ghép nối các block tạo thành

hemiasterlin.

7

Hình 1.1. Cấu trúc các block của hemiasterlin

Bước khó nhất của qui trình tổng hợp hemiasterlin là block 1 là phải

điều khiển cấu hình bất đối của nhóm NH-metyl. Tổng hợp block 1 được

tóm tắt như sơ đồ 1.1 và sơ đồ 1.2 [6,7].

N

H

CO2H

N

CO2Me

N

CO2Me

N

CO2Me

CH2N2, Et2O KHMDS,

MeI, THF

KHMDS

MeI, THF

N

Me

CH2OH

N

Me

CHO

N

Me

CH=CHOMe

N

Me

CH2CO2H

N

Me

CH2CHO

DIBAL-H, THF,

-78 tíi 0 o

C

TPAP, NMO, CH2Cl2 Ph3PCH2OMeCl,

KOt-Bu, THF

TsOH,

dioxan, H2O

NaClO2, NaH2PO4,

t-BuOH, H2O

8 9 10 11

12

14 13

15 16

Me Me Me

Sơ đồ 1.1.

Đầu tiên, nguyên liệu indol-3-ylaxetic axit (8) được chuyển hóa

thành dẫn xuất metyl este 9 nhờ phản ứng với diazometan trong dung môi

dietyl ete, tiếp theo hợp chất 9 được 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 11. Sau đó, khử hóa chọn lọc chất 11

bằng tác nhân DIBAL-H trong THF ở nhiệt độ thấp tạo thành ancol bậc

một 12. Tiếp theo ancol 12 được oxy hóa chọn lọc bằng MNO trong sự có

mặt của TPAP trong dung môi diclometan tạo thành andehit 13. Tăng mạch

cacbon của chất 13 nhờ phản ứng Wittig với Ph3PCH2OMeCl, xúc tác t-

8

BuOK trong dung môi THF tạo thành chất 14, thủy phân chất 14 bằng

TsOH trong dioxan tạo thành andehyt 15, sau đó chất 15 được oxy hóa

bằng tác nhân natri clorit trong môi trường kiềm yếu tạo thành axit 16 (sơ

đồ 1.1).

Chất 16 được gắn với tác nhân Evan tạo thành chất 17, tiếp theo hợp

chất 17 được azit hóa chọn lọc bằng tác nhân trisyl azit tạo thành chất 18 có

độ chọn lọc lập thể cao nhờ định hướng của tác nhân Evan. Sau đó, azit 18

được khử hóa bằng hydro có xúc tác Pd(C) tạo thành amin 19. Nhóm amin

của chất 19 được bảo vệ bằng Boc nhờ phản ứng với Boc2O trong dung

môi etyl axetat tạo thành chất 20. Hợp chất 20 được loại bỏ tác nhân Evan

nhờ phản ứng oxy hóa bằng H2O2 trong môi trường kiềm LiOH tạo thành

axit 21, sau đó metyl hóa chất 21 bằng MeI có mặt của tác nhân kiềm NaH

trong dung môi DMF tạo thành chất 22. Thủy phân hợp chất 22 bằng LiOH

trong dung môi MeOH/H2O tạo thành axit 23 (block 1) (sơ đồ 1.2).

OH

O

N

O

O

O

16 17

KHMDS, trisylN3,

THF, -78oC

N

O

O

O

18

N3

OH

O

HN

Me

21

N

Me

N

Me

N

Me

N

Me

N O

OLi

1. Pivaloyl clorid, THF

2. , THF, -78oC

H2 N /Pd(C)

O

O

O

NH2

N

Me

19

N Boc2O, EtOAc

O

O

O

NH

N

Me

Boc

20

OH

O

HN

N Boc

Me

LiOH, H2O2, MeOH

OCH3

O

HN

N Me

Me

NaH, MeI, DMF LiOH, MeOH, H2O

22 23

24

Block 1

Sơ đồ 1.2.

Như trình bày ở trên Andersen tổng hợp các block riêng lẻ sau đó

tổng hợp hemiasterlin nhờ ghép nối từng block với nhau theo nguyên tắc

9

dipeptit block 2-3 ghép nối với block 1. Cho nên sau khi tổng hợp block 1

Andersen tổng hợp block 3 nhờ sử dụng nguyên liệu đầu cho tổng hợp

block 3 là L-Boc-valin. Cấu hình E-olefin trên block 3 được tổng hợp chọn

lọc nhờ phản ứng Wittig, sơ đồ tổng hợp block 3 được Andersen đưa ra

như sau:

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp block 3 của hemiasterlin

Nguyên liệu (S)-N-Boc-metylvalin 25 phản ứng với

[H2N(OMe)Me]Cl trong sự có mặt của DCC và i-Pr2NEt, trong dung môi

axetonitrin tạo thành Weinreb amit 26. Tiếp theo, khử hóa chất 26 với tác

nhân khử LiAlH4 trong THF ở -78o

C tạo thành andehit 27 với hiệu suất

55%. Phản ứng của chất 27 với tác nhân Wittig Ph3P=C(Me)CO2Et trong

dung môi CH2Cl2 tạo thành sản phẩm chọn lọc lập thể E-olefin 28. Sau đó

loại bỏ nhóm bảo vệ Boc của chất 28 bằng axit trifloaxetic tạo thành chất

29 (block 3) với hiệu suất 95%.

Andersen tổng hợp dipeptit block 2,3 (32) nhờ phản ứng ghép nối

của block 3 (29) với block 2 là L-Boc-leuxin (30) trong sự có mặt của các

tác nhân hoạt hóa PyBroP và DMAP, trong dung môi diclometan tạo thành

chất 31. Sau đó loại nhóm bảo vệ Boc nhờ phản ứng TFA tạo thành muối

32, tiếp theo muối 32 phản ứng với chất 23 (block 1) tạo thành dẫn xuất

etyl este 33 có nhóm bảo vệ Boc ở block 1. Nhóm Boc của este 33 được

loại bỏ nhờ phản ứng với TFA tạo thành chất 34, cuối cùng thủy phân chất

10

34 để loại bỏ nhóm etyl của đầu este bằng tác nhân tủy phân chọn lọc là

LiOH trong hỗn hợp dung môi metanol: nước ở nhiệt độ phòng trong thời

gian 15h tạo thành hemiasterlin (1) với hiệu suất 83% [2] (sơ đồ 1.4). Hiệu

suất tổng mà Andersen tổng hợp hemiasterlin từ nguyên liệu đầu là 0,6%.

Sơ đồ 1.4. Tổng hợp mạch nhánh của hemiasterlin

Như vậy, lần đầu tiên Andersen đã tổng hợp toàn phần hemiasterlin

với hiệu suất cao nhờ tổng hợp riêng biệt các block 1,2 và 3 sau đó ghép

nối block 2 với block 3 tạo thành dipeptit block 2-3, cuối cùng ghép nối

với block 1 tạo thành hemiasterlin. Đây là kết quả rất lý thú được nhiều nhà

khoa học quan tâm và cũng là phương pháp để chúng tôi áp dụng cho tổng

hợp các hemiasterlin mới nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có cấu trúc lý

thú và hoạt tính sinh học cao.

1.3. TỔNG HỢP DẪN XUẤT HEMIASTERLIN HTI-286

Từ thành công của phản ứng tổng hợp toàn phần hemiasterlin

Andersen đã nghiên cứu tổng hợp nhiều dẫn chất khác của hemiasterlin nhờ

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 thư của chúng [7,22,49]. Kết

11

quả đã nhận được một số dẫn xuất mới của hemiasterlin với cấu trúc độc

đáo và hoạt tính rất lý thú. Trong đó HTI-286 (35) là dẫn xuất có cấu trúc

lược giản của hemiasterlin với sự thay thế N-metyltryptophan bằng nhóm

phenyl, hoạt tính gây độc tế bào của HTI-286 (0,08 nM) mạnh hơn

hemiasterlin (0,3 nM). Ngoài ra, dẫn xuất bán tổng hợp khác của HTI-286

là chất 36, trong đó nhân phenyl có mang nhóm thế para-metoxyl còn có

hoạt tính mạnh hơn [8,22].

Sơ đồ tổng hợp HTI-286 được tóm tắt như sau [22,49]:

N OEt

O

N

H O

O

NH

OH

O

AlCl3

Benzen, 65oC

O

OH

KHMDS, trisylN3,

THF, -78oC

N

O

O

O

41

N3

OH

O

HN

Me

N O

OLi

1. Pivaloyl clorua, THF

2. , THF, -78oC

H2 N /Pd(C)

O

O

O

NH2

42

N Boc2O, EtOAc

O

O

O

NH

Boc

43

OH

O

HN

Boc

LiOH, H2O2, MeOH

OCH3

O

HN

Me

NaH, MeI, DMF

t

o phßng

LiOH, MeOH, H2O

46

24

O

N O

O

37 38 39

44 45

N CO2Et CF3CO2

32

Me

O

H3N

PyBOP

DMAP

CH2Cl2

iPrNHEt

47

LiOH, MeOH/H2O=2/1

t

o phßng

N OH

O

N

H O

O

NH

HTI-286 (36)

Sơ đồ 1.5. Tổng hợp HTI-286

12

Từ sơ đồ 1.5 ở trên nhận thấy phương pháp tổng hợp của HTI-286

của Andersen không có nhiều đột phá so với phương pháp tổng hợp toàn

phần hemiasterlin. Theo phương pháp này, block 1 được tổng hợp qua tám

giai đoạn từ nguyên liệu đầu là hợp chất 37 phản ứng benzen nhận được

chất chìa khóa 38. Tiếp theo hợp chất 38 được biến đổi qua 6 giai đoạn

khác tương tự như tổng hợp block 1 của hemiasterlin nguyên bản đã được

trình bày chi tiết trong sơ đồ 1.1 và sơ đồ 1.2. Có thể thấy việc phát hiện

HTI-286 có cấu trúc lược giản so với hemiasterlin nguyên bản nhưng hoạt

tính gây độc tế bào mạnh hơn là kết quả lý thú mở ra hướng tổng hợp các

hemiasterlin mới có cấu trúc lược giản hơn nhưng lại có hoạt tính cao.

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HEMIASTERLIN NHỜ

THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA BLOCK 1

Kết quả tổng hợp toàn phần hemiasterlin của Andersen đã khẳng

định sự khó khăn trong tổng hợp block 1, do phải thực hiện liên tiếp mười

lăm bước phản ứng cho hiệu suất không cao đồng thời phải điều khiển lập

thể của nhóm N-metyl. Do đó người ta đã có nhiều nghiên cứu nhằm cải

tiến phương pháp tổng hợp block 1 để tìm kiếm phương pháp mới đơn giản

hơn để tổng hợp và tìm kiếm các hemiasterlin mới có hoạt tính chống ung

thư cao hơn.

1.4.1. Phương pháp tổng hợp của Andersen

Sau khi đã tổng hợp thành công các dẫn xuất mới của hemiasterlin,

trong đó HTI-286 (36) là cấu trúc lược giản của hemiasterlin nhưng lại có

hoạt tính mạnh hơn hemiasterlin [7, 22], nhóm nghiên cứu của Andersen lại

tiếp tục công bố các kết quả mới nhờ thay thế cấu trúc mới của từng block

1, 2 và 3 để tổng hợp các hemasterlin mới có cấu trúc độc đáo hơn và hoạt

tính lý thú [8]. Trong đó phải kể đến sự thay đổi cấu trúc của block 1, nhóm

nghiên cứu có ba sự thay đổi trên block 1 của hemiaterlin là nhóm α,α￾dimetyl, nhóm NH-metyl và N-metylindol.

13

Sự thay đổi đầu tiên là sự vằng mặt của nhóm α,α-dimetyl trên block

1 của hemiasterlin. Nhờ ý tưởng này Andersen và các cộng sự đã tổng hợp

thành công hai dẫn xuất mới của hemiasterlin là chất 48, 49 vẫn thể hiện

hoạt tính gây độc tế bào cao.

Tiếp theo, sự thay đổi hoàn toàn nhân N-metylindol của hemiasterlin

nguyên bản bằng các nhóm thế đơn giản hơn Andersen và các cộng sự đã

phát hiện nhiều hợp chất hemiasterlin lược giản nhưng vẫn thể hiện hoạt

tính gây độc tế bào cao.

Sự thay đổi cuối cùng trên block 1 của Andersen là nhóm NH-metyl

được thay thế bằng các nhóm N-axylmetyl và NH2 tạo thành các

hemiasterlin mới vẫn thể hiện hoạt tính.

Như vậy, Andersen và các công sự đã có đóng góp rất quan trọng

cho tổng hợp các hemiasterlin mới có cấu trúc lược giản ở block 1. Đây là

kết quả rất lý thú để các nhà khoa học quan tâm và cũng là một mục tiêu

quan trọng trong luận án nhằm tổng hợp các hemiasterlin mới có cấu trúc

lược giản nhưng vẫn thể hiện hoạt tính cao.

14

1.4.2. Phương pháp tổng hợp của Ayako Yamashita [9]

Các phương pháp tổng hợp toàn phần hemiasterlin và các dẫn xuất

đã được trình bày ở trên cho thấy tất cả các block 1 đều được tổng hợp qua

nhiều giai đoạn với hiệu suất thấp, trung tâm lập thể của block 1 là N-metyl

phải được điểu khiển bằng tác nhân bổ trợ Evan. Khắc phục các nhược

điểm tổng hợp block1 của hemiasterlin trước đây, Ayako Yamashita và

cộng sự đã nghiên cứu và đưa ra hai phương pháp tổng hợp hemiasterlin

nhờ thay đổi hai phương pháp tổng hợp block 1. Phương pháp đầu tiên qua

con đường tổng hợp azlacton, phương pháp thứ hai qua tổng hợp epoxit từ

nguyên liệu đầu aryl andehit.

1.4.2.1. Tổng hợp block 1 qua con đường tổng hợp azlacton

Ayako Yamashita và cộng sự lần đầu tiên công bố kết quả tổng hợp

các block 1 của hemiasterlin vào năm 2004 (sơ đồ 1.6).

Ar-CHO

N

H O

OH

O

H3C

NaOAc, Ac2O

Ar

N

O

O

CH3

1. NaOH 1N, 80oC

2. HCl 12N, 5h

Ar

O

OH

O

53a-i

1. CH3NH2, THF, 55oC

2. BH3-pyridin, 60oC Ar

NH

OH

O

MeI,

NaOH 5N, THF

Ar

O

OH

O

54

55a-i 56a-i

57a-i 58a Ar = 3-tolyl

58b Ar = 4-tolyl

58c Ar = 3,4-dimetylphenyl

58d Ar =3-thienyl

58e Ar = 3-clophenyl

58f Ar = 4-clophenyl

58g Ar = 3-bromphenyl

58h Ar = 3-flophenyl

58I Ar = 3,5-di-triflometylphenyl

58j Ar = 3-triflometylphenyl

58k Ar =3,5-ditriflometylphenyl

58l Ar = 2-thienyl

58n Ar = 3,5-dimetylphenyl

Sơ đồ 1.6. Tổng hợp block 1 bằng con đường azlacton

15

Nguyên liệu đầu được Ayako Yamashita và cộng sự sử dụng cho

tổng hợp block 1 là các aryl andehit 53a-k và N-axetyl glyxin 54. Đầu tiên

chất chìa khóa azlacton 55a-k được tổng hợp nhờ phản ứng của các andehit

thơm 53a-k với axetyl glyxin trong sự có mặt của xúc tác natri axetat, dung

môi anhidrit axetic khan, tại nhiệt độ hồi lưu. Đây là phương pháp tổng hợp

azlacton rất cổ điển [10,11] được Ayako Yamashita ứng dụng cho tổng hợp

block 1 là phương pháp đột phá. Tiếp theo, thủy phân azlacton 55 trong

dung dịch NaOH 1N ở nhiệt độ 80o

C, ngay sau đó được thủy phân trong

HCl 12N tạo thành axit 56a-k. Axit 56a-k được metyl hóa bằng tác nhân

MeI trong sự có mặt của kiềm NaOH, trong dung môi THF tạo thành dẫn

xuất dimetyl 57a-k. Tiếp theo, dimetyl 57a-k phản ứng với MeNH2 trong

dung môi THF tại nhiệt độ 55o

C và tác nhân khử BF3/pyridin ở nhiệt độ

60o

C trong thời gian 4h tạo thành hợp chất 58a-k (block 1). Như vậy, theo

phương pháp này các block 1 (58a-k) đều là các racemic đã cho phép

Ayako Yamashita và cộng sự tổng hợp các hemiasterlin mới có cấu trúc

thiên nhiên (63a-k) và phi thiên nhiên của nhóm NH-metyl (62a-k).

Sơ đồ 1.7.