Quy trình đơn giản tổng hợp flutamide làm thuốc điều trị ung thư tiền liệt tuyến

Tạp chí Hóa học, 2018, 56(3), 324-327 Bài nghiên cứu DOI: 10.15625/vjc.2018-0027 Quy trình đơn giản tổng hợp flutamide làm thuốc điều trị ung thư tiền liệt tuyến Trần Văn Lộc*, Nguyễn Thế Anh, Trần Thị Phương Thảo, Trần Văn Chiến Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Đến Tịa soạn 30-4-2018; Chấp nhận đăng 13-5-2018 Abstract Flutamide is one of the most recognized prostate cancer drugs in the world, which was approved by the FDA in 1996, and became a generic drug in 2016 In this paper, we synthetized flutamide in four steps with an overall yield of 69%, including meta-selective nitration of benzotrifluoride to yield 3-nitro-α,α,α-trifluorotoluene by using the mixture of HNO3/H2SO4, reduction of nitro group with Na2S2O4 in EtOH, isobutyrylation of amino group to form 3trifluoromethylisobutyranilide 5, and final nitration with NaNO3/H2SO4 to obtain flutamide Their structures were determined by MS and NMR spectroscopic methods Keywords Flutamide, prostate anticancer, synthesis, benzotrifluoride, isobutyric acid ĐẶT VẤN ĐỀ Flutamide thuốc điều trị ung thư tuyến tiền liệt, thuộc nhóm khơng steroid, có tên thương mại Eulexin, lần mắt vào năm 1996 hết quyền vào năm 2016 Các nghiên cứu cho thấy flutamide kháng androgen chọn lọc cách khóa tác dụng hormon testosteron thể nam giới Ngoài ra, flutamide làm ngưng phát triển giảm u ức chế trình tổng hợp protein ADN tế bào ung thư phụ thuộc androgen.[1,2] Tại Việt Nam, theo báo cáo bệnh viện K bệnh viện u bướu việc sử dụng thuốc flutamide (Eulexin) hiệu cho bệnh nhân ung thư tiền liệt tuyến Hiện nay, thuốc sử dụng nhiều nước ta hoàn toàn phải nhập với giá thành cao Cho đến Việt Nam chưa có sở nghiên cứu tổng hợp flutamide thuốc điều trị ung thư tiền liệt tuyến khác Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu tổng hợp flutamide: Năm 1991, Morris cộng tổng hợp flutamide phản ứng acyl hóa trực tiếp isobutyryl chloride với hợp chất 4-nitro-3-triflometylanilin với xúc tác pyridin.[3] Trong phương pháp cải tiến khác hợp chất m-trifluoromethylisobutyryl-anilin nitro hóa phản ứng với hỗn hợp H2SO4/HNO3, thu flutamide.[4] Bandgar Sawant tổng hợp flutamide[5] từ cyanuric chloride với isobutyric acid N-methylmorpholine qua ba bước phản ứng với hiệu suất 50 % Năm 2014 Mohammad Ghaffarzadeh Sahar Rahbar thơng báo quy trình tổng hợp flutamide qua ba bước Hợp 324 Wiley Online Library chất trifluorotoluene trước hết nitro hóa chọn lọc vị trí meta vòng thơm tạo thành sản phẩm amine cách phản ứng với hỗn hợp axit HNO3/H2SO4 Sản phẩm nitro hóa dễ dàng chuyển hóa thành flutamide (hiệu suất 45 % tính từ nguyên liệu đầu.[6] Trong báo thông báo phương pháp tổng hợp chất Flutamidee từ nguyên liệu đầu α,α,α-trifluorotoluene qua bước với hiệu suất cao 69 % (theo sơ đồ 1) THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất, thiết bị phân tích Sắc ký lớp mỏng (SKLM): Sử dụng mỏng nhôm tráng sẵn silicagel 60GF254, độ dày 0,2 mm Phân lập chất phương pháp sắc ký cột với chất hấp phụ silicagel Merck cỡ hạt 0,40-0,63 mm Phổ MS ghi máy Agilent 6310 Ion Trap Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H, 13C-NMR đo máy Bruker Avance-500, chất nội chuẩn TMS cho 1H- tín hiệu dung mơi cho 13C-NMR 2.2 Quy trình tổng hợp 2.2.1 Tổng hợp chất 3-nitro-α,α,α-trifluorotoluen (3) Hòa tan 27,396 mmol (4 g) α,α,α-trifluorotoluen 165 mmol (8,8 ml) axit sunfuric 98 % Hỗn hợp © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Tạp chí Hóa học phản ứng làm lạnh nhiệt độ 0-5 ○C natri nitrat 54,8 mmol (4,6 g) thêm vào lượng nhỏ cho nhiệt độ hỗn hợp không vượt 25 oC Sau hỗn hợp phản ứng khuấy tiếp nhiệt độ phòng chiết với CH2Cl2 (2 x 50 ml) Dịch chiết rửa với dung dịch bão hòa NaHCO3, rửa lại với nước cất làm khan với Na2SO4 Cất loại dung môi, kết tinh lại n-hexan/EtOAc, lọc tinh thể, sấy khô thu 4,56 g sản phẩm 3, hiệu suất 87,6 % H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm: 8,51 (s, 1H); 8,45 (d, J = 8,5 Hz, 1H); 8,0 (d, J = 8,5 Hz, 1H); 7,76 (t, J = 8,5 Hz, 1H) 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz) δ ppm: 148,3; 132,4; 131,1; 131,09; 130,4; 126,6; 120,7 2.1.2 Tổng hợp 3-aminobenzotrifluoride (4) Hợp chất 3-nitro-α,α,α-triflotoluen (5,73 g, 30 mmol) dung dịch 2,5 ml NH3 (30 %) 150 ml EtOH, cho từ từ Na2S2O4 12,98 g (75 mmol) khuấy nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng quay cất hết dung mơi hịa tan EtOAc, rửa với nước sau làm khan Na2SO4 Quay cất dung môi Tinh chế sắc ký cột silica gel với dung môi rửa giải n-hexan:EtOAc (1:15) thu sản phẩm (4,45 g, hiệu suất 92 %) Số liệu phổ chất H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm: 7,23 (t, J = 8,0 Hz, 1H); 6,98 (d, J = 7,5 Hz, 1H); 6,89 (s, 1H); 6,80 (d, J = 7,5 Hz, 1H); 3,82 (s; 2H) 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz) δ ppm:146,7; 131,6; 129,7; 125,3; 117,96; 115,0; 111,34 2.2.3 Tổng hợp chất N-(3-(trifluoro-methyl) phenyl isobutyl amide (5) Trong bình cầu 250 ml ba cổ có lắp nhiệt kế, phễu nhỏ giọt, máy khuấy từ, hỗn hợp dung dịch gồm: g (24,85 mmol) hợp chất 3-amino-benzotrifluoride 50 ml CH2Cl2 ml (30 mmol) TEA thêm vào, nhỏ giọt 2,86 g (27,33 mmol) isobutyryl chloride Hỗn hợp phản ứng khuấy nhiệt độ phòng thêm 100 ml CH2Cl2 thêm vào rửa lại với nước, làm khan với Na2SO4 Cất loại dung môi áp suất thấp, thu sản phẩm thô Tinh chế sắc ký cột silica gel với dung môi rửa giải n-hexan:EtOAc (1:5) thu sản phẩm (5,57 g, hiệu suất 97,1 %) Các số liệu phổ chất H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm: 7,85 (s, 1H); 7,75 (brs, 1H, NH); 7,71 (d, J = 8,0 Hz, 1H); 7,39 (t, J = 8,0 Hz; 1H); 7,32 (d, J = 8,0 Hz, 1H); 2,54 Trần Văn Lộc cộng (quint, J = 7,0 Hz; 1H); 1,24 (d, J = 7,0 Hz, 6H) 13 C-NMR (CDCl3, 125 MHz) δ ppm: 175,9; 138,6; 131,4; 131,2; 129,4; 124;9; 123,0; 120,7; 116,7; 36,6; 19,5 2.2.4 Tổng hợp hợp chất flutamide (1) Hỗn hợp phản ứng gồm g (21,645 mmol) chất g (129,8 mmol) axit sunfuric 98 % làm lạnh 2,76 g (32,47 mmol) NaNO3 thêm lượng nhỏ cho nhiệt độ hỗn hợp phản ứng không vượt 25 oC Sau đó, hỗn hợp phản ứng khuấy nhiệt độ phòng Kết thúc phản ứng, hỗn hợp chiết với CH2Cl2 (3 lần x 50 ml) Dịch chiết rửa với dung dịch bão hòa NaHCO3, với nước làm khan với Na2SO4 Cất loại dung môi thu sản phẩm flutamide thô Tinh chế sắc ký cột silica gel với dung môi rửa giải (EtOAc/n-hexan 10/1) thu 5,27 g sản phẩm (hiệu suất: 88,1 %) Các số liệu phổ chất 1 H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm: 8,01 (s, 1H); 7,98 (d, J = 6,0 Hz; 2H); 7,66 (brs; 1H, NH); 2,58 (quint, J = 7,0 Hz; 1H); 1,28 (d, J = 7,0 Hz, 6H) 13 C-NMR (CDCl3, 125 MHz) δ ppm: 175,8; 142,9; 142,4; 127,1; 125,0; 122,8; 122,0; 120,7; 118,2; 36,9; 19,4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hợp chất trifluorotoluene nitro hóa chọn lọc vị trí meta vòng thơm với hỗn hợp axit HNO3/H2SO4 nhiệt độ thấp để tạo thành chất 3nitro-α,α,α-trifluorotoluene với hiệu suất 87,6 % Sau nhóm NO2 chất khử với tác nhân Na2S2O4 EtOH tạo thành hợp chất amine Hợp chất amin amide hóa với isobutyryl chloride dung mơi DCM, thu sản phẩm cho hiệu suất cao 97,1 % Hợp chất nitro hóa phản ứng với hỗn hợp NaNO3/H2SO4 thu sản phẩm 1, hiệu suất 88,1 % Trên phổ 1H-NMR chất 3, xuất tín hiệu proton vịng thơm gồm: tín hiệu singlet có độ dịch chuyển hóa học δH: 8,51 ppm H-2 proton doublet trường thấp δH = 8,45 ( d, J = 8,5 Hz, H-6) 8,0 (d, J = 8,5 Hz, H-4) proton triplet δH = 7,76 (t, J = 8,5 Hz, H-5) Phổ 13C-NMR xuất đầy đủ tín hiệu nguyên tử cacbon Trong có cacbon vòng thơm bao gồm cacbon bậc ba (CH) δC 131,1; 130,4; 126,6; 121,2 cacbon bậc bốn vòng thơm (C) δC 148,3 (C-1) Đặc biệt số tín hiệu cacbon bậc bốn nhóm C-CF3 132,4 tín hiệu nhóm CF3 120,7.[6] © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGa A, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 325 Bài nghiên cứu Quy trình đơn giản tổng hợp flutamide Phổ 1H-NMR chất 4, xuất tín hiệu proton vịng thơm Ngồi xuất thêm proton NH2 δH 3,82 ppm Phổ 13C-NMR xuất đầy đủ tín hiệu cacbon Trong có cacbon vòng thơm gồm: cacbon bậc ba (CH) δC 131,2; 129,7; 125,3, 117,9 cacbon bậc bốn vòng thơm (C) δC 146,7 (C-1) Đặc biệt xuất số tín hiệu cacbon bậc bốn nhóm C-CF3 131,2 (q) tín hiệu nhóm CF3 111,3 (q).[6] Phổ 1H-NMR chất 5, xuất tín hiệu proton vịng thơm gồm: tín hiệu singlet có độ dịch chuyển hóa học δH = 7,85 (1H, s, H-2), tín hiệu singlet tù δH =7,75 (1H, brs, NH) proton doublet δH = 7,71 (1H, d, J = 8,0 Hz, H-6) 7,32 (1H, d, J = 8,0 Hz, H-4), proton triplet δH = 7,39 (1H, t, J = 8,0 Hz, H-5) Ngồi xuất tín hiệu nhóm isopropyl gồm proton CH δH = 2,54 (1H, quint, H-8) tín hiệu doublet tương ứng với proton δH = 1,25 (d, J = Hz, 6H, H-9,10) Phổ 13 C-NMR xuất đầy đủ tín hiệu 10 cacbon Trong có nhóm C=O amid δC = 175,9 ppm cacbon vòng thơm bao gồm cacbon bậc ba (CH) δC = 131,2; 129,4; 124;9; 123,0 cacbon bậc bốn vòng thơm (C) δC 138,6 (C-1) Đặc biệt số tín hiệu cacbon bậc bốn nhóm C-CF3 131,4 (q) tín hiệu nhóm CF3 120,7 (q), nhóm cacbon bậc ba (CH) mạch nhánh δC = 36,6 ppm nhóm cacbon bậc δC = 19,5 ppm Phổ khối ESI-MS cho pic ion phân tử [M]+ m/z = 231 phù hợp với công thức phân tử C11H12F3NO sản phẩm Từ số liệu phổ khối, 1H-NMR 13C-NMR hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hợp chất 5.[6] Phổ 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm chất vùng trường cao xuất tín hiệu doublet nhóm metyl (CH3) δH = 1,29 (6H, d, J = Hz, CH3) vùng trường thấp cịn tín hiệu vịng thơm: tín hiệu singlet 8,01 (1H, s, H-2), tín hiệu doublet δH = 7,98 (1H, d, J = 6,0 Hz; H-5), δH = 7,94 (1H, d, J = 6,0 Hz; H-6) đặc trưng cho vòng thơm vị trí 3; tín hiệu proton 2,58 (1H, quint, CH) đặc trưng cho nhóm CH mạch nhánh tín hiệu singlet 7,66 (brs; 1H, NH) Phổ 13C-NMR chất xuất đầy đủ tín hiệu 11 cacbon Trong có nhóm C= O amide δC = 175,8 cacbon vòng thơm bao gồm carbon bậc ba (CH) δC = 127,1; 125; 122,8; carbon bậc bốn vòng thơm (C) δC = 142,9 (C4) 142,4 (C-1) Đặc biệt số tín hiệu carbon bậc bốn nhóm C-CF3 127,1 tín hiệu nhóm CF3 120,7, nhóm cacbon bậc ba (CH) mạch nhánh δC = 36,9 ppm nhóm cacbon bậc (CH3) δC = 19,54 ppm Phổ khối ESI-MS cho pic ion phân tử m/z = 276 phù hợp với công thức phân tử C11H11F3N2O3 sản phẩm Từ số liệu phổ khối, 1H-NMR 13C-NMR chất (1) hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hợp chất flutamide (1) [6] Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp flutamide KẾT LUẬN Đã tổng hợp thành công hợp chất flutamide (1) từ α,α,α-trifluorotoluen isobutyryl chloride qua bước cho hiệu suất tổng hợp 69 % Lời cảm ơn Chúng chân thành cảm ơn văn phịng Hóa dược, chương trình phát triển ngành Cơng nghệ Hóa dược quốc gia giúp đỡ, tài trợ kinh phí cho đề tài này, mã số đề tài CNHD.ĐT.068/16-18 TÀI LIỆU THAM KHẢO Physicians' Desk Reference, 53rd, Medical Economics Company, Montvale, New Jersey 1999, 2840 © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGa A, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 326 Tạp chí Hóa học R Brogden and S Clissold Flutamide: A Preliminary Review of its Pharmacodynamic and Pharmacokinetic Properties, and Therapeutic Efficacy in Advanced Prostatic Cancer, Drugs, 1989, 38, 185-203 J Morris, L Hughes, A Glen, and P Taylor, Nonsteroidal antiandrogens Design of novel compounds based on an infrared study of the dominant conformation and hydrogen-bonding properties of a series of anilide antiandrogens, J Med Chem., 1991, 34, 447 Trần Văn Lộc cộng M Jonler, M Richmann, and R Bruskewitz Benign prostatic hyperplasia Current pharmacological treatment, Drugs, 1994, 47, 66-81 B P Bandgar and S S Sawant Novel and GramScale Green Synthesis of Flutamide, Synthetic Communications, 2006, 36, 859-864 G Mahammad, R Sahar A novel method for synthesis of Flutamide on the bench-scale, Journal of Chemical Research, 2014, 28, 200-201 Liên hệ: Trần Văn Lộc Viện Hóa học Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Số 18, Hồng Quốc Việt, quận Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam E-mail: tvloc@ich.vast.vn; Điện thoại: +84- 983992498 © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGa A, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 327 ... 19,5 2.2.4 Tổng hợp hợp chất flutamide (1) Hỗn hợp phản ứng gồm g (21,645 mmol) chất g (129,8 mmol) axit sunfuric 98 % làm lạnh 2,76 g (32,47 mmol) NaNO3 thêm lượng nhỏ cho nhiệt độ hỗn hợp phản... Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGa A, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 325 Bài nghiên cứu Quy trình đơn giản tổng hợp flutamide Phổ 1H-NMR chất 4, xuất tín hiệu proton vịng thơm Ngoài xuất thêm proton... 276 phù hợp với công thức phân tử C11H11F3N2O3 sản phẩm Từ số liệu phổ khối, 1H-NMR 13C-NMR chất (1) hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hợp chất flutamide (1) [6] Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp flutamide