Nghiên cứu tổng hợp altretamin bằng phản ứng đóng vòng n,n dimethycynamid

Bộ YTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI ĐOÀN MINH SANG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ALTRETAMIN BẰNG PHẢN ỨNG ĐÓNG VÒNG N,N-DIMETHYLCYANAMID KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP Dược sĩ Người hướng dẫn: TS. Đinh Thị Thanh Hải CN. Bùi Thị Thanh Hà Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Hữu cơ HÀ NỘI-2011 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS. Đinh Thị Thanh Hải và CN. Bùi Thị Thanh Hà những người thầy đã tận tuỵ hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khoá luận này. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên thuộc bộ môn Hoá hữu cơ - Trường Đại học Dược Hà Nội đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập tại bộ môn. Trong quá trình thực hiện khoá luận tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của cá nhân, đơn vị trong và ngoài trường, tôi xin chân thành cám ơn : ThS. Đào Thị Nhung khoa Hoá - Trưòng đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà nội; TS. Thành Thu Thuỷ Phòng khối phổ, Ths. Đặng Vũ Lương phòng NMR - Viện Hoá học - Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia; TS. Trần Việt Hùng Phòng Hóa lý viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ưofng - Bộ Y tế. Cuối cùng tôi xin chân thành cám ơn gia đình và bạn bè đã quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khoá luận này. Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2011 Đoàn Minh Sang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, Đ ồ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về altretamin 3 1.1.1. Tác dụng điều trị ung thư của altretamin 3 1.1.2. Chỉ định, dạng bào chế, liều dùng của altretamin 9 1.2. Các phương pháp tổng hợp altretamin 10 1.2.1. Phương pháp tổng hợp altretamin của Donald Kaiser 10 1.2.2. Phương pháp tổng họp altretamin của Kapil Arya và Anshu Dania bằng kỹ thuật vi sóng sử dụng xúc tác Zeolite 15 1.2.3. Phương pháp tổng hợp altretamin của Peter Doman 15 CHƯƠNG 2: ĐÓI TƯỌTVG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứ u 17 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị 17 2.1.1. Hóa chất 17 2.1.2. Thiết bị 18 2.2. Nội dung nghiên cứu 18 2.3. Phương pháp thực nghiệm 19 CHƯƠNG 3: THựC NGHIỆM, KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1. Kết quả tổng hợp hóa học 20 3.1.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp 20 3.1.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưỏoig của thời gian tiến hành phản ứng tới phản ứng tổng hợp altretamin 21 MỤC LỤC 3.1.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi phản ứng tới phản ứng tổng hợp altretamin 22 3.1.1.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol xúc tác tới phản ứng tổng hợp altretamin 24 3 .1.2 . Quy trình tổng hợp altretamin 26 3.1.3. Kiểm tra độ tinh khiết và xác nhận cấu trúc altretamin tổng hợp được 28 3.1.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết 28 3.1.3.2. Xác nhận cấu trúc của altretamin tổng hợp được 29 3.1.4. Kết quả kiểm nghiệm Hexamethylmelamin theo tiêu chuẩn dược điển Mỹ USP 30 (2007) 33 3.2. Bàn luân 34 3.2.1. Bàn luận về các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp altretamin 34 3.2.2. Bàn luận về cơ chế phản ứng tổng hợp 38 3.2.3. Bàn luận về xác định cấu trúc chất tổng hơp được 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AcOEt : Ethylacetat *^C-NMR : Carbon nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân CTPT ; Công thức phân tử DMF : Dimethylformamid DMSO : Dimethylsulfoxid EtOH : Ethanol ’H -NMR : Proton nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ proton) IR : Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) KLPT : Khối lượng phân tử MeOH : Methanol MS : Mass spectrometry (Phổ khối lượng) SKLM : Sắc ký lớp mỏng f : Nhiệt độ USP : United State Pharmacopedia (Dược điển Mỹ) WHO : World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) Bảng 1.1. Một số hóa chất sử dụng 17 Bảng 3.1. Giá trị hiệu suất của phản ứng theo thời gian tiến hành phản ứng 21 Bảng 3.2. Giá trị hiệu suất của phản ứng theo các dung môi phản ứng 23 Bảng 3.3. Giá trị hiệu suất của phản ứng theo tỉ lệ mol xúc tác 25 Bảng 3.4. Tóm tắt kết quả SKLM 28 Bảng 3.5. Số liệu phổ hồng ngoại (IR) của altretamin chuẩn và altretamin tổng hợp được 29 Bảng 3.6. Số liệu phổ khối lượng của altretamin chuẩn và altretamin tổng họp được 30 Bảng 3.7. Số liệu phổ cộng hưởng từ proton (‘H-NMR) và phổ cộng hưỏrng từ ('^C-NMR) của altretamin chuẩn và altretamin tổng hợp được 32 Bảng 3.8. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu kiểm nghiệm altretamin tổng hợp được theo tiêu chuẩn Dược điển Mỹ USP 30 (2007) 33 Bảng 3.9. Giá trị hiệu suất phản ứng và một số thông số của các dung môi dùng trong phản ứng tổng hçfp altretamin 35 DANH MỤC CÁC BẢNG HÌNH: Hình 1.1. Hình ảnh 3D của cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) 5 Hình 1.2. Hình ảnh 3D của một số cytochrome P450 khác 5 Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo thời gian tiến hành phản ứng tổng họp 22 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo các dung môi tiến hành phản ứng tổng hợp 24 Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo tỉ lệ mol xúc tác tris(dimethylamido)aluminium 25 Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự liên quan giữa moment lưỡng cực của các dung môi phản ứng với hiệu suất phản ứng 35 Sơ ĐỒ: Sơ đồ 1.1. Sơ đồ chu trình tế bào và vị trí tác động của altretamin 4 Sơ đồ 1.2. Sơ đồ cơ chế hoạt hóa altretamin và biến đổi DNA 7 Sơ đồ 1.3. Cơ chế deformyl hóa và tạo liên kết cầu nối giữa 2 phân tử DNA 8 Sơ đồ 1.4. Sơ đồ các hướng tổng họp altretamin 10 Sơ đồ 1.5. Sơ đồ quy trình tổng hợp altretamin của Donald Kaiser 12 Sơ đồ 1.6 . Sơ đồ quy trình tổng hợp altretamin theo Donald Kaiser đã được cải tiến 14 Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình tổng hợp altretamin theo Peter Doman đã cải tiến 27 Sơ đồ 3.2. Sơ đồ phân mảnh của altretamin 31 Sơ đồ 3.3. Cơ chế đề xuất cho phản ứng đóng vòng N,N-dimethylcyanamid với xúc tác tris(dimethylamido)aluminium 38 DANH MỤC CÁC HÌNH, sơ ĐÒ ĐẶT VẤN ĐÈ Trong thời đại ngày nay, nền công nghệ khoa học kỹ thuật ngày càng tiên tiến, hiện đại thì cuộc sống của con người cũng ngày càng phát triển. Nhưng đi đôi với điều đó là sự ô nhiễm môi trường toàn cầu ảnh hưởng tới khí hậu trái đất và môi trưòng sống của nhân loại. Ô nhiễm môi trường sống và môi trường làm việc là một trong những nguyên nhân gây ra bệnh ung thư, một trong các căn bệnh nguy hiểm của thời đại. Theo công bố của WHO, năm 2008[30] có hơn 12,6 triệu người mắc mới bệnh ung thư và hon 7,6 triệu người bị tử vong vì căn bệnh này. Nguyên nhân phổ biến nhất là tử vong do ung thư phổi (1,4 triệu người, chiếm 18,2% số ca tử vong do ung thư) và ung thư dạ dày (0,7 triệu người, chiếm 9,7% số ca tử vong do ung thư). Hằng năm, số bệnh nhân mắc ung thư gia tăng liên tục, ước đoán đến năm 2015 sẽ có khoảng 9 triệu người chết do bệnh ung thư, con số này sẽ tăng lên là 11,4 triệu người năm 2030. Riêng ở Việt Nam, năm 2008 có 111.581 ca mắc mới bệnh ung thư và 82.006 ca tử vong do ung thư chủ yếu là do ung thư gan (21.748 trường hơp, chiếm 26,5% số ca tử vong do ung thư) và ung thư phối (17.583 trường hợp, chiếm 21,4% số ca tử vong do ung thư). Các bệnh ung thư thưÒTig gặp có tỷ lệ tử vong cao ở Việt Nam[l,5,30] là ung thư gan, ung thư phổi, ung thư buồng trứng, ung thư vú. Hầu hết các loại thuốc điều trị ung thư đều phải nhập ngoại nên giá thành cao không phù hợp với điều kiện kinh tế của người bệnh. Altretamin là một trong rất nhiều thuốc chổng ung thư đó được nghiên cứu, thử nghiệm lâm sàng thành công và đưa vào sử dụng hiệu quả trong điều trị ung thư phổi, ung thư buồng trứng, ung thư vú trên thế giới. Loại thuốc này hiện đang được sử dụng trong điều trị ung thư với các biệt dược như Hexastat (Pháp), Hexinawas (Tây Ban Nha), Altretamin (Mỹ), Hexalen (US Bioscience - Mỹ) v.v. Altretamin có thể được tổng hợp theo nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó, tổng hợp altretamin bằng phản ứng đóng N,N- dimethylcyanamid là phương pháp tổng họp đơn giản, có thể dễ dàng triển khai áp dụng ở Việt Nam. Với mong muốn góp phần vào việc nghiên cứu quy trình sản xuất nguyên liệu làm thuốc ở Việt Nam, chúng tôi tiến hành đề tài *‘Nghìên cứu tổng hợp altretamìn bằng phản ứng đóng vòng N,N-dimethylcyanamid’* với mục tiêu như sau; Xây dựng được quy trĩnh tổng hợp alưetamỉn bằng phản ứng đóng vòng N,N-dimethylcyanamid và tổng hợp được altretamin đạt tiêu chuẩn dược điển Mỹ USP 30 (2007). CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về altretamin (hexamethylmelamin) Altretamin tên khoa học là A^,A^,A/^’,A^’,# ”,A'^”-Hexamethyl-[1,3,5]- triazin-2,4,6-triamin. Công thức cấu tạo C H , 1 C H 3 \ỉfr N H 3 C Công thức phân tử: CpHigNé Khối lượng phân tử: 210,28 đ.v.c Nhiệt độ nóng chảy: 172®c - 173°c N Biệt dược: Hexastat (Pháp), Hexinawas (Tây Ban Nha), Hexamethylmelamin, Hexalen 'CH3 (Mỹ), Hemel, ALTRETAMIN, ENT 50852, NSC- 13875. 1.1.1. Tác dụng điều trị ung thư Quy trình tổng hợp altretamin được công bố đầu tiên bởi Donald w. Kaiser ,và cộng sự năm 1951 [15]. Sau 25 năm, vào năm 1976, Sewa và cộng sự [27] đó nghiên cứu tìm ra tác dụng sinh học của altretamin có tác dụng chủ yếu trong điều trị ung thư buồng trứng, ung thư vú và ung thư phổi. Đặc biệt altretamin được sử dụng điều trị ung thư buồng trứng tiến triển sau khi phương pháp trị liệu đầu tiên thất bại [14,16,22,23,25,26]. Altretamin với biệt dược Hexalen (US Bioscience) đó được côc quản lý Dược và thực phẩm Mỹ (PDA) cấp phép lưu hành đưa vào sử dụng trong điều trị ung thư vào ngày 26 tháng 12 năm 1990. Hexalen còng đó được cấp phép lưu hành tại Châu Âu từ ngày 5 tháng 7 năm 1995. [...]... của dung môi phản ứng tới phản ửng tổng hợp alíretamin Dung môi của phản ứng đóng vòng có ảnh hưởng đến nhất định đến hiệu suất của phản ứng Trong phản ứng đóng vòng, tùy thuộc vào bản chất của dung môi và cấu trúc của chất phản ứng sẽ có những tác động khác nhau đến hiệu suất của phản ứng đóng vòng Sau khi có kết quả khảo sát ảnh hưỏfng của thời gian tiến hành phản ứng đến phản ứng tổng hợp, chúng ta... của dung môi phản ứng đến hiệu suất của phản ứng đóng vòng tổng hợp altretamin cho thấy dung môi thích hợp cho phản ứng đóng vòng tổng hợp altretamin là «-hexan 3.1.1.3, Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol xúc tác tớí phản ứng tồng hợp altretamin Tiếp theo, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưỏng của tỉ lệ mol xúc tác cho phản ứng tổng họp, cụ thể là tỉ lệ mol N,N- dimethylcyanamid/ tris(dimethylamido)aluminium,... ngày) Altretamine 65mg/m^/ngày, uống ngày 1 - 1 4 10 1.2 Các phưoTig pháp tổng họp altretamin Dựa vào nguyên liệu đầu và cơ chế phản ứng của phản ứng tổng hợp tổng hợp cho thấy altretamin được tổng hợp chủ yếu theo 3 hướng sau: [10,15,20,28] • Đóng vòng trime hóa từ N,N- dimethylcyanamid (CH3)2N-CN (Phương pháp của Peter Dornan) • Đóng vòng trime hóa từ imidic ester • Thế C1 của cyanuric chlorid bằng. .. tiến hành phản ứng là 24h Đồng thời, để khảo sát ảnh hưởng của dung môi tiến hành phản ứng tới phản ứng tổng hợp, chúng ta cố định các yếu tố tỷ lệ N,N- dimethylcyanamid/tris(dimethylamido)aluminium (= 1 :0 ,0 1 ); nhiệt độ tiến hành phản ứng (nhiệt độ phòng) để tiến hành phản ứng tổng hợp với các dung môi khác nhau 23 Theo một số tài liệu mà chúng tôi tham khảo được về phản ứng đóng vòng để tổng họp... biểu diễn sự thay đổi của hiệu suất phản ứng theo thòi gian tiến hành phản ứng 5 ơ) 3 < oir Thời gian (giờ) Nhận xét: khi thời gian tiến hành phản ứng tổng họp tăng, hiệu suất phản ứng tăng Tuy nhiên, sau khi thời gian tiến hành phản ứng tổng hợp vượt qua mốc 24h, thời gian tiến hành phản ứng tăng, hiệu suất tăng không đáng kể Thời gian tiến hành phản ứng tổng hợp thích hợp nhất là 24h 3.1.1.2 Kết quả... suất của phản ứng tổng hợp thu được ghi ở bảng 3.1 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào dung môi phản ứng Dung môi phản ứng Hiệu suất phản ứng Dicloromethan 45,6% Tricloromethan 46,8% Tetraclorocarbon «-Hexan Cyclohexan 38% 80,8% 75% 24 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hiệu suất phản ứng theo dung môi phản ứng Nhận xét: kết quả khảo sát ảnh hưỏng của dung môi phản ứng đến hiệu... tris(dimethylamido)aluminium, với các thông số khác của phản ứng tổng hợp được duy trì như sau: - Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ phòng - Dung môi phản ứng là /ì-Hexan - Thời gian tiến hành phản ứng tổng hợp là 24 giờ - Dung môi kết tinh lại dùng cồn tuyệt đối 25 Với mỗi tỷ lệ, chúng tôi tiến hành 5 mẻ phản ứng khác nhau và lấy kết quả trung bình Hiệu suất của phản ứng tổng hợp theo các tỷ lệ được trình bày ở bảng 3.3... ảnh hưởng đến phản ứng đóng vòng N,Ndimethylcyanamid với xúc tác tris(dimethylamido)aluminium để xây dựng quy trình tổng hợp altretamin • Kiểm nghiệm chất lượng altretamin tổng hợp được theo tiêu chuẩn của Dược điển Mỹ USP 30 (2007) 19 2.3 Phương pháp thực nghiệm - Áp dụng các phương pháp thực nghiệm trong Hóa học hữu cơ để tổng họp sản phẩm dự kiến - Theo dõi tiến trình phản ứng tổng hợp bằng SKLM -... gian phản ứng tới phản ứng tằng hợp altretamìn Trong công bố của Peter Doman và cộng sự không công bố thời gian tiến hành phản ứng Tuy nhiên, trong công bố của Antonio Herrera và cộng sự, thời gian của phản ứng đóng vòng trime hóa từ N,N- dimethylcyanamid với xúc tác Tf2 0 (Trifluoromethanesulfonic anhydride) là 12h Từ đó, chúng tôi tiến hành khảo sát phản ứng tổng họp với các mốc thời gian tiến hành phản. .. chlorỉd Altretamin ỒR' N,N- Dimethylcarbamimidic ester Hình 1.4 Sơ đồ các hướng tổng hợp altretamin Dưới đây là một số phưong pháp thường được sử dụng để tổng hợp altretamin: 1.2.1 Phương pháp tổng hợp aỉtretamin của Donald w Kaiser Sơ đồ phản ứng: H sC ^ C H 3 N Cl^ N a O H + 3 N ^N ( C H 3) 2N H A ceto n + 3 N a C l / C H 3 C1 N N I I C H 3 Cyanuric chỉorid N Altretamin C H 3 + 3 H 2O 11 Cơ chế phản ứng: . của dung môi phản ứng tới phản ứng tổng hợp altretamin 22 3.1.1.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol xúc tác tới phản ứng tổng hợp altretamin 24 3 .1.2 . Quy trình tổng hợp altretamin 26 3.1.3 quả tổng hợp hóa học 20 3.1.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp 20 3.1.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưỏoig của thời gian tiến hành phản ứng tới phản ứng tổng hợp altretamin. quy trĩnh tổng hợp alưetamỉn bằng phản ứng đóng vòng N,N-dimethylcyanamid và tổng hợp được altretamin đạt tiêu chuẩn dược điển Mỹ USP 30 (2007). CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về altretamin