Bước đầu nghiên cứu qui trình tổng hợp moxifloxacin

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN HẢI BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP MOXIFLOXACIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN HẢI BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP MOXIFLOXACIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Văn Thị Mỹ Huệ 2. TS. Lê Nguyễn Thành Nơi thực hiện: 1. Viện Hóa Sinh Biển- Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam. 2. Bộ môn Hóa Hữu cơ – Trường ĐH Dược Hà Nội. HÀ NỘI - 2013 LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn, đạt được những mục tiêu đề ra, trong ba tháng vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tâm từ các thầy cô, bạn bè trong và ngoài trường Đại học Dược Hà Nội. Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới: TS.Văn Thị Mỹ Huệ, cô đã thường xuyên động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho em thực hiện đề tài này. TS.Lê Nguyễn Thành, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc –Viện Hóa Sinh Biển–Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thầy đã luôn theo dõi và giúp đỡ em trong quá trình làm khóa luận. Các thầy cô giáo trong Bộ môn Hóa Hữu cơ đã truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học tập trong trường tạo nền tảng giúp em thực hiện tốt nhiệm vụ của khóa luận tốt nghiệp. Các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm, phòng Nghiên cứu cấu trúc – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em đo phổ IR, 1 H-NMR, 13 C-NMR và MS của các hợp chất điều chế được. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để em có thể tập trung hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng hạn, thu được kết quả mong muốn. Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Xuân Hải MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1 Tổng quan về moxifloxacin 3 1.1.1 Công thức cấu tạo và tính chất 3 1.2.2 Cơ chế tác dụng, chỉ định, chống chỉ định và liều dùng. 4 1.2 Phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 5 1.2.1 Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4- oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat. 6 1.2.2 Tổng hợp mạch nhánh C7 (S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan. 7 1.2.3 Tổng hợp moxifloxacin dạng muối hydroclorid 8 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị 12 2.1.1 Nguyên vật liệu 12 2.1.2 Thiết bị thí nghiệm 13 2.2 Nội dung nghiên cứu 14 2.3 Phương pháp nghiên cứu 14 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 16 3.1 Tổng hợp hóa học 16 3.1.1 Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức bis(acyloxy-O) borat 17 3.1.1.1 Tổng hợp 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4- dihydro-3-quinolin carboxylic-O 3 ,O 4 )bis(acyloxy-O) borat 17 3.1.1.2. Tổng hợp 1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)- 6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic- O 3 ,O 4 )bis(acyloxy-O) borat. 18 3.1.1.3. Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 18 3.1.2 Tổng hợp moxifloxacin thông qua tạo phức boron difluorid 20 3.1.2.1. Tổng hợp 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4- dihydro-3-quinolin carboxylic-O 3 ,O 4 )difluoro borat. 20 3.1.2.2. Tổng hợp 1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)- 6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic- O 3 ,O 4 )difluoro borat. 20 3.1.2.3. Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 21 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp. . 22 3.2.1 Kiểm tra độ tinh khiết 22 3.2.2 Khẳng định cấu trúc 23 3.2.2.1 Phổ hồng ngoại IR. 23 3.2.2.2 Phổ proton ( 1 H-NMR). 25 3.2.2.3 Phổ cộng hưởng từ carbon ( 13 C-NMR) và MS 27 3.3 Bàn luận 28 3.3.1 Phản ứng tạo phức trung gian borat 28 3.3.2 Phản ứng gắn amin vào nhân quinolin 30 3.3.3 Quá trình tạo muối moxifloxacin hydroclorid 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 4.1. Kết luận 33 4.2. Kiến nghị 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Ac : Acetyl BnNH 2 : Benzylamin CDCl 3 : Cloroform-D CTCT : Công thức cấu tạo CTPT : Công thức phân tử DMF : Dimethylformamid DMSO :Dimethyl sulfoxid D 2 O : Deuterium oxid ĐVC : Đơn vị carbon EA : Ethyl acetat Equiv : Tương đương EtOH : Ethanol HPLC : Sắc kí lỏng hiệu năng cao KLPT : Khối lượng phân tử IR : Phổ hồng ngoại Me : Methyl MeI : Iodomethan Moxi : Moxifloxacin Moxi.HCl : Moxifloxacin hydroclorid MS : Phổ khối lượng ppm : Phần triệu QT1 : Qui trình 1 QT2 : Qui trình 2 TEA : Triethylamin TLC : Sắc kí lớp mỏng Tert-BuOK: Kali tert-butylat THF : Tetrahydrofuran 1 H- NMR : Phổ cộng hưởng từ proton 13 C- NMR : Phổ cộng hưởng từ carbon DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 : Danh mục các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng 12 Bảng 2: Giá trị R f và nhiệt độ nóng chảy các chất tổng hợp được 22 Bảng 3 : Số liệu phân tích phổ IR của các chất tổng hợp được 24 Bảng 4 : Số liệu phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1 H-NMR 25 Bảng 5 : Số liệu phân tích phổ cộng hưởng từ carbon 13 C-NMR 27 Bảng 6 : So sánh phản ứng tạo phức borat giữa hai qui trình 29 Bảng 7 : So sánh phản ứng gắn amin giữa hai qui trình 30 Bảng 8 : So sánh phản ứng tạo muối giữa hai qui trình 31 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ HÌNH VẼ Hình 1 : Moxifloxacin hydroclorid 3 Hình 2 : Gatifloxacin và balofloxacin 4 Hình 3: Acid 1-cyclopropyl-6-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-7- fluoro-8-methoxy-4-oxo- quinolin-3-carboxylic 9 SƠ ĐỒ Sơ đồ 1 :Quy trình tổng hợp ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4- oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (Grohe-Heitzer) 6 Sơ đồ 2 :Quy trình tổng hợp chất (11) của Cecchetti 7 Sơ đồ 3: Quy trình tổng hợp amin mạch nhánh(19) 8 Sơ đồ 4 : Phản ứng tổng hợp moxifloxacin hydroclorid của Petersen 8 Sơ đồ 5 : Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian bis(acyloxy-O)borat 9 Sơ đồ 6 : Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian difluoro borat 10 Sơ đồ 7 : Tóm tắtcác qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 11 Sơ đồ8 : Qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 16 Sơ đồ 9 : Phản ứng tổng hợpphức(21) 17 Sơ đồ 10 : Phản ứng tổng hợp chất (22) 18 Sơ đồ 11 : Phản ứng thủy phân và tạo muối moxifloxacin hydroclorid từ phức bis(acyloxy-O) borat 18 Sơ đồ 12 :Phản ứng tổng hợp chất (23) 20 Sơ đồ 13 : Phản ứng tổng hợp chất (24) 21 Sơ đồ 14 : Phản ứng thủy phân và tạo muối moxifloxacin hydroclorid từ phức difluoroborat 21 Sơ đồ 15 : Cơchế phản ứng tạo phức borat 28 [...]... là rất cần thiết Do đó, nghiên cứu tổng hợp moxifloxacin có ý nghĩa thiết thực trong việc chủ động tạo nguồn nguyên liệu 2 trong nước Với mong muốn chọn được qui trình tổng hợp moxifloxacin thích hợp, cho hiệu suất cao, có thể áp dụng trong nước, đề tài Nghiên cứu tổng hợp Moxifloxacin được tiến hành với các mục tiêu: 1 Nghiên cứu tổng hợp moxifloxacin hydroclorid từ hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin... Phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid Qui trình tổng hợp moxifloxacin có thể chia thành 3 giai đoạn [12]: - Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat - Tổng hợp mạch nhánh C7(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan - Tổng hợp moxifloxacin bằng phản ứng giữa hợp chất ethyl 1cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3- 6 quinolincarboxylat... đồ 7: Tóm tắt các qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid Trên cơ sở các công trình nghiên cứu trên, đề tài tiến hành nghiên cứu tổng hợp moxifloxacin hydroclorid từ ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolincarboxylattheo hai phương pháp của Chava và Dandala ở qui mô phòng thí nghiệm Sau đó, so sánh hai phương pháp trên để tìm ra phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid... 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylatở qui mô phòng thí nghiệm theo một số qui trình 2 So sánh các qui trình tổng hợp để từ đó tìm ra qui trình hiệu quả hơn 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về moxifloxacin Moxifloxacin là kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolon thế hệ thứ 4 có phổ kháng khuẩn rộng, được phát triển bởi công ty dược phẩm Bayer AG Moxifloxacin (dạng muối hydroclorid)... mà tổng hợp hóa học khá phức tạp, cho đến nay ở nước ta chưa có công trình nào công bố về việc nghiên cứu tổng hợp moxifloxacin, trong khi đó giá thành nhập moxifloxacin của nước ngoài là khá cao[2] Như vậy, việc nghiên cứu sản xuất nguyên liệu moxifloxacin tại Việt Nam để người bệnh có cơ hội được sử dụng moxifloxacin generic từ nguyên liệu trong nước với giá thành hợp lí là rất cần thiết Do đó, nghiên. .. 1cyclopropyl-7-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl]-6-fluoro-8methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic difluoro borat - Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc các chất tổng hợp được - So sánh, đánh giá hiệu quả 2 qui trình trên 2.3 Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp hóa học o Sử dụng các phương pháp tổng hợp hóa học thông thường để tổng hợp các chất dự kiến o Theo dõi quá trình phản ứng bằng sắc kí lớp mỏng (TLC) - Kiểm tra... hưởng từ hạt nhâncarbon 13CNMR 16 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Tổng hợp hóa học Moxifloxacin hydroclorid được tổng hợp theo 2 qui trình dưới đây: Qui trình 1: Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức bis(acyloxy-O)borat Qui trình 2: Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức difluoro borat O O COOEt F F (11) N F OMe AcO O B HBF4 50% F OAc O F O B F O F O O F... (1) Sơ đồ8: Qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid (24) 17 3.1.1 Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức bis(acyloxyO) borat 3.1.1.1 Tổng hợp 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3quinolin carboxylic-O3,O4)bis(acyloxy-O)borat Phương trình phản ứng H3BO3 + (CH3CO)2O AcO O O F OAc COOEt + F N OMe (11) B AcO OAc B F OAc O O N F OMe (21) Sơ đồ 9: Phản ứng tổng hợp phức(21)... mạch nhánh, sau đó tạo muối moxifloxacin hydroclorid 1.2.1 Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat Hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro3-quinolincarboxylat được tổng hợp theo phương pháp Grohe-Hetzer ở sơ đồ 1 Đây là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp nhân kháng sinh quinolon F COOMe F COOH NaH,... được nhược điểm lớn nhất trong qui trình của Petersen.[14] Ngoài những phương pháp kể trên, moxifloxacin hydroclorid cũng có thể được tổng hợp bằng một số phương pháp khác từ các dẫn chất carboxamid,nitril hay acid 1-cyclopropyl-7-[(1S,6S)-2,8- 11 diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-6,8-difluoro-4-oxo-quinolin-3-carboxylic hydroclorid.[9][11][16][23] Các qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid được tóm . Sơ đồ 6 : Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian difluoro borat 10 Sơ đồ 7 : Tóm tắtcác qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 11 Sơ đồ8 : Qui trình tổng hợp moxifloxacin. BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP MOXIFLOXACIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN HẢI BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU. 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylatở qui mô phòng thí nghiệm theo một số qui trình. 2. So sánh các qui trình tổng hợp để từ đó tìm ra qui trình hiệu quả hơn. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về moxifloxacin