LUẬN án TS nghiên cứu tổng hợp các hợp chất piperazinedion

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn MỞ ĐẦU Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao sử dụng rộng rãi lĩnh vực y dược, nông nghiệp đời sống Một hướng nghiên cứu quan trọng nhiều nhà khoa học nước ta giới quan tâm là: Từ hợp chất thiên nhiên ban đầu người ta bán tổng hợp, thay đổi cấu trúc hoá học chúng để tìm hợp chất có hoạt tính tính chất ưu việt hợp chất ban đầu Đó đường hiệu kinh tế để tìm loại thuốc chữa bệnh cho người, gia súc trồng Piperazinedion lớp cấu trúc phổ biến tìm thấy tự nhiên, có nhiều hoạt tính sinh học quý như: Tryprostatins A (1) B (2) có hoạt tính ức chế khối u [78,79], Cyclotryprostatin A-D (3-6) có hoạt tính ức chế chu kỳ phát triển tế bào động vật có vú [80], Fumitremorgin C (7) chất ức chế BCRP/ABCG2 làm kháng trung gian hóa trị liệu để điều trị ung thư vú [83], phenylahistin (8) có hoạt tính ức chế trùng hợp tubulin [50,51] chúng hợp chất tiềm để phát triển loại thuốc chống ung thư Ngoài hợp chất piperazinedion có hoạt tính sinh học khác như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut (bicyclomycin (9); roquefortin C (10) ) [1,75] Tadalafil (11) hợp chất tổng hợp quan trọng có khung piperazinedion có khả ức chế enzym PDE5, nên sử dụng làm thuốc điều trị rối loạn sinh lý nam giới sử dụng để điều trị bệnh tăng huyết áp động mạch phổi [42-44] Đây thuốc hết hạn quyền bảo hộ nên nhiều quốc gia giới quan tâm nghiên cứu tổng hợp, nhằm ứng dụng vào sản xuất thương mại www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Bên cạnh đó, khung piperazinedion synthon quan trọng sử dụng tổng hợp toàn phần bán tổng hợp nhiều hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học mạnh saframycin eteinascindin… [22, 110] Do có nhiều hoạt tính sinh học lý thú, việc nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazindione nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học nhiều nhà khoa học quan tâm Do đề tài Nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazinedion” có ý nghĩa khoa học thực tiễn www.DaiHocThuDauMot.edu.vn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 HỢP CHẤT PIPERAZINEDION 1.1.1 Giới thiệu chung Piperazinedion (diketopiperazin) vòng dipeptit thu cách ngưng tụ hai α-amino axít Các hợp chất có nhiều tự nhiên sản phẩm thoái hóa polypeptit, đặc biệt chế biến thực phẩm đồ uống Các tiểu đơn vị thường tìm thấy riêng rẽ gắn vào cấu trúc lớn hơn, phức tạp loạt hợp chất tự nhiên phân lập từ: nấm, địa y, vi khuẩn, thực vật động vật có vú.[1] Hình 1.1: Hợp chất piperazinedion đơn giản Các hợp chất piperazinedion không lớp cấu trúc phổ biến tự nhiên mà có khả liên kết với phạm vi rộng với thụ thể Nhờ tính chất piperazinedion đối tượng cho việc nghiên cứu phát triển thuốc Cấu trúc piperazinedion đơn giản khung dị vòng cạnh, đưa nhóm vào sáu vị trí khác kiểm soát lập thể lên tới bốn vị trí [1] Các hợp chất tự nhiên có chứa nhiều vòng piperazinedion nghiên cứu nguồn gốc, phân lập tổng hợp từ năm 1975 Cho đến năm 1990, hợp chất hóa học tính chất dược lý vòng piperazinedion xem xét nghiên cứu Đến năm 1993, trình tổng hợp, tính chất vật lý, phản ứng hóa học ứng dụng lớp chất công bố [1] 1.1.2 Cấu trúc cấu hình Các tinh thể cấu trúc phân tử piperazinedion nghiên cứu kỹ lưỡng, phân tử lớp chất đơn giản vòng peptit Chúng chứa liên kết cis-amit, kết có vị trí nhận liên kết H vị trí cho liên kết H quan trọng để liên kết với enzym thụ thể [76] www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Sự đa dạng phong phú cấu trúc có chứa khung piperazinedion kết sáu vị trí linh động, nhóm thêm vào bốn vị trí mà cấu hình lập thể chúng kiểm soát Các piperazinedion phân tử nửa cứng, chúng có cấu hình dị vòng ràng buộc, chúng linh hoạt mạch vòng sáu cạnh tồn cấu hình phẳng cấu hình thuyền, khác biệt vài kcal/mol lượng hai cấu hình [76] Hình 1.2: Cấu hình số piperazinedion đơn giản Cấu hình vòng piperazinedion không (Gly-Gly) (16, R = H) đối tượng nhiều nghiên cứu Cấu trúc tinh thể vòng (Gly-Gly) lần chứng minh Corey vào năm 1938 chứng minh phẳng trạng thái rắn Bằng phương pháp cộng hưởng từ (NMR) nghiên cứu vòng (Gly-Gly) đưa chi tiết pha lỏng phù hợp với hai cấu trúc phẳng nhanh chóng chuyển thành cấu trúc thuyền Gần đây, phân tích quang phổ dao động tính toán lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) phù hợp với ý kiến cho vòng (Gly-Gly) có cấu hình phẳng trạng thái lỏng rắn Một nghiên cứu từ chi tiết quang phổ vi sóng vòng (Gly-Gly) thể khí cho thấy phân tử trạng thái tách riêng không cấu trúc phẳng giống kết luận phương pháp X-Ray dáng thuyền Điều chứng minh từ đầu tính toán phổ dao động điện tử vòng (Gly-Gly) pha khí, cấu hình dạng thuyền (15, R = H) xác định cấu trúc có lượng thấp cấu trúc phẳng (16, R = H) tìm thấy trạng thái chuyển tiếp (hình 1.2) Sự khác biệt lượng dạng cấu hình dạng thuyền phẳng tìm thấy nhỏ (khoảng 1,3-1,7 kcal/mol), điều cho thấy lực bên từ môi trường tinh thể lỏng đủ để hình thành cấu trúc phẳng Điều cho cis-piperazinedion hai lần đối xứng Một nghiên cứu hóa học lượng tử hệ thống gần 20 chất số cho thấy cấu trúc lượng thấp dạng thuyền, môi trường không bị hạn chế lực tinh thể www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Hầu hết cấu trúc tinh thể biết có 2, nhóm Một số nghiên cứu dung dịch trạng thái rắn vòng piperazinedion hợp chất cis- lần cis- lần thường dạng thuyền vặn thuyền, đặc biệt nhóm nhóm arylmetyl (17) Điều xác nhận gần cấu trúc X-ray cho piperazinedion 2, lần vòng (L-MetL-Met), vòng (L-Asp-L-Asp), vòng (L-Glu-L-Glu) vòng (L-Ala-L-Ala)… 1.1.3 Hoạt tính sinh học Có nhiều chất có hoạt tính sinh học chứa khung piperazinedion bắt nguồn từ hợp chất tự nhiên tổng hợp Những phân tử nhỏ, có cấu hình cứng nhắc khung bất đối có chức chất nhận chất cho liên kết H, có nhiều vị trí cho phát sinh cấu trúc nhóm chức đa dạng với lập thể xác định Những đặc điểm cho phép chúng liên kết lực cao với nhiều thụ thể, thể đa dạng hoạt tính sinh học Từ cho phép phát triển tính chất hóa lý cần thiết thuốc, trình tối ưu chất dẫn đường thành thuốc 1.1.3.1 Hoạt tính ức chế ung thƣ Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp tách chiết dẫn xuất piperazinedion nhân tryptophan-prolin piperazinedion công bố như: tryprostatin A B, fumitremorgin C, spirotryprostatin A B, cyclotryprostatin AD, hợp chất ban đầu cho phát triển loại thuốc chống ung thư Năm 1995, Cheng-Bin Cui cộng phân lập tryprostatin A (1) B (2) (hình 1.3) từ chủng nấm biển Aspergillus fumigatus có hoạt tính kháng u mạnh Tryprostatin B chất ức chế chu kỳ tế bào động vật có vú, tryprostatin A chất ức chế protein kháng đa thuốc (BCRP/ABCG2) hóa trị liệu điều trị ung thư vú [77,79] Tryprostatin A B ức chế hoàn toàn chu kỳ phát triển tế bào tsFT210 giai đoạn G2/M nồng độ tương ứng 50µg/ml 12,5µg/ml [77] Hình 1.3: Các hợp chất tryprostatin www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Cũng năm đó, Osada cộng phân lập thành công Fumetrimorgin C Demetoxyfumetrimorgin C (hình 1.4) từ chủng nấm Aspergillus fumigatus, hợp chất dẫn xuất vòng tryprostatin A (1) chất ức chế protein đa kháng thuốc (BCRP/ABCG2) hóa trị liệu điều trị ung thư vú [83] Hình 1.4: Chất ức chế BCRP fumitremorgin Fumitremorgin C (7) demetoxifumitremorgin C (19) chất ức chế mạnh chọn lọc vận chuyển đa thuốc (BCRP/ABCG2) Nó ức chế hoàn toàn làm đảo ngược đối kháng BCRP nồng độ μM Tuy nhiên, fumitremorgin C chất độc thần kinh, gây co giật chuột loài động vật khác thông qua độc tính với hệ thống thần kinh trung ương, không thử nghiệm in vivo So sánh Fumitremorgin C demetoxi-Fumitremorgin C cho thấy, nhóm 6-metoxi indol cần thiết, demetoxiFumitremorgin C không bão hòa hoạt động dẫn chất có mạch bên bão hòa [83] Năm 1997, Cheng-Bin Cui cộng phân lập hợp chất piperazinedion khác Cyclotryprostatin A-D (3-6) (hình 1.5) từ nấm Aspergillus fumigatus thăm dò hoạt tính sinh học chúng Kết cho thấy, hợp chất có tác dụng ức chế giai đoạn G2/M chu kỳ tế bào động vật có vú [80] Hình 1.5: Cấu trúc cyclotryprostatins A-D Các chất Cyclotryprostatin A-D thể hoạt tính kháng ung thư vú, chúng ức chế phát triển tế bào tsFT210 giai đoạn G2/M với giá trị IC50 tương ứng: www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 5,6µM (3); 19,5µM (4); 23,4µM (5) 25,3µM (6) Các chất sử dụng tốt hóa trị liệu ung thư cung cấp chứng hữu ích việc làm sáng tỏ chế chu kỳ tế bào [80] Trước vào năm 1996, Cheng-Bin Cui cộng phân lập hợp chất piperazinedion Spirotryprostatin A (20) B (21) (hình 1.6) từ chất chuyển hóa thứ cấp nấm Aspergillus fumigatus, có hoạt tính ức chế chu trình tế bào tác nhân chống khối u Hình 1.6: Cấu trúc spirotryprostatin A B Hoạt tính ức chế chu kì tế bào spirotryprostatin A B thử nghiệm tế bào tsFT210 chuột Spirotryprostatin A ức chế hầu hết phần tế bào tsFT210 pha G2/M với nồng độ 253,2 µM Trong spirotryprostatin B ức chế hoàn toàn tiến triển chu kỳ tế bào tế bào tsFT210 pha G2/M nồng độ 34,4µM [81,82] Cấu trúc phức tạp hoạt tính sinh học thú vị sản phẩm tự nhiên làm cho spirotryprostatin mục tiêu tổng hợp hấp dẫn Năm 2010, Alessia Bertamino cộng nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất Spirotryrostatin A để nhận dẫn xuất 22a-c, 23a-c, 24a-c (hình 1.7) thử hoạt tính sinh học chúng Kết cho thấy hợp chất hợp chất 22a, 23a-c có hoạt tính chống lại tế bào MCF-7 với giá trị IC50 9,1; 14,8; 1,6 2,2 µM [76] Hình 1.7: Cấu trúc dẫn xuất Spirotryprostatin A www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Một hợp chất có khung piperazinedion khác Phenylahistin (8) (Hình 1.8), phân lập từ Aspergillus ustus có khả gắn kết với microtubule, biểu hoạt tính gây độc tế bào chống lại loạt dòng tế bào khối u ngưỡng nM [50,51] Ngược lại, đồng phân đối quang R biểu hoạt tính gây độc tế bào thấp hợp chất tương tự có nhóm isopropyl (-)-aurantiamine (25) có hoạt tính thấp 40 lần việc chống lại phát triển tế bào P388 [52] Hình 1.8: Tác nhân ức chế trùng hợp Tubulin Một loạt dẫn chất 22 tổng hợp để loại bỏ tính bất đối tối ưu hóa hoạt tính sinh học Trong đó, hợp chất có nhóm tert-butyl plinabulin (NPI2358/KPU-2) (26), chất kháng u mạnh, hoạt tính thể nhiều dòng tế bào khối u [52] Hiện nay, plinabulin giai đoạn II thử nghiệm lâm sàng để điều trị ung thư [54] 1.1.3.2 Hoạt tính ức chế PDE5 Nhóm thuốc uống có tác dụng giãn mạch gồm có sildenafil (27), vardenafil (28) tadalafil (11) (hình 1.9), gọi chung thuốc ức chế PDE-5 (enzym phosphodiestease-5) tạo nên bước tiến chữa trị rối loạn cương dương [94,95] Cơ chế tác dụng nhóm thuốc ức chế enzym PDE-5 có nhiệm vụ phân hủy chất sinh học nitric oxit (NO) guanosin monophosphat vòng (cGMP) Rối loạn cương dương PDE-5 hoạt động mạnh dẫn đến NO cGMP bị phân hủy không giúp giãn mạch cần thiết giúp cho cương Thuốc ức chế PDE-5 giúp bảo vệ trì chất sinh học tạo cương [86-88,89-93] Tadalafil hợp chất piperazinedion tổng hợp toàn phần, dược phẩm thương mại có tên Cialis thuốc sử dụng nhiều nước Nó có ưu điểm thời gian tác dụng dài, có đến 36 Cơ chế tác dụng tadalafil ức chế chọn lọc có hồi phục guanosin monophosphat vòng (cGMP), đặc biệt enzym Phosphodiestease týp (PDE-5) Khi có kích thích tình dục dẫn đến phóng thích Nitric oxit chỗ, ức chế PDE-5 tadalafil làm tăng nồng độ cGMP thể hang dẫn tới làm giãn trơn làm tăng lưu lượng máu vào mô dương vật, từ www.DaiHocThuDauMot.edu.vn gây cương dương vật [86-88] Khi kích thích tình dục, tadalafil tác dụng Hình 1.9: Cấu trúc số hợp chất ức chế PDE-5 Ngoài tác dụng chữa rối loạn cương dương, tadalafil tên thương mại Adcirca sử dụng để điều trị tăng huyết áp động mạch phổi từ năm 2009 Tăng huyết áp động mạch phổi nguyên nhân gây bệnh suy tim Ở bệnh nhân tăng huyết áp động mạch phổi, lòng mạch máu phổi có giảm co mạch tái tạo mạch máu, dẫn đến tăng áp lực động mạch phổi Tadalafil có tác dụng giãn mạch động mạch phổi ức chế tái tạo mạch máu, làm giảm áp lực động mạch phổi [75,108,109] 1.1.3.3 Hoạt tính ức chế hócmôn oxytoxin Trong nhiều thập kỷ qua, chất ức chế hócmôn oxytoxin tiêm tĩnh mạch atosiban (Tractocile) đưa vào điều trị cấp tính cho ca dọa sinh non Do đó, có quan tâm đến chất ức chế hócmôn oxytoxin nhà nghiên cứu việc tìm kiếm chất sử dụng đường uống có độ chọn lọc cao [46] Từ trình sàng lọc, nhà nghiên cứu xác định hợp chất piperazinedion hợp chất Retosiban (29), Epelsiban (30) (hình 1.10) chất ức chế hócmôn oxytocin Hợp chất Retosiban sử dụng đường uống tốt có sinh khả dụng cao chuột (≈100%) Retosiban có lực ngưỡng nM (0,65nM) với hócmôn oxytocin đồng thời chọn lọc hócmôn vasopressin người Retosiban có độ tan tốt (>0,22 mg/ml), liên kết với protein thấp ( 100μM) thâm nhập vào thần kinh trung ương Retosiban có hiệu lực ức chế hócmôn oxytocin mạnh so với atosiban 15 lần Nó lựa chọn để điều trị lâm sàng cho ca dọa sinh non [47,48] www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Hình 1.10: Các chất đối kháng oxytoxin Trong đó, hợp chất Epelsiban có hoạt tính mạnh, sử dụng đường uống sinh khả dụng tốt khỉ đuôi dài Đánh giá in vitro thấy Epelsiban chất ức chế mạnh hócmôn oxytocin người có hoạt tính mạnh Atosiban 100 lần Ngoài ra, chất nghiên cứu với khả điều trị rối loạn chức tình dục, bao gồm xuất tinh sớm; điều trị phòng ngừa tăng sản tuyến tiền liệt lành tính [49] 1.1.3.4 Hoạt tính ức chế hoạt hóa Plasminogen Các 3,6-didehydropiperazinedion (hình 1.11) chứng minh để khử hoạt tính hoạt động chống phân hủy protein (antiproteolytic) tác nhân ức chế hoạt hóa Plasminogen (PAI-1) serpin, mục tiêu điều trị tiềm bệnh ung thư bệnh tim mạch [55] Hình 1.11: Tác nhân ức chế hoạt hóa Plasminogen 3,6-Didehydropiperazinedion (31) phân lập từ trình lên men Streptomyces sp đảo ngược tác dụng ức chế tác nhân ức chế hoạt hóa Plasminogen (PAI-1) chống lại chất hoạt hóa mô plasminogen (tPA) chất hoạt 10 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn hóa Urokinase (UPA); tương tác serpin-serine khác không bị ảnh hưởng [55] Chất phát triển thành 32 XR5118, có hoạt tính in vitro in vivo [56,57] Các nghiên cứu để tìm kiếm hợp chất giống thuốc tạo tác nhân điều biến hoạt tính PAI-1 33 XR5967 (IC50 = 800nM, PAI-1 người) Chất có khả ức chế tăng sinh tế bào khối u hình thành mạch máu ống nghiệm cách ngăn chặn hình thành phức hợp PAI-1 uPA protease nó, có lợi điều trị bệnh ung thư [58] 1.1.3.5 Hoạt tính kháng virus - Tác nhân đối kháng CCR5 thuốc chống HIV Hiện nay, tác nhân đối kháng thụ thể chemokine CCR5 ngày quan tâm thuốc ức chế nhằm vào virus HIV-1, cách tiếp cận để điều trị AIDS [21] CCR5 thuộc thụ thể G-protein-coupled (GPCR), chất tác nhân đối kháng CCR5 có khả kháng virus aplaviroc (34) (Hình 1.12) Hình 1.12: Tác nhân đối kháng CCR5 Trung tâm bất đối 34 có lực cao với CCR5 (giá trị KD = 3nM), block HIV-1-gp120/CCR5 liên kết chất đối kháng dị lập thể không cạnh tranh hoạt tính mạnh chống lại phổ rộng dòng R5-HIV-1 phân lập, kể dòng HIV-1 đa kháng thuốc (giá trị IC50 = 0,1-0,6 nM) thử nghiệm in vitro [59-61] Trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn IIb , bệnh nhân sử dụng 600mg 34 hai lần ngày 10 ngày giảm trung bình nồng độ virus ~ 1,6 log10 từ đường sở Thử nghiệm lâm sàng giai đoạn III, lượng thuốc 34 lên tới 2000mg bệnh nhân dung nạp thuốc giai đoạn AIDS bắt đầu Tuy nhiên, giai đoạn IV nhiễm độc gan dẫn đến viêm gan thuốc xảy số bệnh nhân (1%) Không có trường hợp tử vong ghi nhận bệnh viêm gan giải việc ngừng sử dụng thuốc, nghiên cứu lâm sàng thuốc bị dừng Gần có nghiên cứu chứng minh rapamycin làm giảm liều lượng 11 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn aplaviroc gấp 25 lần tạo hiệu chống HIV, giảm thiểu độc tính nó, có hiệu để kiểm soát kháng thuốc R5 HIV bệnh nhân, đặc biệt người bị nhiễm virus kháng maraviroc [62,63] - Chất ức chế virus HSV Một chiến lược tổng hợp sử dụng để thiết kế xác định chất ức chế virus nhiễm trùng máu xuất huyết (HSV), loại virus rhabdovirus cá có tầm quan trọng kinh tế ngành nuôi trồng thủy sản Hai hợp chất có khung piperazinedion số 35 (IC50 = 51μM) 36 (IC50 = 86μM) (hình 1.13) chọn nghiên cứu sâu để hạn chế độc tính hợp chất nuôi cấy tế bào tiền thân nội mô (EPC) cá chép 400μM tế bào HeLa người lên đến 250μM Các thí nghiệm cho thấy dẫn xuất piperazinedion 35 36 xâm nhập vào nội bào nhân virus [65] Hình 1.13: Chất ức chế virus HSV 1.1.3.6 Hoạt tính kháng khuẩn Một số hợp chất piperazinedion tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn [96] Chúng bao gồm từ vòng dipeptit đơn giản 37 có hoạt tính chống lại vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis, cairomycin B (38) có hoạt tính chống lại vi khuẩn Gram dương, hay với hệ thống vòng phức tạp avrainvillamide (39) có hoạt tính chống lại vi khuẩn kháng đa thuốc bicyclomycin (40) kháng khuẩn rộng chống lại vi khuẩn Gram âm (Hình 1.14) [65-67] Hình 1.14: Các piperazinedion có hoạt tính kháng khuẩn 12 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Các hợp chất bicyclomycin 40 (Hình 1.14) phân lập từ Streptomyces sapporonesis Streptomyces aizumenses, ức chế phổ rộng vi khuẩn Gram âm vi khuẩn Gram dương (Micrococcus luteus) Nó hấp thu nhanh chóng vào thể người tiêm bắp có độc tính thấp Bicyclomycin (Bicozamycin) kháng sinh dùng để điều trị tiêu chảy người vi khuẩn bê lợn từ năm 2005 [68,69] Roquefortin C (10) chất chuyển hóa nấm tương đối phổ biến, tìm thấy Roquefort phô mai xanh khác (hình 1.15) Nó phân lập vào năm 1976 M.Scott cộng từ số loài nấm Penicillium roqueforti, liều cao xếp vào loại hợp chất độc Cơ chế gây độc chuyển hóa xác định cách nghiên cứu tương tác với enzym CYP450 động vật có vú Ngoài đặc tính độc hại, Roquefortin C sở hữu hoạt tính diệt khuẩn chống lại vi khuẩn Gram dương [76,84,85,115] Hình 1.15: Cấu trúc Roquefortin C isoroquefortin C 1.1.3.7 Tác nhân bảo vệ thần kinh Các histidyl-proline 2,5-diketopiperazin cyclo(L-His-L-Pro) 42 chất chuyển hóa từ hócmôn thyrotropin-releasing (TRH) động vật có vú, phần hệ thống kiểm soát thân kinh nội tiết phức tạp, ức chế giải phóng dopamin hệ dopaminergic thần kinh trung ương (Hình 1.16) [2,12] Để bảo vệ nâng cao hoạt động noron thần kinh trung ương (neuroprotection), dẫn xuất 42 nghiên cứu Các piperazinedion hợp chất 43 44 ngăn ngừa chết tế bào thần kinh mô hình in vitro tổn thương sau chấn thương Khi dùng liều lượng, chúng ngăn cản phá hủy trực tiếp gốc tự huy động canxi từ hạn chế tổn thương cho tế bào não [70] 13 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Hình 1.16: Tác nhân bảo vệ thần kinh Một hợp chất piperazinedion 45 khác, báo cáo tăng cường trí nhớ [71] Khi so sánh hiệu bảo vệ thần kinh 45 dẫn xuất allyl (NZZ2591) 46 cho thấy, 46 mạnh nhiều [72] Nó ngăn ngừa thiếu oxy - thiếu máu cục gây chấn thương não chuột, qua hàng rào máu não mà không phụ thuộc vào chấn thương phát sau vài với liều dùng Nó cải thiện chức vận động mô hình chuột mắc bệnh Parkinson [73,74] Tóm lại, hợp chất piperazinedion lớp chất có nhiều hoạt tính sinh học quý như: khả gây độc tế bào mạnh với dòng tế bào ung thư, kháng virut, kháng khuẩn, kháng nấm,… Các hợp chất biểu đặc tính dược lý tiềm điều trị bệnh, đặc biệt bệnh ung thư Điều mở hướng nghiên cứu cho nhà khoa học nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazinedion có nhiều hoạt tính sinh học quý 1.2 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT PIPERAZINEDION Phân tích vòng piperazinedion nhận thấy, có ba cách phân cắt: liên kết amit (A), liên kết C-N (B), liên kết C-C (C) (hình 1.17) Trong cách A B sử dụng thường xuyên, việc sử dụng phân cắt C công bố gần Ngoài tạo vòng thông qua N1 - C2/C3 - N4 (D) thông qua C2 - N1 - C6 (E) sử dụng thường xuyên [75] Hình 1.17: Các cách phân cắt vòng piperazinedion 14 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 1.2.1 Tổng hợp thông qua hình thành liên kết amit 1.2.1.1 Tạo vòng este dipeptit Sơ đồ 1.1: Tạo vòng este dipeptit Phương pháp tiêu biểu thường sử dụng dùng nhóm bảo vệ đầu amin α-amino axít 47 nhóm bảo vệ đầu este α-amino axít 48 thứ hai (sơ đồ 1.1) Dipeptit ghép nối thành sản phẩm 49, khử nhóm bảo vệ cho este amino dipeptit 50, sau vòng hóa để tạo thành phân tử mong muốn 51 [111] Để đạt điều này, liên kết amit phải giả thiết định hướng cis Nếu có ngăn cản mặt không gian điện tử, tỷ lệ tạo vòng thấp Trong trường hợp này, gia nhiệt môi trường axit thường sử dụng để hình thành vòng piperazinedion [3,111] Tạo vòng este amino dipeptit tiến hành điều kiện dùng nhiệt, thông thường cách đun hồi lưu dung môi có nhiệt độ sôi cao toluen xylen 24h [4] Hoặc muối format dipeptit, toluen sec-BuOH [5] Gần đây, giải pháp tổng hợp piperazinedion pha lỏng hiệu thân thiện với môi trường sử dụng lò vi sóng (microwave), phương pháp trái ngược với phương pháp khác công bố trước không phụ thuộc vào chuỗi axit amin epime hóa sản phẩm [6] Đánh giá dung môi, thời gian phản ứng, nhiệt độ, so sánh với phương pháp cung cấp nhiệt cổ điển cho thấy, lò vi sóng sử dụng dung môi nước 10 phút mà hiệu phản ứng tạo vòng piperazinedion đạt hiệu suất 63-97% [6-8] Một nhiều ví dụ tổng hợp hợp chất piperazinedion theo cách phương pháp tổng hợp chọn lọc toàn phần okaramine N Baran cộng [9], cho thấy đường tham gia vào trình hình thành hệ thống vòng pyrrolidinoindolin 15 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn hợp chất 52 tiếp xúc với dietylamin dư dẫn đến phân cắt nhóm Fmoc tạo thành vòng piperazinedion 53 (hiệu suất 95%), tiếp thực thông qua số bước để thành okaramine N 54 (Sơ đồ 1.2) [9] Sơ đồ 1.2: Tạo vòng ester dipeptit xúc tác bazơ Một ví dụ khác, hai hợp chất dehydro-piperazinedion tự nhiên có khả chống ung thư (-)-phenylahistin (-)-aurantiamin, tổng hợp (sơ đồ 1.3) hai phương pháp dung dịch pha rắn Sau đó, chiến lược sử dụng để điều chế loạt hợp chất dehydro-piperazinedion 60, việc kết hợp số axit amin tự nhiên [10,11,107] Sơ đồ 1.3: Tạo vòng sử dụng xúc tác bazơ pha rắn pha lỏng 1.2.1.2 Tổng hợp thông qua phản ứng hóa học Ugi Phản ứng Ugi sử dụng thành phần isonitril, axít (hay amino axít), anđehit amin, để tạo dipeptit hiệu suất cao độ tinh khiết quang học đồng [1315] 16 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Sơ đồ 1.4: Phản ứng Ugi Thông thường thành phần isonitril chất chìa khóa quan trọng có giá trị Ví dụ isonitril 1-isoxiano-xiclohexen Keating Armstrong nhận tiềm isonitril vào năm 1995 sử dụng để tổng hợp este dipeptit [16] Sau đó, Hulme cộng điều chỉnh phương pháp để tổng hợp piperazinedion 65 trực tiếp (sơ đồ 1.5) [17] Sơ đồ 1.5: Tạo vòng thông qua ion N -Axylimin trung gian Trong phương pháp này, họ sử dụng nhóm Boc bảo vệ amino axít xiclohexenyl isonitril phản ứng Ugi tạo sản phẩm dipeptit điển hình 63 (sơ đồ 1.5) Xử lý axit loại bỏ nhóm bảo vệ đầu N thêm proton vào enamin đầu cuối C 63, tạo ion N-axylimin tạm thời hoạt hóa Tiếp đó, ion N-axylimin tạm thời 64 trải qua đóng vòng với amin mới, hình thành sản phẩm raxemic piperazinedion 65 với hiệu suất cao loại bỏ cation xiclohexylimin Sau phương pháp khác cho phép thay đổi isonitril nhóm tổng hợp không bền công bố Chúng có ưu điểm so với xiclohexenyl isonitril khả tiếp cận tổng hợp ổn định Ngoài ra, isonitril liên kết với pha rắn sử dụng phản ứng Ugi, sản phẩm thoát khỏi pha rắn mô tả sơ đồ 1.6 [19,20] 17 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Sơ đồ 1.6: Phản ứng Ugi sử dụng tác nhân isonitril liên kết với pha rắn Đi tiên phong vấn đề việc sử dụng nhựa Rink tổng hợp vòng piperazinedion, để tách sản phẩm Ugi khỏi nhựa hỗ trợ (pha rắn) mà không biến đổi amit Điều khai thác Habashita cộng để sản xuất loạt tác nhân đối kháng thụ thể chemokin (CCR5) dựa trên khung spiropiperazinedion 66 (sơ đồ 1.6), phát triển để sản xuất chất ức chế HIV Aplaviroc 34 [20] Gần đây, phương pháp Tohru Fukuyama cộng sử dụng để tổng hợp hợp chất trung gian 68 (sơ đồ 1.7) tổng hợp toàn phần hợp chất tự nhiên ecteinascidin 743 Họ sử dụng thành phần isonitril p-metoxiphenyl isonitril Sản phẩm Ugi 67 tạo cho phép tạo vòng từ việc khử nhóm Boc bảo vệ đầu N cách đun hồi lưu EtOAc sản phẩm trung gian piperazinedion 68 [22] Sơ đồ 1.7: Ứng dụng phản ứng Ugi tổng hợp ecteinascidin 743 Cũng sở phản ứng Ugi, Szardenings cộng giới thiệu phương pháp Ugi/DeBoc/Cyclize (UDC) để tổng hợp loạt hợp chất dựa khuôn N4 glyxinamit piperazinedion 70 Một axít amin liên kết với nhựa phản ứng điều kiện Ugi với anđehit, axit amin bảo vệ nhóm Boc isonitril cho sản phẩm piperazinedion đa dạng, tính đa dạng thể lựa trọn R1, R2, R3 R4 (sơ đồ 1.8) [23] 18 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Pha lỏng: Pha rắn: a) P=Me, Et3N, MeOH, axit, rt; b) TFA HCl 4N/dioxan, rt; Et3N/dioxan, rt a) P=nhựa, MeOH, rt; b) 50% TFA/CH2Cl2; PhMe/EtOH (1:1), 1% AcOH Et3N Sơ đồ 1.8: Phản ứng tạo vòng thông qua khuôn N-4 Glyxinamit Phương pháp đa sử dụng để tổng hợp loạt hợp chất, bao gồm chất ức chế metalloproteinase collagenase-1 [24,25] Dãy chất piperazinedion tổng hợp phương pháp thử nghiệm liên kết với thụ thể OT sản xuất chất đối kháng oxytocin 70a 70b [26] Phương pháp pha dung dịch (UDC) tương ứng sử dụng để phát triển hợp chất có mạch 2’,4’difluorophenyl 70c, hợp chất piperazinedion có tiềm năng, chọn lọc dùng đường uống tác nhân đối kháng oxytocin [27] 1.2.1.3 Ngƣng tụ Amino Axít Ngưng tụ trực tiếp hai axit amin 71 72 để tạo thành piperazinedion 73 (sơ đồ 1.9) thường cho hiệu suất sản phẩm thấp [28] Cải tiến phổ biến phương pháp hoạt hóa axit amin phản ứng với phosgene (COCl2) phản ứng với axit amin thứ hai Phương pháp “One-pot” phát triển theo đường [29] Một phương pháp khác sử dụng dạng pha khí - rắn, điều kiện axit amin trạng thái khí ngưng tụ bề mặt silica Tuy nhiên, sản phẩm bị raxemic hóa [30] Sơ đồ 1.9: Ngưng tụ Amino Acid 19 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Một cải tiến tổng hợp piperazinedion đưa Santagada cộng việc sử dụng lò vi sóng tổng hợp Ông sử dụng chất phản ứng ghép nối liên kết amit (DMAP) chiếu xạ 400W DMF tạo sản phẩm đạt hiệu suất 85 - 95% thời gian phản ứng ngắn (5 phút) mà không epime hóa [31] Một cải tiến khác thực phản ứng bình cách sử dụng lượng nhỏ chất lỏng ion có mặt lò vi sóng, phản ứng mở rộng bao gồm thành phần bất đối xứng cho phép điều chế lập thể chọn lọc piperazinedion bất đối xứng piperazinedion đối xứng từ axit amin không bảo vệ [32] Ví dụ, điều chế hợp chất 76 (Sơ đồ 1.10): Sơ đồ 1.10: Tổng hợp piperazinedion không đối xứng thông qua ngưng tụ amino axít Theo sơ đồ này, dung dịch đương lượng 74 totuen thêm vài giọt 1,3-dimetylimidazon dimetylphotphat bốn đương lượng Et3N, thêm tiếp MeOPCl2, sau thêm 1,2 đương lượng 75 Hỗn hợp chiếu xạ lò vi sóng 400W (145oC), sau thời gian ngắn thu sản phẩm 76 với hiệu suất 81%, sản phẩm không bị raxemic [32] 1.2.1.4 Tạo vòng phản ứng Aza - Wittig Một phản ứng aza-Wittig tiếp sau trình thủy phân sản phẩm imino ete sử dụng để tạo thành vòng piperazinedion (Sơ đồ 1.11) Quá trình từ phản ứng axyl hóa axit amin 75 với cloroaxetyl clorua, chuyển vị với natri azit thu azit 77, sau azit sử dụng để hình thành iminophotphoran 78 Vòng hóa với nhóm cacbonyl C-2 este imino ete 79 Trong phản ứng thủy phân với có mặt THF ẩm cho piperazinedion 80 (R = benzyl aryl) với hiệu suất tốt [33] 20 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Sơ đồ 1.11: Tạo vòng Aza - Wittig 1.2.2 Thông qua phản ứng ankyl hóa Phản ứng ankyl hóa N cung cấp cách thức phổ biến thứ hai để tạo thành vòng piperazinedion 1.2.2.1 Đi từ dẫn xuất α-haloaxyl axit amin Piperazinedion 82 đơn giản đối xứng hai lần điều chế dễ dàng nhờ phản ứng đóng vòng α-haloaxetamit 81 với có mặt bazơ bình tổng hợp (sơ đồ 1.12) Hiệu suất đạt cao sử dụng bazơ NaH DMSO 60°C với nhóm aryl ankyl (a) [34] Khi sử dụng NaOH CH3CN (b) cho thấy hiệu suất đạt cao với hai nhóm ankyl aryl chí với dẫn xuất cản trở không gian Kết tương tự tìm thấy phản ứng tiến hành xúc tác chuyển pha (c) [35] Sơ đồ 1.12: Tạo vòng thông qua cloroaxetamit Năm 2001, Marcaccini cộng đưa trình tổng hợp đa dạng dựa phương pháp [36] Nhóm nghiên cứu sử dụng phản ứng Ugi thành phần (Ugi-4CR) amin, anđehit, isonitril, axit cloroaxetic để có sản phẩm 83 Xử lý 83 với KOH EtOH sử dụng sóng siêu âm (ultrasonication) dẫn đến ankyl hóa N-amit nội phân tử, cho piperazinedion 84 (sơ đồ 1.13) Tuy 21 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn nhiên, đường hạn chế trình epime hóa trung tâm bất đối thất bại để có sản phẩm piperazinedion với nhóm R1 ankyl Sơ đồ 1.13: Tổng hợp thông qua Ugi-4CR/alkyl hóa N-amit nội phân tử Năm 2009, Yoshio Hayashi cộng phát triển phản ứng tương tự cho tổng hợp monodehydropiperazinedion chất tìm thấy sản phẩm tự nhiên có hoạt tính chống ung thư Phương pháp làm giảm raxemic hóa không thuận lợi xảy trình tổng hợp sử dụng xúc tác bazơ trước Tạo vòng sử dụng xúc tác axit amit N-α-ketoaxylamino axít 87 cho piperazinedion 88 (sơ đồ 1.14) hiệu suất tốt độ chọn lọc lập thể cao [37] Sơ đồ 1.14: Tạo vòng thông qua amit N-α-ketoaxylamino axít Trước đó, phản ứng tương tự Madeleine M Joullié cộng sử dụng xúc tác Pd để amit hóa nhóm vinyl nội phân tử để tạo vòng piperazinedion tổng hợp roquefortin C (10) (sơ đồ 1.15) [38] 22 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Sơ đồ 1.15: Tạo vòng thông qua amit hóa nhóm vinyl nội phân tử 1.2.2.2 Phản ứng cộng Aza-Michael Một nối tiếp gồm hai bước phản ứng Ugi bốn thành phần phản ứng azaMichael nội phân tử tác động lò vi sóng, chất hai chức dung môi có proton cho khung piperazinedion 91 bình phản ứng (sơ đồ 1.16) Một dãy đa dạng chất piperazinedion thu theo đường có hiệu suất từ tốt tới xuất sắc, với độ chọn lọc lập thể đáng kể [39] Sơ đồ 1.16: Tạo vòng thông qua phản ứng cộng Aza-Michael Sản phẩm Ugi trung gian mạch hở 90 tách nước/methanol (0,1M) tác động lò vi sóng (300 W, 200°C, 18bar), tách cách sử dụng dung môi CH2Cl2 Việc chuyển đổi trực tiếp bốn thành phần cho sản phẩm piperazinedion đạt thông qua phương pháp cấp nhiệt áp suất thông thường 1.2.2.3 Phản ứng Diels - Alder Các hệ vòng piperazinedion tổng hợp cách sử dụng phản ứng hóa học Diels - Alder, cấu trúc vòng liên hợp phức tạp thu cách sử dụng phương pháp Sheradsky Silcoff sử dụng phản ứng Diels - Alder lập thể nội phân tử từ dẫn xuất axylnitroso N-sorbyl-L-prolin 92 để tạo thành piperazinedion 93 tổng hợp axít (2R,5R)-2-amino-5-hydroxyhexanoic 94 họ (sơ đồ 1.17) [40] Sơ đồ 1.17: Tạo vòng thông qua phản ứng Diels - Alder 23 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 1.2.3 Thông qua tạo vòng nối tiếp Sự hình thành nối tiếp piperazinedion đường hiệu việc kết hợp số phương pháp sử dụng tạo vòng nội phân tử giống nêu phần 1.3.1 1.3.2 Đây phương pháp lựa chọn để tổng hợp hợp chất piperazinedion khuôn khổ luận án 1.2.3.1 Thông qua hình thành liên kết N1-C2/C3-N4 Năm 2005, Zbigniew Czarnocki cộng đưa phương pháp tổng hợp dẫn xuất tetrahydro-β-cacbolin tetrahydroisoquinolin piperazinedion từ phản ứng cộng α-amino amit với electrophin hoá trị hai Sản phẩm cộng amino-amit 95 tryptamin L-amino axít phản ứng với dãy axítcpyruvic cho ketoamit 96 Chúng đóng vòng với HCl EtOAc sản phẩm piperazinedion, tức trải qua phản ứng ngưng tụ Pictet - Spengler tetrahydro-β-cacbolin piperazinedion 97a tetrahydroisoquinolin piperazinedion 97b [41] Sơ đồ 1.18: Tổng hợp tetrahydro-β-cacbolin piperazinedion 97a tetrahydroisoquinolin piperazinedion 97b Tuy nhiên, phản ứng 95 (R=5,6-diMeO, R1=Me) với axít pyruvic cho hydroxylactam 98 hỗn hợp chất đồng phân không đối quang ketoamit, chúng bị tạo vòng có mặt HCl dẫn xuất tetrahydroisoquinolin piperazinedion 97b tương ứng (sơ đồ 1.18) Các L-amino axít chất trợ xúc tác chuyển tính không đối xứng 1,4 lên đến 100% dư thừa đồng phân không đối quang Hóa học lập thể piperazinedion cuối phụ thuộc 24 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn nhiều vào cấu trúc L-amino axít sử dụng: amino axít mạch hở chủ yếu cho cấu hình (R) trung tâm bất đối tạo ra, L-prolin dành cấu hình ngược lại 99 [41] 1.2.3.2 Thông qua hình thành liên kết C2-N1-C6 Sự hình thành đồng thời liên kết N1-C2 N1-C6 giới thiệu phương pháp tổng hợp hợp chất piperazinedion đơn giản, nhóm N1 việc sử dụng tác nhân phản ứng amin bậc Một minh họa phương pháp axyl hóa - ankyl hóa amin với haloeste phù hợp Phương pháp cho phép bổ sung nhóm kiểu liên hợp vào nguyên tử nitơ vòng Ở tổng hợp này, amin bậc phản ứng với halogen trước tạo vòng phản ứng với este Một ví dụ điển hình cho phương pháp đến từ xung quanh công việc phát triển khung β-Cacboline chất ức chế phosphodiesterase-5 tadalafin Năm 2003, Graham N Maw cộng tổng hợp số chất tương tự tadalafil Nghiên cứu cho phép thay nhóm khác nguyên tử nitơ vòng piperazinedion [42] Cụ thể, họ tạo thành tiền chất 102 từ D-tryptophan metyl este hydroclorua 100 giai đoạn Hợp chất trung gian 102 axetyl hóa với cloroaxetyl clorua 103 trước phản ứng với metylamin cho sản phẩm tadalafil (11) (sơ đồ 1.19) [49,108,109] Sơ đồ 1.19: Tổng hợp tadalafil 25 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Trong trường hợp thay metylamin amin bậc khác, ví dụ 1benzyl-3-aminopyrrolidin thu hợp chất 104 có hoạt tính mạnh tadalafil Đa dạng hóa từ việc amin hóa khử nguyên tử nitơ pyrrolidin sau khử nhóm benzyl bảo vệ (sơ đồ 1.20) [42] Sơ đồ 1.20: Tổng hợp hợp chất tương tự tadalafil thông qua khung β-Cacbolin Những nghiên cứu xác định hợp chất 106 có hiệu nghiệm cao chống lại enzyme PDE-5 (IC50 = 0,8nM) không chọn lọc chống lại PDE-11 (IC50 = 2,2nM) [42] 1.2.4 Tổng hợp thông qua Axyl hóa enolat Năm 2009, Peng Clive tổng hợp vòng piperazinedion phản ứng axyl hóa enolat tổng hợp bất đối xứng họ hệ vòng ADB 109 thuốc kháng sinh chống ung thư MPC1001 (sơ đồ 1.21) Cấu trúc vòng piperazinedion 108 đạt cách tạo vòng nội phân tử enolat 107 vào cacbonyl phenyl cacbamat cho 108, hiệu suất đạt 90% [43] Sơ đồ 1.21: Tạo vòng thông qua axyl hóa Enolat 26 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 1.3 MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Qua nghiên cứu tổng quan nhận thấy rằng, piperazinedion khung cấu trúc nhiều hợp chất thiên nhiên tryprostatins, cyclotryprostatins fumitremorgin C… phân lập từ loài nấm Aspergillus fumigatus có hoạt tính ức chế chu trình phát triển tế bào ung thư [78-83] Ngoài ra, piperazinedion synthon quan trọng sử dụng tổng hợp toàn phần bán tổng hợp nhiều hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học mạnh saframycin, eteinascindin, tadalafil… Trong tadalafil dẫn xuất tổng hợp quan trọng có khả ức chế enzym phosphodiesterase nên sử dụng làm thuốc điều trị rối loạn sinh lý nam giới sử dụng để điều trị bệnh tăng huyết áp động mạch phổi [42-44] Đây thuốc hết hạn quyền bảo hộ nên nhiều quốc gia giới quan tâm nghiên cứu tổng hợp, nhằm ứng dụng vào sản xuất thương mại Như vậy, “nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazinedion” nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học lý thú xây dựng qui trình tối ưu cho tổng hợp thuốc tadalafil nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Từ lý nêu trên, luận án tập trung nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất piperazinedion nghiên cứu xây dựng qui trình tổng hợp tadalafil với qui mô 100g/mẻ nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học lý thú đồng thời tìm kiếm qui trình triển khai tổng hợp tadalafil có khả ứng dụng vào sản xuất 27 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 2.1.1 Phƣơng pháp nghiên cứu Thực phương pháp tổng hợp hữu như: phản ứng este hóa, phản ứng Pictet-Spengler, phản ứng đóng vòng nội phân tử, khử hóa chọn lọc, phản ứng axyl hóa số phản ứng hóa học khác Phòng thí nghiệm Hoá Dược - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam Nhằm mục đích tổng hợp hợp chất piperazinedion tổng hợp tadalafil Hoạt tính gây độc tế bào hợp chất piperazinedion thực phòng Hóa sinh ứng dụng - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam theo phương pháp Mossman bốn dòng tế bào ưng thư người KB, Hep-G2, LU MCF7 2.1.2 Hóa chất dung môi Các hóa chất phục vụ cho việc tổng hợp hữu dung môi mua hãng Merck (Đức) Aldrich (Mỹ), sử dụng trực tiếp Các dung môi dùng cho trình chiết, sắc ký cột loại dung môi công nghiệp cất lại, làm khan trước sử dụng Bột silica gel cho sắc ký cột 100 - 200 mesh (Merck), mỏng sắc ký silica gel nhôm tráng sẵn Art 5554 DC - Alufolien Kiesel 60 F254 (Merck) 2.1.3 Sắc kí lớp mỏng sắc kí cột Trong trình làm thực nghiệm, nghiên cứu điều kiện thích hợp cho phản ứng theo dõi trình phản ứng sắc ký lớp mỏng (SKLM) Các sản phẩm phản ứng tách tinh chế sắc ký cột thường sắc ký cột nhanh SKLM phân tích tiến hành nhôm tráng sẵn Art 5554 DC Alufolien Kiesel 60 F254 (Merck) với hệ dung môi thích hợp, dùng thuốc thử dung dịch CsSO4 H2SO4 ninhydrin CH3OH có hơ nóng Phân lập sản phẩm phương pháp sắc ký cột với chất hấp phụ silicagel Merck 28 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 2.1.4 Xác định nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy chất tổng hợp đo máy Gallenkamp Anh phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam 2.1.5 Xác nhận cấu trúc Để xác định cấu trúc chất hữu tổng hợp được, tiến hành phương pháp sau: - Phổ hồng ngoại (IR): Phổ IR chất nghiên cứu xác định máy Spectrum TwoTM hãng PerkinElmer Học viện Kỹ thuật quân - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Phổ 1H-NMR (500MHz) 13C-NMR (125MHz) chất nghiên cứu đo máy Bruker XL-500 tần số 500 MHz với dung môi thích hợp TMS chất chuẩn, Trung tâm Phân tích cấu trúc - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam - Phổ khối lượng (MS): Phổ khối chất nghiên cứu ghi máy LC- MSD- Trap- SL Trung tâm Phân tích cấu trúc - Viện Hoá học- Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam 2.2 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT PIPERAZINEDION CHỨA KHUNG TETRAHIĐRO-β-CACBOLIN 2.2.1 Tổng hợp etyl 2-amino-3-(1H-inđol-3-yl)propanoat (111) Dung dịch L-tryptophan 110 (1,089 g; 5,34 mmol) 20 ml etanol cho thêm p-TsOH (1,431 g; 8,319 mmol) Cho tiếp p-TsCl (1,45g; 7,608mmol) khuấy nhiệt độ phòng Sau hỗn hợp đun hồi lưu 4h Kết thúc phản ứng hỗn hợp trung hòa trietylamin (pH=7), cô đuổi dung môi áp suất thấp 29 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn Hỗn hợp chiết với ba lần với 100ml EtOAc, ta thu dịch chiết Làm khô Na2SO4 khan, dung môi hữu cô đuổi áp suất thấp thu hỗn hợp sản phẩm thô 111 có màu vàng dạng dầu (1,215g; 98%) 2.2.2 Tổng hợp hợp chất tetrahiđro-β-cacbolin 2.2.2.1 Tổng hợp etyl 1-(3-metoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahiđro-1H-pyrido[3,4b]indol-3-carboxylat (112a) Dung dịch L-trytophan etyl este 111 (0,467 g; mmol) ml benzen cho thêm 3-metoxibenzanđehit (0,328 g; 2,41 mmol), sau hỗn hợp hồi lưu thời gian 6h Kết thúc phản ứng hỗn hợp cô đuổi dung môi áp suất thấp tạo thành sản phẩm thô Hỗn hợp chiết với ba lần với EtOAc, ta thu dịch chiết Lớp hữu rửa với NaHCO3 sau làm khô Na2SO4 khan, dung môi hữu cô đuổi áp suất thấp thu hỗn hợp sản phẩm có màu vàng dạng dầu Hỗn hợp phân tách cột sắc ký (hexan/EtOAc, 4/6) thu đồng phân cis-112a (0,196 g; 28%) trans-112a (0,434 g; 62%) - Hợp chất cis-112a chất rắn màu trắng có điểm chảy 136-138oC H NMR-500 MHz (CDCl3): δ (ppm) 1.34 (3H, t, J= 7.0 Hz, Me), 3.00 (1H, ddd, J= 2.00, 11.00, 14.50 Hz, H-4a), 3.22 (1H, ddd, J = 1.5, 15, 4.40 Hz, H-4b), 3.78 (3H, s, OMe), 3.95 (1H, dd, J = 11.00, 4.50, H-3), 4.24-4.31 (2H, m, OCH2), 5.22 (1H, s, H-1), 6.89 (1H, dd, J = 2.00, 8.00 Hz, H-4´), 6.94 (1H, s, H-2´), 6.98 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-6´), 7.12 (2H, m, H-6,7), 7.21 (1H, d, J = 8.50 Hz, H-5´), 7.29 (1H, t, J = 8.0 Hz, H-8), 7.54 (1H, d, J = 7.5, H-5) - Hợp chất trans-112a chất rắn màu trắng có điểm chảy 187-188oC 30 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn H NMR-500 MHz (CDCl3): δ (ppm) 1.26 (3H, t, J= 7.00 Hz, Me), 3.12 (1H, ddd, J= 1.5, 7.00, 8.00 Hz, H-4a), 3.27 (1H, dd, J = 5.5, 15.5 Hz, H-4b), 3.76 (3H, s, OMe), 3.97 (1H, t, J = 6.5, H-3), 4.11-4.22 (2H, m, OCH2), 5.39 (1H, s, H-1), 6.85 (3H, m, H-2´, H-4´, H-6´), 7.10-7.17 (2H, m, H-6,7), 7.24 (2H, m, H-5´, H-8), 7.55 (1H, d, J=8.0, H-5) 2.2.2.2 Tổng hợp etyl 1-(3-bromphenyl)-2,3,4,9-tetrahiđro-1H-pyrido[3,4-b]indol3-carboxylat (112b) Dung dịch L-trytophan etyl este 111 (0,590 g; 2,54 mmol) 10 ml benzen cho thêm 3-brombenzanđehit (0,565 g; 0,305 mmol), sau hỗn hợp đun hồi lưu thời gian 6h Kết thúc phản ứng hỗn hợp cô đuổi dung môi áp suất thấp tạo thành sản phẩm thô Hỗn hợp chiết với ba lần với EtOAc, ta thu dịch chiết Lớp hữu rửa với NaHCO3 sau làm khô Na2SO4 khan, dung môi hữu cô đuổi áp suất thấp thu hỗn hợp sản phẩm có màu vàng dạng dầu Hỗn hợp phân tách cột sắc ký (hexan/EtOAc, 4/6) thu đồng phân cis-112b (0,314 g; 31%) trans-112b (0,598 g; 59%) - Hợp chất cis-112b chất lỏng không màu H NMR-500 MHz (CDCl3), δ ppm: 1.34 (3H, t, J= 7.0 Hz, Me), 3.06 (1H, ddd, J= 2.5, 11.5, 15 Hz, H-4a), 3.26 (1H, ddd, J = 1.5, 15, 4.0 Hz, H-4b), 4.00 (1H, dd, J = 11.5, 4.50, H-3), 4.24-4.31 (2H, m, OCH2), 5.20 (1H, s, H-1), 7.12-7.17 (2H, m, H-2´, H-4’), 7.12 (2H, m, H-6, H-7), 7.32 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-6´), 7.48 (1H, dd, J = 1.5, 8.0 Hz, H-5´), 7.53-7.56 (2H, m, H-5, H-8) 31 ... thư Điều mở hướng nghiên cứu cho nhà khoa học nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazinedion có nhiều hoạt tính sinh học quý 1.2 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT PIPERAZINEDION Phân tích vòng piperazinedion nhận... học lý thú, việc nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazindione nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học nhiều nhà khoa học quan tâm Do đề tài Nghiên cứu tổng hợp hợp chất piperazinedion có... ưu cho tổng hợp thuốc tadalafil nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Từ lý nêu trên, luận án tập trung nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất piperazinedion nghiên cứu xây dựng qui trình tổng hợp tadalafil