Bước đầu nghiên cứu qui trình tổng hợp moxifloxacin

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ HÌNH V Ẽ 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

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH

HÀ N ỘI – 2013

B Ộ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH

L ỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn, đạt được

nh ững mục tiêu đề ra, trong ba tháng vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ

t ận tâm từ các thầy cô, bạn bè trong và ngoài trường Đại học Dược Hà Nội Nhân d ịp 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 Nguy ễn Thành, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc –Viện Hóa Sinh Bi ển–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 th ầy cô giáo trong Bộ môn Hóa Hữu cơ đã truyền đạt kiến thức quý báu trong su ốt thời gian em học tập trong trường tạo nền tảng giúp em

th ực hiện tốt nhiệm vụ của khóa luận tốt nghiệp

Các cán b ộ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm, phòng Nghiên cứu cấu trúc – Viện Hóa học –

Vi ện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em đo phổ IR,

1

H-NMR, 13 C-NMR và MS c ủa các hợp chất điều chế được

Cu ối 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

t ốt nghiệp đúng hạn, thu được kết quả mong muốn

Hà N ội, ngày 21 tháng 05 năm 2013

Sinh viên Nguy ễn Xuân Hải

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về moxifloxacin 3

1.1.1 Công th ức 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 T ổng 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 T ổng hợp moxifloxacin dạng muối hydroclorid 8

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Nguyên v ật liệu, thiết bị 12

2.1.1 Nguyên vật liệu 12

2.1.2 Thi ết 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 T ổng 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 T ổng 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 T ổng hợp moxifloxacin hydroclorid 18

3.1.2 T ổng hợp moxifloxacin thông qua tạo phức boron difluorid 20

3.1.2.1 T ổng 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 T ổng 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 Ki ểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp 22

3.2.1 Ki ểm tra độ tinh khiết 22

3.2.2 Khẳng định cấu trúc 23

3.2.2.1 Ph ổ hồng ngoại IR 23

3.2.2.2 Ph ổ proton ( 1 H-NMR) 25

3.2.2.3 Ph ổ cộng hưởng từ carbon ( 13 C-NMR) và MS 27

3.3 Bàn lu ận 28

3.3.1 Phản ứng tạo phức trung gian borat 28

3.3.2 Ph ản ứng gắn amin vào nhân quinolin 30

3.3.3 Quá trình tạo muối moxifloxacin hydroclorid 31

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33

4.1 K ết luận 33

4.2 Ki ến nghị 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PH Ụ LỤC

DANH M ỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

HPLC : Sắc kí lỏng hiệu năng cao

KLPT : Khối lượng phân tử

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

B ảng 1: Danh mục các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng 12

B ảng 2:Giá trị Rf 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

B ảng 4: Số liệu phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ HÌNH V Ẽ

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

Sơ đồ 6: Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian difluoro

Sơ đồ 7: Tóm tắtcác qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 11

Sơ đồ8: Qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid 16

Sơ đồ 16: Cơ chế phản ứng gắn amin 30

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong vài chục năm trở lại đây, các quinolon đã phát triển thành một họ kháng sinh mạnh Nguồn gốc của các kháng sinh này bắt đầu khi Lesher phát

hiện ra acid nalidixic vào năm 1962 Đây là một tác nhân kháng khuẩn yếu,

chỉ có tác dụng lên các vi khuẩn Gram (-) đường tiết niệu Tuy nhiên các thế

hệ quinolon tiếp theo có phổ tác dụng mở rộng lên cả Gram (+), Gram (-) và

vi khuẩn kị khí, đặc biệt là các kháng sinh fluoroquinolon[5] Ngày nay, các kháng sinh quinolon được sử dụng để điều trị cho các nhiễm khuẩn đường hô

hấp trên và dưới, nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, các bệnh nhiễm trùng lây lan qua đường sinh dục, nhiễm khuẩn đường niệu, viêm màng não[3][24] Tại

Việt Nam, nhóm kháng sinh fluoroquinolon là một trong4 nhóm kháng sinh được sử dụng hàng đầu tại các bệnh viện cùng với các nhóm cephalosporin, penicillin, macrolid và chiếm 6.5% về doanh thu Trong

nặng Moxifloxacin có thời gian bán thải dài (12h), ít tạo phản ứng đó một

số loại kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolon hay được sử dụng là levofloxacin, moxifloxacin, ciprofloxacin…[1]

Trong số này, moxifloxacin có tác dụng đặc biệt tốt với các bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp, do vậy nó được dùng để điều trị viêm phổi mắc phải tại

cộng đồng, viêm phế quản cấp tính, nhiễm trùng xoang kháng thuốc của vi khuẩn[6][9][13] Tuy nhiên, đây là loại thuốc 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 cứu tổng hợp moxifloxacin có ý nghĩa thiết thực trong việc chủ động tạo nguồn nguyên liệu

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 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

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 T ổng 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) được bào chế thành thuốc uống, tiêm

và phân phối với tên biệt dược là Avelox, Avalox và Avelon Moxifloxacin còn được dùng ở dạng dung dịch nhỏ mắt (biệt dược Vigamox) điều trị viêm

kết mạc[15] Đây là thuốc kháng sinh phổ biến trên thị trường, được tiêu thụ

mạnh Doanh số hàng năm của thuốc Avelox vào khoảng 500 triệu USD.[29]

1.1.1 Công th ức cấu tạo và tính chất

• Công thức cấu tạo:

OMe N

F

N COOH O

∗

∗

H

H HN

.HCl

(1)

1 2 3 4 5 6 7 8

Hình 1: Moxifloxacin hydroclorid

• Tên khoa học: Acid

1-cyclopropyl-7-[(1S,6S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-quinolin -3-carboxylic hydroclorid

• Công thức phân tử: C21H24FN3O4.HCl

• Trọng lượng phân tử: 437.9 g/mol

• Tính chất vật lí:Moxifloxacin hydroclorid có dạng bột kết tinh màu vàng đến vàng nhạt[28] Ở dạng base moxifloxacin tan kém trong nước.Tuy nhiên, ở dạng muối nó tan tốt trong nước (24mg/ml ở 25o

C)[7] Moxifloxacin bền với nhiệt và ánh sáng và

ít bị thủy phân trong dung dịch Nhiệt độ nóng chảy của

F

O COOH F

N

O COOH

tử flo tại vị trí 6, giúp tăng cường hiệu quả chống lại vi khuẩn Gram âm và

mở rộng phổ kháng khuẩn Gram dương Vòng

(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan ở vị trí 7 tăng thêm hoạt tính kháng khuẩn, đặc biệt

là đối với các vi khuẩnPseudomonas sp Sự hiện diện của acid cacboxylic và

nhiều nhóm chức amin, làm chomoxifloxacin có tính chất lưỡng tính, điều này giúp cho moxifloxacin có khả năng hòa tan trong chất béo và tăng cường

khả năng thâm nhập các mô, mủ và các tổ chức viêm nhiễm.[16][17]

- Cơ chế tác dụng: Moxifloxacin can thiệp vào quá trình chuyển hóa

ADN của vi khuẩn bằng cách ức chế của hai enzym topoisomerase II (ADN gyrase) và topoisomerase IV Trong vi khuẩn gram âm ADN

gyrase là đích tác dụng chính, trong khi đó ở vi khuẩn Gram dương topoisomerase IV chịu ảnh hưởng nhiều nhất.[4][12]

- Dược động học: Sinh khả dụng dạng viên nén là 91%, thuốc phân bố

tốt vào các tổ chức trong cơ thể, chuyển hóa qua gan và thải trừ qua

thận.[4]

- Chỉ định: Dùng để điều trị nhiểm khuẩn đường hô hấp, viêm da và tổ

chức dưới da, nhiễm trùng ổ bụng.[4]

- Ch ống chỉ định:[4]

o Mẫn cảm với bất cứ thành phần nào của thuốc hoặc các quinolon khác

o Phụ nữ có thai và cho con bú

o Trẻ em thiếu niên đang trong giai đoạn phát triển

1.2 P hương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid

Qui trình tổng hợp moxifloxacin có thể chia thành 3 giai đoạn [12]:

- Tổng hợp hợp chất ethyl 1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo Tổng hợp mạch nhánh C7(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan

- Tổng hợp moxifloxacin bằng phản ứng giữa hợp chất ethyl cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-

1-quinolincarboxylat với amin mạch nhánh, sau đó tạo muối moxifloxacin hydroclorid

1.2.1 Tổng hợp hợp chất ethyl 1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-Hợp chất ethyl 3-quinolincarboxylat được tổng hợp theo phương pháp Grohe-Hetzer ở sơ đồ

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-1 Đây là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp nhân kháng sinh quinolon

OMe F

F

F COOMe

F

F OEt

Ac2O, CH(OEt) 3

OMe F

F

F OEt

F

F OEt

NH

OMe F

F

N OEt

NaOH 10%

MeOH

OMe F

Sơ đồ 1.Quy trình tổng hợpethyl

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (Grohe-Heitzer)

Acid (6) được tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu acid (4) Nhóm acid carboxylic (6) được hoạt hóa bằng phản ứng với thionyl chlorid tạo thành acyl clorid, chất này sẽ phản ứng với muối kali của acid malonic monoethyl ester

trong điều kiện có mặt của triethylamin để tạo thành hợp chất (8) dưới dạng

hỗn hợp ceton/enol, phản ứng diễn ra ở nhiệt độ thường Đun nóng (8)với

triethyl orthoformat trong điều kiện hồi lưu với dung môi anhydrid acetic cho

hợp chất (9) Không cần tinh chế, chất này phản ứng với cyclopropylamin để

tạo thành hợp chất (10) Nhân quinolon(11) của moxifloxacin được điều chế

bằng phản ứng với K2CO3 trong dung môi DMF.[2]

Bên cạnh phương pháp tổng hợp nhân moxifloxacin Grohe-Heitzer đã đề

cập, gần đây Cechetti và đồng nghiệp có sử dụng hoá chất ethyl dimethylamino acrylat thay thế cho muối malonat, ở phản ứng của hợp chất

3-(7), s ản phẩm (12) tạo thành phản ứng với cyclopropylamin cho hợp chất (10) Như vậy, so với quy trình Grohe-Heitzer, quy trình phản ứng này rút

gọn được một phản ứng và điều kiện đơn giản hơn (Sơ đồ 2).[25]

OMe F

F

F OEt

NH2

EtOH

OMe F

F

F OEt

NH

OMe F

Bắt đầu từ pyridin-2,3-dicarboxylic(13), phản ứng với anhydrid acetic sẽ

cho sản phẩm anhydrid(14) Sau khi loại bỏ anhydrid acetic, sản phẩm thô

phản ứng với benzylamin để tạo thành hợp chất(15).Nhân pyridin được khử

hóa bằng hydro, tiếp theo là khử hóa nhóm chức amid bằng LiAlH4để thu

được hỗn hợp racemic(17) Từ hỗn hợp racemic, phân lập đồng phân quang

học được thực hiện bằng cách sử dụng acid L-(+) và D-(-)-tartaric Đầu tiên,

sản phẩm không mong muốn (R,R) được loại bỏ do tạo kết tinh với acid

L-(+)-tartaric Dung dịch còn lại được kiềm hóa, sản phẩm (S,S) được phân lập

bằng kết tinh với acid D-(-)-tartaric Amin mạch nhánh (19)

(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan thu được bằng phản ứng loại bỏ nhóm benzyl trong điều kiện hydro hóa xúc tác Pd/C (Sơ đồ 3).[12][26]

COOH

Ac2O N

O O

O

BnNH2

y 84%

N N O

O

H N N O

O

H N N

H N N

H N NH

Bn

H

H H

H

H2,Pd/C MeOH

Năm 1990, Petersen đã công bố phản ứng tổng hợp moxifloxacin bằng

phản ứng amin (S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan với (11) Moxifloxacin

dạng base tiếp tục phản ứng với acid clohydric thu được moxifloxacin dạng

muối hydroclorid.[19]

OMe F

F

N OEt

OMe N

F

N COOH O

HN H

H

NH

H N H H

2 HCl 1.

(11)

(19)

(1)

.HCl

Sơ đồ 4.Phản ứng tổng hợp moxifloxacin hydroclorid của Petersen

Ưu điểm của phương pháp này là quá trình phản ứng đơn giản, dễ tiến hành,tuy nhiên nhược điểm chính là sử dụng một lượng (S,S)-2,8-

diazabicyclo[4,3,0]nonan (19) lớn (giá thành cao), đồng thời phản ứng kém

chọn lọc tạo ra một lượng lớn sản phẩm phụ là acid

1-cyclopropyl-6-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-7-fluoro-8-methoxy-4-oxo-

quinolin-3-carboxylic (20).[14][20]

N

N COOH O

F NH

Để loại bỏ sản phẩm phụ trên phải sử dụng sắc kí HPLC, điều này đã làm

giảm hiệu suất của quá trình tổng hợp dẫn đến làm tăng giá thành sản

phẩm[14][18]

Một số nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu, cải tiến phản ứng này

nhằm đạt được hiệu suất cao, loại bỏ được sản phẩm phụ

Năm 2005, Chava và cộng sự đã công bố qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid đi từ chất đầu là ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-

oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (11) với hiệu suất khá cao (Sơ đồ 5).[9]

OMe F

F

N OEt

H3BO3

Ac2O, 100-105 o C

OMe N

H N NH H

H TEA,MeCN

OMe N

F

N COOH O

HN H

H

HCl MeOH

y 90%

OMe F

Sơ đồ 5 Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian

bis(acyloxy-O)borat

Chất(11) phản ứng với acid boric và anhydrid acetic tạo phức bis(acyloxy-O)

borat (21).Ti ếp theo phức (21) phản ứng với amin (19) thu được moxifloxacin

bis(acyloxy-O) borat (22) Ph ứcmoxifloxacin bis(acyloxy-O) borat(22)sẽphản

ứng tiếp với acid clohydric tạo muối moxifloxacin hydroclorid (1).[9]

Năm 2006, Dandala và cộng sự đã phát triển một phương pháp tổng hợp

mớiqua hợp chất trung gian difluoro borat (Sơ đồ 6) Hợp chất (11) phản ứng

với HBF4/H2O để tạo hợp chất difluoro borat (23) trung gian.Phức (23) phản ứng tiếp với amin (19) trong môi trường base cho moxifloxacin difluoro borat(24).Th ủy phân moxifloxacin difluoro borat (24) trong môi trường base

thu được moxifloxacin dạng base Cuối cùng, moxifloxacin base tạo muối với acid hydrocloric cho moxifloxacin hydroclorid [8][11]

N

O

B F F

H NH H

H TEA,MeCN

OMe N F

N COOH O

HN H

H

y 71%

OMe N F

N

O

B F F

OMe N F

N COOH O

HN H

Cả phương pháp của Chava và Dandala đều chỉ sử dụng một lượng nhỏ

(S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]nonan (19), đồng thời phản ứng giữa amin (19)

với các phức trung giantrong môi trường base đã cho sản phẩm thế chọn lọc ở

vị trí C-7, bởi vậy sản phẩm moxifloxacin hydroclorid tạo ra không lẫn sản

phẩm phụ isomer (20), điều này đã khắc phục 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-

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 tắt bằng sơ đồ sau:

OMe N

F

N COOH O

HN H

H

OMe N

F

N COOH O

HN H

H

.HCl

OMe N

OMe N

OMe F

F

N COOEt O

OMe N

F

N CN O

OMe N

F

N C O

OMe F

F

N CN O

OMe F

F

N C O

O

N R1

R2

O N

R2

R1

HN

HN HN

HN

H N NH

H NH

H N NH HCl

HN

F

tert-BuOK THF/MeOH

H

H

(11)

Sơ 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 4-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 hiệu quả hơn

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

2.1.1 Nguyên v ật liệu

Bảng 1: Danh mục các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng

STT Tên nguyên li ệu Ngu ồn gốc Hàm lượng

5 Anhydrid acetic Schalau Chemie ≥ 99%

STT Tên nguyên li ệu Ngu ồn gốc Hàm lượng

- Giá đỡ kim loại, dầu silicon

- Hệ thống phễu lọc chân không, phễu lọc, bình chiết, giấy lọc, máy khuấy từ gia nhiệt, hệ thống sinh hàn xoắn, cân phân tích, cân kĩ thuật

- Máy cất quay chân không Buchi-R210

- Phổ khối lượng MS được ghi trên máy Agilent 1120 tại Viện Hóa học -

Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1

H- NMR, 13C- NMR) được đo trên máy Bruker AM 500 FT-NMR Spectrometer, Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với TMS là chất chuẩn nội

2.2 N ội dung nghiên cứu

- Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid từ ethyl difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat qua

1-cyclopropyl-6,7-phứctrung gian

1-cyclopropyl-7-[(S.S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl]-6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic

acid-O3,O4)bis(acyloxy-O)borat

- Tổng hợp moxifloxacin từ ethyl 4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat qua phức trung gian 1-

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-

cyclopropyl-7-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl]-6-fluoro-8-methoxy-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 độ tinh khiết

o Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết của sản phẩm bằng TLC và đo nhiệt

độ nóng chảy

 TLC được tiến hành trên bản mỏng silicagel Kieselgel 60F254 (Merck) Các chất được hòa tan trong ethyl acetat , tiến hành chạy sắc kí và soi dưới đèn tử ngoại ở bước sóng 254 nm

 Đo nhiệt độ nóng chảy: Sử dụng máy đo nhiệt độ nóng

chảy EZ- Melt của hãng SRS-USA

- Khẳng định cấu trúc

o Các chất tổng hợp được khẳng định cấu trúc bằng phương pháp

phổ: phổ hồng ngoại (IR), phổ khối (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR và phổ cộng hưởng từ hạt nhâncarbon 13

C- NMR

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 T ổng hợp hóa học

Moxifloxacin hydroclorid được tổng hợp theo 2 qui trình dưới đây:

OMe N

F

N COOH O

HNHH

OMe

F

N COOEt O

OMe F

F

N O

OMe

F

N COOEt O

OMe F

F

N

OMe N

F

N O

HNH

H

OMe N

F

N O

HN H

H

(CH 3 CO) 2 O

H3BO3+

H N NH

O

O O

O O

H H

Sơ đồ8: Qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid

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

3.1.1 T ổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức O) borat

bis(acyloxy-3.1.1.1 T ổng hợp quinolin carboxylic-O 3 ,O 4 )bis(acyloxy-O)borat

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-Phương trình phản ứng

N F

F

O COOEt

OMe F

đều và đặt nhiệt độ phản ứng ở 100o

C Theo dõi phản ứng bằng TLC với hệ dung môi triển khai là n-hexan: EA= 1:1 Phản ứng kết thúc sau 2h

Để nguội hỗn hợp về nhiệt độ phòng, thêm 100ml nước lạnh vào hỗn hợp

rồi duy trì nhiệt độ 0-5oC trong 2h Sau đó đem sản phẩm ra lọc, sản phẩm thu được đem rửa bằng nước cấtcho tới khi pHnước rửa =7 Sấy khô sản phẩm ở nhiệt độ 55-60o

C tới khối lượng không đổi Sản phẩm thu được là chất rắn có màu trắng hơi vàng

Khối lượng 12.420 g

Hiệu suất 95.2 %

3.1.1.2 Tổng hợp fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic-

1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)-6-O 3 ,O 4 )bis(acyloxy-O)borat

Phương trình phản ứng

OMe N

F

N O

HNH

H

O O

BOAcAcO

Hòa tan phức (21) (8.0053 g; 19.40 mmol) trong 40 ml acetonitril Sau đó

thêm (S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]nonan (19) (2.8g; 22.24 mmol; 1.17equiv)

và triethylamin (4 ml; 29.12 mmol) Khuấy trộn hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, theo dõi phản ứng bằng TLC với hệ dung môi khai triển là EA:MeOH=3:1, phản ứng kết thúc sau 2.5h Loại bỏ dung môi dưới áp suất

giảm, rồi thêm 20ml n-hexan để ở nhiệt độ phòng trong 1h Đem lọc hỗn hợp

thu lấy chấtrắn sau đó rửa lại bằng n-hexan Sản phẩm thu được có dạng chất

dẻo màu nâu

F

N

COOH O

HN H

H

N HN

H

H

Sơ đồ 11: Phản ứng thủy phân và tạo muối moxifloxacin hydroclorid từ phức

bis(acyloxy-O) borat

Ti ến hành

Phản ứng này được tiến hành qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Phá phức và tạo muối moxifloxacin hydroclorid Đem toàn bộ sản phẩm (22)thu được ở trên hòa tan hoàn toàn trong

methanol (50ml) Sau đó nhỏ từng giọt acid clohydric 36.5% vào hỗn hợp, khuấy đều và dùng chỉ thị đa năng kiểm tra pH của dung dịch, cho đến khi

pHdd=1 thì ngừng phản ứng Tiếp tục khuấy đều hỗn hợp trong 2h Rồi làm

lạnh hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 0-5o

C trong 16h, thấy xuất hiện kết tủa màu vàng Đem lọc thu lấy tủa

Giai đoạn 2: Tinh chế moxifloxacin hydroclorid

Tủa thu được đem hòa tan trong khoảng 150ml nước cất Rồi trung hòa dung dịch trên bằng dung dịch NH325-28% Sau đó chiết lấy moxifloxacin

dạng base bằng diclomethan Pha hữu cơ được làm khô bằng Na2SO4khan rồi loại dung môi dưới áp suất giảm thu đư ợc bột moxifloxacin dạng base màu vàng đậm Bột này sau đó được hòa tan trong cồn tuyệt đối rồi nhỏ từng

giọtacid hydrocloridmethanolic 3M, kiểm tra pH phản ứng cho tới khi pHdd=1 thì ngừng phản ứng Để hỗn hợp ở nhiệt độ 0-5o

C trong 16h thấy xuất hiện kết

tủa moxifloxacin dạng muối Lọc dung dịch, sấy tủa thu được ở nhiệt độ

50-55oC tới khối lượng không đổi Moxifloxacin hydroclorid thu được có màu vàng nhạt

Nhiệt độ nóng chảy 240-244o

C

Khối lượng 6.808g

Hi ệu suất:78.8 %

3.1.2 T ổng hợp moxifloxacin thông qua tạo phức boron difluorid

3.1.2.1 T ổng hợp quinolin carboxylic-O 3 ,O 4 )difluoroborat

1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-Sơ đồ phản ứng

OMe F

F

N COOEt O

OMe F

Lấy dung dịch HBF4 50% (4ml; 31.4mmol, 10 equiv) cho vào một bình

cầu nhỏ 10ml, thêm chất (11) (1,00g; 3.1mmol) vào trong bình cầu Đun nóng

hồi lưu có khuấy trộn phản ứng ở nhiệt độ 100o

C, theo dõi phản ứng bằng TLC hệ dung môi n-hexan: EA= 1:3 Sau 10h phản ứng kết thúc

Thêm 10ml nước cất vào trong hỗn hợp, rồi làm lạnh phản ứng về 0-5o

C, sau 2h đem lọc thu lấy kết tủa và rửa tủa bằng nước cất cho tới khi pHnước

r ửa=7 Sản phẩm đem sấy khô ở 40-50o

C tới khối lượng không đổi Sản phẩm thu được có dạng bột kết tinh màu trắng

1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)-6-Phương trình phản ứng