Các thuốc kháng sinh là loại trị liệu được sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn các bệnh nhiễm khuẩn. Trong các kháng sinh thì nhóm fluoroquinolon được sử dụng khá rộng rãi. Quinolon đầu tiên acid nalidixic được tìm ra năm 1962 và sau đó hàng loạt chất liên quan như pyridopyrimidin, cinnolin và quinolon được tổng hợp và phát triển . Trong số các chất đó acid nalidixic và fluoroquinolon là thành công lớn nhất . Tuy nhiên, do sử dụng quá rộng rãi và có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung và quinolon nói riêng đã trở thành vấn đề khẩn cấp. Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc mới là một công tác cần quan tâm đúng mức. Để góp phần vào công cuộc tìm kiếm các hợp chất mới có tác dụng kháng khuẩn, chúng tôi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên cứu với đề tài “Tổng hợp các dẫn chất 3acethyl4amino2 quinolon bằng phản ứng Staudinger”
TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON QUA PHẢN ỨNG STAUDINGER Hồ Thị Thạch Thúy*, Đặng Văn Tịnh** TÓM TẮT Pyrano[3,2-c] quinolon tổng hợp từ phản ứng đóng vòng ester malonat dẫn xuất anilin Sau thủy phân sản phẩm thu 3-acethyl-4-hydroxy -2quinolon Từ chất tổng hợp 3-acethyl-4-amino -2-quinolon qua phản ứng Staudinger SUMMARY SYNTHESIS 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON DERIVATIES BY STAUDINGER REACTION Pyrano[3,2-c] quinolon obtained from the ester malonat and anilin derivatives by ring closure reactions Then this product was hydrolysed to give3-acethyl-4-hydroxy-2quinolon After that 3-acethyl-4-amino-2-quinolon obtained by Staudinger reaction ĐẶT VẤN ĐỀ Các thuốc kháng sinh loại trị liệu sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn bệnh nhiễm khuẩn Trong kháng sinh nhóm fluoroquinolon sử dụng rộng rãi Quinolon - acid nalidixic - tìm năm 1962 sau hàng loạt chất liên quan pyridopyrimidin, cinnolin quinolon tổng hợp phát triển Trong số chất acid nalidixic fluoroquinolon thành công lớn Tuy nhiên, sử dụng rộng rãi có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung quinolon nói riêng trở thành vấn đề khẩn cấp Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc công tác cần quan tâm mức Để góp phần vào cơng tìm kiếm hợp chất *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 11 có tác dụng kháng khuẩn, chúng tơi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên cứu với đề tài “Tổng hợp dẫn chất 3-acethyl-4-amino-2- quinolon phản ứng Staudinger” NỘI DUNG TỔNG HỢP 1.1 Tổng hợp 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon Phản ứng qua hai giai đoạn sau Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất 4-hydroxy-pyrano[3,2-c]quinolin-2,5-dion O ( Pyranoquinolon ) O CH 2(COOC 2H 5)2 OH NHR PH 2O, 220-250 C O N R 1a,b 2a,b 1-9 : a- CH3 , b- C6H5 Tỉ lệ mol dẫn xuất anilin ester malonat 1:2 Nếu dùng tỉ lệ mol 1:1 sản phẩm hỗn hợp gồm 4-hydroxy-2-quinolon pyranoquinolon theo tỷ lệ 2:3 số nguyên liệu đầu Mặc dù tách riêng hai hợp chất cho hiệu suất thấp ( < 40% sản phẩm thơ ), sản phẩm tinh khiết khó tinh chế Ưu điểm dùng tỷ lệ mol cuả dẫn xuất anilin ester malonat 1:2 Phản ứng xảy toàn Sản phẩm thu pyranoquinolon thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2quinolon cho hiệu suất cao tinh khiết Phản ứng thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon O OH O OH NaOH , t , 1h N O Propylenglycol N CH2 COONa O HCl O *, ** : Khoa RDược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ R Chí Minh OH COCH N CO2 R O 22 2a,b 3a,b 4a,b Nhóm chức ester vòng lacton thủy phân dung dịch NaOH ethylen glycol hay propylen glycol Phản ứng đun hồi lưu thu hợp chất acethyl có độ tinh khiết cao Nếu dùng dung dịch NaOH nước thời gian phản ứng phải 24 1.2.Tổng hợp sản phẩm amino theo phản ứng Staudinger Quá trình tổng hợp qua bốn giai đoạn sau Tổng hợp 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon OH N OTos ONa COCH O COCH COCH Tosylchloride Dioxan NaOMe N R 4a,b O CH3CN N O R 6a,b R 5a,b Tos H 3C SO Tổng hợp 3-acethyl-4-azido-2-quinolon OTos N3 COCH N O DMF NaN R 6a,b COCH N O R 7a,b Phản ứng natri azid với 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon xảy vị trí số Mức độ tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hiệu ứng electron nhóm vị trí số Do nhóm acethyl hút electron làm giảm mật độ điện tử nguyên tử carbon số 4, tác nhân azid cơng vào vị trí Điều chứng minh rõ qua phần thực nghiệm thực phản ứng với dẫn chất tolyl sulfonyl có R vị trí số C2H5, CH2C6H5 hay C6H5 phản ứng hồn tồn khơng xảy *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 33 Trong điều kiện khơng có N-methylpyrolidon, chúng tơi dùng dung môi khác DMF Phản ứng thực điều kiện nhẹ nhàng nhiệt độ phòng R CH 3, 40C R C6H5, thời gian phản ứng tạo dẫn chất azido bền vững, cho hiệu suất cao ( 90% ) dễ dàng kết tinh lại methanol tinh chế Tổng hợp 3-acethyl-4-[(triphenylphosphoranylidene)amino]-2-quinolon N N3 COCH3 O N PPh3 PPh3 COCH3 Toluen N O R 8a,b R 7a,b Hỗn hợp triphenylphosphan 3-acethyl-4-azido-2-quinolon toluen khuấy nhiệt độ phòng 30 phút đun hồi lưu phút Hỗn hợp phản ứng để nguội để yên vài giờ, lọc lấy tủa Rửa tủa toluen Tổng hợp 3-acethyl-4-amino-2-quinolon N PPh COCH N NH COCH CH 3COOH O R 8a,b N O R 9a,b Hỗn hợp phosphazen acid acetic đun hồi lưu Đổ hổn hợp phản ứng vào nước đá , thu lấy tủa , rửa tủa nhiều lần nước kết tinh lại toluen 2.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 2.1.Kiểm định độ tinh khiết Để đánh giá độ tinh khiết sản phẩm, dùng hai phương pháp : xác định điểm chảy sắc ký lớp mỏng Điểm chảy ( nhiệt độ nóng chảy ) Thực đo điểm chảy máy đo điểm chảy Gallenkamp Phương pháp sắc ký lớp mỏng *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 44 Dùng mỏng silicagel F254 tráng sẵn ( Merck ) Dịch chấm sắc ký dung dịch 1% chất thử nghiệm chloroform Triển khai sắc ký đoạn cm bình sắc ký bảo hòa dung mơi Tiến hành nhiệt độ phòng Phát đèn UV bước sóng 254 nm Nếu giá trị Rf sản phẩm khác với nguyên liệu ban đầu chứng tỏ có chất tạo thành Vết chấm sản phẩm tổng hợp sau khai triển có vết chứng tỏ sản phẩm tinh khiết tiếp tục thực thử nghiệm Sau tiến hành triển khai sắc ký lớp mỏng , chúng tơi tìm hệ dung mơi thích hợp để tách vết ngun liệu sản phẩm phản ứng sau Hệ A : Chloroform : Aceton (7:3) Hệ B : Toluen : Methanol ( : ) Hệ C : Benzen : Methanol ( 9,8 : 0,2 ) Hệ D : Chloroform : Acid acetic ( 9,5 : 0,5 ) 2.2.Xác định cấu trúc Trong đề tài sử dụng quang phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân để chứng minh cấu trúc sản phẩm tổng hợp Riêng phương pháp phân tích nguyên tố máy Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm Trung Tâm Đo Lường Chất Lượng bị hư nên không thực được, tiến hành thời gian tới có điều kiện KẾT QUẢ 3.1 Chất 2a Mp = 256 – 2570C ( dioxan) Phổ hồng ngoại *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 55 Mẫu Nhóm chức Lacton Kiểu dao động ν C=O Đỉnh hấp thụ (cm-1) 1744 Cường độ s 2a Lactam ν C=O 1680 s -OH δ -OH 1250 m 754 s Benzen 1,2 δ -CH 3.2 Chất 4a Mp = 142 – 1430C Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức CH3 Kiểu dao động νasCH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2934 Cường độ m Lactam ν CO 1647 s OH δ OH 1278 m 765 s 1498 m 4a Benzen 1,2 CH3 δ CH δ asCH 3.3 Chất 2b Mp = 2960C ( dimethylformamid ) Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức Lacton Kiểu dao động ν C=O Đỉnh hấp thụ (cm-1) 1750 Cường độ s 2b Lactam ν C=O 1680 s -OH δ OH 1250 m 760 s Benzen 1,2 δ CH 3.4 Chất 4b Mp = 235 - 2370C *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 66 Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức Lactam Kiểu dao động ν C=O Đỉnh hấp thụ (cm-1) 1653 Cường độ s 4b OH δ OH 1261 m Benzen 1,2 δ OH 758 s 1452 m CH3 δasOH 3.5 Chất 6a Mp = 1350C ( toluen ) Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức -CH3 Kiểu dao động νas CH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2915 Cường độ m -CH3 νs CH 2846 w Lactam ν C=O 1629 s 1709 s 1455 m 751 s 1347 m 6a CH3CO -CH3 Benzen 1,2 -SO2 ν C=O δ CH δ CH ν SO2 3.6 Chất 7a Mp = 1180C ( methanol ) Phổ hồng ngoại ( Phụ lục ) *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 77 Mẫu Nhóm chức -CH3 Kiểu dao động ν CH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2920 Cường độ w -CH3 δ CH 1371 s -N3 ν N3 2135 s 1692 s 1630 s 750 s 7a CH3CO Lactam Benzen 1,2 ν C=O ν C=O δ CH 3.7 Chất 8a Mp = 242 – 2440C Phổ hồng ngoại Mẫu 8a Nhóm chức P-Ph Kiểu dao động ν P-Ph Đỉnh hấp thụ (cm-1) 1405 Cường độ s -CH3 ν CH 2925 w Lactam ν CO 1653 s 1324 m 754 s CH3CO Benzen 1,2 δ CH δ CH 3.8 Chất 9a Mp = 238 – 2400C ( ethanol ) Phổ hồng ngoại Mẫu 9a Nhóm chức -NH2 Kiểu dao động ν NH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 3353 Cường độ s Lactam ν CO 1601 s 1444 m -CH3 *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 88 CH3CO δ CH 1328 s Benzen 1,2 δ CH 756 s δ CH Phổ cộng hưởng từ proton Mẫu 9a Chuyển dịch hóa học δ Số proton Số đỉnh Vị trí proton ( ppm ) 2,76 s CH3CO 3,63 s N-CH3 7,22-7,26 (J = 7,02Hz ) d Ar-H ( C ) 7,29-7,33 (J = 8,40 Hz ) t Ar-H ( C ) 7,63-7,64 (J = 1,28Hz) d Ar-H ( C ) 7,66-7,70 (J = 8,07Hz ) d Ar-H ( C ) 3.9.Chất 6b Mp = 166-1670C ( toluen ) Phổ hồng ngoại :( Phụ lục ) Mẫu 6b Nhóm chức CH3 Kiểu dao động νasCH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2908 Cường độ m CH3 νsCH 2849 m COCH3 ν CO 1719 s 1643 s 1447 s 770 s 1351 s Lactam CH3 Benzen 1,2 SO2 ν CO δ CH δ CH ν SO2 *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 99 3.10.Chất 7b Mp = 1320C ( methanol ) Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức CH3 Kiểu dao động νasCH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2917 Cường độ w CH3 νsCH 2848 w Azid ν N3 2119 s 1672 s 1640 s 1358 s 766 s 7b CH3CO Lactam CH3 Benzen 1,2 ν CO ν CO δ CH δ CH 3.11.Chất 8b Mp = 182 – 1840C Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức CH3 Kiểu dao động ν CH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 2920 Cường độ w 8b Lactam ν CO 1672 s P-Ph ν P-Ph 1487 s 765 s Benzen 1,2 δ Ch 3.12.Chất 9b Mp = 233 – 2350C ( ethanol ) Phổ hồng ngoại Mẫu Nhóm chức NH2 Kiểu dao động ν NH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 3378 Cường độ s CH3 νasCH 2923 s *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1010 9b CH3 νsCH 2853 m Lactam νCO 1601 s Benzen 1,2 δ CH 755 s Phổ cộng hưởng từ proton Mẫu 9b Chuyển dịch hóa học δ Số proton Số đỉnh Vị trí proton ( ppm ) 2,73 s -COCH3 6,55–6,59 ( J = 8,49Hz ) d Ar-H ( C5 ) 7,07 – 7,61 ( J = 109,4Hz ) m Ar-H 7,72 – 7,77 ( J = 8,11Hz ) d Ar-H ( C8 ) 4.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Sau thời gian thực đề tài nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 3-acethyl -4-amino-2quinolon, chúng tơi khảo sát tìm điều kiện thời gian , nhiệt độ phản ứng , phương pháp tinh chế Khảo sát tìm hệ dung mơi thích hợp cho sắc ký lớp mỏng để theo dõi phản ứng độ tinh khiết sản phẩm tổng hợp Xác định nhiệt độ nóng chảy chất tổng hợp Các sản phẩm tổng hợp kiểm tra cấu trúc phổ IR , 1H NMR Do hoàn cảnh khách quan nên chúng tơi chưa thực phân tích ngun tố , chúng tơi tiến hành phân tích ngun tố thời gian tới điều kiện cho phép 5.TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Hữu Đỉnh, Trần Thị Đà, Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất giáo dục1999, trang 199 – 274 2.Trương Thế Kỷ, Giáo trình hóa hữu cơ, Trường đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh khoa Dược - mơn Hóa Hữu Cơ, 1999, tập I trang 55, tập II trang 90 *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1111 3.Nguyễn Đình Luyện, Hội nghị khoa học cơng nghệ hóa hữu tồn quốc lần thứ hai , Hà Nội 12 – 2001, trang 467, 468 4.Roschger P and Stadlbauer W , Liebigs Ann Chem., 11, 821-823 (1990) TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON QUA PHẢN ỨNG STAUDINGER Hồ Thị Thạch Thúy*, Đặng Văn Tịnh** TÓM TẮT Pyrano[3,2-c] quinolon tổng hợp từ phản ứng đóng vòng ester malonat dẫn xuất anilin Sau thủy phân sản phẩm thu 3-acethyl-4-hydroxy -2quinolon Từ chất tổng hợp 3-acethyl-4-amino -2-quinolon qua phản ứng Staudinger SUMMARY SYNTHESIS 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON DERIVATIES BY STAUDINGER REACTION Pyrano[3,2-c] quinolon obtained from the ester malonat and anilin derivatives by ring closure reactions Then this product was hydrolysed to give3-acethyl-4-hydroxy-2quinolon After that 3-acethyl-4-amino-2-quinolon obtained by Staudinger reaction ĐẶT VẤN ĐỀ *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1212 Các thuốc kháng sinh loại trị liệu sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn bệnh nhiễm khuẩn Trong kháng sinh nhóm fluoroquinolon sử dụng rộng rãi Quinolon - acid nalidixic - tìm năm 1962 sau hàng loạt chất liên quan pyridopyrimidin, cinnolin quinolon tổng hợp phát triển Trong số chất acid nalidixic fluoroquinolon thành công lớn Tuy nhiên, sử dụng rộng rãi có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung quinolon nói riêng trở thành vấn đề khẩn cấp Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc công tác cần quan tâm mức Để góp phần vào cơng tìm kiếm hợp chất có tác dụng kháng khuẩn, chúng tơi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên cứu với đề tài “Tổng hợp dẫn chất 3-acethyl-4-amino-2- quinolon phản ứng Staudinger” NỘI DUNG TỔNG HỢP 1.1 Tổng hợp 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất 4-hydroxy-pyrano[3,2-c]quinolin-2,5-dion O ( Pyranoquinolon ) O CH 2(COOC 2H 5)2 OH 1a,bNHR PH 2O, 220-250 C 2a,b 1-9 : a- CH3 , b- C6H5 N O R Phản ứng thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon O OH O OH NaOH , t , 1h N 2a,b R O Propylenglycol N CH2 COONa O HCl O R 3a,b *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh OH COCH N CO2 O R 4a,b 1313 1.2.Tổng hợp sản phẩm amino theo phản ứng Staudinger Tổng hợp 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon OH N OTos ONa COCH O COCH COCH Tosylchloride Dioxan NaOMe N R 4a,b O CH3CN N O R 6a,b R 5a,b Tos H 3C SO Tổng hợp 3-acethyl-4-azido-2-quinolon OTos N3 COCH O N COCH DMF NaN N R O R 6a,b 7a,b Tổng hợp 3-acethyl-4-[(triphenylphosphoranylidene)amino]-2-quinolon N N3 COCH3 O N PPh3 PPh3 COCH3 Toluen N O R 8a,b R 7a,b Tổng hợp 3-acethyl-4-amino-2-quinolon N PPh COCH N NH COCH CH 3COOH O R 8a,b N O R 9a,b 2.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 2.1.Kiểm định độ tinh khiết *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1414 Để đánh giá độ tinh khiết sản phẩm, dùng hai phương pháp : xác định điểm chảy sắc ký lớp mỏng Điểm chảy ( nhiệt độ nóng chảy ) Thực đo điểm chảy máy đo điểm chảy Gallenkamp Phương pháp sắc ký lớp mỏng Dùng mỏng silicagel F254 tráng sẵn ( Merck ) Dịch chấm sắc ký dung dịch 1% chất thử nghiệm chloroform Triển khai sắc ký đoạn cm bình sắc ký bảo hòa dung mơi Tiến hành nhiệt độ phòng Phát đèn UV bước sóng 254 nm Nếu giá trị Rf sản phẩm khác với ngun liệu ban đầu chứng tỏ có chất tạo thành Vết chấm sản phẩm tổng hợp sau khai triển có vết chứng tỏ sản phẩm tinh khiết tiếp tục thực thử nghiệm Sau tiến hành triển khai sắc ký lớp mỏng , chúng tơi tìm hệ dung mơi thích hợp để tách vết nguyên liệu sản phẩm phản ứng sau Hệ A : Chloroform : Aceton (7:3) Hệ B : Toluen : Methanol ( : ) Hệ C : Benzen : Methanol ( 9,8 : 0,2 ) Hệ D : Chloroform : Acid acetic ( 9,5 : 0,5 ) 2.2.Xác định cấu trúc Trong đề tài sử dụng quang phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân để chứng minh cấu trúc sản phẩm tổng hợp Riêng phương pháp phân tích nguyên tố máy Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm Trung Tâm Đo Lường Chất Lượng bị hư nên không thực được, tiến hành thời gian tới có điều kiện *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1515 *, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 1616 ... HỢP 1.1 Tổng hợp 3- acethyl- 4- hydroxy -2- quinolon Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất 4- hydroxy-pyrano [3, 2- c]quinolin -2, 5-dion O ( Pyranoquinolon ) O CH 2( COOC 2H 5 )2 OH 1a,bNHR PH 2O, 22 0 -25 0 C 2a,b... H 3C SO Tổng hợp 3- acethyl- 4- azido -2- quinolon OTos N3 COCH O N COCH DMF NaN N R O R 6a,b 7a,b Tổng hợp 3- acethyl- 4- [(triphenylphosphoranylidene )amino] -2- quinolon N N3 COCH3 O N PPh3 PPh3 COCH3... chức -CH3 Kiểu dao động ν CH Đỉnh hấp thụ (cm-1) 29 20 Cường độ w -CH3 δ CH 137 1 s -N3 ν N3 2 135 s 16 92 s 1 630 s 750 s 7a CH3CO Lactam Benzen 1 ,2 ν C=O ν C=O δ CH 3. 7 Chất 8a Mp = 24 2 – 24 4 0C Phổ