Nghiên cứu phản ứng tạo trung gian (s) n (3 cloro 4 fluorophenyl) 6 nitro 7((tetrahydrofuran 3 yl)oxy)quinazolin 4 amin trong quy trình tổng hợp afatinib

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐÀO THỊ YẾN NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG TẠO TRUNG GIAN (S)-N-(3-CLORO-4-FLUOROPHENYL)-6NITRO-7((TETRAHYDROFURAN-3YL)OXY)QUINAZOLIN-4-AMIN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP AFATINIB KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2020 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐÀO THỊ YẾN Mã sinh viên: 1501564 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG TẠO TRUNG GIAN (S)-N-(3-CLORO-4-FLUOROPHENYL)-6NITRO-7((TETRAHYDROFURAN-3YL)OXY)QUINAZOLIN-4-AMIN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP AFATINIB KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: GS TS Nguyễn Đình Luyện Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2020 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tất lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS TS Nguyễn Đình Luyện hướng dẫn, bảo tận tình đưa góp ý q báu để giúp tơi nghiên cứu hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Hải TS Nguyễn Văn Giang, hai thầy quan tâm sát sao, giải đáp thắc mắc mà gặp phải truyền cho tơi tình u với nghiên cứu khoa học Bên cạnh tơi xin cảm ơn NCS Nguyễn Thị Ngọc ln cổ vũ, khích lệ tinh thần hỗ trợ tối đa suốt q trình tơi làm nghiên cứu Tôi xin gửi lời tri ân đến thầy, cô giáo thuộc Bộ môn Công nghiệp Dược tồn thể thầy, giáo Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi học tập hồn thành khóa luận Tôi xin cảm ơn bạn thực khóa luận nghiên cứu khoa học phịng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược, Bộ mơn Cơng nghiệp Dược động viên, chia sẻ tạo niềm vui, động lực cho suốt thời gian nghiên cứu Cuối cùng, xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, chị gái tất bạn bè yêu thương, ủng hộ, chỗ dựa tinh thần vững để tơi có ngày hơm nay! Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2020 Sinh viên Đào Thị Yến MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đôi nét afatinib 1.1.1 Khái quát afatinib 1.1.2 Ứng dụng afatinib điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ 1.1.3 Một số phương pháp tổng hợp afatinib 1.2 Phân tích lựa chọn phương pháp tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6nitro-7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) 1.2.1 Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl sulfon 1.2.2 Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl fluorid 10 1.2.3 Phương pháp tạo ether từ dẫn chất phenol 12 1.3 Phân tích định hướng lựa chọn phương pháp tạo trung gian ether 13 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Nguyên liệu thiết bị 15 2.1.1 Nguyên liệu 15 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 16 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.3 Phương pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Tổng hợp hóa học 17 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết chất tổng hợp 18 2.3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp 18 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 19 3.1 Kết thực nghiệm 19 3.1.1 Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3- yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl sulfon (phương pháp 1) 19 3.1.2 Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3- yl)oxy)quinazolin-4-amin từ aryl fluorid (phương pháp 2) 23 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 26 3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp phương pháp phổ 27 3.2.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 27 3.2.2 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) 27 3.2.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 28 3.3 Bàn luận 30 3.3.1 Bàn luận phản ứng tổng hợp hóa học 30 3.3.2 Bàn luận kết phân tích phổ 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT δ 13 Độ chuyển dịch hóa học C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic resonance) H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic resonance) AUC Diện tích đường cong Cmax Nồng độ thuốc tối đa huyết tương CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DCM Dicloromethan DMF N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid đvC Đơn vị Carbon EGFR Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (Epidermal growth factor receptor) FDA Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) g Gam h Giờ HER2 Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô người (Human Epidermal growth factor receptor 2) HER4 Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô người (Human Epidermal growth factor receptor 4) IR Bức xạ hồng ngoại (Infrared) KLPT Khối lượng phân tử m/z Tỷ số khối lượng điện tích ion MS Phổ khối lượng (Mass spectrometry) MTBE Methyl tert-butyl ether NSCLC Ung thư phổi không tế bào nhỏ (Non-small cell lung cancer) Rf Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng STT Số thứ tự t-BuOK Kali tert-butoxid Tmax Thời gian thuốc đạt nồng độ tối đa huyết tương THF Tetrahydrofuran TKI Chất ức chế tyrosin-kinase (tyrosine-kinase inhibitor) to Nhiệt độ tonc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục dung môi, hóa chất 15 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 16 Bảng 3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ mol nguyên liệu alcol đến hiệu suất phản ứng 20 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ mol alcol t-BuOK đến hiệu suất phản ứng 20 Bảng 3.3 Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất phản ứng 21 Bảng 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ mol chất tham gia đến hiệu suất phản ứng 1’ .22 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ mol nguyên liệu alcol đến hiệu suất phản ứng 24 Bảng 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ mol alcol t-BuOK đến hiệu suất phản ứng 24 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 25 Bảng 3.8 Ảnh hưởng base đến thời gian hiệu suất phản ứng 26 Bảng 3.9 Giá trị Rf khoảng nhiệt độ nóng chảy hợp chất 26 Bảng 3.10 Kết phân tích phổ hồng ngoại hợp chất .27 Bảng 3.11 Kết phân tích phổ khối lượng hợp chất 27 Bảng 3.12 Kết phân tích phổ 1H-NMR hợp chất phổ tham khảo 28 Bảng 3.13 Kết phân tích phổ 13C-NMR hợp chất 29 Bảng 3.14 So sánh ưu nhược điểm hai phương pháp tạo ether 35 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo afatinib dimaleat Hình 1.2 Quy trình tổng hợp afatinib theo Juergen Schroeder cộng (2007) Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp trung gian ether theo J Schroeder cộng (2007) Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp trung gian ether từ dẫn chất sulfon với base NaH/DMF Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp ether từ dẫn chất aryl clorid Hình 1.6 Sơ đồ tạo ether từ dẫn chất quinazolin-4-on tổng hợp afatinib .9 Hình 1.7 Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl sulfon Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp trung gian ether theo F Himmelsbach cộng (2002) .10 Hình 1.9 Sơ đồ phản ứng tạo trung gian ether từ aryl fluorid với base t-BuOK/THF .11 Hình 1.10 Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl fluorid 12 Hình 1.11 Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất phenol 13 Hình 1.12 Sơ đồ dự kiến phản ứng tạo trung gian ether tổng hợp afatinib .14 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin 17 Hình 3.1 Cơ chế tạo alcolat từ alcol base mạnh 30 Hình 3.2 Cơ chế chung phản ứng tạo trung gian ether 31 Hình 3.3 Cơ chế phản ứng tạo trung gian ether từ dẫn chất aryl sulfon 32 Hình 3.4 Cơ chế phản ứng tạo trung gian ether từ dẫn chất aryl fluorid 34 ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư phổi loại ung thư hay gặp, khó phát hiện, kết điều trị thấp phần lớn bệnh nhân phát giai đoạn muộn Theo thống kê, năm giới có khoảng 2,09 triệu người mắc 1,76 triệu người tử vong ung thư phổi [5] Tại Việt Nam, ung thư phổi nguyên nhân gây tử vong thứ hai nam nữ (chỉ sau ung thư gan), đặc biệt, ung thư phổi không tế bào nhỏ chiếm 85% [1] Năm 2018, Việt Nam có thêm 23.000 người mắc ung thư phổi, 20.000 trường hợp tử vong số tăng lên năm Trong nhiều năm gần đây, tiến điều trị dựa sinh học phân tử mở triển vọng cải thiện kết điều trị ung thư phổi Các thuốc điều trị có tác dụng đích cho hiệu cao nhờ tính chọn lọc cá thể hạn chế độc tính tuỷ xương so với thuốc gây độc tế bào Trong đó, dẫn xuất quinazolin có khả ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (EGFR), ứng dụng nhiều nghiên cứu tổng hợp thuốc điều trị ung thư phổi [7] Sự đời afatinib (biệt dược Giotrif/Gilotrif) có ý nghĩa lớn bệnh nhân ung thư phổi khơng tế bào nhỏ (NSCLC) với đột biến di đến quan khác thể [15], [19] Nhờ có cấu trúc quinazolin điển hình, thuốc ức chế không thuận nghịch thụ thể EGFR tyrosin-kinase, cho hiệu điều trị cao FDA công nhận [18] Tuy nhiên giá thuốc lại đắt, khoảng 700 nghìn đồng/ viên, hộp 30 viên 40 mg nghiên cứu tổng hợp afatinib chưa cơng bố Việt Nam Afatinib có cấu tạo gồm khung quinazolin nhóm thế, nhóm ether bất đối vị trí carbon số nhóm có vai trị quan trọng việc cải thiện tác dụng dược lý thuốc Chính vậy, việc nghiên cứu phản ứng tạo hợp chất trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) quy trình tổng hợp afatinib cần thiết Việc gắn nhóm ether vào khung quinazolin theo nhiều phương pháp khác ảnh hưởng lớn đến hiệu suất toàn quy trình [21] Dựa nguồn ngun liệu sẵn có dẫn chất aryl sulfon aryl fluorid tổng hợp phịng thí nghiệm mơn Cơng nghiệp Dược, tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phản ứng tạo trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin quy trình tổng hợp afatinib” Với mục tiêu: 3/6/2020 4:07:01 PM Department of Inorganic Chemistry, HUS-VNU Instrument: FTIR Affinity - 1S 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 cm-1 Phụ lục Phổ IR hợp chất - phương pháp 4/30/2020 12:21:56 PM Department of Inorganic Chemistry, HUS-VNU Instrument: FTIR Affinity - 1S 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 cm-1 Phụ lục Phổ IR hợp chất - phương pháp Phụ lục Phổ MS hợp chất - phương pháp Phụ lục Phổ MS hợp chất - phương pháp Phụ lục Phổ 1H–NMR hợp chất - phương pháp Phụ lục Phổ 1H–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 7,0 - 10,5 ppm) Phụ lục Phổ 1H–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 2,0 - 5,5 ppm) Phụ lục Phổ 1H–NMR hợp chất theo phương pháp Phụ lục Phổ 13C–NMR hợp chất - phương pháp Phụ lục 10 Phổ 13C–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 100 - 160 ppm) Phụ lục 11 Phổ13C–NMR hợp chất - phương pháp Phụ lục 12 Phổ 13C–NMR hợp chất - phương pháp - xử lý phần mềm ACD/SpecManager Phụ lục 13 Phổ 13C–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 150 - 160 ppm) Phụ lục 14 Phổ 13C–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 120 - 141 ppm) Phụ lục 15 Phổ 13C–NMR giãn rộng hợp chất - phương pháp (Vùng 108 - 121 ppm) ... ti? ?n hành ph? ?n ứng hố học để tổng hợp chất trung gian ether (S )N- (3- cloro- 4- fluorophenyl)- 6- nitro- 7((tetrahydrofuran- 3- yl)oxy)quinazolin -4- amin (7) quy trình tổng hợp afatinib Sơ đồ tổng hợp. .. base mạnh 30 Hình 3. 2 Cơ chế chung ph? ?n ứng tạo trung gian ether 31 Hình 3. 3 Cơ chế ph? ?n ứng tạo trung gian ether từ d? ?n chất aryl sulfon 32 Hình 3 .4 Cơ chế ph? ?n ứng tạo trung gian ether... TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ N? ??I - - ĐÀO THỊ Y? ?N Mã sinh vi? ?n: 15015 64 NGHI? ?N CỨU PH? ?N ỨNG TẠO TRUNG GIAN (S)- N- (3- CLORO- 4- FLUOROPHENYL)- 6NITRO- 7((TETRAHYDROFURAN- 3YL)OXY)QUINAZOLIN -4- AMIN TRONG