Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM VIỆN HỐ HỌC Nguyễn Thị Thu NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội - năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC Nguyễn Thị Thu NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN QUỐC VƢỢNG Hà Nội - năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Thu LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn thực phịng Cơng nghệ Hóa dược – Viện Hóa sinh biển, kinh phí thực cấp Đề tài mã số CNHD.ĐT.037-12/14 thuộc “Chương trình nghiên cứu Khoa học cơng nghệ trọng điểm phát triển Cơng nghiệp Hóa đến năm 2020” - Cục Hóa chất, Bộ Cơng Thương Để hồn thành luận văn này, tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, anh chị bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới: TS Nguyễn Quốc Vượng - Trưởng phòng Cơng nghệ Hóa dược, người trực tiếp hướng dẫn, bảo có nhiều góp ý quý báu thời gian thực luận văn Các anh chị, bạn đồng nghiệp cơng tác Phịng Cơng nghệ Hóa dược Phịng Tổng hợp hữu cơ, Trung tâm nghiên cứu phát triển thuốc giúp đỡ, động viên tơi q trình thực luận văn Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đến tồn thể gia đình, bạn bè, người thân cổ vũ, động viên tơi hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Thu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH CÁC KÍ KIỆU VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 BỆNH UNG THƢ MÁU VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ 1.1.1 Những hiểu biết bệnh ung thƣ máu 1.1.2 Phân loại bệnh ung thƣ máu phƣơng pháp điều trị 1.2 Imatinib mesylate 1.2.1 Lịch sử hình thành trình phát triển 1.2.2 Cơ chế tác dụng CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.1.1 Phƣơng pháp tổng hợp hữu 19 2.1.2.Phƣơng pháp sắc ký mỏng, phân lập tinh chế sản phẩm 20 2.1.3 Phƣơng pháp pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất hữu 22 2.2 Nội dung nghiên cứu 23 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM 25 2.1 Hóa chất thiết bị 25 2.1.1 Hóa chất 25 3.2 Tổng hợp nguyên liệu đầu 26 3.2.1 Tổng hợp 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) 26 3.2.2 Tổng hợp 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) 28 3.3 Tổng hợp hợp chất trung gian 30 3.3.1 Tổng hợp N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2-amine (8) 30 3.3.2 Tổng hợp chất 6-methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9) 34 3.3.3 Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2ylamino)phenylbenzamide (12) 40 3.4 Phản ứng amine hóa điều chế imatinib base (2) 43 3.5 Phản ứng tạo muối imatinib mesylate (3) 46 3.6 Phƣơng pháp tinh chế imatinib base 48 3.7 Phƣơng pháp HPLC xác định hàm lƣợng sản phẩm imatinib mesylate 48 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 4.1 Quy trình tổng hợp nguyên liệu đầu 52 4.1.1 Hợp chất 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) 52 4.1.2.Hợp chất 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) 54 4.2 Quy trình tổng hợp sản phẩm trung gian 56 4.2.1 Hợp chất N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine(8) 56 4.2.2 Tổng hợp 6-Methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9) 59 4.2.3 Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2ylamino)phenylbenzamide (12) 60 4.3 Quy trình amine hóa điều chế imatinib base (2) 62 4.4 Quy trình tạo muối imatinib mesylate (3) 65 4.5 Việc tinh chế imatinib base 66 4.6 Hàm lƣợng imatinib mesylate theo kết HPLC 67 KẾT LUẬN 68 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ mol tác nhân AcPy: DMF-DMA đến hiệu suất phản ứng 27 Bảng 2: Nghiên cứu ảnh hưởng lượng dung môi đến hiệu suất phản ứng 27 Bảng 3: Ảnh hưởng tỉ lệ mol tác nhân GuaNO3 đến hiệu suất phản ứng 29 Bảng 4: Ảnh hưởng lượng NaOH đến hiệu suất phản ứng .29 Bảng 5: Ảnh hưởng lượng dung môi đến hiệu suất phản ứng 29 Bảng 6: Ảnh hưởng tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng .31 Bảng 7: Ảnh hưởng tỉ lệ xúc tác đến hiệu suất phản ứng 32 Bảng 8: Ảnh hưởng bazơ đến hiệu suất phản ứng 33 Bảng 9: Kết khảo sát ảnh hưởng tác nhân khử 36 Bảng 10: Kết khảo sát ảnh hưởng dung môi 38 Bảng 11: Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol tác nhân phản ứng 39 Bảng 12: Ảnh hưởng xúc tác basơ đến hiệu suất phản ứng 41 Bảng 13: Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất phản ứng 41 Bảng 14: Ảnh hưởng tỷ lệ mol tác nhân tới hiệu suất phản ứng 42 Bảng 15: Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất phản ứng 44 Bảng 16 : Ảnh hưởng lượng tác nhân đến hiệu suất phản ứng 45 Bảng 17: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 45 Bảng 18: Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất phản ứng 47 Bảng 19: Chương trình chạy dung mơi HPLC 49 Bảng 20: Hàm lượng imatinib mesylate mẫu thử 67 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo imatinib mesylate Hình 1.2: Sự tạo muối imatinib base thành imatinib mesylate Hình 1.3: Quá trình sàng lọc dẫn dẫn suất phenylaminopyrimidin dẫn tới imatinib base .8 Hình1.4: Sự hốn vị bất thường hình thành nhiễm sắc thể philadelphia .9 Hình 1.5: Chức protein kinase [ADP , adenosine diphosphate; ATP adenosine triphosphate] 10 Hình 1.6: Imatinib chiếm vị trí hoạt động tyrosine kinase tế bào .11 Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp ngược imatinib mesylate 11 Hình 1.8: Phương pháp tổng hợp imatinib ba sơ Zimmermann 13 Hình 1.9: Phương pháp tổng hợp imatinib ba sơ Loiseleur 14 Hình 1.10: Phương pháp cải tiến nhóm nghiên cứu Poland 15 Hình 1.11 : Phương pháp tổng hợp vòng pyrimidine sau 16 Hình 1.12: Phương pháp Huang Anli cộng (sử dụng urea tổng hợp nhân pyrimidine) 16 Hình 1.13: Phương pháp cải tiến bước tổng hợp nhóm benzamide Liu Xing cộng 17 Hình 4.1: Cơ chế phản ứng ngưng tụ DMF-DMA 3-acetyl pyridine .52 Hình 4.2: Phổ 1H-NMR hợp chất .�ng 20: Hàm lượng imatinib mesylate mẫu thử 67 Mc Sc Mt St X (mg) (mg) (%) 14,01 38207,9 71,8 39199,2 99,98 14,01 38207,9 71,9 38815,1 98,87 14,01 38207,9 72,4 39188,0 99,13 TB (%) 99,33 RSD (%) 0,59 Như hàm lượng imatinib mesylate so với chất chuẩn 99,33% KẾT LUẬN Đã hoàn thành mục tiêu luận văn là: Nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu đầu: Đã tiến hành phản ứng formyl hóa acetylpyridin sử dụng tác nhân N,N-dimetylformamide diethylacetal tác nhân sẵn có thương mại để thu hợp chất enaminone 3-(dimethylamino)1-(pyridine3-yl)-prop-2-ene-1-one (7)với hiệu suấtcao (90%) Hợp chất enaminone 7đã ngưng tụ đóng vịng với guanidine nitrate mơi trường kiềm cung cấp pyrimidinyl amine 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) với hiệu suất 85% Nghiên cứu tổng hợp hợp chất trung gian: Đã tiến hành phản ứng “Ullmann-type” cải tiến sử dụng hệ xúc tác CuI/N,N’- dimethylethylenediamine/k2CO3 kết hợp pyrimidinyl amine 21với arylchloride 2bromo-1-methyl-4-nitrobenzene (23) hình thành liên kết C-N chất trung gian N(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (8) hiệu suất 75% 68 Hợp chất trung gian nitro bị khử diamine 6-Methyl-N-(4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9) hệ khử hydrazine hydrate /FeCl3/C methanol với hiệu suất 89% Phản ứng acyl hóa diamine với benzoyl chloride 4-(chloromethyl)benzoyl chloride (a) cung cấp benzyl chloride 4- (chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-ylamino)phenyl)benzamide (12) hiệu suất 87% Nghiên cứu phản ứng điều chế imatinib base N-(4-Methyl-3-(4-(pyridin-3- yl)pyrimidin-2-ylamino)phenyl)-4-((4-methylpiperazin-1-yl)methyl)benzamide(2) Phản ứng amine hóa benzyl chlorua 12 tiến hành dư thừa amine 1-methylpiperazine với tỉ lệ Benzyl chloride 12: amine (1/5, mol/mol) giảm đáng kể lượng amine dư thừa theo quy trình công bố (tỉ lệ Benzyl chloride 12: amine (1/10, mol/mol) với hiệu suất cao 85% Nghiên cứu phản ứng tạo muối imatinib mesylate N-(4-Methyl-3-(4-(pyridin- 3-yl)pyrimidin-2-ylamino)phenyl)-4-((4-methylpiperazin-1yl)methyl)benzamidemethanesulfonate(3)từ imatinib base phương pháp tinh chế để thu sản phẩm imatinib mesylate có hàm lượng cao theo HPLC Xác định cấu trúc sản phẩm trung gian sản phẩm cuối phương pháp phổ Hồng ngoại (FT-IR), phổ Cộng hưởng từ hạt nhân chiều ( 1H, 13 C-NMR), chiều (HMBC, HSQC)và phổ Khối (ESI- MS) Xác định hàm lượng imatinib tổng hợp phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao HPLC đạt 99,33% Lần Việt Nam nghiên cứu thành cơng tổng hợp tồn phần hợp chất imatinib mesylate phương pháp tinh chế để thu sản phẩm imatinib mesylate tinh khiết đạt đến 99,33% theo HPLC Kết nghiên cứu có ý nghĩa định hướng cho việc triển khai tổng hợp sản phẩm imtinib mesylate qui mô pilot tiến tới sản suất sản phẩm nước ta 69 ... NHIÊN VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM VIỆN HỐ HỌC Nguyễn Thị Thu NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC...m lượng imatinib tổng hợp phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao HPLC đạt 99,33% Lần Việt Nam nghiên cứu thành cơng tổng hợp tồn phần hợp chất imatinib mesylate phương pháp tinh chế để thu sản phẩm imatini... 3.2.1 Tổng hợp 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) 26 3.2.2 Tổng hợp 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) 28 3.3 Tổng hợp hợp chất trung gian 30 3.3.1 Tổng hợp