Lương thu hằng nghiên cứu điều chế n (3 cloro 4 fluorophenyl) 7 methoxy 6 nitroquinazolin 4 amin làm chất trung gian trong quy trình tổng hợp dacomitinib khóa luận tốt nghiệp dược sĩ

Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của nhóm Fakhoury Trong phương pháp này, nhóm tác giả sử dụng tác nhân acid nitric bốc khói và tiến hành phản ứng nitro hóa ở nhiệt độ cao không phù

DACOMITINIB

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2023

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

DACOMITINIB

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:

2 GS TS Nguyễn Đình Luyện

Nơi thực hiện:

Bộ môn Kỹ thuật Hóa dược và Chiết xuất

Khoa Công nghệ Hóa dược Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI – 2023

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành tới

thầy TS Đào Nguyệt Sương Huyền và GS TS Nguyễn Đình Luyện đã đồng hành

cùng tôi vượt qua bao khó khăn, luôn quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn tôi, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi vô cùng biết ơn và xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Văn Hải, thầy TS Nguyễn Văn Giang, chị DS Từ Thị Thu Trang, chị NCS Bùi Thị Châm đã

luôn quan tâm, động viên, hướng dẫn tôi, cho tôi những kinh nghiệm quý báu cả trong công việc và cuộc sống

Tôi xin trân trọng cảm ơn các đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật Hóa dược và Chiết xuất, Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa – Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã hết sức nhiệt tình, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận này

Tôi cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới anh chị, các em và đặc biệt là các bạn khóa

73 đã cùng tôi thực hiện khóa luận tại phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược Cảm ơn các bạn vì luôn ở bên cạnh, chia sẻ và tạo niềm vui, động lực để cho tôi có thể hoàn thành khóa luận

Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố mẹ và tất cả những người thân trong gia đình đã luôn yêu thương, ủng hộ, là chỗ dựa tinh thần vững chắc để tôi

có được ngày hôm nay

Mặc dù đã cố gắng hết sức cũng như được tạo mọi điều kiện song do thời gian nghiên cứu còn ngắn, kiến thức bản thân còn hạn chế nên chắc chắn khóa luận này còn nhiều thiếu sót Rất mong nhận được những đóng góp quý báu của các thầy cô và các bạn để khóa luận được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2023

Sinh viên

Lương Thu Hằng

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Giới thiệu về dacomitinib monohydrat: 2

1.1.1 Cấu trúc hoá học 2

1.1.2 Tính chất lý hoá 2

1.1.3 Dược lý – dược động học 2

1.1.4 Dạng bào chế và biệt dược 3

1.1.5 Một số phương pháp tổng hợp dacomitinib đã công bố 3

1.2 Một số phương pháp tổng hợp trung gian N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin 9

1.2.1 Phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996) 9

1.2.2 Phương pháp của W Wang và cộng sự (2014) 9

1.2.3 Phương pháp của A Slassi và cộng sự (2017) 10

1.2.4 Phương pháp của C Qian và cộng sự (2007) 11

1.3 Lựa chọn phương pháp tổng hợp trung gian N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin 12

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Hóa chất và thiết bị sử dụng 14

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 15

2.2.1 Nội dung nghiên cứu 15

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 16

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 18

3.1 Thực nghiệm, kết quả 18

3.1.1 Tổng hợp 7-cloroquinazolin-4-(3H)-on (DACT-01) 18

3.1.2 Tổng hợp 7-cloro-6-nitroquinazolin-4-(3H)-on (DACT-02a) 18

3.1.3 Tổng hợp 7-methoxy-6-nitroquinazolin4-(3H)-on (DACT-03) 20

3.1.4 Tổng hợp N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin (DACT-04) 22

3.2 Xác định cấu trúc hóa học 24

3.2.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 24

3.2.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 26

3.2.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 26

3.3 Bàn luận 28

3.3.1 Bàn luận về các phản ứng tổng hợp hoá học 28

3.3.2 Bàn luận về quy trình tổng hợp 35

3.3.3 Bàn luận về kết quả phân tích phổ 38

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (Carbon 13 nuclear

m/z Tỷ số giữa khối lượng và điện tích của các ion

Me-THF Methyl tetrahydrofuran

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)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hoá chất 14

Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị 14

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol DACT-01 : NaNO3 đến hiệu suất phản ứng 19

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian, hiệu suất phản ứng 20

Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 24

Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 26

Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR 26

Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR 27

Bảng 3.7 So sánh hai cách tổng hợp DACT-03 36

Bảng 3.8 So sánh hai cách tổng hợp DACT-04 37

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo của dacomitinib monohydrat .2

Hình 3.1 Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo DACT-01 .29

Hình 3.2 Cơ chế phản ứng nitro hóa tạo DACT-02a .30

Hình 3.3 Cơ chế phản ứng sulfon hóa tạo DACT-02b .31

Hình 3.4 Cơ chế chung của phản ứng methoxy hóa tạo DACT-03 .33

Hình 3.5 Cơ chế phản ứng methoxy hóa tạo DACT-04 theo cách 2 33

Hình 3.6 Cơ chế chung của phản ứng cloro hóa .34

Hình 3.7 Các chiều hướng thế có thể xảy trong phản ứng amin hóa 38

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Phân tích ngược cấu trúc của dacomitinib 4

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của nhóm Fakhoury 5

Sơ đồ 1.3 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của L K Chao và cộng sự 6

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của Z F Min và cộng sự .7

Sơ đồ 1.5 Tổng hợp dacomitinib theo quy trình thương mại của Pfizer .8

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury .9

Sơ đồ 1.7 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của W B Wang và cộng sự .10

Sơ đồ 1.8 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của A Slassi và cộng sự .11

Sơ đồ 1.9 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của C Qian và cộng sự .12

Sơ đồ 1.10 Các giai đoạn tổng hợp trung gian DACT-04 dự kiến 13

Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp trung gian DACT-04 dự kiến 16

Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp DACT-01 .18

Sơ đồ 3.2 Sơ đồ tổng hợp DACT-02a .18

Sơ đồ 3.3 Sơ đồ tổng hợp DACT-03 theo cách 1 .20

Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp DACT-03 theo cách 2 .21

Sơ đồ 3.5 Sơ đồ tổng hợp DACT-04 theo cách 1 .22

Sơ đồ 3.6 Sơ đồ tổng hợp DACT-04 theo cách 2 .23

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ung thư phổi là một trong những bệnh ung thư thường gặp và có tỷ lệ tử vong cao thứ hai chỉ sau ung thư gan [1].Theo thống kê, mỗi năm trên thế giới có khoảng 2,09 triệu người mắc mới và 1,76 triệu người tử vong do ung thư phổi Năm 2018, tại Việt Nam đã có thêm hơn 23.000 người mắc căn bệnh này Trong đó, ung thư phổi không tế bào nhỏ (non small cell lung cancer - NSCLC) chiếm khoảng 85 % các trường hợp ung thư phổi và có tới hơn 50 % trường hợp NSCLC khi chẩn đoán đã ở giai đoạn di căn Liệu pháp điều trị đích, với các nghiên cứu chứng minh có hiệu quả cao và ít tác dụng phụ hơn liệu pháp hóa trị thường dùng trước đây, được áp dụng phổ biến trong điều trị

NSCLC giai đoạn di căn, giúp giảm nhẹ triệu chứng, nâng cao chất lượng cuộc sống và

kéo dài thời gian sống cho bệnh nhân [21]

Đối với ung thư phổi, đột biến gen EGFR (Epidermal growth factor receptor - thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu bì) là đích điều trị đầu tiên được chấp thuận và vẫn tiếp tục được nghiên cứu cho đến ngày nay Các thuốc ức chế tyrosine kinase EGFR (EGFR-TKI) tác động lên thụ thể EGFR để tín hiệu không thể truyền xuống dưới và làm chậm

sự phát triển của các tế bào ung thư [21] Hiện có ba nhóm thế hệ EGFR-TKI đang được

sử dụng Trong đó, Dacomitinib là một EGFR-TKI thế hệ thứ hai mạnh, không thuận nghịch và có tính chọn lọc cao [14] Hoạt chất này đã được chấp thuận tại Hoa Kỳ vào năm 2018, tại Nhật Bản vào năm 2019 và tại Liên minh Châu Âu (EU) được Cơ quan Dược phẩm Châu Âu (EMA) ủy quyền vào năm 2019 để điều trị ung thư phổi không phải tế bào nhỏ với đột biến gen [10]

Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều báo cáo về quy trình tổng hợp dacomitinib được công bố [11], [12], [13], [21] Trong đó, phần lớn các phương pháp đều thiết kế theo hướng giữ cấu trúc quinazolin như một bộ khung, tiếp đó lần lượt gắn các nhóm

thế lên khung tạo ra các chất trung gian, cuối cùng hoàn thiện phân tử dacomitinib

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin là một trong số những chất trung gian như vậy Tại Việt Nam, nguyên liệu dacomitinib để sản xuất thuốc thành phẩm chúng ta vẫn chưa tổng hợp được, bên cạnh đó, các nghiên cứu về tổng hợp dacomitinib và các chất trung gian được công bố vẫn còn hạn chế Do vậy, để góp phần nghiên cứu quy trình tổng hợp dacomitinib tại Việt Nam, chúng tôi tiến hành nghiên

cứu tổng hợp chất trung gian của dacomitinib với đề tài: “Nghiên cứu điều chế

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin làm chất trung gian trong quy trình tổng hợp dacomitinib”.

Với mục tiêu như sau:

Tổng hợp được amin quy mô phòng thí nghiệm

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về dacomitinib monohydrat:

1.1.1 Cấu trúc hoá học

- Công thức hoá học (hình 1.1):

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của dacomitinib monohydrat

- Tên khoa học:

(E)-N-[4-(3-chloro-4-fluoroanilino)-7-methoxyquinazolin-6-yl]-4-piperidin-1-ylbut-2-enamid monohydrat

- Công thức phân tử: C24H25ClFN5O2.H2O

- Khối lượng phân tử: 488.0 đvC

1.1.2 Tính chất lý hoá

- Cảm quan: bột không hút ẩm, màu trắng đến vàng nhạt [1], [7]

- Nhiệt độ nóng chảy của dạng phân tử không ngậm nước: 184,0-187,0oC [23]

Dacomitinib là một chất ức chế không thuận nghịch hoạt động của tyrosine kinase

họ EGFR ở người (bao gồm EGFR/HER1, HER2 và HER4) và một số đột biến kích hoạt EGFR (xóa exon 19 hoặc đột biến thay thế L858R ở exon 21) [1] Họ EGFR đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển khối u, di căn và kháng thuốc bằng cách kích hoạt các đường dẫn truyền tín hiệu xuôi dòng như Ras-Raf-MAPK, PLCgamma-PKC-NFkB và PI3K/AKT thông qua tyrosine kinase – thúc đẩy quá trình phosphoryl hóa tại đầu carboxyl Dacomitinib đạt được sự ức chế dựa vào liên kết cộng hóa trị với gốc cystein trong miền xúc tác của thụ thể HER [22] Cơ chế tác dụng chọn lọc và không thể đảo ngược dẫn đến sự ức chế kéo dài hoạt động của EGFR kinase

Ngoài ra, trong điều kiện in vitro, dacomitinib cũng ức chế hoạt động của

DDR1, EPHA6, LCK, DDR2 và MNK1 ở các nồng độ phù hợp về mặt lâm sàng

[10], [15], [20]

1.1.3.2 Dược động học

- Hấp thu: Sinh khả dụng tuyệt đối trung bình đường uống của dacomitinib là 80

% Với liều 45 mg uống một lần mỗi ngày, thời gian trung bình để dacomitinib đạt được nồng độ tối đa (Tmax) xảy ra vào khoảng 6,0 giờ (khoảng 2,0 đến 24 giờ)

- Phân bố: Dacomitinib được phân bố rộng khắp cơ thể với thể tích phân bố ở trạng

thái ổn định trung bình là 1889 L sau khi tiêm tĩnh mạch Sự gắn kết in vitro của

dacomitinib với protein huyết tương của người là khoảng 98 % (chủ yếu là albumin) [10]

- Chuyển hoá: Dacomitinib chuyển hóa chủ yếu qua gan với quá trình oxy hóa và liên hợp glutathion là những con đường chính Sau khi uống một liều duy nhất 45 mg [14C] dacomitinib, chất chuyển hóa tồn tại nhiều nhất là O-desmethyl dacomitinib, có

hoạt tính dược lý in vitro tương tự như dacomitinib [10], [15]

- Thải trừ: Thời gian bán thải (t1/2) trung bình trong huyết tương của dacomitinib

là 70 giờ và độ thanh thải huyết tương biểu kiến trung bình là 24,9 L /giờ Phân là con đường thải trừ chính của dacomitinib [15]

1.1.4 Dạng bào chế và biệt dược

- Hiện nay, dacomitinib đang được lưu hành tại Mỹ, Nhật và thị trường Châu Âu với tên biệt dược là Vizimpro do hãng Pfizer sản xuất Biệt dược này được bào chế dưới dạng viên nén bao phim dùng đường uống Mỗi viên nén bao phim chứa hàm lượng hoạt chất tương đương 15 mg hoặc 30 mg hoặc 45 mg dacomitinib ở dạng dacomitinib monohydrat

- Chỉ định: Vizimpro được chỉ định để điều trị bước đầu cho bệnh nhân NSCLC tiến triển tại chỗ hoặc di căn có đột biến kích hoạt thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR)

- Liều lượng và cách dùng: Liều lượng khuyến cáo của Vizimpro là 45 mg uống một lần mỗi ngày Vizimpro có thể được dùng cùng hoặc không cùng thức ăn [10], [15]

1.1.5 Một số phương pháp tổng hợp dacomitinib đã công bố

Dacomitinib mang cấu trúc khung quinazolin và các nhóm thế: nhóm amin thơm

chứa cloro và fluoro ở vị trí số 4; nhóm amid chứa anken với cấu hình (E) ở vị trí số 6;

nhóm ether ở vị trí số 7 Vì vậy, các con đường tổng hợp phần lớn dựa trên việc hình thành nhân quinazolin và các phương pháp tạo nhóm thế trên khung này

Sơ đồ 1.1 Phân tích ngược cấu trúc của dacomitinib

Dưới đây là một số phương pháp tổng hợp dacomitinib đã được công bố:

1.1.5.1 Phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996)

Sự tổng hợp Dacomitinib đã được báo cáo từ năm 1996 bởi nhóm tác giả Fakhoury [11] Quy trình gồm 8 giai đoạn đi từ nguyên liệu ban đầu là acid 4-fluoro-2-

aminobenzoic (1) Đầu tiên, ngưng tụ 1 với formamidin acetat (2) tạo dẫn xuất

quinazolin, thu được 7-fluoroquinazolin-4(3H)-on (3) Nitro hoá 3 bằng hỗn hợp acid nitric bốc khói và acid sulfuric thu được 7-fluoro-6-nitroquinazolin-4(3H)-on (4) Cloro

hoá 4 bằng thionyl clorid tạo 4-cloro-7-fluoro-6-nitroquinazolin (5) Amin hóa 5 với

3-cloro-4-fluoroanilin (6) tạo amin (7) Ether hóa 7 bằng natri hydrid trong methanol và THF thu được N-(3-cloro-4-

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-fluoro-6-nitroquinazolin-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin (DACT-04) Khử hóa nhóm nitro

của DACT-04 bằng khí hydro xúc tác Ni Raney thu được 7-methoxyquinazolin-4,6-diamin (9) Amid hóa 9 bằng (E)-4-bromocrotonyl clorid (điều chế từ acid (E)-4-bromocrotonic (10) và oxalyl clorid) tạo (E)-4-bromo-N-(4-(3-

4-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-cloro-4-fluoroanilino)-7-methoxyquinazolin-6-yl)but-2-enamid (11) Ngưng tụ trung gian 11 với piperidin (12) thu được dacomitinib Quy trình tổng hợp được mô tả như Sơ

đồ 1.2

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của nhóm Fakhoury

Trong phương pháp này, nhóm tác giả sử dụng tác nhân acid nitric bốc khói và tiến hành phản ứng nitro hóa ở nhiệt độ cao không phù hợp cho sản xuất quy mô công nghiệp Nitro hóa ở nhiệt độ cao dễ hình thành tạp dinitro cũng làm giảm hiệu suất quy trình Ngoài ra, một số tác nhân, dung môi khá đắt tiền được sử dụng gây tốn kém chi

phí như formamidin acetat, acid (E)-4-bromocrotonic, DMA

1.1.5.2 Phương pháp của L K Chao và cộng sự (2013)

Phương pháp này bao gồm hai giai đoạn với các phản ứng trong từng giai đoạn như sau [8]:

Tổng hợp chất trung gian (E)-4-(piperidin-1-yl)-2-butylen acyl hydroclorid (16): Gắn methyl (E)-4-bromobut-2-enoat (13) với piperidin (12) tạo ra methyl (E)-4-

(piperidin-1-yl)but-2-enoat (14) Thủy phân 14 trong acid hydroclorid và 1,4-dioxan thu

được (E)-4-(piperidin-1-yl)-2-butylen acid hydroclorid (15) Cloro hóa 15 bằng oxalyl

clorid tạo trung gian 16

Tổng hợp dacomitinib: Ngưng tụ acid 4-fluoro-2-aminobenzoic (1) với formamid tạo ra 7-fluoroquinazolin-4(3H)-on (3) Nitro hóa 3 bằng acid nitric và acid sulfuric, thu

được 4 Khử hóa 4 bằng khí hydro xúc tác Pd/C thu được

4-cloro-7-fluoro-3,4-dihydroquinazolin-6-amin (17) Amid hóa 17 với (E)-4-(piperidin-1-yl)-2-butylen acyl

hydroclorid (16) tạo ra

(7-fluoro-4-oxo-3,4-dihydroquinazolin-6-yl)-4-(piperidin-1-yl)but-2-enamid (18) Methoxy hóa 18 với natri methoxit thu được

(E)-N-(7-methoxy-4-oxo-3,4-dihydroquinazolin-6-yl)-4-(piperidin-1-yl)but-2-enamid (19)

Cloro hóa 19 bằng phosphoryl clorid tạo

(E)-N-(4-cloro-7-methoxyquinazolin-6-yl)-4-(piperidin-1-yl)but-2-enamid (20) Amin hóa 20 với 6 thu được dacomitinib

Quy trình tổng hợp được mô tả như Sơ đồ 1.3

Sơ đồ 1.3 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của L K Chao và cộng sự

Nhìn chung, hầu hết phản ứng được thực hiện bằng các kỹ thuật đơn giản (kỹ thuật ngưng tụ, nitro hóa, cloro hóa, amin hóa, amid hóa…) trong điều kiện nhẹ nhàng

và đạt hiệu suất cao trên 70% Ở phản ứng đóng vòng tạo khung quinazolin, tác giả sử dụng formamid rẻ hơn và không cần sử dụng thêm dung môi như tác nhân formamidin

acetat trong phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury Tuy nhiên, trung gian 16 được

tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu là este của acid (E)-4-bromocrotonic khá đắt tiền, làm

tăng chi phí tổng hợp thành phẩm dacomitinib Ở phản ứng amid hóa 17 tạo trung gian

18, tác giả sử dụng sắc ký cột để tinh chế, không phù hợp với sản xuất quy mô lớn Bên

cạnh đó, tác giả vẫn chưa khắc phục được nhược điểm của quá trình nitro hóa so với phương pháp của nhóm Fakhoury

1.1.5.3 Phương pháp của Z F Min và cộng sự (2016)

Quy trình gồm 3 giai đoạn: bắt đầu với phản ứng acyl hóa

4-hydroxy-6-amino-7-methoxyquinazolin (21) bằng (E)-4-(piperidin-1-yl)-2-butylen acyl hydroclorid (16)

tạo ra (E)-N-(4-hydroxy-7-methoxyquinazolin-6-yl)-4-(piperidin-1-yl)but-2-enamid

Sulfon hóa 22 bằng methylsulfonyl clorid tạo ra methyl

(E)-7-methoxy-6-(4-(piperidin-1-yl)but-2-enamido)quinazolin-4-sulfonat Cuối cùng, amin hóa 23 với fluoroanilin (6) thu được dacomitinib [12]

3-cloro-4-Quy trình tổng hợp được mô tả như Sơ đồ 1.4

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp dacomitinib theo phương pháp của Z F Min và cộng sự

So với phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996) và phương pháp của tác giả L K Chao (2013), quy trình của tác giả Z F Min đã được rút ngắn còn 3 giai đoạn,

kỹ thuật và điều kiện phản ứng đơn giản, tiết kiệm và thân thiện với môi trường, có nhiều tiềm năng sản xuất quy mô công nghiệp Điểm mới cần lưu ý trong quy trình này

là tác giả tạo trung gian sulfon hóa trước khi gắn amin vào khung quinazolin, thay vì tạo trung gian cloro hóa như phần lớn các phương pháp khác Sản phẩm cloro hóa kém ổn định, dễ bị thủy phân về dạng hydroxy bền hơn nên gây ảnh hưởng tới hiệu suất, do đó, việc tạo trung gian sulfon có thể cải thiện được vấn đề này Tuy vậy, quy trình có nhược

điểm là nguyên liệu 16 không sẵn có, giá thành cao khiến khả năng cung ứng nguyên

liệu bị hạn chế

1.1.5.4 Quy trình tổng hợp dacomitinib thương mại của Pfizer

Quy trình bắt đầu bằng phản ứng khử nhóm nitro của nguyên liệu

N'-(2-cyano-5-methoxy-4-nitrophenyl)-N,N-dimethylformimidamid (24) bằng khí hydro xúc tác

Pd/C tạo trung gian

N'-(4-amino-2-cyano-5-methoxyphenyl)-N,N-dimethylformimidamid (25); sau đó amid hóa 25 với (E)-4-(piperidin-1-yl)-2-butylen acid hydroclorid (15) tạo N-(5-cyano-4-(((E)-(dimethylamino)methylen)amino)-2-

methoxyphenyl)-4-(piperidin-1-yl)but-2-enamid (26) Cuối cùng là phản ứng Dimroth

hình thành khung quinazolin, hoàn thành tổng hợp phân tử dacomitinib Hiệu suất tổng thể của quy trình này là 58 % [21]

Quy trình được mô tả như Sơ đồ 1.5

Sơ đồ 1.5 Tổng hợp dacomitinib theo quy trình thương mại của Pfizer

Điểm mấu chốt cho sự phát triển của quy trình này là phản ứng Dimroth được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ thấp mà không làm giảm chất lượng sản phẩm Việc

sử dụng acetonitril ở bước 1 và 2 cho phép thực hiện lồng ghép hiệu quả giữa quá trình khử hóa nhóm nitro và phản ứng amid hóa Mặc dù quy trình chỉ bao gồm 3 giai đoạn,

kỹ thuật phản ứng đơn giản (kỹ thuật khử hóa, amid hóa, amin hóa) với hiệu suất tổng

thể cao (58%), nhưng hiện nay ở Việt Nam nguyên liệu 24 không sẵn có để cung cấp số

lượng lớn và một số tác nhân, xúc tác như 2,6-Lutitin, T3P, Pd/C khá đắt tiền, do vậy chưa đủ điều kiện ứng dụng sản xuất đại trà

1.2 Một số phương pháp tổng hợp trung gian

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin

Dựa vào phân tích ngược cấu trúc phân tử dacomitinib và các phương pháp đã

trình bày ở mục 1.1.5, có thể thấy hướng nghiên cứu chính trong phần lớn các quy trình

tổng hợp dacomitinib hiện nay là lần lượt tạo nhóm thế mong muốn ở các vị trí 4,

C-6, C-7 trên khung quinazolin, thứ tự phản ứng có thể thay đổi Theo đó, trung gian

DACT-04 cũng có thể được tạo ra theo hướng đi này Dưới đây là một số phương pháp tổng hợp trung gian DACT-04 đã được công bố:

1.2.1 Phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996):

Quy trình tổng hợp trung gian DACT-04 theo phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996) được mô tả như Sơ đồ 1.6, các phản ứng được trình bày cụ thể như mục 1.1.5.1 Ưu điểm của phương pháp này là các phản ứng dễ thực hiện với kỹ thuật

đơn giản (phản ứng ngưng tụ đóng vòng, nitro hóa, cloro hóa, amin hóa, ether hóa) Bên cạnh đó, nhược điểm của phương pháp là sử dụng một số tác nhân đắt tiền như formamidin acetat hoặc tác nhân không sẵn có như acid nitric bốc khói Điều này không phù hợp với việc nâng cấp lên quy mô công nghiệp ở Việt Nam [11]

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury

1.2.2 Phương pháp của W Wang và cộng sự (2014):

Quy trình tổng hợp DACT-04 được được mô tả như Sơ đồ 1.7

Sơ đồ 1.7 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của W B Wang và cộng sự

Phương pháp này cũng đi từ nguyên liệu ban đầu acid 4-fluoro-2-aminobenzoic

(1) và sử dụng các phản ứng tương tự phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury Một số

tác nhân và điều kiện phản ứng đã được thay đổi giúp giảm thiểu chi phí cũng như phù hợp hơn với sự sẵn có của hóa chất Trong đó, phản ứng ngưng tụ đóng vòng tiến hành với formamid rẻ hơn formamidin acetat và không cần thêm sử dụng thêm dung môi; phản ứng ether hóa sử dụng natri methanolat thuận tiện hơn so với natri hydrid, tác nhân nucleophin CH3O- được đưa vào trực tiếp mà không cần đi qua giai đoạn tạo tác nhân Tuy nhiên, ở phản ứng nitro hóa sử dụng tác nhân acid nitric bốc khói ở nhiệt độ cao không phù hợp với quy mô công nghiệp [19]

1.2.3 Phương pháp của A Slassi và cộng sự (2017)

Tác giả bắt đầu từ nguyên liệu 7-fluoro-6-nitroquinazolin-4(3H)-on (4), cloro hóa

4 bằng thionyl clorid tạo trung gian 5; tiếp đến amin hóa 5 với 3-cloro-4-fluoroanilin tạo trung gian 7; cuối cùng gắn nhóm methoxy vào khung quinazolin qua hai giai đoạn, giai đoạn 1 tạo trung gian 27 là dẫn chất hydroxy-quinazolin, giai đoạn 2 alkyl hóa 27

bằng CH3X (X có thể là halogen Cl, I,…) trong môi trường kiềm yếu tạo trung gian

DACT-04 [9]

Quy trình tổng hợp được mô tả như Sơ đồ 1.8

Sơ đồ 1.8 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của A Slassi và cộng sự Quy trình này đi từ nguyên liệu 4 là dẫn chất quinazolin chứa nhóm nitro ở vị trí

C-6, như vậy đã giảm bớt hai phản ứng đóng vòng và nitro hóa so với phương pháp của nhóm tác giả Fakhoury (1996) và phương pháp của tác giả W B Wang (2014) Tuy nhiên, độ sẵn có và giá trị về kinh tế của nguyên liệu này không phù hợp với việc sản xuất quy mô lớn ở Việt Nam Nhóm methoxy được gắn vào khung quinazolin qua hai giai đoạn, hướng đi này khá mới so với các phương pháp khác, cần xem xét thêm về khả năng phản ứng, hiệu suất và tính khả thi nâng cấp quy mô

1.2.4 Phương pháp của C Qian và cộng sự (2007)

Quy trình này bắt đầu từ phản ứng ngưng tụ đóng vòng nguyên liệu acid

2-amino-4-clorobenzoic (DACT-00) với formamid tạo trung gian 7-cloroquinazolin-4-(3H)-on

(DACT-01); tiếp theo nitro hóa DACT-01 bằng hỗn hợp acid nitric bốc khói và acid

sulfuric tạo 7-cloro-6-nitroquinazolin-4-(3H)-on (DACT-02a); ether hóa DACT-02a

bằng natri kim loại trong dung môi methanol, tiến hành trong bình áp suất kín thu được

7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-(3H)-on (DACT-03); cloro hóa DACT-03 với tác nhân

POCl3 tạo trung gian 4-cloro-7-methoxy-6-nitroquinazolin (28); cuối cùng amin hóa 28 bằng 3-cloro-4-fluoroanilin (6) thu được trung gian DACT-04 [16] Quy trình tổng hợp được mô tả như Sơ đồ 1.9

So với acid 2-amino-4-fluorobenzoic (1) trong phương pháp của nhóm tác giả

Fakhoury (1996) hay phương pháp của tác giả W B Wang (2014) và

7-fluoro-6-nitroquinazolin-4(3H)-on (4) trong phương pháp của tác giả A Slassi (2017), nguyên

liệu acid 2-amino-4-clorobenzoic (DACT-00) có giá thành rẻ hơn, có lợi hơn về mặt

kinh tế Trong phản ứng nitro hóa, nhiệt độ phản ứng tương đối thấp (nhiệt độ phòng tới 45°C) có thể hạn chế lượng tạo chất polynitro sinh ra, tuy nhiên tác giả sử dụng tác nhân acid nitric bốc khói không phù hợp với quy mô lớn Phản ứng ether hóa sử dụng tác

nhân là natri kim loại và tiến hành trong bình áp suất kín yêu cầu thao tác cẩn thận để đảm bảo an toàn khi thực hiện

Sơ đồ 1.9 Tổng hợp DACT-04 theo phương pháp của C Qian và cộng sự Chúng tôi nhận thấy rằng đa phần các phương pháp tổng hợp trung gian DACT-

04 đã được công bố đều trải qua một số giai đoạn chính: ngưng tụ đóng vòng, nitro hóa,

cloro hóa, amin hóa, ether hóa Tùy thuộc vào nguyên liệu, thứ tự quy trình, tác nhân và điều kiện phản ứng sẽ cho hiệu suất khác nhau

Hiện nay, ở Việt Nam chưa tìm thấy các công bố về nghiên cứu tổng hợp dacomitinib mặc dù đề tài này mang nhiều ý nghĩa thực tiễn Do vậy, việc nghiên cứu tổng hợp thành công dacomitinib và các chất trung gian tạo nên phân tử này là cần thiết

1.3 Lựa chọn phương pháp tổng hợp trung gian

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin

Dựa trên các tài liệu tham khảo, điều kiện thực tế của phòng thí nghiệm và tiềm năng nâng cấp quy mô, chúng tôi lựa chọn quy trình sau đây để nghiên cứu tổng hợp

DACT-04 Các điều kiện phản ứng được lựa chọn để phù hợp với điều kiện vật chất và

sự sẵn có của nguyên liệu, tác nhân Theo đó, quy trình tổng hợp trung gian DACT-04

đi từ nguyên liệu acid 2-amino-4-clorobenzoic (DACT-00) rẻ và dễ kiếm; phản ứng

nitro hoá dùng tác nhân natri nitrat có ưu điểm rẻ tiền, dễ thao tác, dễ bảo quản và sẵn

có tại phòng thí nghiệm; trung gian DACT-03 và amin DACT-04 được tổng hợp song

song theo hai cách; quá trình cloro hóa và amin hóa được thực hiện “one-pot” nhằm hạn

chế tính chất dễ bị thủy phân của sản phẩm cloro hóa; trung gian sulfon được đưa vào

quy trình để nghiên cứu cải thiện hiệu suất của phản ứng tạo ether Quy trình tổng hợp

bao gồm các phản ứng được mô tả như Sơ đồ 1.10

Sơ đồ 1.10 Các giai đoạn tổng hợp trung gian DACT-04 dự kiến

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất và thiết bị sử dụng

Để thực hiện các phản ứng trong khóa luận, chúng tôi đã sử dụng một số dung môi, hóa chất, dụng cụ và thiết bị của phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược, Bộ môn

Kỹ thuật Hóa dược và Chiết xuất, Khoa Công nghệ Hóa dược, Trường Đại học Dược

Hà Nội (xem bảng 2.1 và bảng 2.2) Ngoài ra, một số trang thiết bị để xác định cấu trúc được nêu ở mục 2.2.3

Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hoá chất STT Dung môi, hóa chất Nguồn gốc Tiêu chuẩn

1 3-cloro-4-fluoroanilin 98 % Trung Quốc AR

3 Acid 2-amino-4-clorobenzoic 98 % Trung Quốc AR

4 Acid acetic băng (CH3COOH) 99,5 % Hàn Quốc AR

5 Acid hydrocloric (HCl) 37,0 % Trung Quốc AR

6 Acid sulfuric (H2SO4) 98,0 % Trung Quốc AR

8 Dimethylformamid (DMF) 99,5 % Trung Quốc AR

10 Ethyl acetat (EtOAc) 99,5 % Trung Quốc AR

14 Natri hydroxyd (NaOH) 96,0 % Trung Quốc AR

16 Natri nitrat (NaNO3) 99,0 % Trung Quốc AR

19 Tetrahydrofuran (THF) 99,8 % Trung Quốc AR

20 Thionyl clorid (SOCl2) 99,0 % Trung Quốc AR

Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị

STT Tên dụng cụ, thiết bị Xuất xứ

2 Bình cầu 1 cổ dung tích 50 mL, 100 mL Đức (Duran)

3 Bình cầu 2 cổ dung tích 100 mL Đức (Duran)

7 Bộ lọc hút chân không Buchner Trung Quốc (Bomex)

8 Bơm chân không tuần hoàn SHZ - DIII Trung Quốc (Faithful)

9 Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S Thụy Sỹ (Sartorius)

10 Cốc có mỏ dung tích 100 mL, 250 mL, 500 mL Trung Quốc (Bomex)

11 Đèn hồng ngoại Dich Tong E27/ES Trung Quốc

(Dich Tong)

19 Máy khuấy từ gia nhiệt DaiHan MSH – 20D DaiHan Scientific,

Hàn Quốc

23 Pipet chia vạch 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL Đức

24 Sinh hàn hồi lưu Favorit Malaysia (Favorit)

25 Tủ hút Unilab, model: B1200 Malaysia (Unilab)

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Nội dung nghiên cứu:

- Tổng hợp trung gian

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-methoxy-6-nitroquinazolin-4-amin (DACT-04) Các phản ứng tổng hợp trung gian được tiến hành theo Sơ đồ 2.1

- Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết của các chất tổng hợp được

- Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ: phổ hồng ngoại IR, phổ khối lượng MS, phổ cộng hưởng từ 1H-NMR và 13C-NMR

Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp trung gian DACT-04 dự kiến

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu:

a Tổng hợp hoá học

Quy trình tổng hợp được tiến hành theo Sơ đồ 2.1, trong đó sử dụng các phản

ứng như sau:

- Phản ứng ngưng tụ đóng vòng acid 2-amino-4-clorobenzoic (DACT-00) với

formamid tạo trung gian 7-cloroquinazolin-4-(3H)-on (DACT-01)

- Phản ứng nitro hoá DACT-01 tạo trung gian

- Phản ứng cloro hóa và amin hóa DACT-03 tạo trung gian DACT-04

- Phản ứng ether hóa DACT-05 tạo trung gian DACT-04

Sử dụng các phương pháp lọc, kết tủa, kết tinh để tinh chế sản phẩm

Tiến hành khảo sát một số các thông số cơ bản ảnh hưởng đến phản ứng như tỷ

lệ mol các chất, khoảng nhiệt độ, tác nhân của một số phản ứng, từ đó lựa chọn điều kiện để phản ứng có hiệu suất cao nhất

b Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết của các chất tổng hợp được

Sản phẩm được kiểm tra độ tinh khiết theo phương pháp sắc ký lớp mỏng (SKLM) và đo nhiệt độ nóng chảy:

- Sắc ký lớp mỏng: theo dõi tiến triển của phản ứng bằng phương pháp sắc ký lớp

mỏng (SKLM) thực hiện trên bản mỏng silicagel 60 F254 với các hệ dung môi khai triển khác nhau, quan sát sắc ký đồ dưới bước sóng 254 nm của đèn tử ngoại Dựa vào đặc điểm hình ảnh trên bản mỏng để sơ bộ đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm Các hệ dung môi khai triển được sử dụng gồm:

✓ Hệ A: DCM : methanol = 9 : 1

✓ Hệ C: DCM : methanol = 20 : 1

✓ Hệ B: n-Hexan : EtOAc = 1 : 2

- Đo nhiệt độ nóng chảy: phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy trên máy đo nhiệt

độ nóng chảy EZ-Melt, dựa vào khoảng giá trị nhiệt độ nóng chảy để sơ bộ đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm

c Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được

Cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối sau khi đánh giá tinh khiết

sơ bộ được xác định bằng các phương pháp phổ: phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và carbon-13 (13C-NMR):

- Phổ hồng ngoại (IR): được ghi trên máy Shimadzu với kỹ thuật viên nén KBr trong vùng 4000 – 400 cm-1 tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội hoặc Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Các mẫu rắn được phân tán trong KBr đã sấy khô với tỷ lệ 1 : 200, sử dụng áp lực cao nén hỗn hợp dưới dạng film mỏng, đồng thời hút chân không để loại bỏ hơi ẩm

- Phổ khối lượng (MS): được ghi trên máy LC-MSD-Trap SL của hãng Agilent Technologies, tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, hoạt động theo phương pháp ion hoá phun điện tử ESI, chế độ ESI (+) hoặc (-) , dung môi MeOH

- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và carbon-13 (13C-NMR): được

ghi trên máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker với dung môi DMSO-d 6, tại Phòng thí nghiệm Hóa vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Phổ 1H-NMR đo ở tần số 500 MHz, phổ 13C-NMR đo ở tần số 125 MHz

Độ chuyển dịch hóa học (δ, ppm) được tính theo chất chuẩn nội tetramethylsilan (TMS),

nhiệt độ ghi phổ khoảng 300 K

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Cho 3,43 g (20,0 mmol) chất DACT-00 và 12,5 mL (277,8 mmol) formamid vào

bình cầu 2 cổ đáy tròn dung tích 100mL Sục khí N2 vào bình khoảng 5 phút, sau đó nâng nhiệt độ phản ứng lên 160°C và duy trì trong 2 giờ Kết thúc phản ứng, cất loại formamid, sau đó để nguội về 80-90°C, thêm dần 50mL nước cất ở 80°C vào hỗn hợp thấy có tủa tạo thành Làm lạnh để thu được lượng tủa lớn nhất Lọc hút kiệt, rửa tủa nhiều lần bằng nước cất Sấy khô tủa dưới đèn hồng ngoại thu được sản phẩm xốp, màu nâu nhạt

Kết quả:

✓ Đánh giá cảm quan, hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết sơ bộ của sản phẩm

- Cảm quan: Chất rắn màu nâu nhạt

- Khối lượng sản phẩm: 2,93 (g); Hiệu suất: 81,2 %

Cho 12,0 mL dung dịch acid sulfuric 98,0 % vào bình cầu 2 cổ dung tích 100

mL, làm lạnh xuống 0°C bằng đá muối Thêm tiếp 3,25 g (18,0 mmol) DACT-01 vào

bình, khuấy hỗn hợp đến khi nguyên liệu tan hết Thêm từ từ 2,15 g (25,2 mmol) natri nitrat vào sao cho nhiệt độ trong bình không quá 5°C Nâng dần nhiệt độ khối phản ứng

về nhiệt độ phòng Khi natri nitrat tan hết, tiếp tục khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong

12 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, trung hòa khối phản ứng bằng dung dịch NaOH 10

% đến pH = 6-7, thu được kết tủa Lọc và rửa tủa bằng nước cất thu được sản phẩm thô màu vàng

Tinh chế: Hòa tan chất rắn sau khi sấy vào dung dịch HCl 5M, lọc lấy dịch rồi trung hòa bằng dung dịch NaOH 10 % đến pH = 6-7 thu được kết tủa Lọc và rửa tủa bằng nước cất, sấy khô dưới đèn hồng ngoại thu được sản phẩm màu vàng nhạt tinh khiết hơn

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng:

✓ Tỷ lệ mol DACT-01 : NaNO3

Để đánh giá được ảnh hưởng của tỷ lệ mol các chất tham gia đến hiệu suất phản

ứng, chúng tôi tiến hành các thí nghiệm với lượng DACT-01 giữ nguyên (1,00 g), thay

đổi lượng natri nitrat, còn các yếu tố về dung môi, nhiệt độ và cách tiến hành phản ứng được giữ không thay đổi

Kết quả được thể hiện qua Bảng 3.1

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol DACT-01 : NaNO3 đến hiệu suất phản ứng

Để đánh giá được ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng, chúng tôi tiến

hành các thí nghiệm với lượng DACT-01 giữ nguyên (1,00 g), lượng natri nitrat giữ

nguyên (0,53 g), các yếu tố về dung môi và cách tiến hành phản ứng được giữ không thay đổi, thay đổi nhiệt độ phản ứng

Kết quả được thể hiện qua Bảng 3.2

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian, hiệu suất phản ứng

và chất lượng sản phẩm

STT Nhiệt độ (°C)

Thời gian (giờ)

Cảm quan sản phẩm Sắc ký lớp mỏng

Hiệu suất ( %)

Nhận xét: Từ kết quả của bảng trên nhận thấy rằng ở nhiệt độ cao tuy thời gian

phản ứng ngắn hơn (2 giờ) nhưng trên SKLM quan sát thấy vết tạp đậm và sản phẩm thu được có màu vàng đậm Khi hạ dần nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng dài hơn, hiệu suất cũng tăng lên Khi tiến hành ở nhiệt độ 0°C, hiệu suất thay đổi không đáng kể

và việc duy trì nhiệt độ thấp trong thời gian dài cũng gây tiêu tốn năng lượng Như vậy, tiến hành phản ứng ở nhiệt độ phòng là tốt nhất để tiết kiệm năng lượng và đạt được hiệu suất cao

Chuẩn bị natri methoxid: Cho 65,0 mL metanol khan vào bình cầu 1 cổ đáy tròn

dung tích 100 mL, ngâm bình vào nước đá Thêm từ từ 2,30 g (0,1 mol) natri kim loại vào bình, lắp sinh hàn, chờ đến khi natri tan hết Đun hồi lưu hỗn hợp trong 15 phút Loại bỏ dung môi dưới áp suất giảm, thu được chất rắn màu trắng là natri methoxid

Tổng hợp trung gian DACT-03: Cho 15,0 mL methanol vào bình cầu 1 cổ đáy

tròn dung tích 50 mL, thêm 1,00 g (18,5 mmol) natri methoxid, khuấy đều cho tan hết,

sau đó thêm 1,70 g (7,5 mmol) DACT-02a Phản ứng được tiến hành ở điều kiện kín

Nâng nhiệt độ lên hồi lưu, khuấy trong 72 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, thêm acid acetic 20 % để điều chỉnh pH đến 6-7, thêm 20 ml nước, khuấy trong 20 phút và lọc tủa, sấy khô dưới đèn hồng ngoại thu được 0,67 g chất rắn màu vàng

Giai đoạn 1: Tổng hợp trung gian DACT-02b

Giai đoạn 2: Tổng hợp trung gian DACT-03

Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp DACT-03 theo cách 2

Cách tiến hành:

Giai đoạn 1: Tổng hợp trung gian DACT-02b

Cho 1,70 g (7,5 mmol) DACT-02a và 1,50 g (9,0 mmol) muối natri

benzensulfinat, 5,0 mL DMF vào bình cầu 1 cổ đáy tròn dung tích 50 mL Đun và khuấy hỗn hợp phản ứng ở 90°C, phản ứng kết thúc sau 2 giờ Để nguội hỗn hợp về nhiệt độ phòng, thêm 10,0 mL aceton vào thấy có tủa trắng đọng dưới đáy bình Lọc hút chân không, rửa tủa với aceton, loại bỏ tủa thu lấy dịch aceton Cất thu hồi aceton dưới áp suất giảm, sau đó thêm nước cất vào bình để kết tủa sản phẩm Lọc hút chân không, rửa tủa nhiều lần với nước cất, sấy khô dưới đèn hồng ngoại thu được 1,90 g trung gian

DACT-02b

Giai đoạn 2: Tổng hợp trung gian DACT-03

Cho 0,90 g (16,5 mmol) natri methoxid và 5 mL methanol vào bình cầu đáy tròn

dung tích 50 mL, khuấy cho tan hết Sau đó thêm 1,90 g (1,2 mmol) DACT-02b và 10,0

mL THF vào bình rồi nâng nhiệt độ lên hồi lưu, duy trì nhiệt độ trong 24 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, cất loại dung môi dưới áp suất giảm Kết tinh lại phần cắn còn lại trong hỗn hợp nước và ethanol lạnh tỷ lệ 5 : 1 Lọc và sấy khô dưới đèn hồng ngoại thu được 0,65 g chất rắn màu vàng

Kết quả:

❖ Trung gian DACT-02b

✓ Đánh giá cảm quan, hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết sơ bộ của sản phẩm

- Cảm quan: Chất rắn màu vàng

- Khối lượng sản phẩm: 1,90 (g); Hiệu suất: 76,1 %

- Nhiệt độ nóng chảy: 305,5-309,0°C (TLTK: 284,5-286,0oC [6])

- Sắc ký lớp mỏng: Rf = 0,34 (hệ C: n-Hexan : EtOAc = 1 : 2)

❖ Trung gian DACT-03

✓ Đánh giá cảm quan, hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết sơ bộ của sản phẩm

a Cách 1: Tổng hợp DACT-04 từ DACT-03 qua một giai đoạn

Sơ đồ phản ứng:

Sơ đồ 3.5 Sơ đồ tổng hợp DACT-04 theo cách 1

Cách tiến hành:

Cân 0,55 g (2,5 mmol) chất DACT-03 cho vào bình cầu 3 cổ 100 mL, thêm 2,0

mL toluen, khuấy cho phân tán đều Thêm 1,5 mL (20,0 mmol) thionyl clorid và 2 giọt

N,N-dimethylformamid (DMF), nâng nhiệt độ hỗn hợp tới 100°C, khuấy hỗn hợp trong

5 giờ, đảm bảo môi trường phản ứng phải hoàn toàn khan nước Sau khi phản ứng kết thúc, làm nguội hỗn hợp về nhiệt độ phòng, sau đó cất kiệt dung môi ở 80°C Thêm 3,0

mL DCM rồi tiếp tục cất kiệt dung môi Thêm lần lượt 0,5 mL TEA và 0,50 g (3,4 mmol) 3-cloro-4-fluoroanilin trong 5,0 mL IPA vào bình phản ứng Hỗn hợp được đun

hồi lưu ở 80°C trong 15 giờ Sau khi kết thúc phản ứng, lọc, rửa tủa bằng IPA lạnh và

nước lạnh, sấy dưới đèn hồng ngoại thu được chất 0,30 g DACT-04

Giai đoạn 1: Tổng hợp trung gian DACT-05

Giai đoạn 2: Tổng hợp trung gian DACT-04

Sơ đồ 3.6 Sơ đồ tổng hợp DACT-04 theo cách 2

Cách tiến hành:

Giai đoạn 1: Tổng hợp trung gian DACT-05

Cân 1,00 g (3,0 mmol) chất DACT-02b cho vào bình cầu 3 cổ 100 mL, thêm 3,0

mL toluen, khuấy cho phân tán đều Thêm 1,8 mL (24,0 mmol) thionyl clorid và 2 giọt

N,N-dimethylformamid (DMF), đun hỗn hợp tới 100°C, khuấy hỗn hợp trong 5 giờ, đảm

bảo môi trường phản ứng phải hoàn toàn khan nước Sau khi phản ứng kết thúc, làm nguội hỗn hợp về nhiệt độ phòng, sau đó cất kiệt dung môi ở 80°C Thêm 3,0 mL DCM rồi tiếp tục cất kiệt dung môi Thêm lần lượt 0,6 mL TEA và 1,00 g (7,0 mmol) 3-cloro-4-fluoroanilin trong 8,0 mL IPA vào bình phản ứng Hỗn hợp được đun hồi lưu ở 80°C trong 6 giờ Sau khi kết thúc phản ứng, lọc, rửa tủa bằng IPA lạnh và nước lạnh, sấy

dưới đèn hồng ngoại thu được 0,85 g chất DACT-05

Giai đoạn 2: Tổng hợp trung gian DACT-04

Cho 5,0 mL methanol vào bình cầu đáy tròn dung tích 50 mL, thêm 0,30 g (5,6

mmol) natri methoxid, khuấy đều cho tan hết, sau đó thêm 0,85 g (2,0 mmol)

DACT-05 Nâng nhiệt độ lên hồi lưu, khuấy trong 3 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, cô loại

methanol dưới áp suất giảm, thêm 15,0 ml nước, khuấy trong 20 phút và lọc tủa, sấy

khô dưới đèn thu được 0,50 g chất rắn màu vàng

Kết quả:

❖ Trung gian DACT-05:

✓ Đánh giá cảm quan, hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết sơ bộ của sản phẩm

- Cảm quan: Chất rắn màu vàng

- Khối lượng sản phẩm: 0,85 (g); Hiệu suất: 61,4 %

- Nhiệt độ nóng chảy: 283,5-287,5°C (TLTK: 284,5-286,0oC [6])

- Sắc ký lớp mỏng: Rf = 0,63 (Hệ C: n-Hexan : EtOAc = 1 : 2)

❖ Trung gian DACT-04:

✓ Đánh giá cảm quan, hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết sơ bộ của sản phẩm

3.2.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)

Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)

Chất Công thức cấu tạo Đỉnh hấp thụ

ν max (cm -1 ) Nhóm chức

Phụ lục

3.2.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS)

Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) Chất Công thức phân tử m/z lý thuyết m/z (ESI – MS) Phụ lục DACT-02a C8H4ClN3O3 224,99 223,7 [M-H]- 6

3’, H-4’, H-5’)

16,

17

Chất Công thức cấu tạo Dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt

nhân proton

Phụ lục

DACT-04

1H-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ), δ

(ppm): 10,15 (1H, s, NH); 9,21 (1H, s, H-5); 8,67 (1H, s, H-2);

8,15 (1H, d, J = 5 Hz, H-8); 7,78

(1H, br s, H-2”); 7,44-7,47 (2H, m, H-5”, H-6”); 4,06 (3H, s, H-1b)

18

Chú thích: độ dịch chuyển hóa học (δ) được lấy theo giá trị trung bình (ppm); s:

singlet; br.s: singlet tù; d: doublet; dd: doublet doublet

DACT

-02a

13C-NMR (125 MHz, DMSO-d 6 ), δ

(ppm): 159,89 4); 152,11 8a); 150,17 (C-2); 145,35 (C-6);

(C-130,89 (C-7); 130,54 (C-5); 124,82 (C-8); 122,27 (C-4a)

(C-139,91 (C-1’); 138,22 (C-7);

135,07 (C-4’); 132,03 (C-4a);

130,12 (C-3’, C-5’); 128,50 (C-2’, C-6’); 127,11 (C-8); 124,65 (C-5)

1b)

22

Chất Công thức cấu tạo Dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt

nhân carbon

Phụ lục

Hình 3.1 Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo DACT-01

Sự ngưng tụ xảy ra đồng thời giữa nhóm amino của acid anthranilic với nhóm carbonyl của amid và ngưng tụ giữa nhóm carboxyl của acid anthranilic và nhóm amido của amid, theo hai giai đoạn: Giai đoạn đầu là cộng nucleophin của cặp e tự do trên nguyên tử N (R–NH2) tấn công vào carbon mang phần điện tích dương của nhóm –C=O

Sự chuyển hóa proton nhanh cho sản phẩm cộng của R–NH2 và –C=O gọi là hemiaminal hay cacbinolamin Hợp chất này rất hoạt động nên bình thường không tách ra được Giai đoạn sau là phản ứng tách nước từ hemiaminal khi có nhiệt hay xúc tác tạo sản phẩm imin Đây là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng, giai đoạn tách nước từ hemiaminal nhanh nhất khi nó đã proton hóa

có thể khắc phục được vấn đề này Bên cạnh đó, khi sử dụng formamid, sản phẩm phụ sinh ra là nước, ít độc hại và dễ xử lý hơn so với sản phẩm phụ sinh ra khi sử dụng formamidin acetat là acid acetic

✓ Về điều kiện phản ứng và tinh chế sản phẩm

Khi tiến hành phản ứng cần chú ý không nên dùng quá dư formamid vì lượng dư formamid sẽ hòa tan sản phẩm ở giai đoạn xử lý, gây cản trở cho việc kết tủa, làm giảm hiệu suất Mặt khác, khi nhiệt độ phản ứng quá cao (trên 175°C) dễ gây phân hủy formamid (thành NH3 và CO) và oxy hóa nhóm amin (thành các tạp chất màu nitro, nitrozo, diazo, N-oxid ), làm giảm hiệu suất và chất lượng sản phẩm

Khí trơ (nitơ) được sử dụng để loại bỏ bớt oxy trong khối phản ứng, hạn chế tạp màu sinh ra do nhóm amin bị oxy hóa, sản phẩm có màu nhạt hơn

3.3.1.2 Phản ứng nitro hóa tổng hợp DACT-02a

✓ Cơ chế phản ứng:

Natri nitrat phản ứng với acid sulfuric để giải phóng HNO3 tham gia quá trình nitro hóa Phản ứng nitro hóa diễn ra theo cơ chế SE [3] Về khả năng phản ứng, mật độ electron nói chung trong nhân benzen càng lớn thì tác nhân electrophin càng dễ tấn công

Do đó, các nhóm thế có hiệu ứng +I và +M làm tăng khả năng phản ứng do làm tăng

mật độ electron của nhân, đồng thời làm ổn định phức σ ở vị trí ortho và para bằng hiệu

ứng siêu liên hợp Các nhóm thế có hiệu ứng –I, –M làm giảm khả năng phản ứng Theo quy tắc Holleman, nhóm –Cl mang hiệu ứng –I nên là nhóm phản hoạt hóa nhưng khi tạo thành phức σ, –Cl có hiệu ứng liên hợp của cặp electron n làm ổn định phức nên

định hướng nhóm thế vào vị trí ortho và para vì vậy, nhóm –NO2 sẽ được định hướng vào vị trí ortho và para so với nhóm –Cl Vị trí para đã có nhóm thế nên chỉ còn 2 vị trí C-6 và C-8 nhưng nhóm –NO2 sẽ ưu tiên thế vào vị trí số 6 vì ở vị trí số 8 chịu ảnh hưởng của hiệu ứng –I mạnh hơn (hiệu ứng cảm ứng giảm dần theo mạch C) nên mật

độ electron ở vị trí này sẽ ít hơn ở vị trí số 6, làm giảm khả năng thế vào vị trí này hơn

Hình 3.2 Cơ chế phản ứng nitro hóa tạo DACT-02a

Ở nhiệt độ cao thì sẽ dễ xảy ra phản ứng thế nhóm –NO2 thứ hai và các phản ứng phụ khác như oxy hóa, dime hóa…làm giảm hiệu suất phản ứng [3] Vì vậy, chúng tôi tiến hành phản ứng ở nhiệt độ phòng để hạn chế các phản ứng này xảy ra, hiệu suất đạt được cao hơn và sản phẩm thu được tinh khiết hơn

✓ Về tác nhân phản ứng:

Trong phản ứng này, chúng tôi sử dụng tác nhân natri nitrat thay cho acid nitric bốc khói như một số tài liệu tham khảo đã trình bày Đây là một điểm cải tiến mới trong quy trình tổng hợp dacomitinib Acid nitric bốc khói không sẵn có và phải tiến hành điều chế từ muối nitrat qua quy trình khá phức tạp, sản phẩm thu được cũng khó bảo quản vì chất này nhạy cảm với ánh sáng và phân hủy từ từ làm cho dung dịch dần chuyển thành màu vàng [2] So với tác nhân acid nitric bốc khói thì muối natri nitrat có nhiều

ưu điểm: Chất này sẵn có tại phòng thí nghiệm, tồn tại ở dạng rắn thuận tiện khi thao

tác và dễ bảo quản Ngoài ra natri nitrat phản ứng với acid sulfuric làm giải phóng acid nitric từ từ ngay trong dung dịch làm cho nhiệt độ khối phản ứng ổn định và dễ kiểm soát hơn khi dùng hỗn hợp sulfonitric Natri nirat dư sau phản ứng có thể được xử lý dễ dàng vì muối này dễ tan trong nước và bị loại đi trong quá trình lọc rửa

Hiệu suất thu được khi sử dụng tác nhân natri nitrat là 80,6 %, tương đối cao và tương đương với hiệu suất phản ứng nitro hóa bằng acid nitric bốc khói của một số phương pháp nghiên cứu trước đây

✓ Về điều kiện phản ứng và tinh chế sản phẩm

Khi tiến hành phản ứng cần lưu ý đến tốc độ thêm natri nitrat vào hỗn hợp phản ứng Nếu cho quá nhanh có thể dẫn đến acid nitric giải phóng ồ ạt dẫn đến xuất hiện tạp polynitro hóa làm sản phẩm kém tinh khiết

Sản phẩm được xử lý và tinh chế bằng kỹ thuật trung hòa, đây là phản ứng của acid mạnh nồng độ đặc với base nên tỏa nhiệt rất mạnh, khi thao tác cần sử dụng kiềm với nồng độ loãng, nhỏ giọt từ từ và làm lạnh sâu

3.3.1.3 Phản ứng sulfon hoá tổng hợp DACT-02b

✓ Cơ chế phản ứng:

Phản ứng tổng hợp dẫn chất sulfon xảy ra theo cơ chế thế SNAr [5] Cơ chế này tương đối giống với cơ chế thế SN1

Theo cơ chế này, phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn:

❖ Giai đoạn 1: xảy ra chậm, phân tử muối sulfinat tách Na+ tạo tác nhân nucleophin Tác nhân này tấn công ngay vào phân tử aryl halogenid, tạo thành 1 chất trung gian

❖ Giai đoạn 2: xảy ra nhanh, nhóm X- bị tách ra khỏi phân tử aryl halogenid, nhường chỗ cho nhóm sulfon Sản phẩm được tạo thành

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào độ bền của carbocation Carbocation càng bền thì tốc độ phản ứng càng nhanh Ngoài ra, tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào độ ổn định của nhóm đi ra X- Nhóm thế X hút electron làm ổn định điện tích âm ở anion nên làm tăng tốc độ phản ứng Sự tăng tính ổn định của nhóm đi ra có thể đạt được bằng việc sử dụng các chất xúc tác

Hình 3.3 Cơ chế phản ứng sulfon hóa tạo DACT-02b

✓ Về tác nhân phản ứng:

Ở phản ứng này, chúng tôi sử dụng tác nhân là muối natri benzensulfinat, đây là sản phẩm của công nghiệp hóa dầu, dễ dàng đáp ứng từ thị trường, chi phí không quá đắt, hiệu suất đạt được tương đối cao (76,1%) Ngoài ra, có thể sử dụng một tác nhân khác là muối natri p-toluensulfinat Theo [6], natri p-toluensulfinat có nhiều ưu điểm trội hơn so với natri benzensulfinat như thời gian phản ứng ngắn hơn, hiệu suất phản ứng cao hơn; tuy nhiên, giá thành của tác nhân này cao hơn, do đó cần nghiên cứu thêm

về khả năng ứng dụng để nâng cấp quy mô

✓ Về điều kiện phản ứng và tinh chế sản phẩm:

Sau phản ứng, aceton được thêm vào để loại tác nhân dư do sản phẩm sulfon hóa tan trong aceton còn muối natri benzensulfinat không tan Phần tủa được lọc đi chính là tác nhân còn dư

3.3.1.4 Phản ứng methoxy hóa tạo DACT-03 và DACT-04

✓ Cơ chế phản ứng:

Các phản ứng tạo trung gian methoxy đã thực hiện đều xảy ra theo cơ chế cộng - tách của phản ứng thế nucleophin vào nhân thơm SNAr [6] Phản ứng bắt đầu bằng cách cộng nhóm nucleophin RO–, sau đó tách nhóm đi ra X để tạo thành sản phẩm Nhóm đi

ra X có thể là halogen (F, Cl ) hoặc nhóm sulfon (SO2C6H5), đây đều là những nhóm

dễ tách ra tạo thành anion bền Do liên kết C-X bền và sự hình thành cation phenyl khó xảy ra nên phản ứng thế nucleophin vào nhân thơm chỉ xảy ra khi có nhóm thế hút electron như –NO2, –N+R3, –CN, –COOH, –CHO ở vị trí ortho hoặc para hoặc cả hai

so với nhóm đi ra [5] Trong quy trình này, phản ứng xảy ra do nhóm –NO2 ở vị trí ortho

là nhóm hút điện tử mạnh, có khả năng xúc tiến, kích hoạt trung tâm phản ứng

Phản ứng đi qua giai đoạn cộng để hình thành carbanion Trạng thái trung gian mang điện tích âm nên được ổn định bằng nhóm thế hút electron –NO2 [5] Sự tấn công của RO– vào trung tâm phản ứng để tạo phức thường là giai đoạn chậm, quyết định tốc

độ phản ứng Giai đoạn sau tách nhóm đi ra là giai đoạn nhanh Khả năng phản ứng phụ thuộc vào độ bền của carbanion cũng như của trạng thái dịch chuyển

Cơ chế của các phản ứng tạo DACT-03 được mô tả ở Hình 3.4