Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu (luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE

DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

CÁC KÍ KIỆU VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

1.1 BỆNH UNG THƯ MÁU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ 6

1.1.1 Những hiểu biết về bệnh ung thư máu 6

1.1.2 Phân loại bệnh ung thư máu và phương pháp điều trị 7

1.2 Imatinib mesylate 9

1.2.1 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển 10

1.2.2 Cơ chế tác dụng 11

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22

2.1 Phương pháp nghiên cứu 22

2.1.1 Phương pháp tổng hợp hữu cơ 22

2.1.2.Phương pháp sắc ký bản mỏng, phân lập và tinh chế sản phẩm 23

2.1.3 Phương pháp pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất hữu cơ 25

2.2 Nội dung nghiên cứu 26

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 28

2.1 Hóa chất và thiết bị 28

2.1.1 Hóa chất 28

3.2 Tổng hợp nguyên liệu đầu 29

3.2.1 Tổng hợp 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) 29

3.2.2 Tổng hợp 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) 31

3.3 Tổng hợp các hợp chất trung gian 33

3.3.1 Tổng hợp N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2-amine (8) 33

3.3.2 Tổng hợp chất 6-methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9) 36

3.3.3 Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)

pyrimidin-2-ylamino)phenylbenzamide (12) 42

3.4 Phản ứng amine hóa điều chế imatinib base (2) 46

3.5 Phản ứng tạo muối imatinib mesylate (3) 49

3.6 Phương pháp tinh chế imatinib base 51

3.7 Phương pháp HPLC xác định hàm lượng của sản phẩm imatinib mesylate 51

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52

4.1 Quy trình tổng hợp nguyên liệu đầu 55

4.1.1 Hợp chất 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) 55

4.1.2.Hợp chất 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21) 56

4.2 Quy trình tổng hợp các sản phẩm trung gian 59

4.2.1 Hợp chất N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine(8) 59

4.2.2 Tổng hợp 6-Methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9) 62

4.2.3 Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-ylamino)phenylbenzamide (12) 63

4.3 Quy trình amine hóa điều chế imatinib base (2) 65

4.4 Quy trình tạo muối imatinib mesylate (3) 68

4.5 Việc tinh chế imatinib base 69

4.6 Hàm lượng imatinib mesylate theo kết quả HPLC 69

KẾT LUẬN 71

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

MỞ ĐẦU

Bệnh ung thư máu hay còn gọi là bệnh ung thư bạch cầu xuất hiện 300,000 ca bệnh mới mỗi năm trên thế giới (chiếm 2,8% trong số tất cả các bệnh ung thư) và 220,000 người chết vì bệnh ung thư máu hàng năm Độ tuổi thường gặp đối với bệnh ung thư máu dưới 15 tuổi là 21,7% và trên 15 tuổi là 78,1% và chủ yếu từ 35 - 69 tuổi, đa số các bệnh nhân bị bệnh bạch cầu cần được điều trị với liệu pháp chữa bệnh bằng hóa chất (còn gọi là hóa trị), một

số khác điều trị bằng phóng xạ (xạ trị), ghép tủy xương hoặc sử dụng liệu pháp sinh học

Trước đây trong việc điều trị ung thư, người ta thường áp dụng phương pháp "ném bom rải thảm" nhưng sau này với tiến bộ khoa học liệu pháp nhằm trúng đích đã được đưa ra đem đến hiệu quả cao và đỡ gây hại cho người bệnh, liệu pháp này có tên là "liệu pháp nhắm trúng phân tử" Liệu pháp nhắm trúng đích tác động trực tiếp vào các phân tử đặc biệt trong cơ chế sinh ung và

sự tăng trưởng của khối u do đó làm dừng sự tăng trưởng và phân đôi của tế bào ung thư Liệu pháp này có thể dùng các loại thuốc riêng lẻ hoặc kếp hợp với nhau hoặc kèm thêm các liệu pháp xạ trị, quang trị… Hiện nay có hàng trăm sản phẩm loại này đang được thử nghiệm lâm sàng trong đó có một số đã được cấp phép lưu hành, cụ thể là biệt dược gleevec (glivec), hoạt chất chính

là imatinib mesylate hay gọi tắt là imatinib Imatinib là chất ức chế tyrosinekinase, nó ức chế đặc hiệu Ber-Abltyrosine kinase (phân tử bất thường gây bệnh bạch cầu tuỷ mạn) bằng cách ngăn không cho Ber-Abl gắn kết với A.T.P Nó tác động chính xác lên phân tử gây bệnh, tỷ lệ đáp ứng về mặt huyết học và di truyền học tế bào rất cao có khả năng đưa người bệnh trở lại cuộc sống bình thường

protein-Hiện nay, bệnh ung thư máu đang có chiều hướng gia tăng nhanh ở nước ta Việc ra đời của của imatinib như là thần dược đối với các bệnh nhân ung thư máu, tuy nhiên chi phí điều trị cho 1 bệnh nhân rất cao, khoảng 2000 đô la mỗi tháng đang là trở ngại lớn về tài chính đối với người bệnh Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết

ngày càng tăng của người bệnh, Chương trình hóa dược - Bộ Công thương đã phê duyệt thực hiện đề tài tổng hợp thuốc chống ung thư máu imatinib mesylate do Viện Hóa sinh biển chủ trì

Với mong muốn đóng góp đạt được mục tiêu của chương trình Hóa dược, trong khuôn khổ của một luận văn Thạc sĩ chúng tôi đã lựa chọn thực hiện đề tài:

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

Các mục tiêu chính của luận văn là:

- Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất đầu, các hợp chất trung gian và tổng hợp imatinib base

- Nghiên cứu phản ứng tạo muối imatinib mesylate từ imatinib base

- Xác định cấu trúc các hợp chất đã tổng hợp bằng phương pháp phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng hạt nhân, và phổ khối lượng

- Xác định hàm lượng của imatinib tổng hợp bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 BỆNH UNG THƯ MÁU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ

1.1.1 Những hiểu biết về bệnh ung thư máu

Ung thư máu hay còn gọi là ung thư bạch cầu là một loại bệnh ác tính

có tính dòng vô tính ở tế bào gốc tạo huyết Tế bào bệnh ung thư máu trong dòng vô tính làm mất đi khả năng phân hóa và ngưng lại ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát triển tế bào Trong tủy và những cơ quan tạo máu khác, tế bào bệnh ung thư máu tăng sinh và tích tụ với một lượng lớn rồi xâm nhập vào những cơ quan và bộ phận khác gây ức chế sự tạo máu bình thường [1] Khi bệnh ung thư máu phát triển, cơ thể sản sinh một số lượng lớn những tế bào bạch cầu dị thường, đó là những tế bào non không thực hiện được chức năng của bạch cầu bình thường Việc tăng nhanh chóng số lượng lớn bạch cầu

dị thường làm giảm hồng cầu và tiểu cầu trong cơ thể làm cho người bệnh bị thiếu máu dẫn đến chết Đây là căn bệnh ung thư duy nhất không tạo ra u (ung bướu), bệnh nhân thường chỉ sống thêm khoảng từ 6 tháng đến 4 năm kể từ khi xuất hiện các triệu chứng mệt mỏi và sút cân Đến nay đã có một số biện pháp điều trị bệnh ung thư máu nhưng hiệu quả không cao và rất tốn kém như tiếp máu, hóa trị liệu,xạ trị, quang trị hoặc thay tủy v v Việc điều trị ung thư máu

hay chữa trị bệnh ung thư máu dựa vào các giai đoạn của bệnh [29, 30, 31]

Nguyên nhân chính dẫn đến bệnh ung thư máu: Nguyên nhân bệnh

ung thư máu ở người vẫn chưa rõ, có thể có liên quan tới các nhân tố sau: nhân

tố virus, bức xạ điện ly, nhân tố hóa học (benzene, chất alkylating trong thuốc chống ung bướu, bimolane chuyển hóa từ ethylenedeiamine tetracetylimide, chloramphenicol, phenylbutazone…), nhân tố di truyền (hội chứng Down, hội chứng Bloom, chứng thiếu globulin loại C bẩm sinh,…), những bệnh máu

khác cuối cùng có thể phát triển thành bệnh ung thư máu Sắc thể có thể liên quan tới bệnh nhưng không phải nguyên nhân gây ra bệnh [1, 30]

1.1.2 Phân loại bệnh ung thư máu và phương pháp điều trị

Dựa vào mức độ hoàn chỉnh của tế bào bệnh ung thư máu và bệnh trình

tự nhiên, bệnh ung thư máu có thể chia làm hai loại lớn, cấp tính và mãn tính

Tế bào bệnh ung thư máu cấp tính ngưng phân hóa ở giai đoạn khá sớm, phần lớn là tế bào nguyên thủy và tế bào non thời kỳ đầu, bệnh tình phát triển nhanh, bệnh trình tự nhiên chỉ vài tháng Tế bào bệnh ung thư máu mãn tính ngưng phân hóa ở giai đoạn khá muộn, phần lớn là tế bào non khá hoàn thiện

và tế bào trưởng thành và bệnh ung thư máu ở tế bào nhung mao hiếm thấy, bệnh ung thư máu ở tiền tế bào lympho… Bệnh tình phát triển chậm, bệnh trình tự nhiên là vài năm Bốn dạng bệnh bạch cầu thông thường là: Bệnh Bạch Cầu Nguyên Bào Cấp Tính (Acute Lymphoblastic Leukaemia – ALL); Bệnh Bạch Cầu Bạch Huyết Bào Mạn tính (Chronic Lymphocytic Leukaemia – CLL); Bệnh Bạch Cầu Tủy Bào Cấp Tính (Acute Myeloid Leukaemia – AML) và Bệnh Bạch Cầu Tủy Bào Mạn tính (Chronic Myeloid Leukaemia- CML)

a Bệnh bạch cầu nguyên bào cấp tính (Acute lymphoblastic Leukaemia -

ALL Còn gọi là acute lymphocytic hay acute lymphatic leukaemia)

Bệnh bạch cầu ALL thường xảy ra với trẻ em, nhưng cũng xảy ra với người lớn, là bạch huyết bào còn non – tức là bạch cầu thuộc hệ bạch huyết,

do đó, gọi là nguyên bào bạch huyết bào (lymphoblasts)

Trị liệu: Bệnh bạch cầu dạng này thường có thể trị liệu hữu hiệu bằng

liệu pháp hóa học Đối với trẻ em, ALL có thể tương đối dễ trị, có đến 75% trẻ

em bị bệnh bạch cầu dạng này, khi được trị liệu, bệnh thuyên giảm hoàn toàn

và sau đó dứt hẳn, ALL cần phải được trị liệu đặc biệt, gọi là cách điều trị não

bộ hay hệ thần kinh trung ương dự phòng (brain hay central nervous system prophylaxis).Nhiều hóa chất dùng để trị ALL bị màng não cản lại, nhưng tế bào bệnh bạch cầu thì đi qua được để tránh trường hợp này sử dụng trị liệu não

và trị liệu màng não không cho tế bào bệnh bạch cầu ẩn núp tại những nơi này

trong lúc điều trị bằng hóa chất, rồi tiếp tục phát triển sau khi ngưng điều trị Cách trị liệu này là chích thuốc vào cột sống, ở lưng, hay có khi điều trị bằng cách rọi tia bức xạ vào não hay cột sống, nhưng cách này ít được sử dụng hơn, bệnh nhân sau khi trị liệu lần đầu, bệnh tái phát, thì có thể trị bằng phương pháp ghép tế bào mầm

b Bệnh bạch cầu bạch huyết bào mạn tính (Chronic lymphocytic leukaemia –

CLL Còn gọi la chronic lymphatic hay chronic lymphoid leukaemia)

Đây là dạng bệnh bạch cầu mạn tính hay tiến triển chậm, tương tự như ALL, bệnh này ảnh hưởng đến bạch huyết bào, thường gặp ở người lớn tuổi hiếm gặp ở trẻ em, tuy nhiên bệnh vẫn có thể mắc phải ở mọi lứa tuổi Vì bệnh tiến triển chậm, bạch huyết bào và các tế bào khác không bị tràn ngập nhanh như trường hợp bệnh cấp tính, như vậy, bệnh nhân bị CLL có thể không cảm thấy có triệu chứng gì lạ, mãi cho đến khi bệnh đó khá phát triển rồi mới phát hiện ra, có những trường hợp không phải trị liệu

Trị liệu: Nếu bệnh tiềm ẩn thì không phải trị liệu và bệnh nhân có thể

sinh hoạt bình thường nhiều năm, khi bệnh hoành hành, thì có thể trị bằng liệu pháp hóa trị hay xạ trị Nói chung, không thể trị dứt hẳn CLL, nhưng bệnh nhân thường vẫn sống khỏe mạnh trong nhiều năm

c Bệnh bạch cầu tủy bào cấp tính (Acute myeloid leukaemia – AML Còn

gọi là acute myelocytic, acute granulocytic hay acute myelogenous leukaemiabệnh)

Bệnh bạch cầu tủy bào cấp tính ảnh hưởng đến các tế bào thuộc gia đình tủy bào Gia đình tủy bào gồm có bốn loại tế bào máu:bạch cầu hạt, bạch cầu đơn nhân to, hồng cầu, tiểu cầu Bệnh bạch cầu dạng này có thể xảy ra với trẻ

em và thanh thiếu niên nhưng thông thường thì người lớn dễ bị bệnh này hơn

Trị liệu: Khi trị liệu, bệnh AML của một số người thuyên giảm hoàn

toàn (tức là không bị bệnh dài hạn) Tuy nhiên, những cách trị liệu mới có thể nâng cao xác suất sống còn của bệnh nhân

d Bệnh bạch cầu tủy xương mãn tính (CML) (Chronic myeloid leukaemia -

CML Còn gọi là chronic myelogenous, chronic granulocytic hay chronic myelocytic leukaemia)

Bệnh bạch cầu tủy xương mãn tính (CML) là một loại ung thư phổ biến của các tế bào máu Thuật ngữ "mãn tính" trong bệnh bạch cầu mãn tính tủy xương chỉ ra rằng bệnh ung thư này có xu hướng tiến triển chậm hơn so với các hình thức cấp tính của bệnh bạch cầu Thuật ngữ "tủy xương" trong bệnh bạch cầu mãn tính tủy xương dùng để chỉ các loại tế bào bị ảnh hưởng bởi bệnh ung thư này

Bệnh bạch cầu tủy xương mãn tính cũng có thể được gọi là bệnh bạch cầu myeloid cấp mãn tính và bệnh bạch cầu mãn tính granulocytic Bệnh bạch cầu tủy xương mãn tính thường ảnh hưởng đến người cao niên và hiếm khi xảy ra ở trẻ em, mặc dù nó có thể xảy ra ở mọi lứa tuổi

Trị liệu: Mục tiêu của điều trị bệnh bạch cầu mãn tính tủy xương là loại

trừ các tế bào máu có chứa các gen BCR - ABL bất thường gây ra những dư thừa của các tế bào máu bị bệnh Đối với hầu hết mọi người, nó không thể loại

bỏ tất cả các tế bào nhiễm bệnh, nhưng điều trị có thể giúp đạt được một thuyên

giảm lâu dài của bệnh

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của imatinib mesylate

Công thức phân tử của imatinib mesylate: C29H31N7O.CH4SO3

Trọng lượng phân tử: 589,71

Tên IUPAC: yl) pyrimidin-2-yl)amino]phenyl]benzamide mesylate

4-[(methylpiperazin-1-yl)methyl]-N-[4-methyl-3-[(4-pyridin-3-Imatinib mesylate được tạo thành từ dạng imatinib base trung hòa với methane sulfonic acid để tăng khả năng tan trong nước

Imatinib base Imatinib mesylate

Hình 1.2: Sự tạo muối của imatinib base thành imatinib mesylate

Cấu tạo phân tử imatinib base bao gồm hệ vòng dị tố pyridinepyrimidine, nhân methylphenylamine, nhóm methylbenzamide và nhóm methylpiperazine liên kết với nhau bởi các liên kết amine và amide

1.2.1 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển

Lịch sử hình thành

Imatinib được ra đời vào cuối những năm 1990 bởi 3 nhà khoa học: Nicholas Lydon- Nghiên cứu viên về Hóa sinh của hãng Novartis, Brian Druker nghiên cứu về ung thư học của trường Đại học Sức khỏe và Khoa học Oregon (Mỹ) và Charles Sawyers của Trung tâm ung thư Kettering Imatinib được phát triển theo quá trình thiết kế thuốc dựa vào những hiểu biết về sinh học và kỹ thuật sinh học phân tử, sự phân tích ảnh hưởng của cấu trúc phân tử đến tác dụng của nó thông qua các mô hình từ đó phán đoán xây dựng cấu trúc mới với chức năng xác định Sau khi phát hiện ra sự hình thành nhiễm sắc thể

bất thường philadelphia và hỗn hợp protein bcr-abl là nguồn gốc gây bệnh ung

thư máu, các nhà khoa học đã điều tra sàng lọc thư viện hóa học để tìm ra thuốc ức chế protein đó và xác định được cấu tử 2-phenylaminopyrimidine Cấu tử dẫn đường này đã được kiểm tra và biến tính với sự đưa vào nhóm methyl và benzamide để tăng cường tính liên kết và kết quả đã thu được imatinib base

Hình 1.3: Quá trình của sự sàng lọc các dẫn suất của

phenylaminopyrimidin dẫn tới imatinib base

Quá trình phát triển

Năm 1993, hoạt chất Imatinib mesylate được đưa thử nghiệm

Năm 1996, Imatinib mesylate được cấp bằng sáng chế, hết hạn vào 2015 Năm 2001, Imatinib mesylate được FDA chấp thuận sử dụng tại Hoa Kỳ và được đưa ra thị trường dưới tên: Gleevec ở Hoa Kỳ, Glivec ngoài Hoa Kỳ, Imatinib Mesylate

Năm 2013, được FDA chấp thuận sử dụng điều trị ung thư bạch cầu cấp Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) trong nhi khoa

1.2.2 Cơ chế tác dụng

Hầu hết các tế bào máu phát triển từ những tế bào tủy xương được gọi

là tế bào gốc (stem cell), những tế bào gốc trưởng thành, hoàn thiện trở thành

tế bào gốc myeloid hoặc lymphoid rồi phân tách chuyển hóa thành những loại

tế bào máu khác nhau, mỗi loại có một chức năng đặc biệt Tế bào gốc myeloid phân tách thành: Các tế bào bạch cầu (white blood cells) trợ giúp chống truyền nhiễm; Các hồng cầu(red blood cells) chuyên trở oxy đến các mô trải khắp cơ thể; Các tiểu cầu (platelets) trợ giúp sự đông máu để kiềm chế sự chảy máu; các tế bào này sinh ra khi cơ thể cần đến chúng sau đó chúng sẽ chết đi và các tế bào mới thay thế chúng Sau khi rời tủy xương, tế bào hồng cầu sống được khoảng 4 tháng, bạch cầu chỉ sống được một vài tiếng, tiểu cầu sống được vài ngày Trong người bệnh ung thư bạch cầu, tủy xương tạo ra những bạch huyết cầu bất thường, những bạch huyết cầu bất thường này

không chết đi khi chúng nên chết mà chúng chiếm chỗ, lấn át các hồng huyết cầu và tiểu cầu gây khó khăn cho việc thực hiện nhiệm vụ của các tế bào máu bình thường Đối với bệnh ung thư bạch cầu mãn tính (chronic leukemia), ở giai đoạn đầu người bệnh không có bất cứ triệu chứng nào về bệnh mà thường được phát hiện qua khám bệnh định kỳ Khi số lượng tế bào ung thư bạch cầu gia tăng đến độ nhất định bệnh nhân sẽ xuất hiện các triệu chứng bệnh và bệnh nhân thường chỉ sống thêm được 4 đến 5 năm nữa Đối với bệnh ung thư bạch cầu cấp tính (Acute leukemia), số lượng ung thư bạch cầu gia tăng nhanh và tình trạng bệnh xấu đi nhanh chóng, bệnh nhân có thể chết sau vài tháng phát bệnh Trong ung thư bạch cầu mạn, do sự hợp nhất các gene bcr và abl (là các gene bình thường trên các nhiễm sắc thể 22 và 9 tương ứng) hình thành lên nhiễm sắc thể bất thường philadelphia bcr-abl có hoạt tính mới khó kiểm soát (Hình 1.4)

Hình 1.4: Sự hoán vị bất thường hình thành nhiễm sắc thể philadelphia

Hình 1.5: Chức năng của protein kinase [ADP , adenosine diphosphate;

ATP adenosine triphosphate]

Trong cơ thể, các men tyrosine kinase giữ vai trò quan trọng là chuyển các nhóm phốt phát từ adenosine triphosphate (ATP) vào protein trong tế bào Các nhóm phốt phát này gắn vào các amino acid trên protein Quá trình phốt phát hóa của protein bởi các men tyrosine kinase là cơ chế rất quan trọng về sự truyền thông tín hiệu trong tế bào liên quan đến các hoạt động của tế bào như

sự phân chia, sự sống và phát triển của tế bào Imatinib là dẫn xuất của phenylaminopyrimidine có chức năng ức chế đặc biệt một số men tyrosin kinase, nó chiếm cứ vị trí hoạt động của tyrosin kinase (TK) dẫn đến làm giảm hoạt động của tế bào Imatinib đặc hiệu đối với sự chiếm hữu TK trong abl (the albelson proto-oncogene) là gen gây đột biến ung thư (Hình 1.5, hình 1.6)

2-Hình 1.6: Imatinib chiếm cứ vị trí hoạt động tyrosine kinase của tế bào

Vì vậy imatinib điều trị đặc biệt hiệu quả với bệnh ung thư bạch cầu

(bệnh ung thư máu)

1.2.3.Các phương pháp tổng hợp imatinib mesylate

Sự hình thành của imatinib mesylate

Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp ngược của imatinib mesylate

Imatinib mesylate được tạo thành từ imatinib base bởi sự trung hòa với

methanesulfonic acid như trong Hình 1.7, để tổng hợp imatinib mesylate trước

hết phải tổng hợp imatinib base Phân tử Imatinib basecó thể chia ra làm 4

phần: phần1 là phần gốc gồm hệ vòng dị tố pyridinepyrimidine, phần 2 là nhân methylaminphenyl, phần 3 là nhóm methylbenzamide và phần 4 là nhóm methylpyperazine liên kết với nhau qua các liên kết amine và amide Các phản ứng bao gồm phản ứng ngưng tụ đóng vòng tạo hệ vòng dị tố pyridine pyrimidine (phần 1), phản ứng kết hợp amine với arylhalide để tạo liên kết phần 1 và phần

2 hay với alkylhalide tạo liên kết amin C-N liên kết phần 3 và phần 4, phản ứng axyl hóa amine tạo liên kết amide CONH- liên kết phần 2 và phần 3 (nhóm benzamide) Các hướng tổng hợp có thể bắt đầu từ tổng hợp phần 1 và phần 2 bao gồm hệ vòng dị tố pyridinepirimidine (Phần 1) và nhóm phenyldiamine bằng phản ứng ngưng tụ, sau đó lần lượt kết hợp với phần 3 và phần 4: Hoặc cũng có thể bắt đầu từ phản ứng kết hợp để tổng hợp phần 3 và phần 4 trước sau đó kết hợp với các phần 2 , 1 còn lại; Hoặc cũng có thể bằng phản ứng kết hợp phần 2 và phần 3 trước sau đó tiến hành phản ứng ngưng tụ đóng vòng với tác nhân phù hợp để tạo hệ vòng dị tố pyridinepyrimidine sau

đó kết hợp với phần 4 thu được imatinib base

Phương pháp của Zimmermann: Imatinib được tổng hợp đầu tiên bởi

Zimmermann vào năm 1993 (Hình 1.8) [25,26]

Phương pháp này đi từ 2 nguyên liệu đầu là 2-amino-4-nitrotoluene 4

để tổng hợp hợp chất 3-Nitro-2-methylphenylguanidine 5 và nguyên liệu đầu thứ hai là 3-acetylpyridine 6 để tổng hợp enaminone 7 Tác nhân cyanamide

độc hại đã được sử dụng trong phản ứng ngưng tụ với 2-amino-4-nitrotoluene

4 cho hợp chất 3-Nitro-2-methylphenylguanidine 8 Sự tổng hợp của enaminone 7 đã được thực hiện qua 3 bước bao gồm cả sử dụng natri

kim loại ở nhiệt độ thấp trong phản ứng ngưng tụ của 3–acetylpyridine

6, một hợp chất có nhóm methylene hoạt động, với ethylformiate Tiếp

theo là phản ứng ngưng tụ đóng vòng của

3-nitro-2-methylphenylguanidine 5 với pyridinenamineone 7 trong NaOH với sự hồi lưu

của isopropyl alcohol thu được hợp chất trung gian chìa khóa

N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine 8 (gồm phần 1 và phần 2)

Hình 1.8: Phương pháp tổng hợp imatinib base của Zimmermann

Như vậy theo phương pháp này hệ vòng pyridinepyperazine được tổng

hợp trước, hợp chất nitrophenylpyrimidine 8 trung gian này được khử về amine sử dụng xúc tác Pd/C trong THF cho aminophenylpyrimidine 9 Phản ứng amit hóa nhóm amine tiếp theo của hợp chất 9 với 4-(4- methylpiperazinomethyl)-benzoyl chloride 10 (đã bao gồm phần 3 và phần 4) cho sản phẩm imatinib ba sơ 2 và cuối cùng là sự mesylate hóa imatinib ba sơ

với tỉ lệ mol 1/1 thu được imatinib mesylate, trong công bố này, Zimmermann không đưa ra số liệu về hiệu suất các bước phản ứng

Phương pháp của Loiseleur (Hình 1.9):

Ông và cộng sự đã cải tiến phương pháp không sử dụng cyanamide mà

sử dụng hệ vòng pyridinepyrimidine có sẵn và sử dụng các xúc tác đắt tiền ở các bước tổng hợp như xúc tác Pt/C trong phản ứng amine hóa khử giữa

aldehyde 11 với methylpiperazine Trong bước kết hợp tạo liên kết C-N trong

phản ứng Buchwald- Hartwig đã sử dụng những xúc tác đắt tiền như

Pd2(dba)3CHCl3 và tác nhân cơ phốt pho rac- BINAP như là một ligand [17,

18]

Hình 1.9: Phương pháp tổng hợp imatinib base của Loiseleur

Với những điều kiện phản ứng như trên phương pháp của Loiseleur không thể áp dụng triển khai với lượng cân lớn được

Các phương pháp cải tiến:

* Năm 2006, nhóm nghiên cứu Poland [24] sau khi nêu ra các hạn chế của các phương pháp trước, nhóm đã cải tiến phương pháp trong một số bước

phản ứng như (hình 1.10): Ở bước tổng hợp eneaminon 6 đã sử dụng

dimethylformamide dimethylacetal (thay vì phải qua 3 bước với sử dụng natri

kim loại nguy hiểm) và ở bước khử hợp chất trung gian nitro 8 về amine 9 đã

sử dụng tác nhân khử hydrazine hydrate với sự có mặt của Ni Raney, bước gắn nhóm benzamide đã thay việc sử dụng dung môi pyridine độc hại bằng các dung môi thông dụng ít độc hại hơn Với việc sử dụng những tác nhân thông dụng và quá trình xử lý sản phẩm đơn giản đạt hiệu suất toàn phần cao (đạt tới khoảng 45% tính từ nguyên liệu đầu 3-acetylpyridine) phương pháp cải tiến này hứa hẹn sự ứng dụng cho triển khai lượng lớn

Hình 1.10: Phương pháp cải tiến của nhóm nghiên cứu Poland

* Ngoài ra các nghiên cứu cũng đã đi theo hướng tổng hợp hệ vòng pyridine pyrimidine sau [17,18] Xuất phát từ chất đầu là hợp chất gồm phần 3

và phần 4, sau phản ứng kết hợp với nhóm amine của hợp chất

3-nitro-4-methyl aniline 14 nhóm nitro của sản phẩm 15 được khử về amine và nhóm amine này kết hợp với cyanamide cho sản phẩm 17 là phân tử có nhóm guanidine để ngưng tụ đóng vòng với pyridineamineone 7 cho sản phẩm

imatinib basơ với hệ dị vòng pyridinepyrimidine

Hình 1.11: Phương pháp tổng hợp vòng pyrimidine sau

Năm 2006, Huang Anli và cộng sự công bố patent sử dụng urea kết hợp

với hợp chất pyridineamineone 7 để tạo vòng pyridine pyrimidine [11]

Hình 1.12: Phương pháp của Huang Anli và cộng sự

Phương pháp của Huang Anli và cộng sự tuy không sử dụng tác nhân cyanamide nhưng phải thêm bước và hiệu suất toàn phần thấp vì thế cũng khó để áp dụng cho sản suất lượng lớn

Năm 2008, Liu Xing và các cộng sự [15] công bố cải tiến bước tổng hợp nhóm benzamide bằng phản ứng trực tiếp giữa acid với amine sử dụng tác nhân kết hợp N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethyl-carbodiimide (EDC) cho hiệu suất phản ứng 76% cũng đáng chú ý

Hình 1.13: Phương pháp cải tiến bước tổng hợp nhóm benzamide của Liu

Xing và cộng sự

Phương pháp của Wang C L và Cộng sự: [16]

Năm 2008, Wang C L và cộng sự đã tổng kết lại các phương pháp tổng hợp của Zimmermann, Loiseleur, Compella và Srakacs và đưa ra qui trình tổng hợp imatinib không sử dụng tác nhân độc hại cyanamide trong bước

tổng hợp vòng pyrimidine Hợp chất enaminone 7 đã được tổng hợp bằng

phản ứng trực tiếp giữa 3-acetylpyridine với tác nhân formyl hóa dimethylformamide dimethyl acetal cho hiệu suất cao 92,6% [17, 27] Sản

N,N-phẩm enaminone 7 được ngưng tụ đóng vòng với guanidine nitrate để cung cấp hệ vòng dị tố pyridinepyrimidine 20 Phản ứng kết hợp tiếp theo giữa nhóm amine của pyrimidine 20 với phenylbromide tạo liên kết N-C đã được

thực hiện dưới điều kiện phản ứng Ullmann [4, 5, 9, 14, 23] sử dụng xúc tác

CuI với ligand N,N’-dimethylethylenediamine cho hợp chất trung gian

N–(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidine-2-amine 8 với hiệu suất

82% Trong phản ứng khử nhóm nitro, các điều kiện khử tốn kém, sử dụng H2/ Pd/C hay H2/Pt/C đã được thay bằng tác nhân khử hydrazine/FeCl3 với hiệu suất 83,8% Phản ứng acyl hóa nhóm amine tiếp theo cung cấp nhóm benzamide xảy ra dễ dàng với hiệu suất 93% Cuối cùng là phản ứng kết hợp của alkylchloride 12 với piperazine cho hiệu suất 91,4% Như vậy hiệu xuất

toàn phần của quy trình vào khoảng 40% tính theo 3-acetylpyridine

Hình 1.14: Phương pháp tổng hợp imatinib của Wang và cộng sự

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Qua phân tích các phương pháp tổng hợp imatinib mesylate trên thế giới chúng tôi thấy: Phương pháp của Wang và cộng sự đáp ứng được các yêu cầu môi trường và hiệu suất toàn phần của qui trình (khoảng 40% tính theo 3-acetyl pyridine) Hơn nữa, các sản phẩm phụ của các bước đều có thể kiểm soát được Vì vậy phương pháp của Wang và cộng sự được chúng tôi sử dụng nghiên cứu tổng hợp imatinib mesylate Các bước tổng hợp liên quan đến các phản ứng cộng loại lưỡng phân tử tạo vòng pyridinepyrimidine, phản ứng Ullmann tạo liên kết C-N, phản ứng khử nhóm nitro thơm thành amine, phản ứng acyl hóa amine và phản ứng amine hóa alkylhalide

2.1.1 Các phương pháp tổng hợp hữu cơ

2.1.1.1 Phương pháp tổng hợp vòng dị tố pyrimidine

Con đường chung nhất và được áp dụng rộng rãi nhất để tổng hợp vòng

dị tố pyrimidine là dựa vào sự kết hợp của các tác nhân chứa khung N-C-N với tác nhân chứa các đơn vị C-C-C Phương pháp tổng hợp dị tố này được gọi là

2 ái nhân cộng với 2 ái electron (double nucleophile plus double electrophile), trong đó, cả 2 nguyên tử nitơ của tác nhân N-C-N hành xử như nucleophile còn tác nhân C-C-C hành xử như electrophile Thông thường các tác nhân urea, thiourea và guanidine được sử dụng như tác nhân N-C-N còn những dẫn xuất ketone hay axit α, β-không no được sử dụng như tác nhân C-C-C ( Hình 4.4)

2.1.1.1 Phản ứng Ullmann

Phản ứng Ullmann cổ điển là phản ứng thế nucleophile vòng thơm qua trung gian Cu, là phản ứng kết hợp arylhalide với Cu hình thành biaryl Phản ứng Ullmann cổ điển đã được phát triển cho việc hình thành các liên kết aryl amine (C-N), aryl ete ( C-O), hoặc aryl thio ete C-S) được gọi là phản ứng ngưng tụ Ullmann, phản ứng xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao và thời gian phản ứng kéo dài

Phản ứng Ullmanncổ điển đã phát triển thành phản ứng “Ullmann –type” với việc thay xúc tác Cu bằng xúc tác Pd hoặc thêm các ligand để tăng độ hòa tan của xúc tác Cu, phản ứng xảy ra ở điều kiện êm dịu hơn và thời gian phản ứng ngắn hơn

Phản ứng khử hợp chất nitro thơm về amine thơm

Ar-NO2 Ar-NH2

Phản ứng acyl hóa amine thơm

ArNH2 + RCOCl RCONHAr

Phản ứng amine hóa alkylhalide

R1CH2Cl + R2NH R1NR2

2.1.2.Phương pháp sắc ký bản mỏng, phân lập và tinh chế sản phẩm

Các phương pháp sắc ký: sắc ký là một phương pháp hoá lý dùng để tách các thành phần của một hỗn hợp Sự tách sắc ký dựa trên sự phân chia khác nhau của các chất khác nhau vào 2 pha (không trộn lẫn) luôn luôn tiếp xúc nhưng không trộn lẫn vào nhau: một pha tĩnh và một pha động

Quá trình sắc ký gồm 3 giai đoạn chính:

+ Đưa hỗn hợp lên pha tĩnh

+ Cho pha động chạy qua pha tĩnh

- Sắc ký khí: khí - lỏng, khí - rắn

Phương pháp sắc ký hay được dùng phổ biến trong phân lập hợp chất hữu cơ là sắc ký lỏng - rắn: sắc ký bản mỏng và sắc ký cột

a Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography – TLC)

Sắc ký lớp mỏng là phương pháp nghiên cứu hiệu quả để phân tích và xác định số lượng các chất khác nhau có trong đối tượng nghiên cứu Dựa trên nguyên tắc các chất khác nhau có độ phân cực khác nhau nên tách ra ở những vị trí khác nhau Đây là phương pháp phân tích vi lượng, hiệu quả tách cao và thời gian thực hiện ngắn

Sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên bản mỏng silica gel Merck 60 F254, dày 0,25mm, sử dụng các dung môi có độ phân cực khác nhau để khảo sát và chọn ra một hệ tách tốt nhất dùng cho sắc ký cột

Các vệt chất được phát hiện dưới ánh sáng tử ngoại (λ = 254 nm và λ =

366 nm) và dung dịch thuốc thử Ce(SO4)2, tiếp theo là hơ nóng ở nhiệt độ cao

Đối với sắc ký bản mỏng, việc lựa chọn dung môi hay hệ dung môi cho

độ phân tách tốt là quan trọng nhất Cụ thể với các yêu cầu khảo sát thì chọn dung môi sao cho các vệt tròn, sắc nét, rải đều trên toàn bản mỏng và có Rf càng xa nhau càng tốt

Bình triển khai : là bình thủy tinh có nắp đậy kín, có thể sử dụng các loại bình triển khai có kích thước khác nhau phù hợp với kích thước bản mỏng chạy sắc ký Dưới đây là hình ảnh bình chạy sắc ký bản mỏng

- Column Chrotomatography (CC): sắc ký cột thường

- Flash Chrotomatography (FC): sắc ký cột nhanh

- Medium Pressure Liquid Chrotomatography (MPLC): sắc ký lỏng trung áp

2.1.3 Phương pháp pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất hữu cơ

a Phổ hồng ngoại (Infrared - IR)

Các nhóm chức trong các hợp chất hữu cơ hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở những tần số trong các vùng từ 10000 đến 100 cm-1 (1-100µm) và biến thành dao động của phân tử

Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại có định lượng nhưng phổ hồng ngoại không biểu hiện thành các đường thẳng mà là các dải hấp thụ với cường độ khác nhau bởi vì sự biến đổi năng lượng dao động luôn đi kèm với sự biến đổi năng lượng dao động quay

Phổ hồng ngoại là phổ hấp thụ 2 dạng năng lượng đó là năng lượng dao động và năng lượng quay

Tần số hay độ dài sóng hấp thụ của mỗi chất phụ thuộc vào khối lượng tương đối của các nguyên tử, hằng số lực các dãy nối và cấu trúc hình học của nguyên tử

Như vậy, phổ hồng ngoại cho phép nhận biết sự có mặt của các nhóm chức có trong phân tử hợp chất nghiên cứu, dựa vào cực đại hấp thụ đặc trưng của các nhóm chức đó

Phổ hồng ngoại được ghi trên máy đo hồng ngoại biến đổi Fourier hiệu FTIR Impact - 410 bằng phương pháp nén KBr

b Phổ tử ngoại (UV-VIS)

Sự hấp thụ trong vùng tử ngoại và khả kiến phụ thuộc vào cấu trúc điện

tử của phân tử Sự hấp thụ ấy gây ra sự chuyển dịch các điện tử từ obitan ở trạng thái cơ bản lên obitan có năng lượng cao hơn ở trạng thái kích thích Chỉ

có một số dạng cấu trúc trong hợp chất hữu cơ mới có sự hấp thụ ấy nên trên thực tế phổ tử ngoại cũng chỉ giới hạn trong một số hợp chất, chủ yếu là các chất có cấu trúc liên kết π liên hợp Đặc điểm của phổ tử ngoại là phổ của một chất phức tạp có thể giống với phổ của một chất đơn giản nếu 2 chất ấy cùng chứa một nhóm cấu trúc giống nhau

c Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance, viết tắt là NMR) là phương pháp hiện đại trong việc phân tích cấu trúc các hợp chất hoá học, dựa trên nguyên tắc cộng hưởng của các hạt nhân của các nguyên tử khi được đặt trong một từ một phân tử là độ chuyển dịch hoá học δ và hằng số tương tác spin – spin J Từ các dữ liệu phân tích các phổ 1D và 2D NMR cho phép xây dựng cấu trúc phân tử của mẫu đo

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân được đo trên máy Bruker AM 500 NMR Spectrometer, Viện Hoá học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với TMS (Tetrametylsilan) là chất chuẩn nội

FT-d Phổ khối lượng (Mass spectrometry- MS)

Phổ khối lượng là một trong các phương pháp thường được sử dụng để xác định khối lượng phân tử của chất nghiên cứu dựa vào sự phát hiện ra ion phân tử [M]+, [M+H]+, [M-H]- , từ đó giúp ta xây dựng công thức phân tử Phổ khối lượng được đo bằng phương pháp ESI trên máy Agilent 1120 tại Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2.2 Nội dung nghiên cứu

Dựa trên phương pháp của Wang và cộng sự, những nội dung chính

thực hiện đề tài bao gồm:

- Nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu đầu: yl)prop-2-en-1-one ; 4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine

3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất trung gian : N3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 (23-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 methyl3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 53-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 nitrophenyl)3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3 43-(dimethylamino)-1-(pyridin-3

N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)-2-amine;

6-Methyl-N-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine;

4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-ylamino)phenyl)benzamide

- Nghiên cứu qui trình tổng hợp imatinib base

- Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate từ imatinib base

- Xác định cấu trúc các hợp chất đã tổng hợp bằng phương pháp phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng hạt nhân, và phổ khối lượng

- Xác định hàm lượng imatinib mesylate của sản phẩm cuối bằng phương pháp HPLC

3-N2H4.H2O, Fe, Zn xuất xứ Trung Quốc

- Dung môi sử dụng: xylene, n-butanol, dioxane, n-hexane, methanol,

ethylacetate, etanol, aceton, dichloromethane xuất xứ từ Trung Quốc Tất cả các dung môi

sử dụng là hoá chất công nghiệp và được tinh chế tại phòng thí nghiệm trước khi sử dụng

- Cân phân tích 4 số Model: CP224SSartorius -Đức

- Đèn tử ngoại Desaga (Đức) - bước sóng 254nm và 366nm

- Điểm nóng chảy được đo trên máy Boetius

- Phổ hồng ngoại (IR) được ghi trên máy FTIR Impact- 410 theo phương pháp nén viên KBr hoặc Film

- Phổ tử ngoại khả kiến (UV- VIS) được đo trên máy Cintra 40

- Phổ khối phun mù electron (ESI-MS) được đo trên máy ghi phổ khối Agilent

1100

- Phổ khối phân giải cao (FT-ICR-MS) được đo trên máy Varian 910

- Các phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được ghi trên máy Bruker Avance

500 MHz với TMS là chất chuẩn nội

- Độ quay cực được đo trên máy Polax-21 của hãng Atago

3.2 Tổng hợp nguyên liệu đầu

3.2.1 Tổng hợp 3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (1)

Quy trình chung: Trong một bình 3 cổ đáy tròn có lắp máy khuấy,

sinh hàn ngưng tụ, lần lượt cho 3-acetylpyridine (AcPy) (1,1 mL,10 mmol, 1,21 g, 14 eqv.); DMF-DMA (2,7 mL, 20 mmol, 2,38 g; 2 eqv.); xylene (3,5

mL (1 mmol acetylpyridine/0,35 mL xylene) Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu ở 140oC trong khoảng 6-10 giờ (phụ thuộc vào lượng tác nhân) Kiểm tra SKLM, sau khi chất đầu biến mất trên bản mỏng thì dừng phản ứng Sau đó cất loại methanol sinh ra trong quá trình phản ứng Hỗn hợp phản ứng được

làm lạnh đến nhiệt độ phòng, n-hexane đã được thêm vào và được khuấy khoảng 20 phút, sản phẩm kết tủa được lọc và rửa với n-hexane Cặn thô đã

được kết tinh lại từ xylene cho 1,6 g sản phẩm màu vàng với hiệu suất ~92%

 Khảo sát các điều kiện phản ứng:

Phản ứng tổng hợp hợp chất

3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7), đã được khảo sát các yếu tố về: Tỉ lệ mol các tác nhân

AcPy/DMF-DMA (Bảng 1) và lượng dung môi phản ứng (Bảng 2) Các kết quả thu được được trình bày trong các Bảng 1 và Bảng 2

Bảng 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol tác nhân AcPy/DMF-DMA đến

hiệu suất phản ứng

Tỉ lệ mol AcPy/DMF- DMA

Xylene (mL)

t pƣ

(giờ)

H (g/%)

Tỉ lệ mol AcPy/DMF-DMA

Xylene (ml)

t pƣ (giờ)

H (g/%)

13 C-NMR (125 MHz, CDCl3): 186,2; 154,6; 151,3; 148,7; 135,7; 135,2; 123,3; 91,8; 45,2; 37,4

ESI-MS m/z: 177[M+H]+

3.2.2 Tổng hợp 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21)

Quy trình chung: Trong bình một cổ đáy tròn lắp máy khuấy và sinh

hàn ngưng tụ được nạp lần lượt các chất

3-(dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7) (1,76 g, 0,01 mol), guanidine nitrate (0,01 mol, 1,22 g),

NaOH (0,01 mol, 0,4 g), n-butanol (12,5 mL) Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong khoảng 12 giờ đến phản ứng kết thúc (kiểm tra SKLM), sau đó được để nguội đến nhiệt độ phòng, kết tủa hình thành được lọc, rửa với nước, sấy khô ở 75-80oC thu được 1,46 g sản phẩm tinh thể màu trắng với hiệu suất 85%

 Khảo sát các điều kiện phản ứng:

Hợp chất 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine 21 được tổng hợp theo quy trình trên và được khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng như:

- Tỉ lệ mol của các tác nhân 7/GuaNO3 (Bảng 3)

- Lượng NaOH ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng (Bảng 4)

- Lượng dung môi ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng (Bảng 5)

Các kết quả thu được được trình bày trong các Bảng 3, Bảng 4, Bảng 5

Bảng 3: Ảnh hưởng tỉ lệ mol của tác nhân 7 và GuaNO 3 đến hiệu suất phản

NaOH (M=40) (mol)

Tỉ lệ mol (7/GuaNO 3 /NaOH)

Butanol (mL)

t pƣ

(giờ)

H (g/%)

NaOH (M=40) (mol)

Tỉ lệ mol (7: GuaNO 3 : NaOH)

Butanol (mL)

t pƣ

(giờ)

H (g/%)

NaOH (M=40) (mol)

Tỉ lệ mol (7:GuaNO 3 :NaOH)

Butanol (mL)

t pƣ (giờ)

H (g/%)

Tỉ lệ các tác nhân (7/GuaNO3/NaOH) là (1/1/1) (mol/mol/mol) với

lượng dung môi tương ứng là 1 mmol tác nhân 7 là 12,5ml butanol, hiệu suất

85%

Chất 21: dạng tinh thể màu trắng

Tnc= 188-191 oC

FT-IR (KBr) νmax (cm-1): 3330, 3152, 1656, 1572, 1478, 1216, 798, 712,

601

1

H-NMR (500 MHz, CDCl3): 9,16 (1H, d, J = 1,9 Hz); 8,67 (1H, dd, J = 1,5; 4,8 Hz); 8,37 (1H, d, J = 5,3 Hz); 8,35 (1H, m); 7,49 (1H, dd, J = 4,9; 7,9 Hz); 7,08 (1H, d, J = 5,3)

13

C-NMR (125MHz, CDCl3): 163,0; 162,9; 158,6; 150,7; 147,8; 134,9; 132,9; 123,8; 107,1

ESI-MSm/z: 172[M+H]+

3.3 Tổng hợp các hợp chất trung gian

3.3.1 Tổng hợp amine (8)

N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-Quy trình chung: 4-(pyridin-3-yl-)pyrimidin-2-amine 21 (1,89 g, 11

mmol), CuI (0,476 g, 2,5 mmol) và K2CO3 khan được nạp vào trong một bình

3 cổ có lắp nhiệt kế, sinh hàn hồi lưu rồi được làm trơ bằng hút chân không và nạp khí N2 3 lần Sau đó, dioxane (50 mL), 2-bromo-1-methyl-4-nitrobenzene (2,16 g, 10 mmol) và N,N-dimetylethylenediamine (DMEDA) (0,22 g, 2,5 mmol) đã được thêm vào và khuấy ở nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu ở 100oC trong 20-24 giờ Sau khi phản ứng kết thúc (kiểm tra SKLM) hỗn hợp phản ứng được làm lạnh xuống nhiệt độ phòng, sau đó dung dịch của amoniac đậm đặc (40 mL) và thêm vào dung dịch NaCl bão hòa (200 mL) Hỗn hợp được chiết với ethyl acetate (3 x 150 mL) Dịch chiết ethyl acetate

đã được cô quay chân không thu được chất rắn là sản phẩm thô, sản phẩm

thô này được kết tinh lại trong ethanol thu được sản phẩm nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine

N-(2-methyl-5-Khảo sát các điều kiện phản ứng ảnh hưởng đến hiệu suất

Phản ứng kết hợp Ullmann tổng hợp hợp chất trung gian

N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (8) được thực hiện theo quy

trình trên Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng đã được khảo sát như:

- Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng (Bảng 6)

- Ảnh hưởng của tỉ lệ xúc tác đến hiệu suất phản ứng (Bảng 7)

- Ảnh hưởng của tỉ lệ bazơ đến hiệu suất phản ứng (Bảng 8)

Các kết quả phản ứng thu được được trình bày trong Bảng 6, Bảng 7 và Bảng 8

 Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng

Bảng 6: Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng

CuI (M=190) (mol)

DMEDA (M=88) (mol)

K 2 CO 3

(M=138) (mol)

Kết quả thu được cho thấy khi lượng mol của amine 21 dư ít ảnh hưởng

đến hiệu suất phản ứng và cho hiệu suất của phản ứng tốt nhất ở tỉ lệ các tác

nhân (21/23) là (1,1/1) vào khoảng 79% Khi tỉ lệ mol các tác nhân (21/23) là

(1/1) hiệu suất phản ứng bị giảm xuống 77% Khi lượng mol hợp chất

arylhalogen 23 lớn hơn phản ứng sinh ra sản phẩm phụ 8a rất khó tách khỏi

hỗn hợp phản ứng và làm giảm đáng kể hiệu suất phản ứng Vì vậy chúng tôi

chọn tỉ lệ mol tác nhân (21/23) cho phản ứng này là (1,1/1) (mol/mol)

 Ảnh hưởng của tỉ lệ xúc tác đến hiệu suất phản ứng

Để khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ lượng xúc tác đến hiệu suất phản ứng

chúng tôi tiến hành tổng hợp chất 8 theo qui trình với tỉ lệ mol của các tác nhân (21/23) là (1,1/1) (mol/mol) và với lượng xúc tác theo tỉ lệ mol (21/23/CuI) lần lượt là (1,1/1/0,1); (1,1/1/0,2); (1,1/1/0,25); (1,1/1/0,3) Các

kết quả thu được được trình bày trong Bảng 7

Bảng 7: Ảnh hưởng của tỉ lệ xúc tác đến hiệu suất phản ứng

CuI (M=190) (mol)

DMEDA (M=88) (mol)

K 2 CO 3

(M=138) (mol)

Diox

(mL)

t pƣ (giờ)

H (g/%)

Kết quả thực nghiệm cho thấy tỉ lệ xúc tác ảnh hưởng rất lớn đến hiệu

suất phản ứng, khi tỉ lệ lượng xúc tác so với tác nhân halogen 23 tăng lên từ

0,0021 mol đến 0,0025 mol thì hiệu suất phản ứng tăng lên rõ rệt từ 51% đến 79%, nhưng nếu tiếp tục tăng lượng xúc tác hiệu suất cũng tăng không đáng

kể Vì vậy chúng tôi đã sử dụng tỉ lệ các tác nhân và xúc tác cho phản ứng này

là (21/23/CuI) (1,1/1/0,25) (mol/mol/mol)

 Ảnh hưởng của tỉ lệ bazơ đến hiệu suất phản ứng

Để tìm được bazơ ảnh hưởng tốt nhất đến hiệu suất phản ứng chúng tôi

tiến hành tổng hợp chất 8 với các điều kiện tác nhân đã được nghiên cứu ở trên là (21/23/CuI) (1,1/1/0,25) (mol/mol/mol) với bazơ lần lượt là K2CO3,

Na2CO3, NaOH, Cs2CO3, TEA Các kết quả thu được được trình bày trong Bảng 8

Bảng 8: Ảnh hưởng của bazơ đến hiệu suất phản ứng

CuI (M=190)

DMEDA (M=88)

T (mol) (mol) (mol) (mol)

Các kết quả thu được cho thấy ở tỉ lệ mol các tác nhân (21/23/CuI/DMEDA/

K2CO3) (1,1/1,0/0,25/0,25/2,0) (mol/mol/mol/mol) và lượng dung môi tương ứng 1

mol chất 23 dùng 5L dioxane với thời gian phù hợp, phản ứng kết thúc khi kiểm tra SKLM không còn chất 23 hoặc chỉ còn vệt rất mờ

ESI-MS m/z: 307[M]+

3.3.2 Tổng hợp chất diamine (9)

6-methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-Quy trình chung: Hỗn hợp phản ứng gồm nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2-amine 8 (0,307 g, 1 mmol),

N-(2-methyl-5-hydrezine monohydrate (0,154 g của dung dịch 65%, 2 mmol), FeCl3 (2,1 mg, 0,013 mmol), than hoạt tính (0,02 g) và nước (40 mL) được cho vào bình cầu

1 cổ đáy tròn (100 mL) có lắp sinh hàn hồi lưu và nhiệt kế Phản ứng được đặt trong vòng 6 - 8h ở 80°C, sau đó dừng phản ứng, đưa về nhiệt độ phòng Phần chất không tan được lọc bỏ, phần dịch đem chiết với EtOAc (5x10mL) Pha hữu cơ sau đó được rửa với dung dịch muối bão hoà và làm khan bằng MgSO4 Dung môi được loại bỏ bằng cô quay chân không đến kết tủa Hỗn hợp được để nguội, kết tủa hình thành được lọc rửa với ethanol, sấy khô thu

được 0,232 g sản phẩm 9 dưới dạng tinh thể màu vàng (H= 83.8%)

 Ảnh hưởng của tác nhân khử

- Các tác nhân khử được quan tâm là Fe/HCl, Zn/HCl; N2H4.H2O/Ni Raney; N2H4 H2O/FeCl3

- Sơ đồ phản ứng:

 Qui trình sử dụng tác nhân khử là hệ Kim loại/HCl

Trong bình 3 cổ có lắp sinh hàn, Fe, hoặc Zn (3 eqv.) được thêm dần

vào hỗn hợp dung dịch của

N-(2-Methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (chất 8, 1 eqv.) trong hỗn hợp dung môi MeOH/HCl (1M) (1/1, v/v)(1 mmol chất 8 cần 20 mL hỗn hợp dung môi) Quá trình thêm