1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LƯƠNG THỊ MỸ HẠNH TỔNG HỢP 5-FORMYL-2,4-DIMETHYL-1H-PYRROLE-3-CARBOXYLIC ACID LÀM CÁC TÁC NHÂN ĐIỀU CHẾ THUỐC SUNITINIB CHỐ
Trang 11
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LƯƠNG THỊ MỸ HẠNH
TỔNG HỢP
5-FORMYL-2,4-DIMETHYL-1H-PYRROLE-3-CARBOXYLIC ACID LÀM CÁC TÁC NHÂN ĐIỀU CHẾ
THUỐC SUNITINIB CHỐNG UNG THƯ
Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ
Mã số: 60440114
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Thị Thanh Vân
Hà Nội - 2016
Trang 22
LỜI CẢM ƠN
Để có được điều kiện thực hiện luận văn cũng như hoàn thành chương trình học thạc sỹ Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên-Đại học Quốc Gia Hà Nội, em đã nhận được sự chỉ dạy tận tình với những kinh nghiệm quý báu từ các thầy (cô) khoa Hóa học Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban Giám Hiệu cùng thầy (cô) trường Đại học Khoa học Tự Nhiên-Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo cho em một môi trường học tập tích cực và chủ động
- Các thầy (cô) bộ môn hóa học Hữu cơ, các thầy (cô) chính là những người
đã truyền dạy cho em những kiến thức chuyên môn quý báu đó là hành trang trong cuộc sống và công việc sau này của em
Đặc biệt, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo, TS Trần Thị Thanh Vân, TS Mạc Đình Hùng, thầy cô đã chỉ bảo cho em rất nhiều kiến thức về Hóa Hữu cơ và cũng chính là người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn
Bên cạnh đó, em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy (cô)
và các anh chị trong phòng thí nghiệm đã nhiệt tình giúp đỡ em thực hiên thành công luận văn thạc sỹ này
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè của em, những người đã luôn động viên và là chỗ dựa vững chắc trong suốt thời gian qua…
Hà Nội, 2016 Lương Thị Mỹ Hạnh
Trang 33
Mục lục
LỜI CẢM ƠN 1
Mục lục 3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH 6
MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 9
1.1 Tổng quan về Sunitinib 9
1.2 Tổng quan về 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid 13
1.2.1 Các loại phản ứng cần sử dụng để tổng hợp 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid 14
1.2.2 Các phản ứng khác tổng hợp pyrrole 17
1.2.3 Các ví dụ thực nghiệm tổng hợp dẫn xuất của pyrrole 18
1.2.4 Các phản ứng formyl hóa 19
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1 Các phương pháp tổng hợp Sunitinib có sử dụng chất trung gian là
5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid Error! Bookmark not
defined.
2.1.1 Tổng hợp Sunitinib bằng phản ứng đóng vòng pyrrole trước khi thực
hiện phản ứng tạo liên kết amide Error! Bookmark not defined
2.1.2 Tổng hợp Sunitinib sử dụng phản ứng đóng vòng pyrrole sau khi
thực hiện phản ứng tạo liên kết amide Error! Bookmark not defined
2.2 Thực nghiệm Error! Bookmark not defined
Trang 43.1 Lựa chọn quy trình tổng hợp Error! Bookmark not defined
3.2 Kết quả tổng hợp 3,5-dimethyl-1H-pyrrole-2,4-dicarboxylic acid 2-tert-butyl
ester 4-ethyl ester (5) Error! Bookmark not defined
3.3 Kết quả tổng hợp 2,4–dimethyl-1H–pyrrole–3-carboxylic acid ethyl ester (6)
Error! Bookmark not defined.
3.4 Kết quả tổng hợp 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid ethyl
ester (20) Error! Bookmark not defined
3.5 Kết quả tổng hợp 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid (7)
Error! Bookmark not defined.
3.6 Biện luận chung Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 PHỤ LỤC 29
Trang 55
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CDI: Chất ức chế phản ứng đề cacboxyl hóa (decarboxylaze inhibitor)
13CNMR: Phổ cộng hưởng từ Carbon-13 (Carbon-13 Nuclear Magenic Resonance Spectroscopy)
MRCC: Ung thư biểu mô tế bào thận di căn (metastatic renal cell carcinoma)
PDGFRα: Tiểu cầu có nguồn gốc từ thụ thể yếu tố tăng trưởng α (Platelet-derived
growth factor receptor, alpha)
PDGFRβ: Tiểu cầu có nguồn gốc từ thụ thể yếu tố tăng trưởng β (Platelet-derived
growth factor receptor, beta)
RTKs: các tế bào ung thư làm rối loạn điều hòa đích
TEA: Triethanolamine
THF: Tetrahidrofurane
VEFG: Yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (Vascular endothelial growth factor)
Trang 66
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Quy trình tổng hợp Sunitinib bằng phản ứng Knorr 26 Hình 2: Tổng hợp Sunitinib đi từ Ethyl acetoacetate 28 Hình 3: Quy trình tổng hợp Sunitinib theo Knoevenagel 29 Hình 4: Tổng hợp Sunitinib sử dụng xúc tác CDI/THF 30 Hình 5: Tổng hợp Sunitinib theo EP 2 274 303 B1 31 Hình 6: Tổng hợp Sunitinib theo Rajappa Vaidyanathan 32
Hình 10: Chuyển hóa dẫn xuất Nitro về Sunitinib 37 Hình 11 : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của chất (5) 45 Hình 12 : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của chất (5) 45 Hình 13: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của chất (6) 46 Hình 14: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của chất (6) 47 Hình 15: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của chất (20) 48 Hình 16: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của chất (20) 48 Hình 17: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của chất (7) 49 Hình 18: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của chất (7) 50
Trang 77
MỞ ĐẦU
Với số lượng bệnh nhân được phát hiện là mắc bệnh ung thư và số ca tử vong do ung thư tăng đột biến trong một vài năm trở lại đây thì ung thư đã được xem là căn bệnh của xã hội thời hiện đại TS Rosalie David – trường đại học Mancheste – Anh và TS Michael Zimmermann – trường đại học Villanova trong nghiên cứu của mình đã khẳng định: cuộc sống xã hội thời hiện đại đã góp phần đẩy mạnh sự hình thành của nhiều yếu tố gây bệnh ung thư Các loại hoá chất độc hại từ các sản phẩm gia dụng, tia cực tím, khói bụi công nghiệp, môi trường sống bị ô nhiễm, thói quen sinh hoạt thiếu khoa học, bia rượu, thuốc lá… đã đẩy nhanh số ca mắc bệnh ung thư trên khắp thế giới [1]
WHO dự kiến trong vòng 20 năm nữa những ca ung thư trên toàn thế giới sẽ tăng lên 57% [3]
Một báo cáo gần đây của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) công
bố vào trung tuần tháng 12 năm 2013 cho thấy ung thư đang trở thành một gánh nặng trên toàn cầu thời gian qua với số ca tử vong do ung thư tăng từ 7,6 triệu ca trong điều tra năm 2008 lên đến hơn 8 triệu ca trong điều tra năm 2012[3]
Nghiên cứu thực hiện ở 184 nước với 28 loại ung thư, cho thấy năm 2012 đã
có hơn 14 triệu ca ung thư mới Con số này trong nghiên cứu năm 2008 là 12,7 triệu
ca Nghiên cứu ước tính có khoảng 32,6 triệu người trên toàn thế giới ở độ tuổi ngoài 15, đang sống đã từng được chẩn đoán bị ung thư trong vòng 5 năm trước Hơn một nửa số ca ung thư và số ca tử vong do ung thư đến từ các khu vực kém phát triển và các con số này sẽ tiếp tục tăng cho đến năm 2025 [3] Các nhà nghiên cứu dự đoán đến năm 2025, các ca ung thư trên toàn thế giới sẽ tăng lên 19,3 triệu
ca do nguyên nhân tăng dân số và số người già trên toàn thế giới
Trên thế giới, có rất nhiều loại thuốc được tổng hợp để ngăn chặn sự tăng
trưởng của tế bào ung thư Trong đó, dòng tinib đã được xem là một dòng thuốc
điều trị ung thư khá hiệu quả do đặc tính ức chế được protein kinase trong cơ thể
Trang 8Do các phạm vi ứng dụng của Sunitinib trong điều trị ung thư là rất phổ biến nên trong luận văn này, tôi đã chọn nghiên cứu tổng hợp 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid để làm tác nhân điều chế thuốc sunitinib chống ung thư làm đề tài nghiên cứu của mình Mục tiêu của luận văn chính là tìm ra phương pháp điều chế hợp chất trung gian để tổng hợp Suntinib dễ dàng, nhanh chóng và kinh tế,
có thể áp dụng trong tổng hợp Sunitinib với lượng lớn hơn
Trang 9Sunitinib còn được chỉ định điều trị các khối u ác tính mô đệm đường tiêu hóa (GIST - gastrointestinal stromal tumor) sau khi đã thất bại khi điều trị bằng Imatinib mesylate do bị đề kháng hoặc không dung nạp
1.1.2 Hoạt tính sinh học
Sunitinib (SU-11248, Sutent) có khả năng ức chế ít nhất tám loại receptor tyrosine protein – kinase, bao gồm yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu 1-3 (VEGFR1-VEGFR3)[4,36], yếu tố tăng trưởng tiểu cầu có nguồn gốc từ PDGFRα
Trang 1010
và PDGFRβ [4,16,24,33], receptor tế bào gốc (Kit ), Fit-3, và yếu tố kích thích receptor Colony-1 (CSF-1R), VEGFR1 và VEGFR2[4,36] đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành mạch PDGFRβ, được tìm thấy trong pericytes bao quanh
tế bào nội mô mao mạch, đóng một vai trò quan trọng trong việc ổn định nội mô mạch máu[4,16,24,33] Sunitinib ức chế sự hình thành mạch bằng cách làm giảm tín hiệu thông qua VEGFR1, VEGFR2[10], và PDGFRβ [24,33]
1.1.3 Dược lực học
Sunitinib ức chế các thụ thể tyrosine kinase (RTKs) liên quan tới sự lớn lên của khối u, sự tạo mạch máu và sự phát triển của tế bào ung thư [36]
Sunitinib ức chế được các thụ thể yếu tố tăng trưởng tiểu cầu (PDGFR _α_
và PDGFR _β_ ), ức chế các thụ thể tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGFR1, VEGFR2 và VEGFR3), ức chế thụ thể của tế bào (KIT), tyrosine kinase-3 giống Fms (FLT 3), thụ thể loại 1 của yếu tố kích thích cụm tế bào (CSF-1R) và thụ thể yếu tố dinh dưỡng thần kinh dẫn xuất từ dòng tế bào sao (RET)[4,16,23,24,28,36]
Sự ức chế của Sunitinib tới hoạt tính của các RTKs đã được chứng minh bằng các thử nghiệm về tế bào và hóa sinh học, còn sự ức chế về chức năng của các RTKs thì cũng đã được chứng minh trong các thử nghiệm tăng sinh tế bào Chất chuyển hóa chủ yếu của Sunitinib cũng có tiềm năng tương tự so với chất mẹ Sunitinib trong các thử nghiệm về tế bào và hóa sinh học
Sunitinib ức chế sự Phosphoryl hóa của các thụ thể RTKs (PDGFR _β_, VEGFR2, KIT)[4,24,33] và được chứng minh có khả năng ức chế được sự lớn lên của khối u hoặc phá hủy khối u, nó cũng có khả năng ức chế được di căn trong một
số mô hình thực nghiệm về ung thư
Sunitinib cũng đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự lớn lên của các
tế bào ung thư làm rối loạn điều hòa đích RTKs (PDGFR, RET hoặc KIT) in vitro
và được chứng minh in vivo là có khả năng ức chế sự tạo mạch khối u phụ thuộc PDGFR _β_ và VEGFR 2
Trang 1111
Độ an toàn và hiệu lực của Sunitinib đã được nghiên cứu trên bệnh nhân có khối u ác tính của mô đệm đường tiêu hóa (GIST) mà đã kháng với imatinib (tức các bệnh nhân đã gặp bệnh tiến triển trong và sau khi dùng imatinib) hoặc không dung nạp với imatinib (tức những người gặp độc tính rõ ràng trong khi dùng imatinib trước khi dùng thuốc khác), và ở bệnh nhân có ung thư biểu mô tế bào thận
có di căn (MRCC)
1.1.4 Dược động học [6]
Dược động học của Sunitinib và của Sunitinib malate được đánh giá trên 135 người tình nguyện và 226 bệnh nhân có khối u rắn, nó tương đương trong mọi quần thể bệnh nhân có khối u rắn và ở những người tình nguyện khỏe mạnh
bố vào các mô Trong khoảng liều 25-100mg, thấy diện tích dưới đường biểu diễn nồng độ - thời gian (AUC) và Cmax tăng tỷ lệ thuận với liều dùng
Chuyển hóa:
Sunitinib chuyển hóa chủ yếu qua enzym Cytochrome P450, CYP3A4 để tạo nên chất chuyển hóa chủ yếu còn hoạt tính, sau đó chuyển hóa tiếp tục cũng qua CYP3A4 Chất chuyển hóa có hoạt tính chủ yếu chiếm 23-37% tổng số sản phẩm chuyển hóa
Nghiên cứu in vivo cho thấy Sunitinib không gây cảm ứng và cũng không ức chế các enzym CYP chính, bao gồm CYP3A4
Giá trị Ki in vitro theo tính toán cho cả lớp CYP (các CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4/5 AND
Trang 1212
CYP4A9/11) cho thấy Sunitinib và chất chuyển hóa chủ yếu còn hoạt tính không chắc có tương tác thuốc - thuốc có ý nghĩa lâm sàng với các thuốc có thể được chuyển hóa qua xúc tác của các enzym CYP nêu trên
Thải trừ
Đào thải chủ yếu qua phân (61%); qua thận chỉ còn 16% của liều dùng cho chính Sunitinib và các chất chuyển hóa Sunitinib và chất chuyển hóa chính còn hoạt tính là những sản phẩm chính liên quan tới thuốc được xác định trong huyết tương, nước tiểu và phân, chiếm tương ứng là 91,5%; 86,4% và 73,8% chất đánh dấu Các chất chuyển hóa thứ yếu được xác định trong nước tiểu và phân, nhưng thường không tìm thấy trong huyết tương Tổng độ thanh lọc theo đường uống (Cl/F) là trong khoảng 34-62 lít/giờ với sự dao động giữa các bệnh nhân là 40%
Dược động học trong huyết tương
Sau khi cho người tình nguyện khỏe mạnh uống liều đơn, thấy thời gian bán thải của Sunitinib khoảng 40-60 giờ và của chất chuyển hóa chủ yếu có hoạt tính là 80-110 giờ Nếu tiếp tục liều hằng ngày, thì thấy Sunitinib tích lũy gấp 3-4 lần, còn chất chuyển hóa chủ yếu có hoạt tính thì tích lũy 7-10 lần Các nồng độ trong trạng thái ổn định của Sunitinib và của chất chuyển hóa sẽ đạt được trong 10-14 ngày Sang ngày 14, các nồng độ phối hợp trong huyết tương của Sunitinib và của chất chuyển hóa có hoạt tính là 62,9-101 nanogam/mL, tức là những nồng độ đích dự đoán từ các dữ liệu tiền lâm sàng đủ để ức chế in vitro thụ thể phosphoryl hóa và đạt được sự ổn định/giảm sự lớn lên của khối u in vivo Không có thay đổi có ý nghĩa về dược động học của Sunitinib hoặc của chất chuyển hóa chủ yếu có hoạt tính khi dùng liên tiếp các liều hằng ngày hoặc với các chu kỳ nhắc lại trong các chế
độ liều lượng thử nghiệm
1.1.5 Các tương tác của thuốc trong cơ thể
Các thuốc có thể làm tăng nồng độ Sunitinib trong huyết tương:
Phối hợp Sunitinib với chất ức chế mạnh CYP3A4, ketoconazole sẽ làm tăng 45% Cmax và tăng 51% các giá trị AUC0-&infini; của phức hợp [sunitinib + chất
Trang 13 Các thuốc có thể làm giảm nồng độ Sunitinib trong huyết tương: Phối hợp Sunitinib với chất gây cảm ứng CYP3A4, rifampicin, sẽ làm giảm 23% Cmax và giảm 46% AUC0-&infini; của phức hợp [Sunitinib + chất chuyển hóa chủ yếu có hoạt tính] sau khi dùng liều duy nhất Sunitinib cho người tình nguyện khỏe mạnh
Dùng Sunitinib với các chất gây cảm ứng mạnh họ CYP3A4 (ví dụ phenytoin, dexamethasone, carbamazepin, rifampicin, phenobarbital) sẽ có thể làm giảm các nồng độ của Sunitinib
Vì vậy, cần tránh phối hợp với các chất gây cảm ứng, hoặc là chọn phối hợp với một thuốc thay thế mà không có hoặc rất ít có tiềm năng gây cảm ứng CYP3A4 Nếu lại không có khả năng như vậy, thì có thể phải tăng liều Sunitinib
1.2 Tổng quan về 5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid
Công thức cấu tạo:
N H
Trang 1414
1.2.1 Các loại phản ứng cần sử dụng để tổng hợp
5-formyl-2,4-dimethyl-1H-pyrrole-3-carboxylic acid
1.2.1.1 Các phương pháp đóng vòng tổng hợp pyrrole
Pyrrole là hợp chất dị vòng 5 cạnh có chứa Nito và dien liên hợp
Cấu tạo của pyrrole được trình bày như sau
Các công thức cộng hưởng của Pyrrole có thể được trình bày như dưới đây
Sự cho điện của Nito vào vòng được xác định bởi cấu cấu ion trong đó nito mang điện tích dương và carbon của vòng mang điện tích âm
Tính chất của dị vòng Pyrrole
1 Đặc tính của dị vòng: là đặc tính của hợp chất thơm
Dị vòng bền vững với nhiệt và các tác nhân oxi hóa
Dị vòng có hệ thống nối đôi liên hợp, do đó dễ phản ứng thế và khó phản ứng cộng
Nito cũng tham gia vào hệ liên hợp bằng cách góp electron tự do vào hệ nên làm cho tính chất của Nito bị giảm đi
2 Tính chất của dị tố
Trang 1515
Do dị tố Nito có cặp electron tự do tham gia vào hệ thống thơm nên tính base của nito bị giảm hẳn và không còn rõ rệt nữa Ngoài ra pyrrole có tính axit yếu tạo muối và kim loại kiềm
3 Tính chất của nhân thơm