TỔNG hợp các dẫn CHẤT 3 ACETHYL 4 AMINO 2 QUINOLON

Các thuốc kháng sinh là loại trị liệu được sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn các bệnh nhiễm khuẩn. Trong các kháng sinh thì nhóm fluoroquinolon được sử dụng khá rộng rãi. Quinolon đầu tiên acid nalidixic được tìm ra năm 1962 và sau đó hàng loạt chất liên quan như pyridopyrimidin, cinnolin và quinolon được tổng hợp và phát triển . Trong số các chất đó acid nalidixic và fluoroquinolon là thành công lớn nhất . Tuy nhiên, do sử dụng quá rộng rãi và có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung và quinolon nói riêng đã trở thành vấn đề khẩn cấp. Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc mới là một công tác cần quan tâm đúng mức. Để góp phần vào công cuộc tìm kiếm các hợp chất mới có tác dụng kháng khuẩn, chúng tôi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên cứu với đề tài “Tổng hợp các dẫn chất 3acethyl4amino2 quinolon bằng phản ứng Staudinger”

TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON QUA PHẢN ỨNG STAUDINGER

Hồ Thị Thạch Thúy * , Đặng Văn Tịnh ** TÓM TẮT

Pyrano[3,2-c] quinolon được tổng hợp từ phản ứng đóng vòng giữa ester malonat và dẫn xuất anilin Sau đó thủy phân sản phẩm thu được 3-acethyl-4-hydroxy -2-quinolon Từ chất này tổng hợp 3-acethyl-4-amino -2-quinolon qua phản ứng Staudinger

SUMMARY

SYNTHESIS 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON DERIVATIES

BY STAUDINGER REACTION

Pyrano[3,2-c] quinolon obtained from the ester malonat and anilin derivatives by ring closure reactions Then this product was hydrolysed to give3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon After that 3-acethyl-4-amino-2-quinolon obtained by Staudinger reaction

ĐẶT VẤN ĐỀ

Các thuốc kháng sinh là loại trị liệu được sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn các bệnh nhiễm khuẩn Trong các kháng sinh thì nhóm fluoroquinolon được sử dụng khá rộng rãi Quinolon đầu tiên - acid nalidixic - được tìm ra năm 1962 và sau đó hàng loạt chất liên quan như pyridopyrimidin, cinnolin và quinolon được tổng hợp và phát triển Trong số các chất đó acid nalidixic và fluoroquinolon là thành công lớn nhất Tuy nhiên, do sử dụng quá rộng rãi và có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung và quinolon nói riêng đã trở thành vấn đề khẩn cấp Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc mới là một công tác cần quan tâm đúng mức Để góp phần vào công cuộc tìm kiếm các hợp chất

mới có tác dụng kháng khuẩn, chúng tôi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên cứu với đề tài “Tổng hợp các dẫn chất 3-acethyl-4-amino-2- quinolon bằng phản ứng Staudinger”

NỘI DUNG

1 TỔNG HỢP

1.1 Tổng hợp 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon

Phản ứng qua hai giai đoạn sau

Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất 4-hydroxy-pyrano[3,2-c]quinolin-2,5-dion ( Pyranoquinolon )

1-9 : a- CH3 , b- C6H5

Tỉ lệ mol của dẫn xuất anilin và ester malonat là 1:2 Nếu dùng tỉ lệ mol là 1:1 thì sản phẩm là một hỗn hợp gồm 4-hydroxy-2-quinolon và pyranoquinolon theo tỷ lệ 2:3 cùng một số nguyên liệu đầu Mặc dù có thể tách riêng hai hợp chất này nhưng cho hiệu suất thấp ( < 40% sản phẩm thô ), sản phẩm kém tinh khiết và rất khó tinh chế

Ưu điểm khi dùng tỷ lệ mol cuả dẫn xuất anilin và ester malonat 1:2 là

Phản ứng xảy ra toàn bộ

Sản phẩm thu được là pyranoquinolon sẽ được thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon cho hiệu suất cao và tinh khiết

Phản ứng thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon

N

O O

OH O R NHR

CH2(COOC2H5)2

PH2O, 220-250 C0

O

O

OH Propylenglycol NaOH , t , 1h 0

2 O

COCH3 HCl

Nhóm chức ester của vòng lacton được thủy phân bằng dung dịch của NaOH và ethylen glycol hay propylen glycol Phản ứng được đun hồi lưu trong 1 giờ thu được hợp chất acethyl có độ tinh khiết cao Nếu dùng dung dịch của NaOH và nước thì thời gian phản ứng phải mất 24 giờ

1.2.Tổng hợp các sản phẩm amino theo phản ứng Staudinger

Quá trình tổng hợp qua bốn giai đoạn sau

Tổng hợp 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon

Tos là

Tổng hợp 3-acethyl-4-azido-2-quinolon

6a,b 7a,b

Phản ứng của natri azid với 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon xảy ra ở vị trí số 4 Mức độ và tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hiệu ứng electron của nhóm thế tại vị trí số

3 Do nhóm acethyl hút electron làm giảm mật độ điện tử trên nguyên tử carbon số 4, tác nhân azid tấn công vào vị trí này Điều này được chứng minh rất rõ qua phần thực nghiệm khi chúng tôi thực hiện phản ứng trên với các dẫn chất tolyl sulfonyl có R2 ở vị trí số 3 là C2H5, CH2C6H5 hay C6H5 thì phản ứng hoàn toàn không xảy ra

N

OH

O COCH3

R

NaOMe Dioxan

COCH3 ONa

R

Tosylchloride

CH CN3

R

OTos COCH3

OTos

R

COCH3

N3

R

COCH3 NaN3

DMF

SO2 C

H3

Trong điều kiện không có N-methylpyrolidon, chúng tôi dùng dung môi khác là DMF Phản ứng được thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng ở nhiệt độ phòng nếu R là CH3, và

ở 40C nếu R là C6H5, thời gian phản ứng là 4 giờ sẽ tạo dẫn chất azido khá bền vững, cho hiệu suất cao ( 90% ) và dễ dàng kết tinh lại trong methanol khi tinh chế

Tổng hợp 3-acethyl-4-[(triphenylphosphoranylidene)amino]-2-quinolon

Hỗn hợp của triphenylphosphan và 3-acethyl-4-azido-2-quinolon trong toluen được khuấy ở nhiệt độ phòng trong 30 phút và đun hồi lưu trong 5 phút Hỗn hợp phản ứng được để nguội và để yên vài giờ, lọc lấy tủa Rửa tủa bằng toluen

Tổng hợp 3-acethyl-4-amino-2-quinolon

Hỗn hợp phosphazen và acid acetic được đun hồi lưu trong 1 giờ Đổ hổn hợp phản ứng vào nước đá , thu lấy tủa , rửa tủa nhiều lần bằng nước và kết tinh lại trong toluen

2.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC

2.1.Kiểm định độ tinh khiết

Để đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm, chúng tôi dùng hai phương pháp : xác định điểm chảy và sắc ký lớp mỏng

Điểm chảy ( nhiệt độ nóng chảy )

Thực hiện đo điểm chảy trên máy đo điểm chảy Gallenkamp

Phương pháp sắc ký lớp mỏng

N3

R

COCH3

COCH3 N

R

PPh3 PPh3

Toluen

COCH3 N

R

PPh3

CH3COOH

NH2 COCH3

R

Dùng bản mỏng silicagel F254 tráng sẵn ( Merck )

Dịch chấm sắc ký là dung dịch 1% chất thử nghiệm trong chloroform

Triển khai sắc ký một đoạn 9 cm trong bình sắc ký đã bảo hòa dung môi Tiến hành ở nhiệt độ phòng

Phát hiện bằng đèn UV ở bước sóng 254 nm

Nếu giá trị Rf của sản phẩm khác với nguyên liệu ban đầu thì chứng tỏ có chất mới tạo thành Vết chấm của sản phẩm tổng hợp sau khi khai triển nếu chỉ có một vết duy nhất chứng tỏ sản phẩm tinh khiết có thể tiếp tục thực hiện các thử nghiệm tiếp theo

Sau khi tiến hành triển khai sắc ký lớp mỏng , chúng tôi đã tìm được 4 hệ dung môi thích hợp để tách các vết của nguyên liệu và sản phẩm của các phản ứng như sau

Hệ A : Chloroform : Aceton ( 7 : 3 )

Hệ B : Toluen : Methanol ( 9 : 1 )

Hệ C : Benzen : Methanol ( 9,8 : 0,2 )

Hệ D : Chloroform : Acid acetic ( 9,5 : 0,5 )

2.2.Xác định cấu trúc

Trong đề tài này chúng tôi sử dụng quang phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân

để chứng minh cấu trúc các sản phẩm tổng hợp Riêng phương pháp phân tích nguyên

tố do máy ở Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm và Trung Tâm Đo Lường Chất Lượng bị hư nên không thực hiện được, chúng tôi sẽ tiến hành trong thời gian tới khi có điều kiện

3 KẾT QUẢ

3.1 Chất 2a

Mp = 256 – 2570C ( dioxan)

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

2a

Lacton Lactam -OH Benzen thế 1,2

 C=O

 C=O

 -OH

 -CH

1744 1680 1250 754

s s m s

3.2 Chất 4a

Mp = 142 – 1430C

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

4a

CH3

Lactam OH Benzen thế 1,2

CH3

asCH

 CO

 OH

 CH

 asCH

2934 1647 1278 765 1498

m s m s m

3.3 Chất 2b

Mp = 2960C ( dimethylformamid )

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

2b

Lacton Lactam -OH Benzen thế 1,2

 C=O

 C=O

 OH

 CH

1750 1680 1250 760

s s m s

3.4 Chất 4b

Mp = 235 - 2370C

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

4b

Lactam OH Benzen thế 1,2

CH3

 C=O

 OH

 OH

asOH

1653 1261 758 1452

s m s m

3.5 Chất 6a

Mp = 1350C ( toluen )

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

6a

-CH3

-CH3

Lactam

CH3CO -CH3

Benzen thế 1,2

-SO2

as CH

s CH

 C=O

 C=O

 CH

 CH

 SO2

2915 2846 1629 1709 1455 751 1347

m w s s m s m

3.6 Chất 7a

Mp = 1180C ( methanol )

Phổ hồng ngoại ( Phụ lục 6 )

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

7a

-CH3

-CH3

-N3

CH3CO

 CH

 CH

 N3

 C=O

2920 1371 2135 1692

w s s s

Lactam Benzen thế 1,2

 C=O

 CH

1630 750

s s

3.7 Chất 8a

Mp = 242 – 2440C

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

8a

P-Ph -CH3

Lactam

CH3CO Benzen thế 1,2

 P-Ph

 CH

 CO

 CH

 CH

1405 2925 1653 1324 754

s w s m s

3.8 Chất 9a

Mp = 238 – 2400C ( ethanol )

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

9a

-NH2

Lactam -CH3

CH3CO Benzen thế 1,2

 NH

 CO

 CH

 CH

 CH

3353 1601 1444 1328 756

s s m s s

Phổ cộng hưởng từ proton

Mẫu Chuyển dịch hóa học  Số proton Số đỉnh Vị trí proton

( ppm )

9a

2,76 3,63 7,22-7,26 (J = 7,02Hz )

7,29-7,33 (J = 8,40 Hz )

7,63-7,64 (J = 1,28Hz)

7,66-7,70 (J = 8,07Hz )

3 3 1 1 1 1

s s d t d d

CH3CO N-CH3

Ar-H ( C 5 ) Ar-H ( C 6 ) Ar-H ( C 7 ) Ar-H ( C 8 )

3.9.Chất 6b

Mp = 166-1670C ( toluen )

Phổ hồng ngoại :( Phụ lục 9 )

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

6b

CH3

CH3

COCH3

Lactam

CH3

Benzen thế 1,2

SO2

asCH

sCH

 CO

 CO

 CH

 CH

 SO2

2908 2849 1719 1643 1447 770 1351

m m s s s s s

3.10.Chất 7b

Mp = 1320C ( methanol )

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

CH3

CH3

Azid

asCH

sCH

 N3

2917 2848 2119

w w s

7b CH3CO

Lactam

CH3

Benzen thế 1,2

 CO

 CO

 CH

 CH

1672 1640 1358 766

s s s s

3.11.Chất 8b

Mp = 182 – 1840C

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

8b

CH3

Lactam P-Ph Benzen thế 1,2

 CH

 CO

 P-Ph

 Ch

2920 1672 1487 765

w s s s

3.12.Chất 9b

Mp = 233 – 2350C ( ethanol )

Phổ hồng ngoại

Mẫu Nhóm chức Kiểu dao động Đỉnh hấp thụ (cm -1 ) Cường độ

9b

NH2

CH3

CH3

Lactam Benzen thế 1,2

 NH

asCH

sCH

CO

 CH

3378 2923 2853 1601 755

s s m s s

Phổ cộng hưởng từ proton

Mẫu Chuyển dịch hóa học 

( ppm )

Số proton Số đỉnh Vị trí proton

9b

2,73 6,55–6,59 ( J = 8,49Hz )

1 1

s d

-COCH3

Ar-H ( C )

7,07 – 7,61 ( J = 109,4Hz )

7,72 – 7,77 ( J = 8,11Hz )

7 1

m d

Ar-H Ar-H ( C8 )

4.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Sau thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất 3-acethyl -4-amino-2-quinolon, chúng tôi đã khảo sát và tìm được các điều kiện như thời gian , nhiệt độ phản ứng , phương pháp tinh chế

Khảo sát và tìm được 4 hệ dung môi thích hợp cho sắc ký lớp mỏng để theo dõi phản ứng và độ tinh khiết của sản phẩm tổng hợp

Xác định được nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được

Các sản phẩm tổng hợp đã được kiểm tra cấu trúc bằng phổ IR , 1H NMR Do hoàn cảnh khách quan nên chúng tôi chưa thực hiện phân tích nguyên tố , chúng tôi sẽ tiến hành phân tích nguyên tố trong thời gian tới khi điều kiện cho phép

5.TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Nguyễn Hữu Đỉnh, Trần Thị Đà, Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản giáo dục1999, trang 199 – 274.

2.Trương Thế Kỷ, Giáo trình hóa hữu cơ, Trường đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh

-khoa Dược - bộ môn Hóa Hữu Cơ, 1999, tập I trang 55, tập II trang 90

3.Nguyễn Đình Luyện, Hội nghị khoa học và công nghệ hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ hai ,

Hà Nội 12 – 2001, trang 467, 468

4.Roschger P and Stadlbauer W , Liebigs Ann Chem., 11, 821-823 (1990)

TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON QUA PHẢN ỨNG STAUDINGER

Hồ Thị Thạch Thúy * , Đặng Văn Tịnh ** TÓM TẮT

Pyrano[3,2-c] quinolon được tổng hợp từ phản ứng đóng vòng giữa ester malonat và dẫn xuất anilin Sau đó thủy phân sản phẩm thu được 3-acethyl-4-hydroxy -2-quinolon Từ chất này tổng hợp 3-acethyl-4-amino -2-quinolon qua phản ứng Staudinger

SUMMARY

SYNTHESIS 3-ACETHYL-4-AMINO-2-QUINOLON DERIVATIES

BY STAUDINGER REACTION

Pyrano[3,2-c] quinolon obtained from the ester malonat and anilin derivatives by ring closure reactions Then this product was hydrolysed to give3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon After that 3-acethyl-4-amino-2-quinolon obtained by Staudinger reaction

ĐẶT VẤN ĐỀ

Các thuốc kháng sinh là loại trị liệu được sử dụng nhiều nhất, cho phép chữa khỏi phần lớn các bệnh nhiễm khuẩn Trong các kháng sinh thì nhóm fluoroquinolon được sử dụng khá rộng rãi Quinolon đầu tiên - acid nalidixic - được tìm ra năm 1962 và sau đó hàng loạt chất liên quan như pyridopyrimidin, cinnolin và quinolon được tổng hợp và phát triển Trong số các chất đó acid nalidixic và fluoroquinolon là thành công lớn nhất Tuy nhiên, do sử dụng quá rộng rãi và có phần bị lạm dụng, nên vấn đề đề kháng sinh nói chung và quinolon nói riêng đã trở thành vấn đề khẩn cấp Do đó, bên cạnh việc sử dụng kháng sinh an toàn , hợp lý, nghiên cứu phát triển thuốc mới là một công tác cần quan tâm đúng mức Để góp phần vào công cuộc tìm kiếm các hợp chất mới có tác dụng kháng khuẩn, chúng tôi chọn kháng sinh nhóm quinolon làm hướng nghiên

cứu với đề tài “Tổng hợp các dẫn chất 3-acethyl-4-amino-2- quinolon bằng phản ứng Staudinger”

NỘI DUNG

1 TỔNG HỢP

1.1 Tổng hợp 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon

Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất 4-hydroxy-pyrano[3,2-c]quinolin-2,5-dion ( Pyranoquinolon )

1-9 : a- CH3 , b- C6H5 Phản ứng thủy phân tạo 3-acethyl-4-hydroxy-2-quinolon

1.2.Tổng hợp các sản phẩm amino theo phản ứng Staudinger

Tổng hợp 3-acethyl-4-tolyl sulfonyl-2-quinolon

Tos là

Tổng hợp 3-acethyl-4-azido-2-quinolon

*, ** : Khoa Dược Trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh

N

O O

OH O R NHR

CH2(COOC2H5)2

PH2O, 220-250 C0

N

O

O

OH O R

Propylenglycol NaOH , t , 1h 0

N

2 O O R

COONa

N

OH

O COCH3

R

HCl

CO2

N

OH

O COCH3

R

NaOMe Dioxan

COCH3 ONa

R

Tosylchloride

CH CN3

R

OTos COCH3

OTos COCH3

N3 COCH3 NaN

DMF

SO2 C

H3

13

6a,b 7a,b Tổng hợp 3-acethyl-4-[(triphenylphosphoranylidene)amino]-2-quinolon

Tổng hợp 3-acethyl-4-amino-2-quinolon

2.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC

2.1.Kiểm định độ tinh khiết

Để đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm, chúng tôi dùng hai phương pháp : xác định điểm chảy và sắc ký lớp mỏng

Điểm chảy ( nhiệt độ nóng chảy )

Thực hiện đo điểm chảy trên máy đo điểm chảy Gallenkamp

Phương pháp sắc ký lớp mỏng

Dùng bản mỏng silicagel F254 tráng sẵn ( Merck )

Dịch chấm sắc ký là dung dịch 1% chất thử nghiệm trong chloroform

Triển khai sắc ký một đoạn 9 cm trong bình sắc ký đã bảo hòa dung môi Tiến hành ở nhiệt độ phòng

Phát hiện bằng đèn UV ở bước sóng 254 nm

N3

R

COCH3

COCH3 N

R

PPh3 PPh3

Toluen

COCH3 N

R

PPh3

CH3COOH

NH2 COCH3

R

Nếu giá trị Rf của sản phẩm khác với nguyên liệu ban đầu thì chứng tỏ có chất mới tạo thành Vết chấm của sản phẩm tổng hợp sau khi khai triển nếu chỉ có một vết duy nhất chứng tỏ sản phẩm tinh khiết có thể tiếp tục thực hiện các thử nghiệm tiếp theo

Sau khi tiến hành triển khai sắc ký lớp mỏng , chúng tôi đã tìm được 4 hệ dung môi thích hợp để tách các vết của nguyên liệu và sản phẩm của các phản ứng như sau

Hệ A : Chloroform : Aceton ( 7 : 3 )

Hệ B : Toluen : Methanol ( 9 : 1 )

Hệ C : Benzen : Methanol ( 9,8 : 0,2 )

Hệ D : Chloroform : Acid acetic ( 9,5 : 0,5 )

2.2.Xác định cấu trúc

Trong đề tài này chúng tôi sử dụng quang phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân

để chứng minh cấu trúc các sản phẩm tổng hợp Riêng phương pháp phân tích nguyên

tố do máy ở Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm và Trung Tâm Đo Lường Chất Lượng bị hư nên không thực hiện được, chúng tôi sẽ tiến hành trong thời gian tới khi có điều kiện