Tải bản đầy đủ

Tổng hợp các hợp chất quang hoạt cis(+) và cis( ) 4 (3,4 dimethoxyphenyl)hexahydrophthalazinon có hoạt tính ức chế chọn lọc phosphodiesterase 4

Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

CHƯƠNG 1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trên thế giới hen suyễn là một trong những bệnh mãn tính phổ biến nhất và các
thuốc chống hen suyễn ngày càng được sử dụng rộng rãi. Thật vậy, ở những nước
công nghiệp chi phí cho điều trị hen suyễn chiếm 1-2% chi phí y tế, có thể do môi
trường sống bị ô nhiễm, đời sống bị căng thẳng, ngày càng có nhiều các tiếp xúc với
các vật dụng, thuốc men và các hóa chất. Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong trị liệu
nhưng ảnh hưởng của hen suyễn, chết do hen suyễn và số bệnh nhân nhập viện vì
hen suyễn không ngừng tăng trong thập niên vừa qua [19].
Theo số liệu thống kê, ở Việt Nam, số người mắc bệnh chiếm khoảng 4-5% dân số.
Trong tương lai các nhà khoa học đã cảnh báo rằng đến năm 2025, thế giới sẽ có
thêm 100 triệu người mắc bệnh hen suyễn, và chủ yếu gia tăng ở các thành phố lớn.
Cũng như hen suyễn, bệnh viêm khớp dạng thấp cũng đã trở thành một mối đe dọa
lớn. Viêm khớp dạng thấp có thể gặp ở mọi quốc gia, mọi chủng tộc, mọi lứa tuổi và
mọi giới. Tỷ lệ mắc bệnh chung là 1-3% dân số trên 15 tuổi, bệnh thường gặp ở nữ
(75%) và thường gặp ở độ tuổi từ 30 - 60.

Viêm khớp dạng thấp là bệnh khớp mạn tính, thường kéo dài nhiều năm và đeo
đẳng người bệnh suốt cuộc đời, đây cũng là một bệnh lý tự miễn với các biểu hiện
tại khớp, ngoài khớp, toàn thân ở nhiều mức độ khác nhau, diễn biến phức tạp, gây
hậu quả nặng nề. Bệnh tuy ít khi trực tiếp làm chết người nhưng làm giảm chất
lượng cuộc sống, gắn liền với đau đớn, mất sức, và tật nguyền… nên cần phải được
điều trị tích cực ngay từ đầu.
Ngoài hen suyễn, viêm khớp dạng thấp còn có nhiều dạng viêm khác đã và đang
gây ảnh hưởng tiêu cực cho người bệnh. Do đó, việc tìm và phát triển những hoạt
chất có tác dụng trong điều trị các bệnh viêm là một nhu cầu cấp bách, hết sức cần
thiết và quan trọng.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

1


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Trong nhiều công trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện vai trò tích cực
của cAMP trong các tế bào viêm. Trong hầu hết các tế bào viêm, việc nâng cao mức
độ AMP vòng (cAMP) có vai trò ức chế sự đáp ứng tế bào (ức chế phóng thích chất
trung gian) làm giảm nhẹ các triệu chứng viêm. Và một phương pháp hiệu quả làm
tăng mức AMP vòng này là sự ức chế hoạt động trung gian của enzym
phosphodiesterase (PDE). Vì thế, nhiều công trình nghiên cứu định hướng đến việc
tìm ra và phát triển những hợp chất có khả năng ức chế hiệu quả và chọn lọc PDE
giúp cho việc điều trị các bệnh viêm cấp tính và mãn tính, điển hình là bệnh viêm
khớp dạng thấp và bệnh hen suyễn.
Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra những dẫn chất phthalazinon có tác dụng
ức chế chọn lọc và hiệu quả phosphodiesterase (PDE), đặc biệt là PDE4. Nhiều
công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện quá trình tổng hợp các
phthalazinon có hoạt tính, trong đó tại khoa Dược trường Đại học Y Dược TP Hồ
Chí Minh cũng đã có đề tài tổng hợp thành công các dẫn xuất cis-tetra và cis-hexa
hydro phthalazinon.
Tiếp nối đề tài của năm trước, chúng tôi thực hiện khóa luận:

“Tổng hợp các hợp chất quang hoạt cis(+) và cis(-)-4-(3,4dimethoxyphenyl)hexahydrophthalazinon có hoạt tính ức chế chọn lọc
phosphodiesterase 4 ”.
Từ mục tiêu trên chúng tôi đặt ra những mục tiêu cụ thể sau:


 Tổng hợp acid cis-2-(3,4-dimethoxybenzoyl)cyclohexan và cyclohexen
carboxylic dạng racemic từ anhydrid cis-1,2-cyclohexan và cyclohexen
dicarboxylic và dẫn chất của benzen là 1,2-dimethoxybenzen
 Đóng vòng acid carboxylic vừa tổng hợp được với hydrazin tạo phthalazinon
dạng racemic có tính kháng viêm

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

2


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

 Từ hỗn hợp racemic của acid carboxylic trên tiến hành tách đồng phân quang
hoạt nhờ (R)-(+) và (S)-(-)-α-methylbenzylamin, từ đó đóng vòng tạo
phthalazinon có tính quang hoạt
 Thế ankyl vào gốc N- của phthalazinon dùng xúc tác natri hydrid tạo dẫn chất
N-substituted của cis-hexahydrophthalazinon
 Tiến hành một số phương pháp xác định độ tinh khiết và xác định cấu trúc của
các dẫn chất tổng hợp được
 Rút ra kết luận về quá trình tổng hợp và kết quả thu được
 Đưa ra một số đề nghị liên quan đến phạm vi đề tài nghiên cứu

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. KHÁI NIỆM VỀ VIÊM VÀ BỆNH LIÊN QUAN
2.1.1. Khái niệm về viêm [9], [27], [28]
Viêm là một phản ứng bảo vệ nhằm đưa cơ thể trở lại tình trạng trước khi bị tổn
thương để duy trì hằng định nội môi. Tuy nhiên cũng giống như miễn dịch, khi đáp
ứng viêm không phù hợp hoặc có sự gia tăng quá mức, viêm sẽ trở thành có hại cho
túc chủ, gây đau đớn, tổn thương mô lành, rối loạn các chức năng… do đó phản ứng
viêm cần được kiểm soát trong giới hạn cho phép.
Phản ứng viêm là một phản ứng khá phức tạp của cơ thể, gồm các biểu hiện lâm
sàng như: sưng, nóng, đỏ, đau kèm theo các rối loạn chức năng của cơ quan bị
viêm.
Các nguyên nhân gây viêm :
• Nguyên nhân từ bên ngoài: vi khuẩn là tác nhân gây viêm thường thấy nhất,
ngoài ra còn có các yếu tố gây viêm khác : vật lý, hóa học, cơ học, sinh học.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

3


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

• Nguyên nhân từ bên trong: sự hoại tử tổ chức do nghẽn mạch, xuất huyết,
viêm tắc động mạch, rối loạn thần kinh dinh dưỡng, miễn dịch (bệnh tự
miễn).

2.1.2. Hen suyễn [4], [29]
Hen suyễn hay còn gọi là hen phế quản là một bệnh lý viêm mạn tính với tình trạng
tắc nghẽn đường thở có hồi phục. Bệnh được đặc trưng bởi từng đợt khò khè tái
diễn, thường kèm theo ho, và đáp ứng với các thuốc giãn phế quản và thuốc kháng
viêm (WHO).
Hen suyễn (Asthma) là tình trạng khí quản phế quản tăng đáp ứng với
những loại kích thích khác nhau dẫn đến những cơn co thắt khí quản và
sưng viêm đường dẫn khí có hồi phục với những mức độ không giống nhau.
Cả hai loại, hen suyễn cấp tính hay mãn tính đều là hậu quả của việc tăng những
chất trung gian gây viêm khác nhau như: histamin, LT, thromboxan, prostaglandin
D2, PAF (yếu tố hoạt hóa tiểu cầu),… gây co thắt hoặc gây hóa hướng động dẫn đến
tăng đáp ứng hoặc làm sưng viêm khí quản. Vì vậy, việc ngăn cản hoạt động của các
chất này là hoạt tính quan trọng của những hợp chất dùng để điều trị hiệu quả bệnh
hen suyễn.
Các nhóm thuốc thường dùng: β-adrenergic, corticoid, xanthin, anti-cholinergic
(Ipratropium), nhóm bảo vệ tế bào (Cromolyn), nhóm kháng leucotrien (Zafirlukast,
Montelukast).

2.1.3. Viêm khớp dạng thấp [3], [28]
Viêm khớp dạng thấp (Rheumetoid arthritis) là rối loạn viêm mạn tính, thường là
viêm tiến triển chưa rõ nguyên nhân với đặc điểm viêm đa khớp đối xứng và có
triệu chứng toàn thân. Đây là một bệnh tương đối nguy hiểm, ban đầu chỉ là viêm
khớp, nhưng sau đó sẽ ảnh hưởng đến tim, gây biến chứng nguy hiểm trên tim
mạch.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

4


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Bệnh viêm khớp dạng thấp chưa có cách chữa khỏi hay phòng ngừa. Chẩn đoán và
điều trị sớm có thể làm chậm tiến triển bệnh.
Những thuốc đang sử dụng: NSAIDs (nonsteroidal anti-inflammatory drugs),
DMARDs (Disease-modifying antirheumatic drug: Thuốc chống thấp khớp thay đổi
bệnh như methotrexat, cyclosporin, penicillamin, muối vàng,…).

2.2. VAI TRÒ CỦA ENZYM PHOSPHODIESTERASE
2.2.1. Sơ lược về enzym phosphodiesterase [19], [20], [23]
Nucleotid vòng phosphodiesterase (PDE) là enzym chi phối quá trình thủy phân
chất truyền tin thứ hai cGMP và cAMP trong tế bào, biểu thị bằng sự ức chế hay
cảm ứng đặc trưng (co hay giãn cơ). Hệ thống đồng phân của enzym PDE được
phân loại dựa trên sự tương quan và đặc hiệu với chất nền (cAMP, cGMP), đặc tính
động học (Km và Vmax), sự phân phối dưới tế bào và đặc tính điều hòa bởi sự ức chế
hay hoạt hóa đặc hiệu. Ngày nay nhiều nghiên cứu tập trung vào sự ức chế chọn lọc
enzym PDE4 vì enzym PDE4 là enzym nổi bật có trong những tế bào viêm.
Trong đa số các tế bào viêm và tế bào miễn dịch, sự ức chế đáp ứng tế bào có liên
quan đến việc tăng mức độ của cAMP. Sự ức chế PDE, đặc biệt là PDE4, làm tăng
mức độ cAMP, do đó làm tế bào Mast giảm tiết các chất trung gian gây viêm:
histamin, cytokin, hydrogen peroxid,… và giúp giãn cơ trơn. Vì vậy, các bệnh viêm
cấp và mãn tính như bệnh hen suyễn và viêm khớp dạng thấp có thể được điều trị
hữu hiệu bằng cách ức chế hiệu quả và chọn lọc PDE4.

2.2.2. Cơ chế hoạt động của enzym phosphodiesterase [2]

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

5


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Giãn phế quản
Giãn mạch
Ức chế phóng thích chất trung gian

cAMP

ATP
Adenyl cyclase

5’- AMP
Phosphodiesterase
ức chế

Phthalazinon

Các nghiên cứu cho thấy ở phế quản người có chứa một lượng lớn enzym PDE3 và
PDE4, do đó ức chế hệ thống enzym PDE này rất có ý nghĩa trong việc làm giãn
phế quản. Thật vậy sự kết hợp giữa sự ức chế PDE4 và PDE3 tạo ra tác dụng dãn
phế quản mạnh hơn khi ức chế chọn lọc từng enzym riêng lẻ [19] [22].
Trong sơ đồ trên: PDE ức chế sự chuyển cAMP thành 5’-AMP làm lượng cAMP
tăng lên. Lượng cAMP tăng làm tế bào Mast giảm tiết những chất trung gian hóa
học gây viêm, làm giảm quá trình viêm, giúp giãn cơ và từ đó kiểm soát tốt bệnh
hen suyễn.

2.3. SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG: [17]
2.3.1. Anhydrid cis-1,2-cyclohexan dicarboxylic
CTPT: C8H10O3

KLPT: 154

CTCT:

H

O

O
H

O

TC: Tinh thể trắng, hình khối, dễ hút ẩm ở nhiệt độ thường, rất cứng ở nhiệt độ lạnh

2.3.2. 1,2-dimethoxybenzen [18]
CTPT: C8H10O2

KLPT: 138

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

6


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

CTCT:

OCH3

OCH3

TC:

Là một dẫn chất của benzen, dạng lỏng hoặc dạng tinh thể, mùi khó chịu
Tan nhẹ trong nước, cồn, ether, dầu béo
D = 1.084, mp = 22-23 0C, bp = 206-207 0C

2.3.3. Hydrazin monohydrat [13]
CTPT: N2H6O

KLPT: 50

CTCT: H2N-NH2.H2O
TC:
 Là chất lỏng, không màu, mùi nhẹ
 Có tính base và tính ăn mòn mạnh, hỗn hòa với nước và alcol, không tan trong
chloroform và ether
 Là chất khử mạnh, khá độc, gây kích ứng mắt chậm

2.3.4. (R)-(+) và (S)-(-)-α-methylbenzylamin [14]
CTPT: C8H11N
CTCT:

KLPT: 121
C6 H 5

H2N

C6H5
CH3

H3C

H

NH2
H

(R)-(+)-α-methylbenzylamin

(S)-(-)-α-methylbenzylamin

TC: Chất lỏng mùi khai, bảo quản tránh ánh sáng.

2.3.5. Nhôm clorid
CTPT: AlCl3

KLPT: 133.5

TC:

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

7


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

 Nhôm clorid là một acid Lewis [14], dạng bột mịn, màu vàng nhạt, bốc khói khi
thao tác, rất dễ hút ẩm ở điều kiện thường tạo một khối chất màu nâu đen, không
tơi xốp, và không còn khả năng xúc tác.
 Phản ứng với nước rất mãnh liệt, bốc khói và tỏa nhiệt.
 Sau khi xúc tác thường tạo phức AlCl 4- do đó cần hỗn hợp nước-đá để phá vỡ
liên kết tạo Al(OH)3, sau đó dùng HCl để biến Al(OH) 3 thành AlCl3 tan trong
nước.

2.3.4. Natri hydrid - NaH [17]
 Tinh thể trắng, dễ hút ẩm tạo thành natri hydroxid. Phản ứng với nước sinh ra
một lượng nhiệt rất lớn
 Yêu cầu: Đeo bao tay khi thao tác
 Cách khống chế tác hại của hơi ẩm: Phân tán natri hydrid 55-60% trong dầu
khoáng trắng để tránh ẩm và sau đó loại dầu trước khi phản ứng. Trong những
phản ứng dùng dung môi hữu cơ có thể hòa tan được dầu (eter dầu hỏa, benzen,
toluen, …) sự có mặt của dầu khoáng không ảnh hưởng đến khả năng xúc tác
của natri hydrid.

2.4. GIỚI THIỆU VỀ HỢP CHẤT PHTHALAZINON
2.4.1.Hợp chất phthalazinon [15]
6

5

7

4a

8

4
3 N

8a
2
N

1
O

H

Cấu trúc:

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

8


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Đây là hợp chất vòng ngưng tụ giữa pyridazinone và benzen, có thể được tạo ra từ
phản ứng ngưng tụ đóng vòng nội phân tử giữa γ–ceto acid tương ứng với hydrazin
monohydrat.

2.4.2. Mối quan hệ giữa cấu trúc và tác dụng dược lý [19], [20], [21], [22],
[23], [24], [25]
Nhiều công trình nghiên cứu đã tổng hợp ra các dẫn chất phthalazinon và tìm thấy
tác dụng ức chế chọn lọc của các chất này trên PDE4.
R1

X
R2
R3

N

N

O

R

Hình 1.2: Cis–hexahydro-2H-phthalazinon
Những hợp chất có hoạt tính kháng viêm cao thường có cấu trúc như sau:
 X: vòng cyclohexan hoặc cyclohexene sẽ tạo ra hợp chất có khả năng kháng
viêm cao hơn rất nhiều so với khi X là nhân thơm.
 C-H: nhóm thế R1, R2, R3 thường là 3,4-dialkoxyphenyl
 N-H: nhóm thế R tốt nhất là nhóm benzyl, cycloheptyl
Bảng 2.1. Dẫn xuất thế 4-aryl của rac cis– 4a,5,6,7,8,8a-hexahydro-2Hphthalazinon và hoạt tính ức chế PDE4.[19]
R1

R2
R3

N

N

O

H

Hợp chất

R1

R2

R3

PDE4 pIC50

1

H

H

H

< 5.0

2

OMe

H

H

5.9

3

OMe

OMe

H

8.1

OEt

H

7.8

OcC5H9

H

8.0

4 Trang - DượcOEt
Nguyễn Thị Ngọc
2003
5

OMe

9


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Bảng 2.2. Các dẫn xuất thế 4-aryl của rac cis– 4a,5,8,8a-tetrahydro-2Hphthalazinon và hoạt tính ức chế PDE4.[19]
R1

R2
R3

N

N

O

H

Hợp chất

R1

R2

R3

PDE4 pIC50

1

OMe

OCH2cPr

H

9.0

2

OMe

OMe

H

9.1

3

OMe

OH

H

7.4

4

OMe

OcC5H9

H

8.9
Nhóm

thế 4-(3,4–dialkoxyphenyl) giữ vai trò thiết yếu trong hiệu lực ức chế PDE4, và
được xem như có vai trò quyết định trong việc kết nối giữa những nguyên tử oxy
ether catechol với enzym.
Ngoài ra sự thay thế ở vị trí 4 của vòng phenyl (R 2) chỉ được hạn chế ở những nhóm
thân dầu nhỏ (tốt nhất là nhóm methoxy), trong khi sự thay thế ở vị trí 3 lại ít bị hạn
chế.
Bảng 2.3. Sự ức chế PDE 4 và hoạt tính kháng viêm in vivo của dẫn xuất
hexahydro-2H-phthalazinon
R1

R2
R3

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

N

N
R

O

10


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Hợp chất

R

PDE4 pIC50

1

H

6.4

2

Metyl

6.8

3

Benzyl

8.6

4

Cyclopentyl

9.3

5

Cyclohexyl

9.2

Trong đó,
Hợp chất

R

PDE4 pIC50

% ức chế phù

1

Cyclopentyl

9.3

19

2

Cyclohexyl

9.2

13

3

Cycloheptyl

9.1

59

4

Adamantanyl

9.2

51

Trên rac cis-4-phenyl-4a,5,8,8a-tetrahydro-2H-phthalazinon cũng đã tổng hợp được
những dẫn chất như N-cycloheptyl, N-benzyl và N-adamantanyl có hoạt tính kháng
viêm cao trên in vivo.[26]
Và các cis-hexahydro-2H-phthalazinon: rac cis-4-(3,4-diethoxyphenyl); rac cis-4(4-methoxyphenyl) và rac cis-4-phenyl hexahydro-2H-phthalazinon và dẫn chất Nalkyl của có hoạt tính ức chế PDE4 cao nhất.

2.4.3. Mối quan hệ giữa tính quang hoạt và tác dụng dược lý [22]
Tính quang hoạt ảnh hưởng rất lớn đến khả năng ức chế PDE4 của các
phthalazinon, thường các đồng phân cis có tác dụng ức chế PDE4 tốt hơn đồng

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

11


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

phân trans và tốt hơn dạng racemic. Do đó, các nghiên cứu thường tập trung tách
đồng phân cis khỏi dạng racemic của nó và sau đó đi sâu nghiên cứu trên những
hợp chất này.
Bảng 2.4: Khả năng ức chế PDE4 của các hợp chất racemic và các dẫn chất 4-arylhexa và tetrahydrophthalazinon [22].
MeO

X
Y

R2
R3

N

N

O

H

(+)/(-)

R2

R3

X-Y

PDE4 pIC50

(± )

OMe

H

H2C-CH2

6.4

(+)

OMe

H

H2C-CH2

6.9

(-)

OMe

H

H2C-CH2

5.1

(± )

OMe

H

HC=CH

7.0

(+)

OMe

H

HC=CH

7.3

(-)

OMe

H

HC=CH

6.1

Những nghiên cứu gần đây cho thấy một số phthalazinon có khả năng ức chế phù
tới 80% [23]. Từ đó có thể tiến hành biến đổi những hợp chất này tạo những dẫn
chất có tác dụng kháng viêm cao hơn.

2.5. QUI TRÌNH TỔNG HỢP PHTHALAZINON [19], [22]
Qui trình tổng hợp các dẫn xuất phthalazinon đi từ các nguyên liệu ban đầu là
anhydrid cis-1,2-cyclohexan dicarboxylic hoặc anhydrid cis–1,2-cyclohex-4-en
dicarboxylic và hợp chất nhân thơm thích hợp tạo ra các ceto acid tương ứng (Phản
ứng Friedel-Crafts) [30].
O
O
O

R1

AlCl3

R2

CH2Cl2

+

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

R1
R2
O

COOH

12


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Sự ngưng tụ các ceto acid với hydrazin monohydrat tạo các dẫn xuất thế rac cis–
tetrahydro–2H-phthalazinon và rac cis–4a,5,6,7,8,8a-hexahydro–2H-phthalazinon
(Phản ứng đóng vòng với hydrazin monohydrat) [13].
R1

R1

EtOH

+

R2
O

H2N-NH2

COOH

R2

Hồi
lưu

N

N

O

H

Sau đó các phthalazinon này được khử proton và alkyl hóa tiếp theo với một alkyl
halogenid chọn lọc tạo ra các dẫn chất N-alkyl-4-aryl phthalazinon (Phản ứng ankyl
hóa) [15].
R1

R1

R2

+
N

N

R-X

O

NaH (CH3ONa)

R2

DMF

N

H

N

O

R

2.6. PHẢN ỨNG FRIEDEL-CRAFTS [14]
2.6.1. Tác nhân phản ứng
Phản ứng Friedel-Crafts là một trong những phản ứng điều chế các ceton béo thơm
quan trọng nhất. Tác nhân acyl hóa thường dùng là acyl halogen, acid carboxylic,
anhydrid acid,… Trong 4 acyl halogen thì acyl cloride tham gia xúc tác tốt nhất.
Việc đưa nhóm carbonyl vào phân tử sẽ làm cho phản ứng ngừng lại dễ dàng vì
nhóm RCO- có tác dụng khử hoạt tính do đó sự sắp xếp lại R không xảy ra và sản
phẩm tạo thành sẽ đồng loại.
O
O

R1

AlCl3

R2

CH2Cl2

+

O

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

R1
R2
O

COOH

(I)

13


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Sự acyl hóa không thể xảy ra với các hợp chất có nhóm thế rút điện tử mạnh như
nitro, cyano, carbonyl,… Vì vậy khi acyl hóa không sợ xảy ra sự thế nhiều lần.

2.6.2. Xúc tác
Xúc tác trong mỗi phản ứng được lựa chọn tùy vào hoạt độ chất thơm. Các xúc tác
thường dùng là các acid Lewis, đôi khi có thể dùng H 2SO4 làm xúc tác cho các hệ
thống rất hoạt động.
Khả năng xúc tác của các acid Lewis không giống nhau [6]:
AlCl3 > FeCl3 > SbCl5 > SnCl4 > BF3 > TiCl4 > ZnCl2
Khi xúc tác là acid Lewis thì sự acyl hóa cần nhiều hơn 1 mol chất xúc tác cho mỗi
mol chất phản ứng vì mol đầu tiên của chất xúc tác phối hợp với oxy của chất phản
ứng [31].
O

+
R

OAl Cl3

AlCl3

Cl

R

Cl

Tương tự, các nhôm trihalogenid cũng tạo một phức chất bền với các hợp chất
carbonyl hình thành. Sau khi phản ứng kết thúc, dùng phản ứng thủy phân để cắt
đứt liên kết giữa ceton và AlCl3.

2.6.3. Dung môi
Dung môi cho phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts có thể là bản thân hợp chất thơm
(benzen) hoặc các dẫn chất halogen của hydrocarbon (dichloromethan).
Về nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ phản ứng không nên quá cao. Tuy nhiên có thể đưa
nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ sôi (60-65 0C) để giúp phản ứng xảy ra hoàn toàn hơn.
Dung môi phản ứng cũng ảnh hưởng đến thành phần sản phẩm. Ví dụ khi acyl hóa
naphthalen dùng dung môi là nitrobenzen thì sản phẩm chính là 2-aceto naphthalen,
còn nếu dùng CCl4 thì sản phẩm chính là 1-aceto naphthalen.

2.6.4. Cơ chế phản ứng [phụ lục 24]
2.7. PHẢN ỨNG ĐÓNG VÒNG VỚI HYDRAZIN: [12], [13]

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

14


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

R1

R1

+

R2
O

EtOH
H2N-NH2

COOH

Hồi
lưu

R2
N

N

O

H

Tác nhân phản ứng là hydrazin monohydrat H 2N-NH2.H2O. Đây vừa là chất khử
mạnh vừa có tính base mạnh. Trên mỗi nguyên tử Nitơ của hydrazin vẫn còn dư một
cặp electron do đó nó có khả năng tấn công vào các nguyên tử thiếu điện tử như là
một tác nhân ái nhân. Một trong những phản ứng điển hình đó là phản ứng cộng
tách giữa hydrazin và các dẫn chất với nhóm –CO của andehyd, ceton hoặc acid
carboxylic…
Phản ứng cần tiến hành trong môi trường acid đủ để proton hóa oxy của nhóm
carbonyl, tạo điều kiện cho nguyên tử carbon của nhóm carbonyl dễ dàng bị tấn
công bởi tác nhân ái nhân. Nếu chỉ tính đến hợp chất carbonyl, phản ứng cộng hợp
thuận lợi khi nồng độ H+ cao [12].
Nhưng với tác nhân NH2-G trong môi trường nồng độ H + cao sẽ xảy ra sự proton
hoá tạo +NH3-G, làm cho tác nhân phản ứng mất cặp electron tự do và không còn
tính ái nhân, nghĩa là nếu xét riêng tác nhân NH 2-G, phản ứng thuận lợi khi nồng độ
H+ thấp. Vì vậy, điều kiện môi trường phản ứng thích hợp tùy thuộc tính base của
tác nhân NH2-G và phụ thuộc hoạt tính của hợp chất carbonyl [12].
Trong phản ứng này chất tham gia đã có sẵn tính acid nên không cần acid hóa môi
trường nữa.

2.8. QUI TRÌNH TÁCH ĐỒNG PHÂN QUANG HOẠT [11], [14]
2.8.1. Các phương pháp tách đồng phân
Phương pháp cơ học:
Tách đồng phân bằng cách kết tinh chậm một dung dịch loãng muối natri và amoni
của acid tartric dạng racemic. Hai dạng kết tinh có đối quang khác nhau.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

15


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Phương pháp này hiện nay chỉ có tính chất lịch sử, ít được sử dụng trong thực tế.
Phương pháp đặt mầm:
Thêm một đối quang tinh khiết vào dung dịch racemic bão hòa để dung dịch này ở
trạng thái quá bão hòa đối với đối quang thêm vào.
Sau đó dạng đối quang này được kết tinh và có thể tách ra.
Phương pháp tạo đồng phân dia:
Đây là phương pháp quan trọng nhất để tách các đồng phân đối quang từ hỗn hợp
racemic.
D1D2
D1L1 + D2
L1D2

Trong đó:

D1L1: biến thể racemic
D2: tác nhân bất đối xứng
D1D2, L1D2: Đôi đồng phân lập thể không đối quang

Khi dùng một tác nhân bất đối xứng D 2 tác động lên một biến thể racemic, ta thu
được hai chất mới là D1D2, L1D2, đây là đôi đồng phân lập thể không đối quang cần
tách. Hai chất mới này khác nhau về áp suất hơi, khác nhau về tính tan, độ phân cực
… Sự khác nhau này đủ để có thể tách riêng hai đồng phân.

2.8.2. Tác nhân bất đối xứng và dung môi
2.8.2.1. Tác nhân bất đối xứng
Việc lựa chọn tác nhân bất đối xứng phù hợp rất quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến
khả năng tách các đồng phân đối quang.
Yêu cầu: Khi hóa hợp giữa hỗn hợp racemic và chất đối quang thì các đồng phân
dia phải dễ tạo thành và dễ dàng phân tách thành đối quang. Chất đối quang lựa

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

16


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

chọn phải tinh khiết, dễ kiếm và rẻ tiền hoặc dễ điều chế, dễ thu hồi sau khi hoàn
thành sự phân đôi.
Các đồng phân dia thường là muối của acid hoặc base. Sau khi thu được các đồng
phân dia tiến hành acid hóa hoặc base hóa để thu được chất cần tách.

2.8.2.2. Dung môi
Khi chọn tác nhân bất đối xứng, cần chú ý đến ảnh hưởng của dung môi dùng tách
riêng đồng phân lập thể không đối quang.
Ví dụ: Khi tách α-phenylethylamin racemic, tác nhân đối quang là acid tartric, thì
với dung môi là nước sự tách riêng không thành công trong khi đó nếu dùng cồn
methanol sự tách riêng rất dễ dàng.

2.8.2.3. Các phương pháp tách đồng phân thường được áp dụng
Từ những nghiên cứu đã công bố [22] cho thấy, các dẫn xuất của rac-cis(± )phthalazinon thể hiện hoạt tính ức chế PDE4 mạnh hơn dẫn chất rac-trans tương
ứng. Do đó việc tách riêng các đồng phân quang học có ý nghĩa quan trọng và cần
thiết để tăng tác dụng kháng viêm của các phthalazinon. Trên thực tế thường áp
dụng một trong hai cách sau:
Qui trình 1: [19], [22]
Chất đối quang sử dụng là những base tinh khiết về mặt quang học (R)-(+) hoặc
(S)-(-)-α-methylbenzylamin. Khi cho chất có tính base này vào hỗn hợp acid
racemic, chúng sẽ tạo thành muối có tính chất khác nhau có thể tách ra thành 2 phần
riêng rẽ. Từ 2 muối này tiến hành acid hóa trở lại tạo acid có tính quang hoạt khác
nhau. Đem 2 acid này đóng vòng với hydrazin tạo phthalazinon tinh khiết về mặt
quang học, có tác dụng dược lý cao.
Qui trình 2: [25]
Dùng chất (Y): (4S)-isopropyl-1,3-thiazolidin-2-thione [(4S)-IPTT]. Khi [Y] tác
động vào hỗn hợp racemic sẽ tạo amid khá tinh khiết về mặt quang học. Sau đó

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

17


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

amid này ngưng tụ đóng vòng với hydrazin tạo phthalazinon có tính chọn lọc về
mặt quang học, và có khả năng kháng viêm cao.
So sánh qui trình 1 và qui trình 2: [26]
Đặc điểm

Qui trình 1

Qui trình 2

Cơ chế phản ứng

Tạo đồng phân dia dạng muối

Tạo đồng phân dia dạng amid

Khả năng thực hiện

Dễ tạo đôi đồng phân lập thể
không đối quang

Dễ tạo đôi đồng phân lập thể
không đối quang

Chất đối quang

(R)-(+) hoặc (S)-(-)-αmethylbenzylamin

(Y ): [(4S)-IPTT]

Rẻ tiền, tinh khiết, dễ kiếm

Đắt tiền, khó điều chế

Độ tinh khiết quang học cao, dễ
tiến hành

Độ tinh khiết quang học rất cao
(99% de), nhưng khó thực hiện

Hiệu suất phản ứng
tách đồng phân

Từ những so sánh trên chúng tôi quyết định chọn tách đồng phân quang hoạt theo
qui trình 1: Tạo đồng phân dia dùng (R)-(+) và (S)-(-)-α-methylbenzylamin.
Phương pháp tách đồng phân bằng cách tạo đồng phân dia gồm các bước sau:
- Hóa hợp dạng racemic với một đối quang để tạo thành các đồng phân dia
- Dùng phương pháp kết tinh phân đoạn tách riêng hai đồng phân dia.
- Tái sinh riêng biệt 2 dạng đối quang có trong hỗn hợp racemic bằng cách acid
hóa trở lại các muối thu được.
- Tinh chế và cô lập các đối quang khỏi hỗn hợp.
Cách xác định độ tinh khiết:
Phần trăm tinh khiết =
Trong đó:

A
x 100
X

A: [α] đo được
X: [α] max

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

18


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Mối quan hệ giữa độ quay cực và nồng độ là quan hệ tuyến tính. Vì vậy có thể xem
độ tinh khiết quang học chính là phần trăm sự hiện diện của đối quang này so với
đối quang kia.
Độ tinh khiết quang học =

[ R] − [ S ]
x100 = %R - %S
[ R] + [ S ]

Độ tinh khiết có thể được xác định theo phương pháp đo NMR, HPLC và một số
phương pháp khác.

2.9. PHẢN ỨNG N-ALKYL HÓA [15], [26]
R1

R1

R2

+
N

N

NaH (CH3ONa)

R-X

R2

DMF

O

N

H

O

N
R

Phản ứng N-alkyl hóa có thể dùng một trong hai xúc tác sau: alkoxid, hoặc natri
hydrid.

2.9.1. Xúc tác là một alkoxid [15]
Alkoxid được tạo ra bằng cách cho một lượng alcol (methanol hoặc ethanol) tác
dụng với một lượng natri kim loại vừa đủ (natri phải tan hoàn toàn), phản ứng tỏa
nhiệt mạnh.
2 R-ONa + H2

2 ROH + 2 Na

R- thường là CH3- hoặc C2H5- hoặc
R1

CH3
H3 C

C

(tert butyl-)

CH3

R1

H

H

CH3O - Na+

R2
H
Sau đó alkoxid
tạo thành sẽ xúc
tác phản ứng alkyl
R2 hóa theo cơ chế sau:
H
N

N

N

O

N

H

O

Na

R1

R1
H

DMF

H

R-X
2
Nguyễn ThịRNgọc
Trang - Dược 2003

H

N

N
Na

R2

H
N

O

N
R

O

19


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

2.9.2. Xúc tác là natri hydrid (NaH): [26]
NaH cũng xúc tác phản ứng với cơ chế tương tự:
R1

R1
H

H

NaH
R2

H

R2

N
N

H
N

O

N

H

O

Na

R1

R1
H

DMF

H

R-X
R2

H
N
N

R2

H
N

O

Na

N

O

R

Các R-X thường dùng là benzyl, cycloheptyl, adamantanyl của các halogenid và
halogenid thường dùng nhất là bromid.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

20


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

CHƯƠNG 3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. TỔNG HỢP
3.1.1. Tổng hợp acid cyclohexan carboxylic dạng racemic
Mục đích:
 Để tiếp tục đóng vòng tạo phthalazinon dạng racemic.
 Tách ra 2 đồng phân quang hoạt từ hỗn hợp acid carboxylic dạng racemic, sau
đó đóng vòng tạo phthalazinon mang tính quang hoạt có tác dụng dược lý tốt
hơn.
Loại phản ứng:
 Phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts, xúc tác nhôm chlorid AlCl 3, dung môi
dichloromethan.
 Nhiệt độ: 55-65 0C, đun cách thủy, hồi lưu sinh hàn nước.
 Yêu cầu: Phản ứng thực hiện trong môi trường khan nước.
Phương trình phản ứng (1): [30]
O
O

R1

AlCl3

R2

CH2Cl2

+

O

1

R1
R2
O

COOH

2

Cách tiến hành:

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

21


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Cân nhôm clorid vào bình cầu, và cho dichloromethan đã làm lạnh vào bình cầu.
Tiếp theo cho từ từ dẫn chất của benzene vào, và cuối cùng là anhydrid carboxylic.
Đun hồi lưu đến khi phản ứng hoàn toàn.
Cho hỗn hợp sau phản ứng vào hỗn hợp nước-đá. Acid hóa bằng HCl 10%, khuấy
kĩ, sau đó chiết bằng dichloromethan lấy phần dung môi hữu cơ. Rửa dịch chiết
bằng HCl 10%, nước, NaCl bão hòa.
Cô quay dịch chiết tới cắn, hòa trong một lượng vừa đủ dichloromethan rồi lọc qua
phễu thủy tinh xốp lấy dịch lọc. Cô quay dịch lọc loại dung môi.
Tinh chế bằng kết tinh phân đoạn trong diethylether/n-hexan và/hoặc sắc ký cột.
Theo dõi mức độ phản ứng bằng SKLM.
Áp dụng:
. R1=R2= -OCH3 - dẫn chất 1,2-dimethoxybenzen
. Anhydrid cyclohexan dicarboxylic, anhydrid cyclohexen dicarboxylic

3.1.2. Đóng vòng tạo phthalazinon dạng racemic
Loại phản ứng:
 Phản ứng đóng vòng với hydrazin monohydrat, dung môi ethanol tuyệt đối.
 Nhiệt độ cao, đun trực tiếp trên đế nhôm, đun hồi lưu sinh hàn nước.
 Yêu cầu: Cung cấp đủ nhiệt độ.
Phương trình phản ứng (2): [12], [13]
R1

R1

EtOH

+

R2
O

H2N-NH2

R2

Hồi lưu

N

COOH

2

3

N

O

H

Cách tiến hành:

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

22


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Cho acid carboxylic và hydrazin vào bình cầu chứa sẵn EtOH tuyệt đối. Tiến hành
đun hồi lưu ở nhiệt độ cao đến khi phản ứng kết thúc.
Sau khi đun hồi lưu cho hỗn hợp thu được vào lượng vừa đủ nước-đá. Đem lọc lấy
tủa, để riêng.
Phần dịch lọc đem cô quay tới cắn, hòa cắn trong ethylacetat. Rửa dịch chiết bằng
nước cất, sau đó chiết tiếp bằng NaHCO3 10%, HCl 5%, làm khan bằng MgSO4. Cô
quay dịch chiết loại dung môi, cắn thu được tiếp tục được kết tinh phân đoạn trong
cồn nóng thu được tủa thứ 2.
Gộp chung 2 tủa cân và tính hiệu suất.
Áp dụng:
. R1=R2= -OCH3 - dẫn chất 1,2-dimethoxybenzen
. Acid cis-2-(3,4-dimethoxybenzoyl)cyclohexan/cyclohexen carboxylic

3.1.3. Tách đồng phân quang hoạt với (R)-(+) và (S)-(-)
Sơ đồ tổng quát - phản ứng (3,4): [22]
R1
R2
O

R(+)

COOH

S(-)

R1

R1
R2
O

R2

-+

COONH3
H3C

CH

-+
COONH3

O

H3C

C6 H 5

HCl

CH

C6 H 5

HCl
R1

R1

R2

R2
O

O

COOH

H2N-NH2
R1

COOH

H2N-NH2
R1

R2

R2
N

N 2003
O
Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược
H

N

N
H

O

23


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Cách tiến hành:
Cho lần lượt acid carboxylic (2), ethanol tuyệt đối, R(+) vào bình cầu. Khuấy hỗn
hợp 15 phút. Để yên 16 giờ, lọc thu được tủa (1) và dung dịch (1). Rửa tủa (1) 2 lần
bằng ethanol tuyệt đối.
Cô dung dịch (1) đến khi còn một nửa thể tích, tiếp tục khuấy trong 4 giờ, sau đó
làm lạnh hỗn hợp sẽ xuất hiện tủa. Lọc thu được tủa (2) và dung dịch (2).
Tiến hành kết tinh phân đoạn tủa (2) trong cồn nóng 2 lần.
Gộp tủa (1) và tủa (2) sau đó acid hóa chuyển tủa từ dạng muối trở về dạng acid.
Dung dịch (2) đem cô quay tới khi bay hết dung môi, sau đó cũng tiến hành acid
hóa tủa thật kĩ bằng HCl 5%. Thu tủa, đó chính là acid có tính quang hoạt.
Với S(-)-α-methylbenzylamin cũng tiến hành tương tự.
Áp dụng:
R1=R2= -OCH3 - acid cis-2-(3,4-dimethoxybenzoyl)cyclohexancarboxylic

3.1.4. Đóng vòng tạo phthalazinon có tính quang hoạt [12], [13]
Tiến hành tương tự như phần 3.1.2. Đóng vòng tạo phthalazinon dạng racemic
Tuy nhiên sau khi cho hỗn hợp đun hồi lưu vào nước-đá sẽ không tạo thành tủa có
thể lọc được mà sẽ tạo thành tủa quá mịn không thể lọc được, đây có thể là sự khác
nhau giữa phthalazinon dạng racemic và phthalazinon có tính quang hoạt.
Đem hỗn hợp đi cô quay loại cồn, nước sẽ tạo ra một chất nhầy màu trắng đục. Làm
tủa chất nhầy này trong n-hexan có đun nóng.
Do không thể tinh chế bằng KTPĐ nên phải tinh chế các chất này bằng SK cột.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

24


Khóa luận tốt nghiệp

Đặt vấn đề

Thu tủa tinh khiết sau tinh chế, cân và tính hiệu suất.

3.1.5. Phản ứng N-alkyl hóa [15]
Mục đích: Từ các phthalazinon tinh khiết về mặt quang học tiến hành phản ứng
alkyl hóa tạo dẫn chất có hoạt tính kháng viêm cao hơn.
Loại phản ứng:
 Phản ứng alkyl hóa, xúc tác natri hydride NaH, dung môi DMF.
 Yêu cầu: Kiểm soát phản ứng bằng SKLM cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn
toàn.
Phương trình phản ứng (5):
R1

R1

R2

+
N

N

O

R-X

NaH (CH3ONa)
DMF

H

R2
N

N

O

R

Cách tiến hành:
Nếu xúc tác là alkoxid: Hòa tan phthalazinon nguyên liệu trong dung môi hữu cơ
(DMF) với lượng nhỏ, sau đó cho hỗn hợp xúc tác alkoxid vào, khuấy ở nhiệt độ
phòng trong khoảng 1 giờ. Thêm dẫn xuất alkyl halogenid vào, khuấy tiếp ở nhiệt
độ phòng trong tối thiểu 4 giờ. Sau khi kết thúc phản ứng, sản phẩm được cho vào
nước và chiết bằng ethylacetat, sau đó rửa dịch chiết bằng nước, nước muối, làm
khan bằng MgSO4. Loại dung môi, thu sản phẩm.
Nếu xúc tác là NaH: Hòa tan phthalazinon trong dung môi hữu cơ là DMF, sau đó
cho NaH vào. Khuấy 1 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó cho alkyl bromid vào, khuấy
trong thời gian khoảng 4 giờ ở nhiệt độ phòng.
Sản phẩm sau phản ứng được hòa vào nước cất, chiết bằng acetat ethyl. Dịch chiết
được rửa bằng nước, nước muối, làm khan bằng MgSO 4. Loại dung môi, thu sản
phẩm.

Nguyễn Thị Ngọc Trang - Dược 2003

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×