Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
NGUYỄN THỊ HUYỀN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ
DẪN XUẤT PIPERAZINDION
KHÓA LUẬN
TỐT NGHIỆP
ĐẠI
HỌC
•
•
•
•
Chuyên ngành: Hóa hữu CO’
HÀ N Ộ I- 2 0 1 5
Nguyễn Thị Huyền
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
L Ờ I CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Hóa Dược - Viện
Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Bằng tấm lòng trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm
ơn Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học - Trường
Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho em được làm khóa luận tốt
nghiệp tại phòng Hóa Dược - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Tuyến người đã tạo điều
kiện cho chúng em được làm thực nghiệm tại phòng Hóa dược, các cô chú và
anh chị tập thể phòng Hóa Dược - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện để em học tập và hoàn thành tốt
khóa luận này.
Em cảm ơn GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến, người đã tận tình giúp đỡ, chỉ
bảo em trong suốt thời gian học tập, hướng dẫn, giúp chỉnh sửa và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn người thân và bạn bè đã chia sẻ, động viên,
giúp đỡ em trong suốt quá trình làm và hoàn thành khóa luận.
Mặc dù em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện khóa luận này bằng tất cả sự
nhiệt tình và hiểu biết của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong nhận được những đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hci Nội, Ngciy 07 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Huyền
Nguyễn Thị Huyền
2.2.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc
kí lớp mỏng........................................................................................................... 19
2.2.4. Định lượng phản ứ n g ................................................................................ 20
2.2.5. Xác nhận cấu trúc.......................................................................................21
2.3. Sơ đồ phản ứng tổng hợp diketopiperazine nghiên cứu trong khuôn khổ khóa
luận............................................................................................................................ 22
2.4. Tống hợp các tác nhân phản ứng và các hợp chất...........................................23
Nguyễn Thị Huyền
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
2.4.1. Tổng hợp ethyl l-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydro-lH-pyrido[3,4b]indole-3-carboxylate........................................................................................ 23
2.4.2. Tổng họp ethyl 2-(2-chloroacetyl)-l-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate............................................ 24
2.4.3. Tống họp một số diketopiperazine...........................................................25
CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LUẬN.................................. 28
3.1. Tổng hợp ethyl 1-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4b]indole-3-carboxylate............................................................................................ 28
3.2. Tổng hợp ethyl 2-(2-chloroacetyl)-l-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydrolH-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate....................................................................32
3.3. Tống hợp một số diketopiperazine...................................................................34
CHƯƠNG 4: KÉT LUẬN VÀ KHUYỂN NGHỊ..................................................... 42
4.1. KÉT LUẬN...................................................................................................... 42
4.2. KHUYỂN NGHỊ.............................................................................................. 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 43
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 48
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Các thiết bị chính sử dụng trong phòng thí nghiệm.....................................18
Bảng 2: Các dụng cụ chính sử dụng trong phòng thí nghiệm...................................18
Bảng 3: Bảng tính toán nguyên liệu của phản ứng, kết quả của hợp chất 35a, 35b.29
Bảng 4: Bảng tính toán nguyên liệu, kết quả của hợp chất 36a, 36b....................... 33
Bảng 5: Bảng tính toán nguyên liệu, kết quả của hợp chất 37a............................... 35
Bảng 6 : Bảng tính toán nguyên liệu, kết quả của hợp chất diketopiperazine 37Ồ....37
Bảng 7: Bảng tính toán nguyên liệu, kết quả của hợp chất diketopiperazine 37c ....39
Nguyễn Thị Huyền
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1. Phổ
Kí Hiệu
Chú thích
1
"C-NM R
Nuclear Magnetic Resonance spectromotry
(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13)
2
'H-NMR
Proton Magnetic Resonance Spectromotry
(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton)
3
TLC
Thin layer chrematograph
(Sắc ký lớp mỏng)
4
HPLC
EtOAc
Etyl acetat
10
EtOH
Ancol Etylic
11
DMF
Dimethyl formamide
12
Ac
Acetyl
13
Bn
Benzyl
14
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
19
s
Singlet
20
D
Doublet
21
Dd
Doublet-doublet
22
T
Triplet
nguyên liệu làm thuốc ngày càng cấp thiết hơn. Các nghiên cún, tông họp,
bán tổng họp hay chiết xuất các họp chất để chống lại các bệnh trên đã được
thực hiện. Các họp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao đã và đang được
sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nông nghiệp, thực phẩm và đặc biệt là y
dược. Có nhiều loại thuốc hoàn toàn phải dựa vào thiên nhiên để chữa các
bệnh thông thường cũng như các bệnh hiêm nghèo. Một trong những hướng
nghiên cứu quan trọng hiện nay được các nhà khoa học nước ta và trên thế
giới rất quan tâm là: từ các hợp chất thiên nhiên ban đầu người ta bán tổng
hợp, thay đổi cấu trúc hoá học của chúng đế tìm ra các hợp chất mới có hoạt
tính và tính chất ưu việt hơn những hợp chất ban đầu. Đó là một trong những
con đường khá hiệu quả và kinh tế để tìm ra các loại thuốc mới chữa bệnh cho
người, gia súc và cây trồng.
Các nghiên cứu, tổng hợp, bán tổng hợp hay chiết xuất các hợp chất để
chống lại các bệnh trên đã được thực hiện. Trong số các họp chất thiên nhiên,
các dẫn xuất piperazine và piperazinedion như: Ọuinocarcin, Saframicins,
Tryprostatins
A
và Tryprostatins
B có hoạt tính ức
chế khối u;
Cyclotryprostatin A-D có hoạt tính ức chế chu trình tế bào vú,...Tadalafil là
dẫn xuất của piperazinedion có tác dụng ức chế enzym phosphodieste-5
(PDE-5) trị chứng rối loạn cương dương rất có hiệu quả ở nam giới. Hiện nay
có 3 loại thuốc được sử dụng rất rộng rãi ở trong nước và trên thế giới trị
chứng rối loạn cương dương là Viagra, Levitra và Tadalafil. Tuy nhiên,
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN
1.1. Tổng quan về diketopiperazine [2],[3],[5],[37],[42],[50].
Diketopiperazine (DKP) hay còn gọi là piperazindion có công thức đơn
giản như 1 là một lớp các hợp chất hữu cơ, nó là kết quả của liên kết peptit
giữa hai loại amino acid để tạo thành một lactam.
Các họp chất gốc là 2,5-diketopiperazine, các họp chất vòng bắt nguồn
từ tình trạng mất nước của glycylglycine dipeptit. Đó là các peptit đầu tiên có
đầy đủ cấu trúc ba chiều của nó được mô tả, trong việc thực hiện Robert
Corey trong năm 1930.
Diketopiperazine thường được tổng hợp từ các amino acid sinh vật khác
nhau, bao gồm cả động vật có vú và được coi là chất chuyển hóa trung gian.
Một so enzym protease, chẳng hạn như peptidase dipeptit có khả năng tách
hai đầu các protein để tạo ra dipeptit vòng tự nhiên để tạo thành
diketopiperazine .
o
Ị.Cấu trúc chung của diketopiperazines
o
o
2. Vòng dipeptit (2,5-diketopipercizine) từ glycine và L-aỉanine (bên trái).
3. Cyclodỉ-L-prolyl (bên phải) được hình thành từ hai phân tử L-proline
thăm dò hoạt tính sinh học của chúng. Ket quả cho thấy cả 4 hợp chất này đều
có tác dụng ức chế chu trình tế bào vú.
Nguyễn Thị Huyền
4
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
MeO
8. Cyclotrypro statin c, Rị = H,R2=OH
9. Cycỉotryprostatin D, Rj = R2 = H
6. Cyclotryprostatin A, R = H
7. Cycỉotryprostatin B, R = Me
Cũng từ loài Aspergillus fumigatus, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân
lập được
2 dẫn
xuất diketopiperazine
là Spirotryrostatin
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
o
a. R=H
b. R=CH3
c. R=Br
12 a - c
14 a - c
13 a - c
Hoạt tính chống ung thư vú của họp chất Fumetrimorgin
Demethoxy fumetrimorgin
c và
c cũng được phân lập từ loài Aspergillu fumigates.
15. Fumetrimorgin
c
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
indol và vòng benzen. Tadalafil có hai trung tâm bất đối tại vị trí 6 và 12a,
cấu hình tuyệt đối của hợp chất này là: (67?,72«/?)-(+)-tadalafil có độ quay cực
[a]D = +70°. Đồng phân epime tại vị trí 6 của tadalafil là (6S,12aR)-(+)~
tadalafil có [a]D= +250°[17,18].
ò -s
18. Cấu trúc của tadalafil
Tadalafil tồn tại ở dạng tinh thể không màu, không tan trong nước và
rất ít tan trong etanol, khối lượng phân tử của tadalafil 389,4; điểm chảy
301-302°c.
Tadalafil được sử dụng làm thuốc uống, có tác dụng giãn mạch gồm có
sildenafil, vardenafil và tadalafil gọi chung là thuốc ức chế PDE-5 (enzym
phosphodiestease - 5) tạo nên bước tiến mới trong chữa trị rối loạn cương
dương. Cơ chế tác dụng của nhóm thuốc là ức chế enzym PDE-5 có nhiệm vụ
phân hủy các chất sinh học là nitric oxit (NO) và guanosin monophosphat
vòng (cGMP). Rối loạn cương dương là do PDE-5 hoạt động quá mạnh dẫn
đến NO và cGMP bị phân hủy không giúp được sự giãn mạch cần thiết giúp
cho sự cương. Thuốc ức chế PDE-5 giúp bảo vệ và duy trì các chất sinh học
tạo sự cương. Tadalafil thương mại có tên Cialis 20mg là thuốc mới nhất
được công nhận sử dụng tại nhiều nước có lợi đi êm là cho thời gian tác dụng
kéo dài đến 36 giờ. Tadalafil là chất ức chế chọn lọc có hồi phục guanosin
monophosphat vòng (cGMP), đặc biệt là trên enzym Phosphodiestease týp 5
(PDE-5). Khi kích thích tình dục dẫn đến phóng thích Nitric oxit tại chỗ, sự
ức chế PDE-5 của tadalafil làm tăng nồng độ cGMP trong thê hang dẫn tới sự
Nguyễn Thị Huyền
Thuốc ức che PDE5 như tadalafil có thế gây ra hạ huyết áp, nitrat hữu cơ
nên không được thực hiện trong ít nhất 48 giò’ sau khi uống liều cuối cùng của
tadalafil. Sử dụng nitrit hữu cơ trong khoảng thời gian này có thể làm tăng
nguy cơ hạ huyết áp đe dọa tính mạng.
Do có hoạt tính sinh học lý thú như trên, việc nghiên cún tông hợp các
dẫn xuất diketopiperazine nhằm tìm kiếm các lóp chất mới có hoạt tính sinh
học cao là mới mẻ và có ý nghĩa khoa học thực tiễn.
Nguyễn Thị Huyền
8
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
1.2. Một số phương pháp tổng họp diketopiperazine
1.2.1. Tổng họp dẫn xuất diketopiperazine từ D-tryptophan metyỉ este và
piperonal theo Y Zhang
Tadalafil 18 được tống hợp tù’ chất đầu D-tryptophan metyl este 19 và
piperonal 20 qua ba giai đoạn với hiệu suất tống 58% (17,18,20). Giai đoạn
đầu là quá trình ngưng tụ của D-tryptophan metyl este và piperonal trong
dung môi metanol tạo ra imin tương ứng, tiếp theo là phản ứng đóng vòng
imin với xúc tác axit HC1 đặc thu được hợp chất chìa khóa trung gian 21 với
hiệu suất 85%. Theo phương pháp này, phản ứng được thực hiện trong điều
kiện đun hồi lưu trong thời gian 36 giờ.
XOOMe
CHO
NH
sCOOMe
NH
+
c
TFA
H
20
19
°^o
(+ ) -
24a
Tadalafil
L¿
0°c sử dụng xúc tác trietylamin tạo thành dẫn xuất N-cloroaxetyl 25 với hiệu
suất đạt 92 %. Giai đoạn cuối là phản ứng acyl hóa và đóng vòng trung gian
25 với metylamin trong dung môi DMF ở nhiệt độ phòng tạo thành tadalaíil
18 đạt hiệu suất 95%. Hiệu suất tông của cả quá trình đạt 82%, độ tinh khiết
quang học của sản phẩm tadalafil đạt trên 98%.
25
18 (+)-Tadalafil
Sơ đồ 1.3: Tỏng hợp tcidalcifil bằng phản ứng Pictet-Spengle
Đây là quy trình phản ứng đáp ứng tương đối tốt yêu cầu hiệu suất và
chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên quá tình tinh chế sản phẩm cũng cần được
chú trọng ở quy mô lớn.
Nguyễn Thị Huyền
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
1.2.3. Tằng họp dẫn xuất diketopiperazine theo D. Ben-Zion và B.D.
Pandurang [39],[40].
Theo các tác giả D. Ben-Zion và B.D. Pandurang, quy trình tổng hợp
tadalafil gồm 4 giai đoạn chính.
Theo các tác giả D. Ben-Zion và B.D. Pandurang, quy trình tống hợp
Ọ
^
CH^N'cCH
h3
ÒH3
--------------------------Na2S 0 4,
70°c, 35h
c h 3n h 2
60°c, 4-10h
Sơ đỗ 1.4: Tống hợp tadalafil theo D. Ben-Zỉon VCI B.D. Pandurang
1.2.4. Tống họp dẫn xuất diketopiperaiine từ L-tryptophan metyl este [41].
Xuất phát từ nguồn nguyên liệu đầu là L-tryptophan metyl este, trải qua
tám giai đoạn thu được tadalafil với hiệu suất tống 46% (Sơ đồ 1.5).
Nguyễn Thị Huyền
13
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Nguyễn Thị Huyền
14
Lớp K37C - Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp Đại học
Nhóm tác giả Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự đã công bố các kết quả
tống họp hơn 20 dẫn xuất của tadalafil từ chất đầu L-tryptophan etyl este và
các benzandehyt thế. Quy trình phản ứng gồm 3 giai đoạn theo (sơ đồ 1.6).
.COOEt
(\COOEt
CHO
nh2
NH
N
H
19a
c. R ,N H 2, EtOH, 24h
R
R: H, OMe, Br
R,: Me, Pr, Bu, C6H5CH2, C1C6H4C12
Sơ đồ 1.6 : Tông hợp các dân xuất tadalafil từ L-tryptop han etyl es te
Phản ứng ngưng tụ của L-tryptophan etyl este 19a với các benzadehyt
thế 34 tạo thành các dẫn xuất 35a-b có hiệu suất từ 91-98%. Tuy nhiên với
điều kiện đun hồi lun trong dung môi benzen và không sử dụng xúc tác, tỷ lệ
hai đồng phân lập thể 35a/35b vào khoảng 30/70. Hai đồng phân này dễ dàng
được tách ra bằng phương pháp sắc ký cột và phương pháp kết tinh nhận được
hai đối quang.
Nguyễn Thị Huyền
15
Lớp K37C - Hóa học
Copyright: Tài liệu đại học ©