Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất piperazindion

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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 cơ

HÀ NỘI – 2015

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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 cơ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
GS. TS. NGUYỄN VĂN TUYẾN

HÀ NỘI – 2015

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học
LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này đƣợc hoàn thành tại phòng Hóa Dƣợc - 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 trƣờng, các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học – Trƣờng
Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho em đƣợc làm khóa luận tốt
nghiệp tại phòng Hóa Dƣợc - Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Tuyến ngƣời đã tạo điều
kiện cho chúng em đƣợc làm thực nghiệm tại phòng Hóa dƣợc, các cô chú và

anh chị tập thể phòng Hóa Dƣợc - 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, ngƣời đã tận tình giúp đỡ, chỉ
bảo em trong suốt thời gian học tập, hƣớng dẫn, giúp chỉnh sửa và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn ngƣời 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 đƣợc những đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 07 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Huyền

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................1
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ..........................................................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................6

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................7
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................3
1.1. Tổng quan về diketopiperazine ........................................................................3
1.2. Một số phƣơng pháp tổng hợp diketopiperazine ..............................................9
1.2.1. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine từ D-tryptophan metyl este và
piperonal theo Y Zhang ........................................................................................9
1.2.2. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine theo W. Jiang bằng phản ứng PictetSpengler. .............................................................................................................10
1.2.3. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine theo D. Ben-Zion và B.D.
Pandurang . .........................................................................................................12
1.2.4. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine từ L-tryptophan metyl este ...........13
1.2.5. Nhóm tác giả Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự .........................................14
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................17
2.1. Mục tiêu của khóa luận ...................................................................................17
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị ..........................................17
2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu..........................................................................17
2.2.2. Hóa chất và dung môi ..............................................................................17
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 lƣợng phản ứng ...............................................................................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. Tổng 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 1-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4b]indole-3-carboxylate .......................................................................................23
2.4.2. Tổng hợp ethyl 2-(2-chloroacetyl)-1-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate ............................................24
2.4.3. Tổng hợp một số diketopiperazine ..........................................................25
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 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)-1-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydro1H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate...................................................................32
3.3. Tổng hợp một số diketopiperazine..................................................................34
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .....................................................42
4.1. KẾT LUẬN .....................................................................................................42
4.2. KHUYẾN NGHỊ .............................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................43
PHỤ LỤC ...................................................................................................................48

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Tổng hợp Tadalafil từ D-Tryptophan .........................................................9
Sơ đồ 1.2: Quá trình hình thành sản phẩm diastereome tadalafil..............................10
Sơ đồ 1.3: Tổng hợp tadalafil bằng phản ứng Pictet-Spengle ...................................11

Sơ đồ 1.4: Tổng hợp tadalafil theo D. Ben-Zion và B.D. Pandurang .......................13
Sơ đồ 1.5: Tổng hợp tadalafil từ L-tryptophan metyl este ........................................14
Sơ đồ 1.6 : Tổng hợp các dẫn xuất tadalafil từ L-tryptophan etyl este .....................15
Sơ đồ 2.1: Tổng hợp diketopiperazine .......................................................................22
Sơ đồ 3.1: Tổng hợp ethyl 1-(4-methoxyphenyl)-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4b]indole-3-carboxylate ...............................................................................................29
Sơ đồ 3.2: Tổng hợp (1R,3S)-ethyl 2-(2-chloroacetyl)-1-(4-methoxyphenyl)2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylate ........................................33
Sơ đồ 3.3: Tổng hợp hợp chất diketopiperazine 37 ...................................................34
Sơ đồ 3.3.1: Tổng hợp hợp chất diketopiperazine 37a ..............................................35
Sơ đồ 3.3.2: Tổng hợp hợp chất diketopiperazine 37b..............................................37
Sơ đồ 3.3.3: Tổng hợp 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 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 37b ....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 1H-NMR của hợp chất 35a..................................................... 31
Hình 3.2. Phổ 1H-NMR của hợp chất 35b .................................................... 32
Hình 3.3. Phổ 1H-NMR của hợp chất 37a..................................................... 36
Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hợp chất diketopiperazine 37b.......................... 38
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của hợp chất diketopiperazine 37c .......................... 40

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT

Kí Hiệu

Chú thích

1

13

Nuclear Magnetic Resonance Spectromotry

C-NMR

(Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon-13)
2

1

H-NMR

Proton Magnetic Resonance Spectromotry
(Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton)

3

TLC

Thin layer chrematograph
(Sắc ký lớp mỏng)

4

HPLC

High Performance Liquid Chromatography
(Sắc ký lỏng cao áp)

5

GC

Gas-Chromatography Mass Spectometry
(Sắc ký khí)

6

UV

Phổ tử ngoại

7

Rf

Hệ số di chuyển

8

MeOH

Ancol Metylic

9

EtOAc

Etyl acetat

10

EtOH

Ancol Etylic

11

DMF

Dimethyl formamide

12

Ac

Acetyl

13

Bn

Benzyl

14

Bu

Butyl

15

Eq

Đƣơng lƣợng mol

16

t-

tert-

17

Δ

Độ chuyển dịch hóa học (ppm)

18

J

Hằng số tƣơng tác spin-spin

Nguyễn Thị Huyền

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

23

M

Multiplet

24

Q

Quartet

Nguyễn Thị Huyền

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống công nghiệp hiện nay, con ngƣời phải chịu nhiều áp lực,
về công việc, đời sống và tác động từ môi trƣờng. Vì vậy các bệnh tiểu
đƣờng, tim mạch, ung thƣ, suy giảm khả năng tình dục… ngày càng tăng.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn ngày càng lớn đó, việc tìm ra các nguồn

nguyên liệu làm thuốc ngày càng cấp thiết hơn. Các nghiên cứu, tổng hợp,
bán tổng hợp hay chiết xuất các hợp chất để chống lại các bệnh trên đã đƣợc
thực hiện. Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao đã và đang đƣợc
sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nông nghiệp, thực phẩm và đặc biệt là y
dƣợc. Có nhiều loại thuốc hoàn toàn phải dựa vào thiên nhiên để chữa các
bệnh thông thƣờng cũng nhƣ các bệnh hiểm nghèo. Một trong những hƣớng
nghiên cứu quan trọng hiện nay đƣợc các nhà khoa học nƣớc ta và trên thế
giới rất quan tâm là: từ các hợp chất thiên nhiên ban đầu ngƣời ta bán tổng
hợp, thay đổi cấu trúc hoá học của chúng để tìm ra các hợp chất mới có hoạt
tính và tính chất ƣu việt hơn những hợp chất ban đầu. Đó là một trong những
con đƣờng khá hiệu quả và kinh tế để tìm ra các loại thuốc mới chữa bệnh cho
ngƣời, 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 đƣợc thực hiện. Trong số các hợp chất thiên nhiên,
các dẫn xuất piperazine và piperazinedion nhƣ: Quinocarcin, 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 cƣơng dƣơng rất có hiệu quả ở nam giới. Hiện nay
có 3 loại thuốc đƣợc sử dụng rất rộng rãi ở trong nƣớc và trên thế giới trị
chứng rối loạn cƣơng dƣơng là Viagra, Levitra và Tadalafil. Tuy nhiên,
tadalafil có ƣu điểm có thời gian tác dụng dài hơn đến 36 giờ so với Viagra,

Nguyễn Thị Huyền

1

Lớp K37C – Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Levitra có thời gian tác dụng chỉ kéo dài 4 giờ. Việc tổng hợp tadalafil và các
dẫn xuất piperazindion nhằm tìm kiếm các lớp chất mới có hoạt tính sinh học
nhƣ trên là vấn đề hết sức lý thú, mới mẻ và có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao.
Mặc dù piperazin đã đƣợc biết đến với hơn một thế kỷ, nhƣng chỉ có gần
đây 2,5-diketopiperazine đã thu hút sự chú ý do đặc tính sinh học của nó. Hệ
thống dị vòng đặc biệt của nó đƣợc tìm thấy trong một số sản phẩm tự nhiên
tạo thành một nguồn giàu các hợp chất hoạt tính sinh học mới. Các đặc tính
sinh học của nó chỉ ra khả năng điều trị khác nhau.
Do có những hoạt tính sinh học lý thú nhƣ trên, em chọn đề tài “Nghiên
cứu tổng hợp một số dẫn xuất piperazindion” nhằm tìm kiếm các lớp chất
mới có hoạt tính sinh học cao mới mẻ và có ý nghĩa khoa học thực tiễn.

Nguyễn Thị Huyền

2

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 1: TỔNG 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 nhƣ 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 hợp chất gốc là 2,5-diketopiperazine, các hợp chất vòng bắt nguồn
từ tình trạng mất nƣớc của glycylglycine dipeptit. Đó là các peptit đầu tiên có
đầy đủ cấu trúc ba chiều của nó đƣợc mô tả, trong việc thực hiện Robert
Corey trong năm 1930.
Diketopiperazine thƣờng đƣợc tổng hợp từ các amino acid sinh vật khác
nhau, bao gồm cả động vật có vú và đƣợc coi là chất chuyển hóa trung gian.
Một số enzym protease, chẳng hạn nhƣ peptidase dipeptit có khả năng tách
hai đầu các protein để tạo ra dipeptit vòng tự nhiên để tạo thành
diketopiperazine .
O
R1
NH
HN

R2
O
1

1.Cấu trúc chung của diketopiperazines
O

O
H
H
N

N
H

N

N

CH3

H

H

O

O

2

3

2. Vòng dipeptit (2,5-diketopiperazine) từ glycine và L-alanine (bên trái).
3. Cyclodi-L-prolyl (bên phải) được hình thành từ hai phân tử L-proline

Nguyễn Thị Huyền

3

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Piperazindion là một kháng sinh kháng u với các hoạt động chống lại
bệnh bạch cầu, đã đƣợc đƣa vào một chế độ cho cấy ghép tủy xƣơng lâm sàng.
Các nghiên cứu đƣợc tiến hành để đánh giá hiệu quả của piperazindion trên tế
bào gốc hemopoietic và sự phục hồi của piperazindion trên tế bào gốc
hemopoietic ngắn trong thời gian (ngày thấp nhất 1).
Trên thế giới có rất nhiều các công trình nghiên cứu tổng hợp và tách
chiết các dẫn xuất piperazindion nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính
sinh học cao.
Năm 1995, Osada và cộng sự đã phân lập đƣợc Tryprostatins A (4) và
Tryprostatins B (5) từ cây Aspergillus fumigatus, kết quả nghiên cứu hoạt tính
sinh học cho thấy chất Tryprostatins A và Tryprostatins B có hoạt tính ức chế
gián phân ung thƣ và hoạt tính chống khối u.
O

O
MeO

N

N
N
H

HN

N
H

O

4. Tryprostatin A

HN
O

5. Tryprostatin B

Năm 1997, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân lập đƣợc 4 dẫn xuất của
piperazindion là Cyclotryprostatin A-D (6-9) từ loài Aspergillus fumigatus và
thăm dò hoạt tính sinh học của chúng. Kết 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

R1

OR O
OH

MeO

R2

N

N

N

N
H

N

N
H

O
OH

O

O

8. Cyclotryprostatin C, R1 = H,R2=OH
9. Cyclotryprostatin D, R1 = R2 = H

6. Cyclotryprostatin A, R = H

7. Cyclotryprostatin B, R = Me

Cũng từ loài Aspergillus fumigatus, Cheng-Bin Cui và cộng sự đã phân
lập đƣợc 2 dẫn xuất diketopiperazine là Spirotryrostatin A 10 và
Spirotryrostatin B 11 có hoạt tính ức chế chu trình tế bào và là tác nhân chống
khối u.
MeO
O

O
HN
N

HN

N

N

N

O

O

O

O

10. Spirotryrostatin A

11. Spirotryrostatin B

Do hoạt tính sinh học có giá trị của Spirotryrosstatin A và
Spirotryrostatin B, năm 2010 Alessia Bertamino và cộng sự đã nghiên cứu
tổng hợp các dẫn xuất của Spirotryrostatin A để nhận đƣợc các dẫn xuất 12a-c,
13a-c, 14a-c và thử hoạt tính sinh học của chúng. Kết quả cho thấy hợp này
cho thấy hợp chất 12a, 14a-c có hoạt tính chống lại tế bào MCF-7 với giá trị
IC50 lần lƣợt là 9.1, 14.8, 1.6 và 2.2 µM.

Nguyễn Thị Huyền

5

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2
O

EtOOC R
a. R=H
b. R=CH3
c. R=Br

S

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

N

S

S

R

R

R

S

N

N

R N
O

O
NH2

R

O

O
R

S

S

O

O

S
O

O
NH2

O
NH2

12 a - c

N

R N

14 a - c

13 a - c

Hoạt tính chống ung thƣ vú của hợp chất Fumetrimorgin C và
Demethoxy fumetrimorgin C cũng đƣợc phân lập từ loài Aspergillu fumigates.
O

MeO

O
N

N
H

N

N

N
H

O

N
O

16. Demethoxy fumetrimorgin C

15. Fumetrimorgin C

Dẫn xuất khác của piperazindion là Roquefortine C đƣợc phân lập từ cây
Penicillium roqueforti có hoạt tính gây tê liệt thần kinh.
O
NH
N
N

H

O

H
N
N

17. Roquefortin C

Một trong những dẫn xuất quan trọng của piperazindion đƣợc ứng dụng
trong những năm gần đây là tadalafil. Tadalafil là thuốc đƣợc sử dụng rất phổ
biến để chữa bệnh rối loạn cƣơng dƣơng của nam giới và chữa bệnh tăng
huyết áp động mạch phổi.
Tên khoa học của tadalafil là (6R,12aR)-6-(1,3-benzodioxol-5-yl)2,3,6,7,12,12a-hexahydro-2-metylpyrazino [1’,2’:1,6] pyrido [3,4-b]indol-1,4dion. Về mặt cấu trúc, tadalafil 18 là dẫn xuất của guanidin có chứa dị vòng

Nguyễn Thị Huyền

6

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

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: (6R,12aR)-(+)-tadalafil có độ quay cực
[α]D = +70o. Đồng phân epime tại vị trí 6 của tadalafil là (6S,12aR)-(+)tadalafil có [α]D = +250o [17,18].

O
N
N

H
N

O
O

O

18. Cấu trúc của tadalafil
Tadalafil tồn tại ở dạng tinh thể không màu, không tan trong nƣớc và
rất ít tan trong etanol, khối lƣợng phân tử của tadalafil 389,4; điểm chảy
301-302oC.
Tadalafil đƣợc 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 bƣớc tiến mới trong chữa trị rối loạn cƣơng
dƣơng. 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 cƣơng dƣơng là do PDE-5 hoạt động quá mạnh dẫn
đến NO và cGMP bị phân hủy không giúp đƣợc sự giãn mạch cần thiết giúp
cho sự cƣơng. Thuốc ức chế PDE-5 giúp bảo vệ và duy trì các chất sinh học
tạo sự cƣơng. Tadalafil thƣơng mại có tên Cialis 20mg là thuốc mới nhất
đƣợc công nhận sử dụng tại nhiều nƣớc có lợi điểm 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 thể hang dẫn tới sự

Nguyễn Thị Huyền

7

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

giãn cơ trơn và làm tăng dòng máu vào trong mô dƣơng vật, từ đó gây cƣơng
dƣơng vật. Khi không có kích thích tình dục, tadalafil không có tác dụng gì.
Ngoài tác dụng chữa rối loạn cƣơng dƣơng, tadalafil dƣới tên thƣơng
mại là Adcirca chứa 40mg hoạt chất sử dụng để điều trị tăng huyết áp động
mạch phổi, đƣợc sử dụng từ tháng 5 năm 2009, liều dùng 3x40mg /ngày.
Tăng huyết áp động mạch phổi là nguyên nhân chính gây bệnh suy tim. Ở
bệnh nhân tăng huyết áp động mạch phổi, trong lòng mạch máu phổi có sự
giảm sự co mạch và tái tạo mạch máu, dẫn đến tăng áp lực động mạch phổi.
Tadalafil có tác dụng giãn mạch động mạch phổi và ức chế tái tạo mạch máu,
do đó làm giảm áp lực động mạch phổi.
Tadalafil đã đƣợc sử dụng trên khoảng 15.000 ngƣời tham gia thử
nghiệm lâm sàng và hơn 8 triệu ngƣời trên toàn thế giới đã dùng. Các tác
dụng phụ thƣờng gặp nhất khi sử dụng tadalafil lâu dài là đau đầu, khó tiêu,
đau lƣng, đau cơ, đỏ mặt, nghẹt mũi hoặc chảy nƣớc mũi. Những tác dụng
phụ thể hiện khả năng ức chế PDE-5 gây giãn mạch và thƣờng biến mất sau
một vài giờ. Đau lƣng và đau cơ có thể xảy ra từ 12 đến 24 giờ sau khi dùng
thuốc, các triệu chứng thƣờng biến mất sau 48 giờ [42-44]. Trong cơ thể,
tadalafil đƣợc chuyển hóa chủ yếu bởi hệ thống enzym CYP3A4 trong gan.

Thời gian bán hủy của tadalafil vào khoảng 17,5 giờ. Tadalfil có độc tính thấp,
LD50 trên chuột là 2000mg/kg.
Thuốc ức chế PDE5 nhƣ tadalafil có thể gây ra hạ huyết áp, nitrat hữu cơ
nên không đƣợc thực hiện trong ít nhất 48 giờ 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 nhƣ trên, việc nghiên cứu tổng hợp các
dẫn xuất diketopiperazine nhằm tìm kiếm các lớp 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 phƣơng pháp tổng hợp diketopiperazine
1.2.1. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine từ D-tryptophan metyl este và
piperonal theo Y Zhang
Tadalafil 18 đƣợc tổng hợp từ chất đầu D-tryptophan metyl este 19 và
piperonal 20 qua ba giai đoạn với hiệu suất tổng 58% (17,18,20). Giai đoạn
đầu là quá trình ngƣng tụ của D-tryptophan metyl este và piperonal trong
dung môi metanol tạo ra imin tƣơng ứng, tiếp theo là phản ứng đóng vòng
imin với xúc tác axit HCl đặc thu đƣợc hợp chất chìa khóa trung gian 21 với
hiệu suất 85%. Theo phƣơng pháp này, phản ứng đƣợc thực hiện trong điều

kiện đun hồi lƣu trong thời gian 36 giờ.
COOMe

COOMe

CHO

NH2

HCl, MeOH
O

N
H

36h, 85%

O

O

20

19

NH

N
H

O

21
O

COOMe
CH2Cl2, H2O, 78%

N

CH3NH2, CHCl3

ClCOCH2Cl, NaHCO3

N

N
H

N
H

Cl
7h, 88%

O

N
O

O

O
O

O
22

18

Sơ đồ 1.1: Tổng hợp Tadalafil từ D-Tryptophan
Giai đoạn thứ hai là phản ứng acyl hóa nhóm amin tự do bằng cloroacetyl
clorua với dung môi diclometan trong môi trƣờng kiềm NaHCO3 thu đƣợc dẫn
xuất amit 22. Phản ứng đƣợc thực hiện trong điều kiện dị thể do dung môi
diclometan không tan trong nƣớc, vì vậy hiệu suất phản ứng thấp. Giai đoạn cuối
cùng là phản ứng đóng vòng tiếp theo của amit 22 với N-metyl amin trong dung
môi CHCl3 tạo thành đồng phân lập thể (6R,12aR)-tadalafil 18.

Nguyễn Thị Huyền

9

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hiệu suất phản ứng của từng giai đoạn cũng chƣa cao dẫn đến hiệu suất

tổng chỉ đạt 58% từ nguyên liệu đầu D-tryptophan metyl este.
Theo quy trình tổng hợp, các phản ứng thực hiện trong điều kiện hai pha
hoặc đun hồi lƣu gây ra bất lợi đến hóa lập thể của phản ứng. Vì vậy, sản
phẩm phụ của quá trình là (6S,12aR)-tadalafil. Quá trình đồng phân hóa tạo
thành sản phẩm phụ (6S,12aR)-tadalafil 26 đƣợc mô tả theo sơ đồ 1.2.
COOMe
NH2
O

N
H

COOMe

CHO
O

NH

N
H
O

O

NH

N
H

TFA

20

19

COOMe

O

24a

24b

O

ClCH2COCl 4
COOMe

COOMe
N

N
H
O

Cl
O

O

25 a

N

N
H
O

25 b

O

CH3NH2

CH3NH2

O
N
N
O

N
H
O

O
N
N
O

N
H
18

O

(+) - Tadalafil

Cl
O

O

O

26

(+)-6-epi-Taladafil

Sơ đồ 1.2: Quá trình hình thành sản phẩm diastereome tadalafil
1.2.2. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine theo W. Jiang bằng phản ứng
Pictet-Spengler [38].
Đây là phƣơng pháp tổng hợp lập thể hiệu quả để tổng hợp (+) tadalafil
(sơ đồ 1.3).

Nguyễn Thị Huyền

10

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Theo quy trình này, phản ứng của D-tryptophan metyl este hydrochlorua
27 với piperonal trong điều kiện đun hồi lƣu 4 giờ, dung môi nitrometan tạo
thành hợp chất 28 với hiệu suất 94% và độ tinh khiết quang học đạt 98% .
Giai đoạn thứ hai là phản ứng của muối hydrochlorua cis-tetrahydro-βcacboline 28 với cloroacetyl clorua trong dung môi diclorometan ở nhiệt độ
0oC 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 tadalafil
18 đạt hiệu suất 95%. Hiệu suất tổng của cả quá trình đạt 82%, độ tinh khiết
quang học của sản phẩm tadalafil đạt trên 98%.
COOMe

COOMe
CHO

NH2
N
H

Nitrometan

Cl

O

4h, 94 %

O

Cl

O

20

27

NH2

N
H

O

28
O

COOMe

ClCOCH2Cl, Et3N

N

CH3NH2, DMF

N

N
H

CH2Cl2, 0-5oC, 2h, 92%

Cl

o

t phòng, 95%

O

N
H

N
O

O

O
O

O
18 (+)-Tadalafil

25

Sơ đồ 1.3: Tổng hợp tadalafil bằng phản ứng Pictet-Spengle
Đây là quy trình phản ứng đáp ứng tƣơng đối tốt yêu cầu hiệu suất và
chất lƣợng sản phẩm. Tuy nhiên quá tình tinh chế sản phẩm cũng cần đƣợc
chú trọng ở quy mô lớn.

Nguyễn Thị Huyền

11

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

1.2.3. Tổng hợp 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 tổng hợp
tadalafil gồm 4 giai đoạn chính. Giai đoạn đầu là phản ứng este hóa của Dtryptophan với metanol sử dụng tác nhân hoạt hóa SOCl2. Giai đoạn thứ hai là
phản ứng của của D-tryptophan metyl este hydroclorua với piperonal với
dung môi dimetylaxetamit ở 70oC trong thời gian 35 giờ thu đƣợc chất chìa
khóa trung gian 24. Giai đoạn tiếp theo là phản ứng của 24 với cloroacetyl
clorua có mặt NaHCO3 trong dung môi CH2Cl2 tạo thành trung gian 25. Giai
đoạn cuối cùng là phản ứng acyl hóa và đóng vòng sử dụng metylamin thu
đƣợc tadalafil 18.

Nguyễn Thị Huyền

12

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Sơ đồ 1.4: Tổng hợp tadalafil theo D. Ben-Zion và B.D. Pandurang
1.2.4. Tổng hợp dẫn xuất diketopiperazine từ L-tryptophan metyl este [41].
Xuất phát từ nguồn nguyên liệu đầu là L-tryptophan metyl este, trải qua
tám giai đoạn thu đƣợc tadalafil với hiệu suất tổng 46% (Sơ đồ 1.5).

Nguyễn Thị Huyền

13

Lớp K37C – Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Sơ đồ 1.5: Tổng hợp tadalafil từ L-tryptophan metyl este
Quy trình này không có ý nghĩa thực tiễn vì qua quá nhiều giai đoạn, làm
cho hiệu suất của toàn bộ quá trình rất thấp. Tuy nhiên các xúc tác đồng phân

hóa đã chỉ ra vai trò rất quan trọng trong quá trình điều khiển lập thể tức là
sản phẩm chỉ thu đƣợc là tadalafil 18.
1.2.5. Nhóm tác giả Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự [45].
Trong nƣớc hiện nay, đã có 3 loại thuốc chữa trị cƣơng dƣơng đƣợc đăng
ký tại Việt Nam. Đa số là thuốc có nhãn hiệu của công ty chủ sáng chế nên
giá thành còn cao, ngƣời bệnh khó tiếp cận. Ngoài ra, nhà sản xuất đƣợc Bộ Y
Tế cấp phép là Xí nghiệp dƣợc phẩm 150 Cophavina, Bộ quốc phòng, đang
sản xuất thuốc Tadalafil từ nguồn nguyên liệu nhập ngoại nhƣng giá thành
vẫn cao.

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
tổng hợp 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
NH2
N
H
19a

NH

N
H
R

COOEt

COOEt

CHO

NH

N
H

a

35b

35a

34

R

R

b

b
COOEt

a. Benzen, 24h

N

N
H

b. ClCH2COCl, NaHCO3, H2O, EtOAc

COOEt
N

N
H

Cl
O

Cl
O

36a

c. R1NH2, EtOH, 24h

36b

R

R: H, OMe, Br

R
c

R1: Me, Pr, Bu, C6H5CH2, ClC6H4Cl2

c
O
N

N

N
H

N

37a

O
R

Sơ đồ 1.6 : Tổng hợp các dẫn xuất tadalafil từ L-tryptophan etyl este
Phản ứng ngƣng 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 lƣu 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
đƣợc tách ra bằng phƣơng pháp sắc ký cột và phƣơng pháp kết tinh nhận đƣợc
hai đối quang.

Nguyễn Thị Huyền

15

R1

N

N
H

O
R

O

R1

Lớp K37C – Hóa học

37b