Nghiên cứu quy trình tổng hợp imatinib mesylate dùng làm thuốc điều trị ung thư máu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

Nguyễn Thị Thu

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE
DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - năm 2015

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

Nguyễn Thị Thu

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP IMATINIB MESYLATE
DÙNG LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƢ MÁU
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 60440114

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN QUỐC VƢỢNG

Hà Nội - năm 2015

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu
và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực, chƣa từng đƣợc ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả

Nguyễn Thị Thu

3


LỜI CẢM ƠN
Đề tài luận văn được thực hiện tại phòng Công nghệ Hóa dược – Viện Hóa
sinh biển, kinh phí thực hiện được cấp bởi Đề tài mã số CNHD.ĐT.037-12/14 thuộc
“Chương trình nghiên cứu Khoa học công nghệ trọng điểm phát triển Công nghiệp
Hóa được đến năm 2020” - Cục Hóa chất, Bộ Công Thương.
Để hoàn thành bản luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của
thầy cô, các anh chị và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin trân trọng gửi lời

cảm ơn chân thành tới:
TS. Nguyễn Quốc Vượng - Trưởng phòng Công nghệ Hóa dược, người đã
trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và có nhiều góp ý quý báu trong thời gian tôi thực hiện
luận văn.
Các anh chị, bạn đồng nghiệp đang công tác tại Phòng Công nghệ Hóa dược
Phòng Tổng hợp hữu cơ, Trung tâm nghiên cứu và phát triển thuốc đã giúp đỡ,
động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đến toàn thể gia đình, bạn bè, người
thân đã cổ vũ, động viên tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả

Nguyễn Thị Thu

4


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
CÁC KÍ KIỆU VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU ...........................................................................Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN............................................Error! Bookmark not defined.

1.1. BỆNH UNG THƢ MÁU VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊError! Bookmark not defined.
1.1.1. Những hiểu biết về bệnh ung thƣ máu .................Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Phân loại bệnh ung thƣ máu và phƣơng pháp điều trịError! Bookmark not defined.
1.2. Imatinib mesylate .....................................................Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Lịch sử hình thành và quá trình phát triển .........Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Cơ chế tác dụng ......................................................Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨUError! Bookmark not define
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu..........................................Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Phƣơng pháp tổng hợp hữu cơ .............................Error! Bookmark not defined.

2.1.2.Phƣơng pháp sắc ký bản mỏng, phân lập và tinh chế sản phẩmError! Bookmark not d

2.1.3. Phƣơng pháp pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất hữu cơError! Bookmark n
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM ......................................Error! Bookmark not defined.
2.1. Hóa chất và thiết bị ...................................................Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Hóa chất ...................................................................Error! Bookmark not defined.
3.2. Tổng hợp nguyên liệu đầu ........................................Error! Bookmark not defined.

3.2.1. Tổng hợp 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7)Error! Bookmark no
3.2.2 Tổng hợp 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21)Error! Bookmark not defined.
3.3. Tổng hợp các hợp chất trung gian ...........................Error! Bookmark not defined.

3.3.1 Tổng hợp N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2-amine (8)Error! Bookm

3.3.2 Tổng hợp chất 6-methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9)Error! Bookma

5


3.3.3. Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl) pyrimidin-2ylamino)phenylbenzamide (12) .......................................Error! Bookmark not defined.
3.4. Phản ứng amine hóa điều chế imatinib base (2) .....Error! Bookmark not defined.
3.5. Phản ứng tạo muối imatinib mesylate (3) ...............Error! Bookmark not defined.
3.6. Phƣơng pháp tinh chế imatinib base .......................Error! Bookmark not defined.

3.7. Phƣơng pháp HPLC xác định hàm lƣợng của sản phẩm imatinib mesylateError! Book
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................Error! Bookmark not defined.
4.1. Quy trình tổng hợp nguyên liệu đầu .......................Error! Bookmark not defined.

4.1.1. Hợp chất 3-(Dimethylamino)-1-(pyridin-3-yl)prop-2-en-1-one (7)Error! Bookmark n
4.1.2.Hợp chất 4-(Pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine (21)Error! Bookmark not defined.
4.2. Quy trình tổng hợp các sản phẩm trung gian ........Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Hợp chất N-(2-methyl-5-nitrophenyl)-4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2-amine(8)Error! Bookmark

4.2.2. Tổng hợp 6-Methyl-N-(4-pyridin-3-yl)pyrimidin-2-yl)benzene-1,3-diamine (9)Error! Bookma
4.2.3. Tổng hợp 4-(Chloromethyl)-N-(4-methyl-3-(4-(pyridin-3-yl)pyrimidin-2ylamino)phenylbenzamide (12) .......................................Error! Bookmark not defined.
4.3. Quy trình amine hóa điều chế imatinib base (2) ....Error! Bookmark not defined.
4.4. Quy trình tạo muối imatinib mesylate (3) ...............Error! Bookmark not defined.
4.5. Việc tinh chế imatinib base ......................................Error! Bookmark not defined.
4.6. Hàm lƣợng imatinib mesylate theo kết quả HPLC Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN .......................................................................Error! Bookmark not defined.

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁNError! Bookmark not de
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 11

6

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol tác nhân AcPy: DMF-DMA đến hiệu
suất phản ứng ................................................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng dung môi đến hiệu suất phản ứng ... Error!
Bookmark not defined.

Bảng 3: Ảnh hưởng tỉ lệ mol của tác nhân 7 và GuaNO3 đến hiệu suất phản ứng
........................................................................................................... Error! Bookmark not defined.

Bảng 4: Ảnh hưởng của lượng NaOH đến hiệu suất phản ứng ......Error! Bookmark not
defined.

Bảng 5: Ảnh hưởng của lượng dung môi đến hiệu suất phản ứng .................................29
Bảng 6: Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng ......Error! Bookmark not
defined.

Bảng 7: Ảnh hưởng của tỉ lệ xúc tác đến hiệu suất phản ứng .........Error! Bookmark not
defined.

Bảng 8: Ảnh hưởng của bazơ đến hiệu suất phản ứng ...... Error! Bookmark not defined.
Bảng 9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tác nhân khử ...........Error! Bookmark not
defined.

Bảng 10: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các dung môi . Error! Bookmark not defined.
Bảng 11: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol các tác nhân phản ứng........ Error!
Bookmark not defined.

Bảng 12: Ảnh hưởng của xúc tác basơ đến hiệu suất phản ứng .....Error! Bookmark not
defined.

Bảng 13: Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng ..........Error! Bookmark not
defined.

Bảng 14: Ảnh hưởng của tỷ lệ mol các tác nhân tới hiệu suất phản ứng.............. Error!
Bookmark not defined.

Bảng 15: Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng ..........Error! Bookmark not
defined.

Bảng 16 : Ảnh hưởng của lượng tác nhân đến hiệu suất phản ứng ..... Error! Bookmark
not defined.

Bảng 17: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng .............Error! Bookmark not
defined.

Bảng 18: Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng ..........Error! Bookmark not
defined.

7


Bảng 19: Chương trình chạy dung môi HPLC..................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 20: Hàm lượng imatinib mesylate trong mẫu thử .... Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của imatinib mesylate.......... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2: Sự tạo muối của imatinib base thành imatinib mesylate ..... Error! Bookmark
not defined.

Hình 1.3: Quá trình của sự sàng lọc dẫn các dẫn suất của phenylaminopyrimidin dẫn
tới imatinib base ........................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình1.4: Sự hoán vị bất thường hình thành nhiễm sắc thể philadelphia ............. Error!
Bookmark not defined.

Hình 1.5: Chức năng của protein kinase [ADP , adenosine diphosphate; ATP
adenosine triphosphate] .............................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Imatinib chiếm cứ vị trí hoạt động tyrosine kinase của tế bào ............. Error!
Bookmark not defined.

Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp ngược của imatinib mesylate ... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Phương pháp tổng hợp imatinib ba sơ của Zimmermann ... Error! Bookmark
not defined.

Hình 1.9: Phương pháp tổng hợp imatinib ba sơ của Loiseleur .....Error! Bookmark not
defined.

Hình 1.10: Phương pháp cải tiến của nhóm nghiên cứu Poland ...Error! Bookmark not
defined.

Hình 1.11 : Phương pháp tổng hợp vòng pyrimidine sau . Error! Bookmark not defined.
Hình 1.12: Phương pháp của Huang Anli và cộng sự (sử dụng urea tổng hợp nhân
pyrimidine) .................................................................................... Error! Bookmark not defined.

8


Hình 1.13: Phương pháp cải tiến bước tổng hợp nhóm benzamide của Liu Xing và
cộng sự ............................................................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1: Cơ chế phản ứng ngưng tụ của DMF-DMA và 3-acetyl pyridine ....... Error!

Bookmark not defined.

Hình 4.2: Phổ 1H-NMR của hợp chất 1 ................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.3: Các cấu trúc cộng hưởng của guanidine trung tính và trong axit ........ Error!
Bookmark not defined.

Hình 4.4: Cơ chế phản ứng đóng vòng dị tố pyrimidine ... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5: Phổ 1H-NMR của hợp chất 2 ................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: Cơ chế của phản ứng tổng hợp hợp chất 4 dựa trên phản ứng Ullmann
........................................................................................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 4.7: Phổ 1H-NMR của hợp chất 4 ................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.8: Phổ MS của hợp chất 8 ............................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4.9: Cơ chế khử hóa nhóm nitro về amin bằng hidrazine......Error! Bookmark not
defined.

Hình 4.10: Phổ IR của hợp chất 5 ........................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.11: Cơ chế cộng loại nucleophile của phản ứng tạo 7 ........Error! Bookmark not
defined.

Hình 4.12: Phổ 13C của hợp chất 7 .......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.13: Cơ chế phản ứng nucleophile lưỡng phân tử .. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.14: Phổ 1H của hợp chất 9 ........................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.15: Phổ HMBC của chất 9........................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.16: Phổ MS của chất 9 .................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.17: Phổ MS của chất 10 ............................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.18: Sắc ký đồ HPLC của imatinib mesylate ........... Error! Bookmark not defined.

9

CÁC KÍ KIỆU VIẾT TẮT
Viết tắt

Tên đầy đủ



Độ chuyển dịch hoá học

Aceton

Act

AcPy

3-Acetylpyridine

ADP

Adenosine Diphosphate

ALL

Acute Lymphoblastic Leukemia (Bệnh Bạch Cầu
Nguyên Bào Cấp Tính)

AML

Acute Myeloid Leukemia (Bệnh Bạch Cầu Tủy Bào Cấp

Tính)

ATP

Adenosine Triphosphate

10


br

Broad

CLL

Chronic Lymphocytic Leukemia (Bệnh Bạch Cầu Bạch
Huyết Bào Mạn tính)

CML

Chronic Myeloid Leukemia (Bệnh Bạch Cầu Tủy Bào
Mạn tính)

D

Doublet

Dd

Doublet of doublet

Di

Diclometan

Diox.

Dioxan

DMEDA

N,N- Dimethylene diamide

DMF-DMA

N,N- Dimethylformamide dimethylacetal

DMSO-d6

Dimethyl Sunfoxit được deuteri hoá

Dt

Doublet of triplet

EA

Ethyl Acetate

EtOH

Etanol

GuaNO3

Guanidine nitrate

H

Hiệu suất phản ứng
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt
1. Mã Lương Minh (2006), Chuẩn đoán phòng trị bệnh ung thư máu, Nxb. Tổng
hợp thành phố Hồ Chí Minh.
Tài liệu tiếng Anh
2. Castaner J. and et all., Drugs Fut.(2001),6, 1765-174.
3. Christian Wolf, Shuanglong Liu, Xuefeng Mei, Adam T. August, and Michael D.
Casimir, J. Org. Chem., (2006), 71, 3270-3273.
4. Dawei Ma and Qian Cai, Organic Letters, (2003), 5(21), 3799-3802.
5. Driver M. S., Hartwig J. F., J. Am. Chem. Soc.(1997), 119, 8232.

11


6. Druker B. J., Moshe Talpaz., Debra J. Resta, Bin Peng, Buchdunger E., John M.
Ford, Nicholas B. Lydon, Hagop Kantarjian, Renaud Capdeville, Sayuri OhnoJones, Charles L. Sawyers., N. Engl. J. Med., (2001), Vol. 344(14) 1031-1037.
7. Elena Diez-Cecilia, Brendan Kelly, Isabel Rozas One-step double reduction of
aryl nitro and carbonyl groups using hydrazine, Tetrahedron Letters 52 (2011)
6702–6704

8. Gao H., Lee B-N., Talpaz M., Donato N. J., Cortes J. E., Katarjian H. M., Reuben
J. M., Leukemia(2005), 19, 1905-1911
9. Hartwig J. F., Pure Appl. Chem.(1999), 71, 1417.
10. Henkermeyer M. J., Bennett R. L., Gertler F. B., Hoffmann F. M., Molecular
and Cellular Biology, (1988), Vol. 8(2), 843-853.
11. Huang Anli, Liu Xing, Lior Zelikovitch, Joseph Kaspi U.S. Patent 7,507,821B2 (2006).
12. Krystal G. W., Honsawek S., Litz J., Buchdunger E., Clin. Cancer Res. (2000), 6, 3319.
13. Li J. J., Johnson D. S., Slisskovic D. R., Roth B. D., Contemporary Drug
Synthesis. Copyright© (2004) John Wiley &Sons, Inc. , page 29-37.
14. Lindley J., Tetrahedrone(1984), 40, 1433.
15. Liu Xing , He Xungui, Yuan Wang, Michel Bekhazi, Sonia Krivonos, Edna
Danon, U.S. Patent 7,550,591B2 (2008).
16. Liu Y. F., Wang C. L., Bai Y. J., Han Ning, Jiao J. P., and Qi X. L., Orgnic
Process Research & Development (2008), 12, 490-495.
17. Loiseleur O., Kufmann D., Abel S., Buerger H. M., Meisenbach M., Schmitz B.,
Sedelmer G., W. O. Patent 03/066,613 (2003).
18. Loiseleur O., Kufmann D., Abel S., Buerger H. M., Meisenbach M., Schmitz B.,
Sedelmer G., U.S. Patent 7,825,247B2 (2007).
19. Lowe W., Braun B., Muller B., J. Heterocycl. Chem. (1994), 31, 1577.
20. Lyseng-Wilhamson K., Jarvis B. Drugs (2001), 61, 303-315.
21. Michael Samoszuk and Mark A. Corwin, Int. J. Cancer,(2003), 106, 647-652.
22. Schuda P. F., Ebner C. B., Morgan T. M., Tetrahedrone Lett.(1986), 27, 2567
23. Selic L., Gradadolnik S. G., Stanovnik B., Helv. Chim. Acta, (1997) 80, 2418.

12


24. Wojciech Szczepek, Wojciech Luniewski, Lukasz Kaczmarek, Bogdan
Zagrodzki, Dorota Samson-Lazinska, Wieslaw Szelejewski, Maciej Skarzynski U.S.
Patent 7,674,901B2 (2006).

25. Zimmermann J., U.S. Patent 5,521,184 (1996).
26. Zimmermann J., Buchdunger E.,Mett H., Meyer T., Lydon N. B., Traxler P.,
Bioorg. Med. Chem. Lett.(1996), 11, 1221.
27. Zimmermann J., Buchdunger E.,Mett H., Meyer T., Lydon N. B., Bioorg. Med.
Chem. Lett.(1997), 7(2), 187-192.
28. Zimmermann J. and et all., Med. Res. Rev. (2001), 21, 499-512.
Trang web:
29. />A7u
30. />31. />
13