Bước đầu nghiên cứu qui trình tổng hợp moxifloxacin

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN HẢI

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH
TỔNG HỢP MOXIFLOXACIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2013


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN XUÂN HẢI

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH
TỔNG HỢP MOXIFLOXACIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. TS. Văn Thị Mỹ Huệ
2. TS. Lê Nguyễn Thành

Nơi thực hiện:
1. Viện Hóa Sinh Biển- Viện Hàn lâm
Khoa học và công nghệ Việt Nam.
2. Bộ môn Hóa Hữu cơ – Trường ĐH Dược
Hà Nội.

HÀ NỘI - 2013


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn, đạt được
những mục tiêu đề ra, trong ba tháng vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ
tận tâm từ các thầy cô, bạn bè trong và ngoài trường Đại học Dược Hà Nội.
Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới:
TS.Văn Thị Mỹ Huệ, cô đã thường xuyên động viên, giúp đỡ, tạo mọi
điều kiện cho em thực hiện đề tài này.
TS.Lê Nguyễn Thành, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc –Viện
Hóa Sinh Biển–Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thầy đã luôn
theo dõi và giúp đỡ em trong quá trình làm khóa luận.
Các thầy cô giáo trong Bộ môn Hóa Hữu cơ đã truyền đạt kiến thức
quý báu trong suốt thời gian em học tập trong trường tạo nền tảng giúp em
thực hiện tốt nhiệm vụ của khóa luận tốt nghiệp.
Các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc giúp đỡ em
trong quá trình thực nghiệm, phòng Nghiên cứu cấu trúc – Viện Hóa học –
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em đo phổ IR,
1

H-NMR, 13C-NMR và MS của các hợp chất điều chế được.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã

quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để em có thể tập trung hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp đúng hạn, thu được kết quả mong muốn.
Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Xuân Hải


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................... 3
1.1 Tổng quan về moxifloxacin ....................................................................... 3
1.1.1 Công thức cấu tạo và tính chất............................................................ 3
1.2.2 Cơ chế tác dụng, chỉ định, chống chỉ định và liều dùng. .................. 4
1.2 Phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid .................................. 5
1.2.1 Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat. ....................................................... 6
1.2.2 Tổng hợp mạch nhánh C7 (S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan. ....... 7
1.2.3 Tổng hợp moxifloxacin dạng muối hydroclorid ................................. 8

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 12
2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị ........................................................................... 12
2.1.1 Nguyên vật liệu ................................................................................... 12
2.1.2 Thiết bị thí nghiệm ............................................................................. 13
2.2 Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 14
2.3 Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 14

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...... 16
3.1 Tổng hợp hóa học ..................................................................................... 16
3.1.1 Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid thông qua tạo phức
bis(acyloxy-O) borat .................................................................................... 17


3.1.1.1 Tổng hợp 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4dihydro-3-quinolin carboxylic-O3,O4)bis(acyloxy-O) borat .................... 17
3.1.1.2. Tổng hợp 1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylicO3,O4)bis(acyloxy-O) borat. ..................................................................... 18
3.1.1.3. Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid ............................................ 18
3.1.2 Tổng hợp moxifloxacin thông qua tạo phức boron difluorid .......... 20
3.1.2.1. Tổng hợp 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4dihydro-3-quinolin carboxylic-O3,O4)difluoro borat. .............................. 20
3.1.2.2. Tổng hợp 1-cyclopropyl-7-(2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl)6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylicO3,O4)difluoro borat. ................................................................................ 20
3.1.2.3. Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid ............................................ 21
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp. . 22
3.2.1 Kiểm tra độ tinh khiết ........................................................................ 22
3.2.2 Khẳng định cấu trúc .......................................................................... 23
3.2.2.1 Phổ hồng ngoại IR. ....................................................................... 23
3.2.2.2 Phổ proton (1H-NMR). ................................................................. 25
3.2.2.3 Phổ cộng hưởng từ carbon (13C-NMR) và MS ............................ 27
3.3 Bàn luận .................................................................................................... 28
3.3.1 Phản ứng tạo phức trung gian borat ................................................ 28
3.3.2 Phản ứng gắn amin vào nhân quinolin ............................................ 30
3.3.3 Quá trình tạo muối moxifloxacin hydroclorid.................................. 31

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 33
4.1. Kết luận .................................................................................................... 33
4.2. Kiến nghị .................................................................................................. 33


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Ac

: Acetyl

BnNH2

: Benzylamin

CDCl3

: Cloroform-D

CTCT

: Công thức cấu tạo

CTPT

: Công thức phân tử

DMF

: Dimethylformamid

DMSO

:Dimethyl sulfoxid

D2O

: Deuterium oxid

ĐVC

: Đơn vị carbon

EA

: Ethyl acetat

Equiv

: Tương đương

EtOH

: Ethanol

HPLC

: Sắc kí lỏng hiệu năng cao

KLPT

: Khối lượng phân tử

IR

: Phổ hồng ngoại

Me

: Methyl

MeI

: Iodomethan

Moxi

: Moxifloxacin

Moxi.HCl : Moxifloxacin hydroclorid
MS

: Phổ khối lượng

ppm

: Phần triệu

QT1

: Qui trình 1

QT2

: Qui trình 2

TEA

: Triethylamin

TLC

: Sắc kí lớp mỏng


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho

kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Tert-BuOK: Kali tert-butylat
THF
1

: Tetrahydrofuran

H- NMR : Phổ cộng hưởng từ proton

13

C- NMR : Phổ cộng hưởng từ carbon


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Danh mục các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng

12

Bảng 2:Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy các chất tổng hợp được

22

Bảng 3: Số liệu phân tích phổ IR của các chất tổng hợp được

24

Bảng 4: Số liệu phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR

25

Bảng 5: Số liệu phân tích phổ cộng hưởng từ carbon13C-NMR

27

Bảng 6: So sánh phản ứng tạo phức borat giữa hai qui trình

29

Bảng 7: So sánh phản ứng gắn amin giữa hai qui trình

30

Bảng 8: So sánh phản ứng tạo muối giữa hai qui trình

31


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
HÌNH VẼ
Hình 1: Moxifloxacin hydroclorid

3

Hình 2: Gatifloxacin và balofloxacin

4

Hình 3: Acid 1-cyclopropyl-6-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-7fluoro-8-methoxy-4-oxo- quinolin-3-carboxylic

9

SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1:Quy trình tổng hợp ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (Grohe-Heitzer)

6

Sơ đồ 2:Quy trình tổng hợp chất (11) của Cecchetti

7

Sơ đồ 3: Quy trình tổng hợp amin mạch nhánh(19)

8

Sơ đồ 4: Phản ứng tổng hợp moxifloxacin hydroclorid của Petersen

8

Sơ đồ 5: Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian
bis(acyloxy-O)borat

9

Sơ đồ 6: Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian difluoro
borat

10

Sơ đồ 7: Tóm tắtcác qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid

11

Sơ đồ8: Qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid

16

Sơ đồ 9: Phản ứng tổng hợpphức(21)

17

Sơ đồ 10: Phản ứng tổng hợp chất (22)

18

Sơ đồ 11: Phản ứng thủy phân và tạo muối moxifloxacin hydroclorid từ phức
bis(acyloxy-O) borat

18

Sơ đồ 12:Phản ứng tổng hợp chất (23)

20

Sơ đồ 13: Phản ứng tổng hợp chất (24)

21

Sơ đồ 14: Phản ứng thủy phân và tạo muối moxifloxacin hydroclorid từ phức
difluoroborat
Sơ đồ 15: Cơchế phản ứng tạo phức borat

21
28


Sơ đồ 16: Cơ chế phản ứng gắn amin

30


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi

phi
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong vài chục năm trở lại đây, các quinolon đã phát triển thành một họ
kháng sinh mạnh. Nguồn gốc của các kháng sinh này bắt đầu khi Lesher phát
hiện ra acid nalidixic vào năm 1962. Đây là một tác nhân kháng khuẩn yếu,
chỉ có tác dụng lên các vi khuẩn Gram (-) đường tiết niệu. Tuy nhiên các thế
hệ quinolon tiếp theo có phổ tác dụng mở rộng lên cả Gram (+), Gram (-) và
vi khuẩn kị khí, đặc biệt là các kháng sinh fluoroquinolon[5]. Ngày nay, các
kháng sinh quinolon được sử dụng để điều trị cho các nhiễm khuẩn đường hô
hấp trên và dưới, nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, các bệnh nhiễm trùng lây lan
qua đường sinh dục, nhiễm khuẩn đường niệu, viêm màng não[3][24]. Tại
Việt Nam, nhóm kháng sinh fluoroquinolon là một trong4 nhóm kháng sinh
được sử dụng hàng đầu tại các bệnh viện cùng với các nhóm cephalosporin,
penicillin, macrolid và chiếm 6.5% về doanh thu. Trong
nặng. Moxifloxacin có thời gian bán thải dài (12h), ít tạo phản ứng đó một
số loại kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolon hay được sử dụng là
levofloxacin, moxifloxacin, ciprofloxacin…[1]
Trong số này, moxifloxacin có tác dụng đặc biệt tốt với các bệnh nhiễm
khuẩn đường hô hấp, do vậy nó được dùng để điều trị viêm phổi mắc phải tại
cộng đồng, viêm phế quản cấp tính, nhiễm trùng xoang kháng thuốc của vi
khuẩn[6][9][13]. Tuy nhiên, đây là loại thuốc mà tổng hợp hóa học khá phức
tạp, cho đến nay ở nước ta chưa có công trình nào công bố về việc nghiên cứu
tổng hợp moxifloxacin, trong khi đó giá thành nhập moxifloxacin của nước
ngoài là khá cao[2].
Như vậy, việc nghiên cứu sản xuất nguyên liệu moxifloxacin tại Việt Nam
để người bệnh có cơ hội được sử dụng moxifloxacin generic từ nguyên liệu
trong nước với giá thành hợp lí là rất cần thiết. Do đó, nghiên cứu tổng hợp
moxifloxacin có ý nghĩa thiết thực trong việc chủ động tạo nguồn nguyên liệu

2

trong nước.
Với mong muốn chọn được qui trình tổng hợp moxifloxacin thích hợp, cho
hiệu suất cao, có thể áp dụng trong nước, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp
Moxifloxacin” được tiến hành với các mục tiêu:
1. Nghiên cứu tổng hợp moxifloxacin hydroclorid từ hợp chất ethyl
1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin
carboxylatở qui mô phòng thí nghiệm theo một số qui trình.
2. So sánh các qui trình tổng hợp để từ đó tìm ra qui trình hiệu quả
hơn.


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về moxifloxacin
Moxifloxacin là kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolon thế hệ thứ 4 có
phổ kháng khuẩn rộng, được phát triển bởi công ty dược phẩm Bayer AG.
Moxifloxacin (dạng muối hydroclorid) được bào chế thành thuốc uống, tiêm
và phân phối với tên biệt dược là Avelox, Avalox và Avelon. Moxifloxacin

còn được dùng ở dạng dung dịch nhỏ mắt (biệt dược Vigamox) điều trị viêm
kết mạc[15]. Đây là thuốc kháng sinh phổ biến trên thị trường, được tiêu thụ
mạnh. Doanh số hàng năm của thuốc Avelox vào khoảng 500 triệu USD.[29]
1.1.1 Công thức cấu tạo và tính chất
• Công thức cấu tạo:
O
5

F
H
HN

∗

N
∗

COOH

4

6

3

7

N

8

OMe

2

.HCl

1

H
(1)

Hình 1: Moxifloxacin hydroclorid
• Tên

khoa

học:

Acid

1-cyclopropyl-7-[(1S,6S)-2,8-

diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-quinolin
-3-carboxylic hydroclorid.
• Công thức phân tử: C21H24FN3O4.HCl
• Trọng lượng phân tử: 437.9 g/mol.
• Tính chất vật lí:Moxifloxacin hydroclorid có dạng bột kết tinh
màu vàng đến vàng nhạt[28]. Ở dạng base moxifloxacin tan kém
trong nước.Tuy nhiên, ở dạng muối nó tan tốt trong nước

(24mg/ml ở 25oC)[7]. Moxifloxacin bền với nhiệt và ánh sáng và
ít bị thủy phân trong dung dịch. Nhiệt độ nóng chảy của


4

moxifloxacin hydroclorid từ 238-242oC[13]. Góc quay cực riêng
là -256o ở 25oC (C=0.5 mol/L trong nước)[28].
1.2.2Cơ chế tác dụng, chỉ định, chống chỉ định và liều dùng.
Moxifloxacin thuộc nhóm tổng hợp 8-methoxy fluoroquinolon có cấu trúc
nhân giống với gatifloxacin(2) và balofloxacin(3). (Hình 2).
O

O
F

HN

N

N
HN

F

COOH

COOH
N

N

OMe

OMe

(2)

(3)

Gatifloxacin

Balofloxacin

Hình 2: Gatifloxacin và balofloxacin
Nó là kết quả của những thay đổi về cấu trúc phân tử acid nalidixic, dẫn
đến tăng đặc tính kháng khuẩn và cải thiện tính chất dược động học, trong khi
đó các tác dụng phụ đã được giảm xuống. Nhóm cacbonyl (C = O) tại các vị
trí 3 và 4 trong cấu trúc nhân là cần thiết cho hoạt động kháng khuẩn của
moxifloxacin, đó là vị trí liên kết với các ADN gyrase của vi khuẩn. Nguyên
tử flo tại vị trí 6, giúp tăng cường hiệu quả chống lại vi khuẩn Gram âm và
mở

rộng

phổ

kháng

khuẩn

Gram

dương.

Vòng

(S,S)-2,8-

diazabicyclo[4.3.0]nonan ở vị trí 7 tăng thêm hoạt tính kháng khuẩn, đặc biệt
là đối với các vi khuẩnPseudomonas sp.. Sự hiện diện của acid cacboxylic và
nhiều nhóm chức amin, làm chomoxifloxacin có tính chất lưỡng tính, điều
này giúp cho moxifloxacin có khả năng hòa tan trong chất béo và tăng cường
khả năng thâm nhập các mô, mủ và các tổ chức viêm nhiễm.[16][17]
- Cơ chế tác dụng: Moxifloxacin can thiệp vào quá trình chuyển hóa
ADN của vi khuẩn bằng cách ức chế của hai enzym topoisomerase II
(ADN gyrase) và topoisomerase IV. Trong vi khuẩn gram âm ADN


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
5

gyrase là đích tác dụng chính, trong khi đó ở vi khuẩn Gram dương
topoisomerase IV chịu ảnh hưởng nhiều nhất.[4][12]

- Dược động học: Sinh khả dụng dạng viên nén là 91%, thuốc phân bố
tốt vào các tổ chức trong cơ thể, chuyển hóa qua gan và thải trừ qua
thận.[4]
- Chỉ định: Dùng để điều trị nhiểm khuẩn đường hô hấp, viêm da và tổ
chức dưới da, nhiễm trùng ổ bụng.[4]
- Chống chỉ định:[4]
o Mẫn cảm với bất cứ thành phần nào của thuốc hoặc các quinolon
khác.
o Phụ nữ có thai và cho con bú.
o Trẻ em thiếu niên đang trong giai đoạn phát triển.
- Liều lượng và cách dùng:[4]
o Liều lượng: 400mg moxifloxacin 1 lần/ngày.
o Cách dùng:
 Uống nguyên cả viên thuốc với một lượng nước vừa đủ,
nên uống thuốc ngoài bữa ăn.
 Truyền thuốc theo đường tĩnh mạch với thời gian trên 60
phút, các dung dịch có thể tiêm truyền là: nước cất, dung
dịch glucose 40%, NaCl 0.9%.
1.2 Phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid
Qui trình tổng hợp moxifloxacin có thể chia thành 3 giai đoạn [12]:
- Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat.
- Tổng hợp mạch nhánh C7(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan.
- Tổng hợp moxifloxacin bằng phản ứng giữa hợp chất ethyl 1cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-


6

quinolincarboxylat với amin mạch nhánh, sau đó tạo muối
moxifloxacin hydroclorid.
1.2.1 Tổng hợp hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo1,4-dihydro-3-quinolincarboxylat.

Hợp chất ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro3-quinolincarboxylat được tổng hợp theo phương pháp Grohe-Hetzer ở sơ đồ
1. Đây là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp nhân kháng
sinh quinolon.
F

COOMe

F

COOH
NaH, MeI

F

F
OH

F

DMF
y. 97%

F

NaOH 10%

F

MeOH
y. 68%

OMe
O

O

F

COCl

F

F
OMe

KO

O

OMe

OEt

O
NH2
EtOH
y. 83%

O

Ac2O, CH(OEt)3

F

F
F

F
OMe
(10)

OEt

(9)
O

NH

F
OMe

O
OEt

O
OEt

F

F

OMe
(8)

Acetonitrile
y. 93%

(7)

OEt

F

TEA, MgCl2

(6)

O

F

SOCl2

F

F

(5)

(4)

COOH

K2CO3
DMF
y. 83%

F

O
OEt

N

F
OMe
(11)

Sơ đồ 1.Quy trình tổng hợpethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (Grohe-Heitzer)
Acid (6) được tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu acid (4). Nhóm acid
carboxylic (6) được hoạt hóa bằng phản ứng với thionyl chlorid tạo thành acyl
clorid, chất này sẽ phản ứng với muối kali của acid malonic monoethyl ester
trong điều kiện có mặt của triethylamin để tạo thành hợp chất (8) dưới dạng
hỗn hợp ceton/enol, phản ứng diễn ra ở nhiệt độ thường. Đun nóng (8)với
triethyl orthoformat trong điều kiện hồi lưu với dung môi anhydrid acetic cho
hợp chất (9). Không cần tinh chế, chất này phản ứng với cyclopropylamin để


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai

tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
7

tạo thành hợp chất (10). Nhân quinolon(11) của moxifloxacin được điều chế
bằng phản ứng với K2CO3 trong dung môi DMF.[2]
Bên cạnh phương pháp tổng hợp nhân moxifloxacin Grohe-Heitzer đã đề
cập, gần đây Cechetti và đồng nghiệp có sử dụng hoá chất ethyl 3dimethylamino acrylat thay thế cho muối malonat, ở phản ứng của hợp chất
(7), sản phẩm (12) tạo thành phản ứng với cyclopropylamin cho hợp chất
(10). Như vậy, so với quy trình Grohe-Heitzer, quy trình phản ứng này rút
gọn được một phản ứng và điều kiện đơn giản hơn (Sơ đồ 2).[25]
O
F

COCl

F

F
OMe
(7)
O
F

N-CH=CH-COOEt

F

toluen, 90oC
Acetonitril
y. 79%

F

F
OMe
(10)

F

NMe2

EtOH

OMe

y. 82%

(12)
O

NH

NH2

OEt

O

OEt

F

O

K2CO3

F

DMF
y. 83%

F

O
OEt

N
OMe
(11)

Sơ đồ 2.Quy trình tổng hợp chất (11)của Cecchetti
1.2.2 Tổng hợp mạch nhánh C7 (S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan.
Bắt đầu từ pyridin-2,3-dicarboxylic(13), phản ứng với anhydrid acetic sẽ
cho sản phẩm anhydrid(14). Sau khi loại bỏ anhydrid acetic, sản phẩm thô
phản ứng với benzylamin để tạo thành hợp chất(15).Nhân pyridin được khử
hóa bằng hydro, tiếp theo là khử hóa nhóm chức amid bằng LiAlH4để thu
được hỗn hợp racemic(17). Từ hỗn hợp racemic, phân lập đồng phân quang
học được thực hiện bằng cách sử dụng acid L-(+) và D-(-)-tartaric. Đầu tiên,

sản phẩm không mong muốn (R,R) được loại bỏ do tạo kết tinh với acid L(+)-tartaric. Dung dịch còn lại được kiềm hóa, sản phẩm (S,S) được phân lập
bằng kết tinh với acid D-(-)-tartaric. Amin mạch nhánh (19) (S,S)-2,8-


8

diazabicyclo[4.3.0]nonan thu được bằng phản ứng loại bỏ nhóm benzyl trong
điều kiện hydro hóa xúc tác Pd/C (Sơ đồ 3).[12][26]
O
N

COOH

N

Ac2O

O

BnNH2

N

O

COOH

N Bn
y. 84%

O

LiAlH4

N Bn
4. D-(-)-tartaric
5. KÕ t tinh
6. NaOH

(17)

O
(16)

H H
N

N Bn

THF

y. 93%

O

1. Acid L-(+)-tartaric
2. KÕ t tinh
3. Läc

H

N

N Bn

MeOH

(15)

(14)

(13)

O

H
N

H2,Pd/C

H

H H
N

H2,Pd/C

NH

MeOH
H

y. 95%

(18)

(19)

Sơ đồ 3.Quy trình tổng hợp amin mạch nhánh
1.2.3 Tổng hợp moxifloxacin dạng muối hydroclorid
Năm 1990, Petersen đã công bố phản ứng tổng hợp moxifloxacin bằng
phản ứng amin (S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonan với (11). Moxifloxacin
dạng base tiếp tục phản ứng với acid clohydric thu được moxifloxacin dạng
muối hydroclorid.[19]
O

HH
N

O

F

OEt
N

F
OMe

O

NH

1.
H
2. HCl

F

COOH

(19)

H
HN

N

N

.HCl

OMe
H

(11)

(1)

Sơ đồ 4.Phản ứng tổng hợp moxifloxacin hydroclorid của Petersen
Ưu điểm của phương pháp này là quá trình phản ứng đơn giản, dễ tiến

hành,tuy nhiên nhược điểm chính là sử dụng một lượng (S,S)-2,8diazabicyclo[4,3,0]nonan (19) lớn (giá thành cao), đồng thời phản ứng kém
chọn lọc tạo ra một lượng lớn sản phẩm phụ là acid 1-cyclopropyl-6-[(S,S)2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-7-fluoro-8-methoxy-4-oxocarboxylic (20).[14][20]

quinolin-3-


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
9

NH H
O
N

H

COOH

F

N
OMe
(20)

Hình 3: Acid 1-cyclopropyl-6-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-7fluoro-8-methoxy-4-oxo- quinolin-3-carboxylic

Để loại bỏ sản phẩm phụ trên phải sử dụng sắc kí HPLC, điều này đã làm
giảm hiệu suất của quá trình tổng hợp dẫn đến làm tăng giá thành sản
phẩm[14][18].
Một số nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu, cải tiến phản ứng này
nhằm đạt được hiệu suất cao, loại bỏ được sản phẩm phụ.
Năm 2005, Chava và cộng sự đã công bố qui trình tổng hợp moxifloxacin
hydroclorid đi từ chất đầu là ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy-4oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat (11) với hiệu suất khá cao (Sơ đồ
5).[9]
AcO

OAc

H H
N

B
O

O

F

O

F

F

H3BO3

OEt

Ac2O,

N

100-105oC

y. 95%

OMe

O

NH
H (19)

O

F

TEA,MeCN
y. 72%

N
OMe
(21)

(11)
AcO

OAc
B

O
F
H
HN

O
O

N

N
OMe
H

O
F

COOH

HCl
MeOH
y. 90%

H
HN

N

.HCl

OMe
H

(22)

N

(1)

Sơ đồ 5. Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid qua hợp chất trung gian
bis(acyloxy-O)borat
Chất(11) phản ứng với acid boric và anhydrid acetic tạo phức bis(acyloxy-O)
borat (21).Tiếp theo phức (21) phản ứng với amin (19) thu được moxifloxacin


10

bis(acyloxy-O) borat (22). Phứcmoxifloxacin bis(acyloxy-O) borat(22)sẽphản
ứng tiếp với acid clohydric tạo muối moxifloxacin hydroclorid (1).[9]
Năm 2006, Dandala và cộng sự đã phát triển một phương pháp tổng hợp
mớiqua hợp chất trung gian difluoro borat (Sơ đồ 6). Hợp chất (11) phản ứng
với HBF4/H2O để tạo hợp chất difluoro borat (23) trung gian.Phức (23) phản
ứng tiếp với amin (19) trong môi trường base cho moxifloxacin difluoro
borat(24).Thủy phân moxifloxacin difluoro borat (24) trong môi trường base
thu được moxifloxacin dạng base. Cuối cùng, moxifloxacin base tạo muối với
acid hydrocloric cho moxifloxacin hydroclorid. [8][11]

F
O
F

O

O
OEt

F

HBF4 50%

N

F

F

F

H H
N

B

y= 84%

N

F

H

H

TEA,MeCN
y. 71%

OMe

(11)

O
NH

O

F

OMe

O

H
HN

H
(24)
O

COOH

F

HCl
H
HN

N

N

N
OMe

O
F

O
O

N

HN

(23)

base

F
B

OMe
H

COOH
N

N

.HCl

OMe
H

(25)

(1)

Sơ đồ 6.Tổng hợp moxifloxacinhydroclorid qua hợp chất trung gian difluoro
borat
Cả phương pháp của Chava và Dandala đều chỉ sử dụng một lượng nhỏ
(S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]nonan (19), đồng thời phản ứng giữa amin (19)
với các phức trung giantrong môi trường base đã cho sản phẩm thế chọn lọc ở
vị trí C-7, bởi vậy sản phẩm moxifloxacin hydroclorid tạo ra không lẫn sản
phẩm phụ isomer (20), điều này đã khắc phục được nhược điểm lớn nhất
trong qui trình của Petersen.[14]
Ngoài những phương pháp kể trên, moxifloxacin hydroclorid cũng có thể
được tổng hợp bằng một số phương pháp khác từ các dẫn chất

carboxamid,nitril

hay

acid

1-cyclopropyl-7-[(1S,6S)-2,8-


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
11

diazabicyclo[4.3.0]non-8-yl]-6,8-difluoro-4-oxo-quinolin-3-carboxylic
hydroclorid.[9][11][16][23].
Các qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid được tóm tắt bằng sơ đồ
sau:
O
F

CN

F
F
O

O

F

N

H
HN

(11)

OMe

B

F

COOEt

F

HH
N

F
O

H
HN

(24)

H

HH
N

F
H
HN

N
OMe

F

(22)

N

H
HN

N

F
H
(30)

N

(27)

F
H
HN

N

O
R
C N 1
R2

N
OMe
(28)

H
HH
N
NH

O

COOH

N

(25)

HCl

O
F

F
H
HN

N

H

tert-BuOK
THF/MeOH

O

COOH

OMe

H

N

H

H
HN

N

N

O

H

O

CN

OMe

NH
AcO OAc
B
O O

O

H
F

N
OMe

(26)

NH
O

N

N
OMe

COOH

H
F

.HCl

F

O

N
OMe

O
R1
C N
R2

N

OMe

H
(1)

(29)

Sơ đồ 7: Tóm tắt các qui trình tổng hợp moxifloxacin hydroclorid
Trên cơ sở các công trình nghiên cứu trên, đề tài tiến hành nghiên cứu tổng
hợp moxifloxacin hydroclorid từ ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolincarboxylattheo hai phương pháp của Chava và
Dandala ở qui mô phòng thí nghiệm. Sau đó, so sánh hai phương pháp trên để
tìm ra phương pháp tổng hợp moxifloxacin hydroclorid hiệu quả hơn.


12

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị
2.1.1 Nguyên vật liệu
Bảng 1: Danh mục các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng.
STT

Tên nguyên liệu
Ethyl

1

Nguồn gốc

Hàm lượng

1-cyclopropyl-6,7-

difluoro-8-methoxy-4-oxo-

Tổng hợp

1,4-dihydro-3-quinolin

2

carboxylat
(S,S)-2,8-diazabicyclo

3

[4,3,0]nonan
Acid boric

4

Tổng hợp
Sigma-Aldrich

99.9%

Acid fluoroboric

Acros

50%

5

Anhydrid acetic

Schalau Chemie

≥ 99%

6

Triethylamin

Merck

≥ 99%

7

Acetonitril

Burdick & Jackson

≥ 99.9%

8

HCl

Trung Quốc

36.5%

9

NH3

Trung Quốc

25-28%

10 Aceton

Trung Quốc

99%

11 Ethanol

Trung Quốc

99%

12 Ethylacetat

Trung Quốc

99%

13 Methanol

Trung Quốc

99%

14 n-hexan

Trung Quốc

99%


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
13

Tên nguyên liệu

Nguồn gốc

Hàm lượng

15

Diclomethan

Trung Quốc

99%

16

Methanolic HCl 3M

Aldrich

3M

STT

2.1.2 Thiết bị thí nghiệm
- Bản mỏng sắc ký silica gel đế nhôm Art 5562 DC – Alurolle Kieselgel
60F254 (Merck).
- Dụng cụ thủy tinh như bình cầu, ống đong, bình nón, đũa khuấy, pipet,
cốc có mỏ…
- Giá đỡ kim loại, dầu silicon.
- Hệ thống phễu lọc chân không, phễu lọc, bình chiết, giấy lọc, máy
khuấy từ gia nhiệt, hệ thống sinh hàn xoắn, cân phân tích, cân kĩ thuật.
- Máy cất quay chân không Buchi-R210.
- Máy hút khô
- Tủ sấy
- Đèn tử ngoại bước sóng 254 nm.
- Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ- Melt của hãng SRS-USA tại bộ môn

Hóa Hữu cơ- Trường ĐH Dược Hà Nội.
- Phổ hồng ngoại IR ghi trên máy FTIR Impact-410 bằng phương pháp
nén viên KBr, tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ
Việt Nam.
- Phổ khối lượng MS được ghi trên máy Agilent 1120 tại Viện Hóa học Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H- NMR, 13C- NMR) được đo trên máy
Bruker AM 500 FT-NMR Spectrometer, Viện Hóa học – Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam với TMS là chất chuẩn nội.


14

2.2 Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp moxifloxacin hydroclorid từ

ethyl 1-cyclopropyl-6,7-

difluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin

carboxylat

qua

phứctrung gian 1-cyclopropyl-7-[(S.S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8yl]-6-fluoro-8-methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic acidO3,O4)bis(acyloxy-O)borat.
- Tổng hợp moxifloxacin từ ethyl 1-cyclopropyl-6,7-difluoro-8-methoxy4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylat qua phức trung gian 1cyclopropyl-7-[(S,S)-2,8-diazabicyclo[4,3,0]non-8-yl]-6-fluoro-8methoxy-4-oxo-1,4-dihydro-3-quinolin carboxylic difluoro borat.
- Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc các chất tổng hợp được.
- So sánh, đánh giá hiệu quả 2 qui trình trên.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp hóa học
o Sử dụng các phương pháp tổng hợp hóa học thông thường để

tổng hợp các chất dự kiến.
o Theo dõi quá trình phản ứng bằng sắc kí lớp mỏng (TLC).
- Kiểm tra độ tinh khiết
o Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết của sản phẩm bằng TLC và đo nhiệt
độ nóng chảy.
 TLC được tiến hành trên bản mỏng silicagel Kieselgel
60F254 (Merck). Các chất được hòa tan trong ethyl acetat
, tiến hành chạy sắc kí và soi dưới đèn tử ngoại ở bước
sóng 254 nm.
 Đo nhiệt độ nóng chảy: Sử dụng máy đo nhiệt độ nóng
chảy EZ- Melt của hãng SRS-USA.
- Khẳng định cấu trúc