Nghiên cứu phản ứng tạo trung gian (s) n (3 cloro 4 fluorophenyl) 6 nitro 7((tetrahydrofuran 3 yl)oxy)quinazolin 4 amin trong quy trình tổng hợp afatinib

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

ĐÀO THỊ YẾN

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG TẠO
TRUNG GIAN
(S)-N-(3-CLORO-4-FLUOROPHENYL)-6NITRO-7((TETRAHYDROFURAN-3YL)OXY)QUINAZOLIN-4-AMIN TRONG
QUY TRÌNH TỔNG HỢP AFATINIB
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2020


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

ĐÀO THỊ YẾN
Mã sinh viên:
1501564

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG TẠO
TRUNG GIAN
(S)-N-(3-CLORO-4-FLUOROPHENYL)-6NITRO-7((TETRAHYDROFURAN-3YL)OXY)QUINAZOLIN-4-AMIN TRONG
QUY TRÌNH TỔNG HỢP AFATINIB
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
GS. TS. Nguyễn Đình Luyện
Nơi thực hiện:

Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI – 2020


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, bằng tất cả lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn
chân thành nhất đến GS. TS. Nguyễn Đình Luyện đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và
đưa ra những góp ý rất quý báu để giúp tôi nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Hải và TS. Nguyễn Văn
Giang, hai thầy đã luôn quan tâm sát sao, giải đáp mọi thắc mắc mà tôi gặp phải và
truyền cho tôi tình yêu với nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó tôi xin cảm ơn NCS.
Nguyễn Thị Ngọc đã luôn cổ vũ, khích lệ tinh thần và hỗ trợ tối đa trong suốt quá
trình tôi làm nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời tri ân đến các thầy, cô giáo thuộc Bộ môn Công nghiệp Dược
cũng như toàn thể các thầy, cô giáo trong Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều
kiện thuận lợi nhất cho tôi học tập và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin cảm ơn các bạn cùng thực hiện khóa luận và nghiên cứu khoa học tại
phòng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược, Bộ môn Công nghiệp Dược đã luôn động viên,
chia sẻ và tạo niềm vui, động lực cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố mẹ, chị gái và tất cả bạn
bè đã luôn yêu thương, ủng hộ, là chỗ dựa tinh thần vững chắc để tôi có được ngày
hôm nay!
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2020
Sinh viên
Đào Thị Yến

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN .......................................................................................... 3

1.1. Giới thiệu đôi nét về afatinib ......................................................................................... 3
1.1.1. Khái quát về afatinib ................................................................................................. 3
1.1.2. Ứng dụng của afatinib trong điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ ...................... 3
1.1.3. Một số phương pháp tổng hợp afatinib ..................................................................... 4
1.2. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6nitro-7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) .................................................... 6
1.2.1. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl sulfon ........................................................ 6
1.2.2. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl fluorid ..................................................... 10
1.2.3. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất phenol ............................................................. 12
1.3. Phân tích định hướng lựa chọn phương pháp tạo trung gian ether ............................. 13
CHƯƠNG 2.

NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU.. ................................................................................................................ 15
2.1. Nguyên liệu và thiết bị ................................................................................................ 15
2.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................................. 15
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ...................................................................................................... 16
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 17
2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 17
2.3.1. Tổng hợp hóa học .................................................................................................... 17
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của chất tổng hợp được ....................................................... 18

2.3.3. Xác định cấu trúc của chất tổng hợp được ............................................................. 18
CHƯƠNG 3.

THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................. 19


3.1. Kết quả thực nghiệm.................................................................................................... 19
3.1.1.

Tổng

hợp

(S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3-

yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl sulfon (phương pháp 1). ................................ 19
3.1.2.

Tổng

hợp

(S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3-

yl)oxy)quinazolin-4-amin từ aryl fluorid (phương pháp 2). .............................................. 23
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết .................................................................................................. 26
3.3. Xác định cấu trúc chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ ................................... 27
3.2.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) ................................................................... 27
3.2.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) .................................................................. 27
3.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ....................................................................... 28

3.3. Bàn luận ....................................................................................................................... 30
3.3.1. Bàn luận về các phản ứng tổng hợp hóa học .......................................................... 30
3.3.2. Bàn luận về kết quả phân tích phổ .......................................................................... 36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
δ
13

Độ chuyển dịch hóa học
C-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear
magnetic resonance)

1

H-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear
magnetic resonance)

AUC

Diện tích dưới đường cong

Cmax

Nồng độ thuốc tối đa trong huyết tương

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DCM

Dicloromethan

DMF

N,N-Dimethylformamid

DMSO

Dimethyl sulfoxid

đvC

Đơn vị Carbon

EGFR

Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (Epidermal growth

factor receptor)

FDA

Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and
Drug Administration)

g

Gam

h

Giờ

HER2

Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô ở người 2 (Human
Epidermal growth factor receptor 2)

HER4

Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô ở người 4 (Human
Epidermal growth factor receptor 4)

IR

Bức xạ hồng ngoại (Infrared)

KLPT

Khối lượng phân tử

m/z

Tỷ số giữa khối lượng và điện tích của các ion

MS

Phổ khối lượng (Mass spectrometry)

MTBE

Methyl tert-butyl ether

NSCLC

Ung thư phổi không tế bào nhỏ (Non-small cell lung
cancer)


Rf

Hệ số lưu giữ (Retention factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

STT

Số thứ tự

t-BuOK

Kali tert-butoxid

Tmax

Thời gian thuốc đạt nồng độ tối đa trong huyết tương

THF

Tetrahydrofuran

TKI

Chất ức chế tyrosin-kinase (tyrosine-kinase inhibitor)

to

Nhiệt độ

tonc

Nhiệt độ nóng chảy


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Danh mục các dung môi, hóa chất................................................................ 15

Bảng 2.2. Danh mục các dụng cụ, thiết bị ....................................................................16
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol nguyên liệu và alcol đến hiệu suất phản ứng 1 ....20
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol alcol và t-BuOK đến hiệu suất phản ứng 1..........20
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng 1 ....................................21
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol các chất tham gia đến hiệu suất phản ứng 1’ .......22
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol nguyên liệu và alcol đến hiệu suất phản ứng 2 ....24
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol alcol và t-BuOK đến hiệu suất phản ứng 2..........24
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 2 ......................................25
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của base đến thời gian và hiệu suất phản ứng 2 ........................ 26
Bảng 3.9. Giá trị Rf và khoảng nhiệt độ nóng chảy của hợp chất 7 .............................. 26
Bảng 3.10. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của hợp chất 7 .....................................27
Bảng 3.11. Kết quả phân tích phổ khối lượng của hợp chất 7 ......................................27
Bảng 3.12. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 7 và phổ tham khảo ...........28
Bảng 3.13. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của hợp chất 7........................................29
Bảng 3.14. So sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp tạo ether 7 .......................... 35


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của afatinib dimaleat ......................................................... 3
Hình 1.2. Quy trình tổng hợp afatinib theo Juergen Schroeder và cộng sự (2007) ........5
Hình 1.3. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 theo J. Schroeder và cộng sự (2007)........7
Hình 1.4. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 từ dẫn chất sulfon với base NaH/DMF ....7
Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp ether 7 từ dẫn chất aryl clorid................................................8
Hình 1.6. Sơ đồ tạo ether từ dẫn chất quinazolin-4-on trong tổng hợp afatinib .............9
Hình 1.7. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl sulfon ........................................................... 9
Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 theo F. Himmelsbach và cộng sự (2002)
.......................................................................................................................................10
Hình 1.9. Sơ đồ phản ứng tạo trung gian ether 7 từ aryl fluorid với base t-BuOK/THF
.......................................................................................................................................11
Hình 1.10. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl fluorid ........................................................ 12

Hình 1.11. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất phenol. .............................................................. 13
Hình 1.12. Sơ đồ dự kiến phản ứng tạo trung gian ether 7 trong tổng hợp afatinib .....14
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin .............................................................................................. 17
Hình 3.1. Cơ chế tạo alcolat từ alcol và base mạnh ...................................................... 30
Hình 3.2. Cơ chế chung của phản ứng tạo trung gian ether 7 ......................................31
Hình 3.3. Cơ chế phản ứng tạo trung gian ether 7 từ dẫn chất aryl sulfon...................32
Hình 3.4. Cơ chế phản ứng tạo trung gian ether 7 từ dẫn chất aryl fluorid ..................34


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư phổi là loại ung thư hay gặp, khó phát hiện, kết quả điều trị thấp do phần
lớn bệnh nhân được phát hiện ở giai đoạn muộn. Theo thống kê, mỗi năm trên thế giới
có khoảng 2,09 triệu người mắc mới và 1,76 triệu người tử vong do ung thư phổi [5].
Tại Việt Nam, ung thư phổi là nguyên nhân gây tử vong thứ hai ở cả nam và nữ (chỉ
sau ung thư gan), đặc biệt, ung thư phổi không tế bào nhỏ chiếm 85% [1]. Năm 2018,
Việt Nam có thêm hơn 23.000 người mắc ung thư phổi, hơn 20.000 trường hợp tử
vong và con số ấy có thể tăng lên mỗi năm.
Trong nhiều năm gần đây, những tiến bộ trong điều trị dựa trên sinh học phân tử
đã mở ra triển vọng cải thiện kết quả điều trị ung thư phổi. Các thuốc điều trị có tác
dụng tại đích cho hiệu quả cao nhờ tính chọn lọc trên từng cá thể và hạn chế độc tính
trên tuỷ xương so với thuốc gây độc tế bào. Trong đó, các dẫn xuất quinazolin có khả
năng ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (EGFR), được ứng dụng trong nhiều
nghiên cứu tổng hợp thuốc điều trị ung thư phổi [7].
Sự ra đời của afatinib (biệt dược Giotrif/Gilotrif) có ý nghĩa rất lớn đối với bệnh
nhân ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) với các đột biến có thể di căn đến các
cơ quan khác trong cơ thể [15], [19]. Nhờ có cấu trúc quinazolin điển hình, thuốc ức
chế không thuận nghịch thụ thể EGFR của tyrosin-kinase, cho hiệu quả điều trị cao và
đã được FDA công nhận [18]. Tuy nhiên giá thuốc lại quá đắt, khoảng 700 nghìn
đồng/ 1 viên, hộp 30 viên 40 mg và các nghiên cứu tổng hợp afatinib hiện chưa được
công bố tại Việt Nam. Afatinib có cấu tạo gồm khung quinazolin và các nhóm thế,

trong đó nhóm ether bất đối tại vị trí carbon số 7 là một trong những nhóm thế có vai
trò quan trọng trong việc cải thiện các tác dụng dược lý của thuốc. Chính vì vậy, việc
nghiên cứu phản ứng tạo hợp chất trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) trong quy trình tổng hợp afatinib là
cần thiết. Việc gắn nhóm thế ether vào khung quinazolin có thể theo nhiều phương
pháp khác nhau và ảnh hưởng lớn đến hiệu suất toàn quy trình [21]. Dựa trên nguồn
nguyên liệu sẵn có là dẫn chất aryl sulfon và aryl fluorid được tổng hợp tại phòng thí
nghiệm bộ môn Công nghiệp Dược, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phản
ứng tạo trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin trong quy trình tổng hợp afatinib”. Với mục tiêu:
1


Tổng hợp được chất trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin theo hai phương pháp: từ dẫn chất
aryl sulfon và từ dẫn chất aryl fluorid.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu đôi nét về afatinib
1.1.1. Khái quát về afatinib
Afatinib là thuốc điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ có tác dụng tại đích,
được Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép từ tháng 7 năm
2013 [14]. Afatinib được sử dụng dưới dạng muối dimaleat với các đặc điểm sau:
- Cấu tạo phân tử:

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của afatinib dimaleat
- Tên

khoa

học:

(E)-N-[4-(3-cloro-4-fluoroanilino)-7-[(3S)-oxolan-3-yl]

oxyquinazolin-6-yl]-4-(dimethylamino)but-2-enamid, (2Z)-2-butendioat.
- Công thức phân tử: C32H33ClFN5O11.
- Phân tử khối: 718,09 đvC.
- Phân lớp sinh dược học (BCS): Afatinib có thể chia vào nhóm 1 (độ tan cao, tính
thấm cao) hoặc nhóm 3 (độ tan cao, tính thấm kém) [22].
1.1.2. Ứng dụng của afatinib trong điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ
Biệt dược
Afatinib có biệt dược Giotrif/ Gilotrif do tập đoàn Boehringer-Ingelheim (Đức)
nghiên cứu và sản xuất. Thuốc có dạng bào chế dùng qua đường uống bao gồm viên
nén bao phim hàm lượng tương đương 20, 30, 40 hoặc 50 mg [6].
Chỉ định
Afatinib là thuốc ức chế mạnh, có chọn lọc và không thuận nghịch tyrosin-kinase
(TKI) họ thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (EGFR hay còn gọi là ErbB). Ngoài ra,
3


afatinib còn có tác dụng ức chế EGFR T790M - dạng đột biến đã kháng với các chất
ức chế EGFR thế hệ 1 [8].
Chính vì vậy, afatinib được chỉ định đầu tay cho đơn trị liệu bệnh nhân ung thư
phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) với các trường hợp [9]:
- NSCLC tiến triển tại chỗ hoặc di căn có đột biến thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì
EGFR (mất exon 19 hoặc đột biến thay thế exon 21, theo test của FDA).
- NSCLC tiến triển tại chỗ/di căn có phát triển mô vảy trong/sau hóa trị liệu platin.
- NSCLC di căn đột biến EGFR dạng L861Q, G719X và S768I (theo test của FDA).
Liều dùng
Liều dùng thông thường đối với người lớn mắc bệnh ung thư phổi không phải tế

bào nhỏ là 40 mg, 1 lần/ngày cho điều trị bước một hoặc cho bệnh nhân chưa được
điều trị trước đó bằng EGFR tyrosin-kinase. Liều dùng cho trẻ em chưa được nghiên
cứu và quyết định.
Cách dùng
Uống cả viên thuốc với nước, không bẻ, không nhai viên. Không uống cùng thức
ăn (ít nhất 1 giờ trước hoặc 2 giờ sau bữa ăn). Không ăn ít nhất 3 giờ trước hoặc ít nhất
1 giờ sau khi uống.
Thời gian điều trị
Cho đến khi bệnh tiến triển hoặc bệnh nhân không còn khả năng đáp ứng thuốc.
1.1.3. Một số phương pháp tổng hợp afatinib
Cho đến nay, có nhiều phương pháp tổng hợp afatinib của các nhà nghiên cứu trên
khắp thế giới được biết đến như:
- Phương pháp của Frank Himmelsbach và cộng sự (2002) đi từ acid 2-amino-4fluoro-5-nitrobenzoic [11]. Đây được xem như nghiên cứu đầu tiên tổng hợp được
afatinib, tuy nhiên hiệu suất toàn quy trình chưa cao.
- Phương pháp của Juergen Schroeder và cộng sự (2007) đi từ acid 2-amino-4clorobenzoic [12]. Phương pháp đi qua 9 giai đoạn, sản phẩm tạo thành là afatinib
dimaleat cho hiệu suất cao hơn, cải tiến nhiều tác nhân so với phương pháp của
Frank Himmelsbach và quy mô lớn (8,11 kg). Quy trình tổng hợp như sau:

4


Hình 1.2. Quy trình tổng hợp afatinib theo Juergen Schroeder và cộng sự (2007)
-

Phương pháp của Xuenong Xu và cộng sự qua đi từ methyl 3-amino-4hydroxybenzoat (2014) hay từ 4-cyanophenol (2015) với đặc điểm chung nguyên
liệu đều là các dẫn chất phenol [23], [24]. Hiệu suất của phản ứng cao nhưng giai
đoạn tạo cầu nối ether được thực hiện trước giai đoạn amin hóa và gắn nhóm amid
nên phải sử dụng lượng lớn alcol bất đối, làm tăng giá thành so với hai phương
pháp đầu.
Hiện nay ở Việt Nam, các quy trình nghiên cứu tổng hợp afatinib còn chưa được

công bố mặc dù công trình này có nhiều ý nghĩa thực tiễn. Chính vì vậy việc nghiên
cứu tổng hợp thành công phân tử afatinib cũng như các hợp chất trung gian tạo nên
phân tử này là rất cần thiết.

5


1.2. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)6-nitro-7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7)
Từ tổng quan các phương pháp tổng hợp afatinib, có thể thấy hầu hết các quy trình
đều đi qua phản ứng ether hóa gắn nhóm alcol bất đối ở vị trí carbon C-7 của khung
quinazolin và tạo thành hợp chất trung gian (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7).

7
Có nhiều cách gắn nhóm alcol bất đối vào khung amin quinazolin để tổng hợp
chất trung gian ether này. Tuy nhiên, các phương pháp được thực hiện hầu như đi qua
hai giai đoạn gồm: giai đoạn đầu: tạo alcolat từ alcol bất đối và một base mạnh; tiếp
theo là giai đoạn ether hóa alcolat với dẫn chất aryl sulfon, aryl fluorid hoặc dẫn chất
phenol của nhân quinazolin.
1.2.1. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl sulfon
Đây là phương pháp tạo trung gian ether dựa theo quy trình tổng hợp afatinib
dimaleat của Juergen Schroeder và cộng sự (2007).
Quy trình tổng hợp: Theo sơ đồ trình bày ở hình 1.6, phương pháp này đi từ
nguyên liệu ban đầu là dẫn chất aryl clorid 10, qua phản ứng ngưng tụ tạo dẫn chất
quinazolin-4-on. Tiếp theo đó là phản ứng cloro hóa và gắn nhóm amin thơm ở vị trí
carbon số 4. Tuy nhiên trước khi thực hiện phản ứng ether hóa tạo (S)-N-(3-cloro-4fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) sẽ đi qua
bước tạo trung gian aryl sulfon.
Hợp chất 7 được tạo thành từ dẫn chất N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7phenylsulfonyl-6-nitroquinazolin-4-amin (14) cho hiệu suất phản ứng đạt 89,6% [12].

6

Hình 1.3. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 theo J. Schroeder và cộng sự (2007)
Nhận xét: Quy trình tổng hợp ether 7 theo J. Schroeder có nhiều ưu điểm như đi
từ nguyên liệu ban đầu là dẫn chất cloro tương đối rẻ, lượng alcol sử dụng ít nên giá
thành thấp. Nguyên liệu dễ kiếm và hiệu suất riêng của phản ứng ether hóa khá cao
nên có thể áp dụng trong quy mô công nghiệp. Tuy nhiên phương pháp đi qua giai
đoạn tạo sulfon nên số giai đoạn nhiều hơn các phương pháp khác.
Sau này đã có thêm một số nghiên cứu khác được thực hiện bằng cách thay đổi
các điều kiện về xúc tác, dung môi… trong phản ứng tổng hợp 7 theo phương pháp
của Juergen Schroeder và cộng sự.
-

Nghiên cứu của nhóm tác giả Trung Quốc X. Zhang và cộng sự (2013), sử dụng
base NaH trong dung môi DMF ở nhiệt độ 0-20oC để tạo ether 7 từ 14 và 6. Tuy
nhiên, quy trình và hiệu suất phản ứng chưa được công bố [27].

Hình 1.4. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 từ dẫn chất sulfon với base NaH/DMF

7


-

Nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc Feng Xiaoqing và các cộng sự năm
2017 đã tiến hành phản ứng tạo 7 từ dẫn chất aryl clorid, muối sulfonat và alcol; đi
qua hai giai đoạn cho hiệu suất đạt 97,8% [10]. Sơ đồ phản ứng như sau:

Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp ether 7 từ dẫn chất aryl clorid
Phản ứng gồm hai quá trình: Giai đoạn đầu là phản ứng sulfon hóa của aryl clorid

(14a) với natri benzensulfonat ở 90oC. Tiếp theo là tạo alcolat từ 6 và t-BuOK trong
DMF, làm lạnh ở 0oC. Sau đó, phối hợp hai phản ứng ở 30oC thu được sản phẩm 7
[10]. Đây có thể xem như phản ứng onepot, cải tiến từ phương pháp tạo ether của
Juergen Schroeder và cộng sự (2007). Tuy nhiên, phương pháp này của Feng Xiaoqing
và cộng sự đòi hỏi thời gian phản ứng lâu, cần kiểm soát nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
phản ứng.
Trong các quy trình tổng hợp afatinib, ngoài các phản ứng đi quan trung gian
ether 7 từ dẫn chất sulfon của quinazolin-4-amin và alcol bất đối 6 như của Juergen
Schroeder và cộng sự, theo tài liệu [6], có thể thực hiện phản ứng ether hóa alcol với
dẫn chất quinazolin-4-on. Quy trình này thực hiện phản ứng ether hóa trước và có đi
qua giai đoạn tạo trung gian sulfon; sau đó mới thực các phản ứng gắn nhóm amid và
amin tương ứng để tổng hợp afatinib.
Sơ đồ phản ứng như sau:

8


Hình 1.6. Sơ đồ tạo ether từ dẫn chất quinazolin-4-on trong tổng hợp afatinib
Dẫn chất sulfon của quinazolin-4-on được ether hóa bằng 6 với xúc tác t-BuOK
cho (S)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-on. Tuy nhiên, sản phẩm
phản ứng được tinh chế bằng sắc kí cột và hiệu suất hiện chưa được công bố [6].
Dựa trên nguồn nguyên liệu sẵn có là hợp chất aryl clorid 7-cloro-N-(3-cloro-4fluorophenyl)-6-nitroquinazolin-4-amin [2] sau khi gắn nhóm sulfon tạo 14 được tổng
hợp tại phòng thí nghiệm Hóa dược, bộ môn Công nghiệp Dược chúng tôi tiến hành
phản ứng tạo chất trung gian ether 7 như sau:

Hình 1.7. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl sulfon
Quy trình tổng hợp: Tiến hành phản ứng ether hóa hợp chất 14 và (S)-3hydroxytetrahydrofuran (6) bằng xúc tác kali tert-butoxid trong hỗn hợp dung môi
gồm THF, t-BuOH, DMF. Nhiệt độ tối ưu của phản ứng bắt đầu từ 10-20oC và nâng
dần nhiệt độ lên đến 40-50oC sau khi thêm base để phản ứng xảy ra hoàn toàn.

9


Nhận xét: Phương pháp tổng hợp trung gian ether 7 từ dẫn chất sulfon cho hiệu
suất phản ứng tương đối cao, đảm bảo được cấu hình mong muốn, làm chi phí giảm
xuống do giảm lượng alcol sử dụng, có khả năng áp dụng trong quy mô công nghiệp.
Nguyên liệu sulfon khá bền vì vậy có thể tăng nhiệt độ để phản ứng xảy ra nhanh hơn
và không cần sục khí nitơ trong quá trình phản ứng. Tuy nhiên phản ứng cần sử dụng
đồng thời nhiều dung môi để tăng độ hòa tan, gây ảnh hưởng đến môi trường và khó
khăn trong tinh chế. Hơn nữa, sau khi tổng hợp được amin quinazolin cần tạo sulfon ở
vị trí số 7 để thuận lợi cho phản ứng ether hóa nên có nhiều giai đoạn hơn, hiệu suất
toàn quy trình có thể bị giảm đi.
1.2.2. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất aryl fluorid
Dựa theo quy trình tổng hợp afatinib của Frank Himmelsbach và cộng sự lần đầu
tiên vào năm 2002.
Quy trình tổng hợp: Từ nguyên liệu ban đầu là 2-amino-4-fluoro-5-nitrobenzoic
(1) ngưng tụ với formamid ở 170°C tạo dẫn chất quinazolin-4-on sau đó cũng là giai
đoạn cloro hóa và gắn nhóm amin thơm vào carbon C-4. Tuy nhiên, phản ứng tạo chất
trung gian ether 7 đi từ dẫn chất N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-fluoro-6-nitroquinazolin
(5) theo phương pháp này không đi qua giai đoạn tạo sulfon và hiệu suất chưa cao, đạt
77% [11].

Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp trung gian ether 7 theo F. Himmelsbach và cộng sự (2002)
Phản ứng tạo ether theo quy trình của Frank Himmelsbach trực tiếp đi từ aryl
fluorid (5) nên số phản ứng ít hơn phương pháp của Juergen Schroeder và cộng sự, tuy
nhiên nguyên liệu ban đầu rất đắt nên có nhiều hạn chế về khả năng ứng dụng trong
công nghiệp.
10

Nhận xét: Phản ứng tạo ether 7 theo phương pháp của Frank đi từ aryl fluorid (5)
còn nhiều hạn chế như hiệu suất phản ứng thấp, dẫn chất amin 5 dễ bị oxy hóa sinh tạp
chất. Chính vì vậy phản ứng yêu cầu nhiệt độ thấp và điều chế alcolat trước trong gian
đoạn đầu, thời gian phản ứng cũng kéo dài hơn phản ứng tạo ether từ sulfon. Tuy
nhiên phản ứng không cần sử dụng hỗn hợp dung môi và có thể không cần qua giai
đoạn tạo sulfon.
Đến nay, đã có thêm nhiều nghiên cứu khác nhau được thực hiện để cải tiến tổng
hợp 7 từ aryl fluorid bằng cách thay đổi dung môi, base, nhiệt độ phản ứng từ đó nâng
cao hiệu suất cũng như rút ngắn thời gian đáng kể.
-

Theo nghiên cứu của Tu Yuanbiao và cộng sự (2016) [20], sử dụng base t-BuOK
trong dung môi THF, nhiệt độ 20oC cho hiệu suất cao đạt 99,5%.

Hình 1.9. Sơ đồ phản ứng tạo trung gian ether 7 từ aryl fluorid với base t-BuOK/THF
-

Theo patent CN106008480, P. Zheng và cộng sự sử dụng base NaH trong THF
cho hiệu suất 99,5%. Tuy nhiên giai đoạn đầu phản ứng sinh nhiệt nên cần làm
lạnh ở 0oC, thời gian phản ứng kéo dài, NaH phản ứng sinh khí H2 nên khó quan
sát trong quá trình phản ứng [27].

-

Theo patent WO2011084796A3, nhóm tác giả Q. Zhang và cộng sự đã thực hiện
phản ứng với base kali trimethylsilonat trong DMF ở 20oC cho hiệu suất 85%
[25].

-

Theo nghiên cứu của nhóm tác giả người Trung Quốc G. Xia và cộng sự năm
2016, phản ứng tạo ether 7 đi từ nguyên liệu 5 và sử dụng base kali tert-butylat
trong dung môi DMSO cho thời gian phản ứng rất nhanh và nhiệt độ tối ưu là
25oC, hiệu suất đạt 90% [17].

11


Từ phản ứng trên và một số nghiên cứu khác về tổng hợp 7 theo phương pháp
của F. Himmelsbach và cộng sự [20], [21], chúng tôi định hướng phản ứng tạo trung
gian ether 7 từ alcol bất đối 6 và dẫn xuất aryl fluorid 5. Trong đó, nguyên liệu 5 và
alcol 6 được tổng hợp tại phòng thí nghiệm hóa dược, bộ môn Công nghiệp Dược,
trường Đại học Dược Hà Nội [3]. Sơ đồ phản ứng như sau:

Hình 1.10. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất aryl fluorid
Quy trình tổng hợp: Ether hóa hợp chất 5 bằng alcol bất đối 6 cho sản phẩm (S)N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin
(7). Quá trình này gồm 2 giai đoạn: đầu tiên là tạo alcolat kim loại kiềm từ alcol 6 và
các base mạnh như NaH hoặc t-BuOK trong dung môi THF, sau đó phản ứng thế
nhóm fluoro ở vị trí carbon C-7 của nguyên liệu 5 tạo hợp chất trung gian ether 7.
Nhận xét: Phản ứng tạo ether 7 theo phương pháp này có ưu điểm là hiệu suất
phản ứng rất cao, dung môi khá đơn giản (chỉ sử dụng 1 dung môi là THF), dễ dàng
tinh chế và xử lý. Giống như phương pháp của Frank Himelsback do đi từ aryl fluorid
(5) nên có hạn chế là nguyên liệu dễ bị oxy hóa sinh tạp chất, không ổn định trong quá
trình bảo quản và khó khăn trong việc nâng quy mô phản ứng. Chính vì vậy phản ứng
yêu cầu nhiệt độ thấp và điều chế alcolat trước trong gian đoạn đầu.
1.2.3. Phương pháp tạo ether từ dẫn chất phenol
Ngoài các phản ứng tạo ether trong quy trình tổng hợp afatinib đã nêu trên, dẫn
chất trung gian ether 7 còn có thể được tổng hợp từ nguyên liệu là dẫn chất phenol 15
của vòng quinazolin. Đây là phương pháp được các tác giả người Trung Quốc Z. Li và
cộng sự công bố năm 2016 [13].

12


Hình 1.11. Tổng hợp (S)-N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-6-nitro-7-((tetrahydrofuran-3yl)oxy)quinazolin-4-amin từ dẫn chất phenol.
Phản ứng sử dụng xúc tác là di-isopropyl azodicarboxylat và triphenylphosphin
với dung môi THF cho hiệu suất 89% [13].
Quy trình tổng hợp: Dẫn chất phenol 15, alcol 6 và triphenylphosphin được
hoàn tan trong dung môi THF và làm lạnh ở 10oC. Sau đó nhỏ giọt di-isopropyl
azodicarboxylat trong THF trong 30 phút, tiếp tục khuấy ở nhiệt độ phòng và theo dõi
bằng sắc kí lớp mỏng đến khi hết phản ứng kết thúc.
Nhận xét: Phương pháp này không được đánh giá cao do xúc tác sử dụng tương
đối phức tạp, đồng thời nguyên liệu là dẫn chất phenol nên trong môi trường kiềm dễ
tạo phenolat. Phản ứng ether hóa có thể không đảm bảo giữ được cấu hình S mong
muốn của alcol bất đối 6.
1.3. Phân tích định hướng lựa chọn phương pháp tạo trung gian ether
Đặc điểm chung của các phương pháp tạo trung gian ether (S)-N-(3-cloro-4fluorophenyl)-6-nitro-7((tetrahydrofuran-3-yl)oxy)quinazolin-4-amin (7) trong quy
trình tổng hợp afatinib là phản ứng ether hóa gắn hợp phần alcol bất đối vào khung
quinazolin ở vị trí C-7. Tất cả các phản ứng đều được thực hiện trong dung môi thích
hợp như THF, DMF, DMSO, t-BuOH, acetonitril, dioxan... Một base mạnh được sửa
dụng với vai trò tạo alcolat kim loại kiềm từ alcol bất đối để tăng khả năng và tốc độ
phản ứng. Tuy nhiên, sau khi tham gia phản ứng xúc tác base đã bị biến đổi nên chúng
tôi coi base có vai trò là chất bổ trợ cho phản ứng. Base mạnh được sử dụng có thể là
kali tert-butoxid, natri tert-butoxid, natri tert-amylat hoặc lithi hydrid, natri
hydrid…[12].
Khả năng phản ứng bị ảnh hưởng phần lớn bởi nhóm bị tách loại và việc định
hướng nhóm thế ether vào vị trí C-7 cũng có thể không chọn lọc. Sản phẩm trung gian
ether 7 sau khi tổng hợp phải giữ được cấu hình (S) của alcol bất đối. Chính vì vậy
13

việc lựa chọn các nguyên liệu hay điều kiện phản ứng phải đáp ứng được những yêu
cầu trên.
Qua nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện các phản ứng tạo trung gian ether 7 theo
nhiều phương pháp khác nhau nhằm lựa chọn được phương pháp thích hợp cũng như
thực hiện một số cải tiến, phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
Dựa trên hai nguồn nguyên liệu có sẵn là aryl sulfon 14 và aryl fluorid 5, được
tổng hợp tại phòng thí nghiệm hóa dược, bộ môn Công Nghiệp Dược, trường Đại học
Dược Hà Nội chúng tôi định hướng nghiên cứu các phản ứng tạo trung gian ether 7
trong quy trình tổng hợp afatinib theo sơ đồ sau:

Hình 1.12. Sơ đồ dự kiến phản ứng tạo trung gian ether 7 trong tổng hợp afatinib

14


CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu và thiết bị
Để thực hiện khóa luận này, chúng tôi đã sử dụng một số dụng cụ, thiết bị, dung
môi và hóa chất của Phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược, Bộ môn Công nghiệp
Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội (xem bảng 2.1 và bảng 2.2). Ngoài ra, một số
trang thiết bị để xác định cấu trúc sẽ được nêu ở phần phương pháp nghiên cứu.
2.1.1. Nguyên liệu
Bảng 2.1. Danh mục các dung môi, hóa chất
STT

Dung môi, hóa chất

Tiêu chuẩn

Nguồn gốc

1

Alcol tert-butylic

≥99,0%

Trung Quốc

2

Dicloromethan

≥99,5%

Trung Quốc

4

Dimethyl sulfoxid

≥99,5%

Trung Quốc

3

Dioxan

≥99,5%

Trung Quốc

5

DMF

≥99,5%

Trung Quốc

6

Ethanol 96%

96,0%

Việt Nam

7

Ethanol tuyệt đối

99,5%

Trung Quốc

8

Ethyl acetat

99,5%

Trung Quốc

9

Kali tert-butoxid, 98%

98,0%

Trung Quốc

10

Khí nitơ

99%

Việt Nam

11

Methanol

99,5%

Trung Quốc

12

MTBE

≥95,0%

Trung Quốc

13

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7-fluoro-6-

Tinh khiết

Tự tổng hợp tại

SKLM

phòng thí

nitroquinazolin-4-amin

nghiệm
14

N-(3-cloro-4-fluorophenyl)-7phenylsulfonyl-6-nitroquinazolin-4-amin

Tinh khiết

Tự tổng hợp tại

SKLM

phòng thí
nghiệm

15

NaH/Mineral oil

55-60%

Trung Quốc

16

Natri sulfat khan

≥99,0%

Trung Quốc

15


17

n-hexan

≥95,0%

Trung Quốc

18

Nước cất

DĐVN V

Việt Nam

19

(S)-3-hydroxytetrahydrofuran

Tinh khiết

Tự tổng hợp tại

SKLM

phòng thí
nghiệm [3]

20

≥95,0%

THF

Trung Quốc

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ
Bảng 2.2. Danh mục các dụng cụ, thiết bị
STT

Tên dụng cụ, thiết bị

Xuất xứ

1

Bản mỏng silica gel 60 F254

Đức

2

Bình cầu loại 1, 2 cổ dung tích 50 mL, 100mL

Đức

3

Bình nhỏ giọt dung tích 100 mL

Đức

4

Bình sắc ký

Trung Quốc

5

Bếp đun bình cầu

Trung Quốc

6

Bộ lọc hút chân không Buchner

Trung Quốc

7

Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S

Thụy Sỹ

8

Cốc có mỏ dung tích 50 mL, 100 mL, 250 mL

Đức

9

Đèn hồng ngoại

Đức

10

Đèn tử ngoại

Đức

11

Giấy chỉ thị màu vạn năng

12

Giấy lọc

Việt Nam

13

Máy cất quay chân không Buchi R210

Thụy Sỹ

14

Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ-Melt

Mỹ

15

Máy khuấy từ gia nhiệt IKA

Đức

16

Nhiệt kế thủy ngân

17

Pipet chia vạch và pipet bầu 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL

Đức

18

Sinh hàn hồi lưu

Đức

19

Tủ sấy chân không WiseVen

Đức

20

Tủ sấy Memmert

Đức

Trung Quốc

Trung Quốc

16