BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ DIỆP
̉
́
NGHIÊN CỨU MỘT SÔ PHƯƠNG PHÁP TÔNG HỢP
PREGNAN VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA CHÚNG
̀
TƯ 9α-HYDROXY ANDROSTENDION
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
HÀ NỘI – 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ DIỆP
̉
́
NGHIÊN CỨU MỘT SÔ PHƯƠNG PHÁP TÔNG HỢP
PREGNAN VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA CHÚNG
̀
TƯ 9α-HYDROXY ANDROSTENDION
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 62.44.01.14
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lưu Đức Huy
Hà Nội – 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan tất cả các kết quả nghiên cứu khoa học được trình bày trong
bản Luận án này được nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Lưu Đức Huy-Viện Hóa họcViện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam-thực hiện; hoàn toàn không sử dụng
kết quả nghiên cứu của các nhà Khoa học khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
trước pháp luật về tính trung thực của các kết quả nghiên cứu này.
Tác giả luận án
NCS. Nguyễn Thị Diệp
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lưu Đưc Huy
́
đã giao đề tà i, hướng dẫn nhiệt tình, truyền cảm hứng và tạo mọi điều kiện thuận
lợi để tôi hoàn thành Luận án nà y.
Luận án này được hoàn thành tại Phòng Hóa học Steroid và Alkaloid-Viện
Hóa học-Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin cảm ơn các
đồng nghiệp trong Phòng thí nghiệm đã giúp đỡ tôi trong công tác, học tập và
nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến các Lãnh đạo và nhân viên
Phòng Đào tạo Sau Đại học của Viện Hóa học và của Học viện Khoa học và Công
nghệ cùng các đồng nghiệp trong Viện Hóa học đã động viên, giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài và bảo vệ Luận án.
Acknowledgement. This Thesis is funded by Vietnam National foundation
for Science and Technology Development (Grant No.104.01-2012.20) and
National Pharm.-Chem. Program 2007-2020 (Grant No.CNHD.ĐT.059/15-17)
Hà nội, ngày tháng
năm 2017
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Thị Diệp
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………..…………………………………1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN……………………………………..………………………….4
1.1.
Phương pháp tổng hợp mạch bên pregnane.................................................... 4
1.1.1.
Phương pháp cyanohydrin tổng hợp mạch bên pregnane ......................... 5
1.1.2.
Phương pháp acetylene tổng hợp mạch bên pregnane .............................. 7
1.2.
Phương pháp bảo vệ nhóm 3- và 20-ketosteroid ........................................... 11
1.3.
Đưa nối đôi vào vị trí 1(2), 9(11) và 16(17) của phân tử steroid .................. 14
1.3.1.
Tạo lập nối đôi ∆9(11) và ∆16(17) ................................................................... 14
1.3.2.
∆1(2) -dehydro hóa ....................................................................................... 17
1.3.2.1.
∆1(2) -dehydro hóa bằng phương pháp vi sinh ...................................... 17
1.3.2.2.
∆1(2)-dehydro hóa bằng phương pháp hóa học.................................... 19
1.4.
Tổ ng hơ ̣p ma ̣ch bên corticoid ......................................................................... 22
1.4.1.
Chuyển hoá nhóm 17-ethynyl đến mạch bên corticoid ............................ 22
1.4.2.
Chuyển hóa 20-ketopregnane đến mạch bên corticoid ............................ 25
1.5.
Tổng hợp 16β-methyl-17α-hydroxypregnane ................................................ 28
1.5.1.
Gắn mảnh 16β-methyl-17α-hydroxy vào 20-ketopregnane ..................... 28
1.5.2.
Gắn nhóm methyl vào vị trí 16β- phân tử corticosteroid .......................... 29
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM……………………………….………………………..…32
2.1.
Phương pháp dehydrat hóa 9α-OH AD tổng hợp androsta-4,9(11)-diene-
3,17-dione (Δ9-AD) (2) ................................................................................................ 32
2.2.
Phương pháp cô ̣ng hơ ̣p nitrile và o hơ ̣p chấ t 17-ketosteroid (phương pháp
cyanohydrin) ............................................................................................................... 32
Sử dụng KCN.............................................................................................. 33
2.2.1.
2.2.1.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 33
2.2.1.2.
Tổng hợp 17α-hydroxy-17β-cyanoandrosta-4,9(11)-diene-3-one (3).. 33
2.2.2.
Sử dụng acetone cyanohydrin ................................................................... 33
2.2.2.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 33
2.2.2.2.
Tổng hợp 17α-hydroxy-17β-cyanoandrosta-4,9(11)-diene-3-one (3).. 33
2.3.
2.3.1.
Phương pháp bảo vệ nhóm carbonyl ............................................................. 33
Phương pháp bảo vệ nhóm carbonyl sử dụng neopentyl glycol .............. 34
2.3.1.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 34
2.3.1.2.
Tổng hợp 17α-hydroxy-3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-17β-cyano
androsta-5,9(11)-diene (4a)……………. ...................................................................... 34
2.3.1.3.
Tổng
hợp
3,20-bis-(2,2-dimethyl
propylenedioxy)-16α,17α-epoxy
pregna-5,9(11)-diene (10a) .......................................................................................... 34
Phương pháp chung bảo vệ chức 3-keto-∆4 của phân tử steroid sử dụng
2.3.2.
ethylene glycol ............................................................................................................. 35
2.3.2.1.
Tổng hợp 3,3-(1,2-ethyleneketal)-17β-cyanoandrosta-5,9(11)-diene-
17α-ol (4b)…………… .................................................................................................. 35
2.3.2.2.
Tổng hợp 3,3-(1,2-ethyleneketal)-17α,21-dihydroxypregna-5,9(11)-
diene-20-one-21-acetate (4c)……………. .................................................................... 35
Phương pháp chung bảo vệ chức 20-keto của phân tử steroid sử dụng
2.3.3.
ethylene glycol ............................................................................................................. 35
2.3.3.1.
Tổng hợp 3,20-bis-(1,2-ethyleneketal)-16α,17α-epoxypregna-5,9(11)-
diene (10b)……. ........................................................................................................... 36
2.3.4. Tổng hợp 3,17-bis-(1,2-ethyleneketal)-androsta-5-en-9α-ol (10c)…………... 36
2.3.5. Tổng hợp 9α-hydroxy-3-methoxyandrosta-3,5-diene-17-one (4d)……….
36
Dehydrat hóa 17α-hydroxysteroid đến dẫn xuất ∆16(17) tương ứng.......... 36
2.4.
2.4.1.
Phương pháp chung ............................................................................ 36
2.4.2.
Tổng hợp 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-17-cyanoandrosta-
5,9(11),16(17)-triene (5) .............................................................................................. 37
2.5.
Phương pháp cộng hợp acetylene vào hợp chất 17-ketosteroid (phương
pháp acetylene) ........................................................................................................... 37
2.5.1.
Tổng hợp 9α,17β-dihydroxy-17α-ethynylandrosta-4-en-3-one ................... 37
2.5.2.
Tổng hợp 17α-ethynyl-17β-hydroxyandrosta-4,9(11)-diene-3-one (7) .... 37
2.6.
Phương pháp epimer hóa gián tiếp trung tâm C-17 hợp chất steroid thông
qua ester 17-ONO2 ..................................................................................................... 38
2.6.1.
Tổng hợp 17α-ethynyl-17β-nitrooxyandrosta-4,9(11)-diene-3-one (7’). . 38
2.6.2.
Tổng hợp 17β-ethynyl-17α-hydroxyandrosta-4,9(11)-diene-3-one (8) .... 38
2.7.
Phương pháp tổng hợp các 20-ketosteroid (mạch bên pregnane) ............... 38
2.7.1.
2.7.1.1.
Theo phương pháp cyanohydrin, sử dụng hợp chất cơ Mg ..................... 38
Phương pháp chung ............................................................................. 38
2.7.1.2.
Tổng hợp 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-pregna-5,9(11),16(17)-
triene-20-one (6a)…… ................................................................................................. 39
Theo phương pháp cyanohydrin, sử dụng hợp chất cơ Li ....................... 39
2.7.2.
2.7.2.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 39
2.7.2.2.
Tổng hợp pregna-4,9(11)-diene-17α-ol-3,20-dione (6b) ..................... 40
Theo phương pháp acetylene, hydrat hóa nhóm ethynyl tổng hợp
2.7.3.
pregna-4,9(11)-diene-17α-ol-3,20-dione (6b) ............................................................ 40
2.8.
Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất epoxy................................................... 40
Theo phương pháp oxy hóa nối đôi C=C liên hợp ................................... 40
2.8.1.
2.8.1.1.
Tổng hợp 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-16α,17α-epoxypregna-
5,9(11)-diene-20-one (9) .............................................................................................. 40
2.8.1.2.
Tổng hợp 16α,17α-epoxypregna-5-en-3β-ol-20-one (23)….………….. 41
Theo phương pháp dehalohydrin .............................................................. 41
2.8.2.
2.8.2.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 41
2.8.2.2.
Tổng hợp 9β,11β-epoxy-16β-methyl-17α,21-dihydroxypregna-4-en-
3,20-dione (19a)……. ................................................................................................... 41
2.8.2.3.
Tổng
hợp
9β,11β-epoxy-16β-methyl-17α,21-dihydroxypregna-1,4-
diene-3,20-dione (19b) ................................................................................................. 41
2.9.
Phương pháp tổng hợp các 16β-methyl-17α-hydroxypregnane .................. 42
2.9.1.
Phương pháp chung ................................................................................... 42
2.9.2.
Tổng hợp 3,20-bis-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-16β-methylpregna-
5,9(11)-diene-17α-ol (11a) .......................................................................................... 42
2.9.3.
Tổng hợp 3,20-bis-(1,2-ethyleneketal)-16β-methylpregna-5,9(11)-diene-
17α-ol (11b)…. ............................................................................................................ 42
2.10. Phương pháp giải phóng nhóm bảo vệ ........................................................... 42
2.10.1.
Phương pháp chung ................................................................................... 43
2.10.2.
Tổng hợp 16β-methy-17α-hydroxypregna-4,9(11)-diene -3,20-dione (12)43
2.11. Phương pháp tạo lập nối đôi ∆1(2) ................................................................... 43
2.11.1.
Phương pháp chung ................................................................................... 43
2.11.2.
Tổng hợp 16β-methyl-17α-hydroxypregna-1,4,9(11)-triene-3,20-dione
(13a)…….. ................................................................................................................... 43
2.11.3.
Tổng
hợp
pregna-1,4,9(11)-triene-17α,21-diol-3,20-dione-21-acetate
(13b)…………………………………………………………………………………43
2.12. Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid .................................................. 44
2.12.1.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid sử dụng hợp chất siêu hóa
trị của iod PhI(OAc)2 .................................................................................................. 44
2.12.1.1.
Phương pháp chung ............................................................................. 44
2.12.1.2.
Tổng hợp 16α,17α-epoxypregna-4,9(11)-diene-21-ol-3,20-dione (15) 44
2.12.1.3.
Tổng hợp 16α,17α-epoxypregna-5-en-3β,21-diol-20-one (25) ............ 45
2.12.2.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid sử dụng I2 trong môi trường
kiềm……. ..................................................................................................................... 45
2.12.2.1.
Phương pháp chung tổng hợp mạch bên corticoid qua hợp chất trung
gian 21,21-diiodide ...... ………………………………………………………………45
2.12.2.2.
Tổng hợp 21-acetoxy-16β-methylpregna-4,9(11)-diene-17α,21-diol-
3,20-dione (16a)…… ................................................................................................... 46
2.12.2.3.
Tổng hợp 21-acetoxy-16β-methylpregna-1,4,9(11)-triene-17α,21-diol-
3,20-dione (16b)…… .................................................................................................... 46
2.12.2.4.
Phương pháp chung tổng hợp mạch bên corticoid qua dẫn xuất 21-
monoiodide…… ........................................................................................................... 46
2.12.2.5.
Tổng
hợp
21-acetoxypregna-4,9(11)-diene-17α,21-diol-3,20-dione
(17)…………….. ....................................... ……………………………………………47
2.12.2.6.
Tổng
hợp
16β-chloro-17α-hydroxy-21-iodopregna-4-en-3,20-dione
(22)...…………………………………………………………………………………………… 47
2.13. Phương pháp đưa halogen vào phân tử steroid ............................................ 47
2.13.1.
Phương pháp halohydrin ........................................................................... 47
2.13.1.1.
Phương pháp chung ................................................................................. 47
2.13.1.2.
Tổng hợp 9α-bromo-16β-methyl-11β,17α,21-trihydroxypregna-4-en-
3,20-dione-21-acetate (18a)…………… ..................................................................... ..47
2.13.1.3.
Tổng
hợp
9α-bromo-16β-methyl-11β,17α,21-trihydroxypregna-1,4-
diene-3,20-dione-21-acetate (18b)………… ................................................................ 48
2.13.1.4.
Tổng
hợp
9α-bromo-11β,17α,21-trihydroxypregna-1,4-diene-3,20-
dione-21-acetate (18c).. ............................................................................................... 48
2.13.2. Phương pháp cộng mở vòng epoxy..………………………………………....48
2.13.2.1.
Tổng
hợp
16β-chloro-17α-hydroxypregna-4-en-3,20-dione
(21’’)……….…………………………………………………………………………48
2.13.2.2.
Tổng
hợp
16β-chloropregna-5-en-3β,17α-diol-20-one
(24a)……………………..……………………………………………………………48
2.13.2.3.
Tổng
hợp
16β-bromopregna-5-en-3β,17α-diol-20-one
(24b)…………….…………………………………………………………………....49
2.14. Phương pháp khử halogen (dehalogen hóa) tổng hợp prednisolone acetate
(20)…………. .............................................................................................................. 49
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………… 50
3.1.
Dehydrat hóa 9α-OH AD tổng hợp androsta-4,9(11)-diene-3,17-dione (Δ9-
AD).... ........................................................................................................................... 53
3.2.
Tổng hợp mạch bên pregnane ........................................................................ 54
3.2.1.
Phương pháp cyanohydrin ........................................................................ 54
3.2.2.
Phương pháp acetylene .............................................................................. 66
3.3.
Phương pháp tổng hợp các 16β-methyl-17α-hydroxypregnane .................. 71
3.4.
Phương pháp tạo lập nối đôi ∆1(2) ................................................................... 81
3.5.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid .................................................. 83
3.5.1.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid sử dụng hợp chất siêu hóa
trị của iod PhI(OAc)2 ............................................................................................... 83
3.5.2.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid sử dụng I2 trong môi trường
kiềm….. .................................................................................................................... 85
3.5.2.1.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid qua hợp chất trung gian
21,21-diiodide…….. ..................................................................................................... 85
3.5.2.2.
Phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid qua hợp chất trung gian
21-monoiodide……. ..................................................................................................... 87
3.5.3. So sánh hai phương pháp tổng hợp mạch bên corticoid………………………90
3.6.
Phương pháp đưa halogen vào phân tử steroid ............................................ 90
3.6.1.
Theo phương pháp halohydrin .................................................................. 90
3.6.2.
Theo phương pháp cộng mở vòng epoxy .................................................. 91
3.7.
Tổng hợp các dẫn xuất epoxy theo phương pháp dehalohydrin ................. 93
3.8.
Phương pháp khử halogen (dehalogen hóa) .................................................. 95
3.9.
Đề xuất hai sơ đồ tổng hợp một số dược phẩm steroid dựa trên các
phương pháp đã nghiên cứu ở trên....... ................................................................... 96
3.9.1.
Sơ đồ tổng hợp hydrocortisone acetate và pednisolone từ 9α-OH AD .... 96
3.9.2.
Sơ đồ tổng hợp betamethasone và beclomethasone từ 9α-OH AD .......... 99
KẾT LUẬN………………………………………………………………................116
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN……………………………………118
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ……………………………...119
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………120
PHỤ LỤC…………………………………………………………………………..131
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ac
acetyl (CH3CO-)
ACN
acetonitrile (CH3CN)
AcOI
acetyl hypoiodide (CH3COOI)
AcOH
acid acetic (CH3COOH)
AcOK
potassium acetate (CH3COOK)
AD
androstenedione (C19H26O2)
ADD
androstadienedione (C19H24O2)
13
Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance
C-NMR
(phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13)
DDQ
2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone
DHEA
dehydroepiandrosterone (androsta-5-en-3β-ol-17-one)
DMF
dimethylformamide (HCONMe2)
DMSO
dimethyl sulfoxide (CH3)2SO
Đ.nc
Điểm nóng chảy
DPA
16-dehydropregnenolone acetate (3β-acetoxy-5,16-pregnadien20-one)
EI
Electron Impact (ion hóa va chạm điện tử)
ESI
Electrospray Ionization (ion hóa phun mù điện tử)
eq.
equivalent (đương lượng)
Et3N
triethylamine (Et3N)
EtOAc
ethyl acetate (CH3COOC2H5)
EtOH
ethanol (C2H5OH)
Et2O
diethyl ether (C2H5)2O
g
gam
GC
Gas Chromatography (sắc ký khí)
h
hour (giờ)
1
Proton Nuclear Magnetic Resonance
H-NMR
(phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton)
HPLC
High-Performance Liquid Chromatography
(sắc ký lỏng hiệu năng cao)
HSnBu3
tri-n-butyltin hydride HSn(C4H9)3
IR
Infrared Spectroscopy (phổ hồng ngoại)
M
Mol/lit
́
Me
methyl (CH3-)
Me2CO
acetone (CH3)2CO
MeOH
methanol (CH3OH)
ml
mililit
MS
Mass Spectroscopy (phổ khối lượng)
NBA
N-bromoacetamide (CH3CONHBr)
NBS
N-bromosuccinimide (cyclo-C4H4O2N-Br)
NOESY
Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy
Ph
phenyl (C6H5-)
pH
power of Hydrogen, độ acid hay base của dung dịch
PhI(OAc)2
phenyliodine diacetate
PIFA
phenyliodine bis(trifluoroacetate) PhI(OCOCF3)2
pka
logarit of acid dissociation constant, hằng số phân ly acid
ppm
parts per million, một phần triệu
Py
Pyridine
Rf
Retardation factor, tỉ số giữa sự di chuyển của chất tan và dung
môi
SKBM
sắc ký bản mỏng
t-BuOH
tert-butanol (t-C4H9OH)
THF
tetrahydrofuran (cyclo-C4H8O)
TLC
Thin-Layer Chromatography (sắc ký bản mỏng)
TMS
tetramethyl silane (Me4Si)
toptn
nhiệt độ phòng thí nghiệm
p-TSA
acid para-toluenesunfonic (p-CH3C6H4SO3H)
9α-OH AD
9α-hydroxyandrostenedione (C19H26O3)
∆9-AD
androsta-4,9-diene-3,17-dione (C19H24O2)
́
DANH MỤC CAC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 3.1. Phương pháp cyanohydrin và phương pháp acetylene xây dựng
50
mạch bên pregnane
Sơ đồ 3.2. Tổng hợp 16β-methyl-17α-hydroxypregnane và xây dựng mạch
51
bên corticoid
Sơ đồ 3.3. Dehydro hóa 1(2); dehalogen hóa và xây dựng mạch bên corticoid
52
Sơ đồ 3.4. Dehydro hóa 1(2); xây dựng mạch bên corticoid; halohydrin
52
hóa và dehalohydrin hóa
Sơ đồ 3.5. Xây dựng mạch bên pregnane theo phương pháp cyanohydrin
55
Sơ đồ 3.6. Xây dựng mạch bên pregnane theo phương pháp acetylene
66
Sơ đồ 3.7: Tổng hợp 16β-methyl-17α-hydroxypregnane
71
Sơ đồ 3.8. Tổng hợp hydrocortisone acetate và prednisolone từ 9α-OH AD
98
Sơ đồ 3.9. Tổng hợp betamethasone và beclomethasone từ 9α-OH AD
100
̉
̉
́
DANH MỤC CAC BANG BIÊU
Bảng 3.1. Số liệu phổ 1H-NMR của các hợp chất: 1, 2, 3, 4a, 4b, 5, 6a, 6b.....................65
Bảng 3.2. Số liệu phổ 1H-NMR của các hợp chất: 6a, 9, 10a, 10b, 11a, 11b, 12.............80
Bảng 3.3. Tín hiệu cộng hưởng từ proton nhóm CH2-21 của các corticoid…………….89
Bảng 3.4. Các đặc trưng vật lý và dữ liệu phổ của các chất đầu, các hợp
chất trung gian và các sản phẩm cuối………………………………….……….……..102
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 3.1. Phổ 1H-NMR của androsta-4,9(11)-diene-3,17-dione (Δ9-AD) (2)
54
Hình 3.2. Phổ ESI-MS của 17α-hydroxy-17β-cyanoandrosta-4,9(11)-diene-
57
3-one (3)
Hình 3.3. Phổ 1H-NMR của 3,3-(1,2-ethyleneketal)-17β-cyano
59
androsta-5,9(11)-diene-17α-ol (4b)
Hình 3.4. Phổ IR của 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-17-cyano
61
androsta-5,9(11),16(17)-triene (5)
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-17-
61
cyanoandrosta-5,9(11),16(17)-triene (5)
Hình 3.6. Phổ 1H-NMR của 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-
63
pregna-5,9(11),16(17)-triene-20-one (6a)
Hình 3.7. Phổ IR của pregna-4,9(11)-diene-17α-ol-3,20-dione (6b)
64
Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của 17α-ethynyl-17β-hydroxyandrosta-4,9(11)-
68
diene-3-one (7)
Hình 3.9. Phổ IR của 17β-ethynyl-17α-hydroxyandrosta-4,9(11)-diene-3-one
70
(8)
Hình 3.10. Phổ 1H-NMR của pregna-4,9(11)-diene-17α-ol-3,20-dione (6b)
71
Hình 3.11. Phổ 1H-NMR của 3,3-(2,2-dimethyl propylenedioxy)-16α,17α-
73
epoxypregna-5,9(11)-diene-20-one (9)
Hình 3.12. Phổ 1H-NMR của 3,20-bis-(1,2-ethyleneketal)-16α,17α-
74
epoxypregna-5,9(11)-diene (10b)
Hình 3.13. Phổ 1H-NMR của 3,20-bis-(1,2-ethyleneketal)-16β-methyl
75
pregna-5,9(11)-diene-17α-ol (11b)
Hình 3.14. Phổ 1H-NMR (CDCl3) của 3,20-bis-(2,2-dimethyl propylene
76
dioxy)-16β-methylpregna-5,9(11)-diene-17α-ol (11a)
Hình 3.15. Phổ 1H-NMR của 16β-methyl-17α-hydroxypregna-4,9(11)-diene-
77
3,20-dione (12)
Hình 3.16. Phổ NOESY của 16β-methyl-17α-hydroxypregna-4,9(11)-diene-
78
3,20-dione (12)
Hình 3.17. Tương tác NOESY giữa proton nhóm CH3-18 và CH3-21 với proton
79
nhóm CH3 vị trí C-16 của hợp chất 16β-methyl-17α-hydroxypregna-4,9(11)diene-3,20-dione (12)
Hình 3.18. Phổ 1H-NMR của pregna-1,4,9(11)-triene-17α,21-diol-3,20-dione-
82
21-acetate (13b)
Hình 3.19. Phổ DEPT của pregna-1,4,9(11)-triene-17α,21-diol-3,20-dione-21-
82
acetate (13b)
Hình 3.20. Phổ 1H-NMR của 16α,17α-epoxypregna-4,9(11)-diene-21-ol-
85
3,20-dione (15)
Hình 3.21. Phổ 1H-NMR của 21-acetoxy-16β-methylpregna-1,4,9(11)-triene-
86
17α,21-diol-3,20-dione (16b)
Hình 3.22. Phổ ESI-MS của 21-acetoxypregna-4,9(11)-diene-17α,21-diol-
88
3,20-dione (17)
Hình 3.23. Phổ 13C-NMR của 9α-bromo-16β-methyl-11β,17α,21-
91
trihydroxypregna-1,4-diene-3,20-dione-21-acetate (18b)
Hình 3.24. Phổ EI-MS của 16β-bromopregna-5-en-3β,17α-diol-20-one (24b)
93
Hình 3.25. Phổ 1H-NMR của 9β,11β-epoxy-16β-methyl-17α,21-
94
dihydroxypregna-4-en-3,20-dione (19a)
Hình 3.26. Phổ ESI-MS của prednisolone acetate (20)
96
1
MỞ ĐẦU
Theo nhận định chung, hiện nay Việt Nam đang phải nhập khẩu tới 90% hoạt
chất làm thuốc, 100% các thuốc có gốc steroid và nền công nghiệp hóa dược gần như
chưa có.
Ngày 10/01/2014 Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 68/QĐ-TTg phê duyệt
chiến lược quốc gia phát triển ngành dược Việt Nam giai đoạn đến năm 2020 và tầm
nhìn đến năm 2030. Theo đó, đến năm 2020, thuốc sản xuất trong nước chiếm 80%
tổng giá trị thuốc tiêu thụ trong năm, sản xuất được 20% nhu cầu nguyên liệu cho sản
xuất thuốc trong nước.
Ngay từ Đại hội Hội Hoá dược tháng 10/2007 diễn ra ở Hà Nội, phầ n lớ n ý kiế n
củ a cá c nhà khoa ho ̣c đề u đã nhâ ̣n đinh, ngà nh hóa dược Việt Nam muố n thà nh công
̣
vẫn phả i ưu tiên đi vào các nguồn hợp chất thiên nhiên như sterol đậu tương,
flavonoid…[121], coi đây là mô ̣t trong nhữ ng thế ma ̣nh củ a ngà nh.
Trướ c đây, trong linh vực tổ ng hơ ̣p cá c loa ̣i thuố c có nguồ n gố c steroid,
̃
diosgenin và solasodine chiế t xuấ t từ Dioscorea và Solanum tương ứng, đươ ̣c coi là
cá c nguyên liệu số một. Tuy nhiên cá c cây nà y phải trồng trên đất nông nghiệp nhiều
năm mới có thu hoạch, do vậy giá thành cao. Từ lâu người ta đã ra sức tìm kiếm các
nguồn nguyên liệu rẻ tiền hơn. Các sterol thực vật (phytosterol) được chú ý đến nhiều
nhất vì chúng có trữ lượng rất lớn và có thể thu hồi từ phế phụ thải công nghiệp giấy,
công nghiệp mía đường và công nghiệp dầu đậu tương. Điều này đã trở thành hiện
thực sau khi phát minh ra một số chủng vi sinh phân cắt chọn lọc mạch bên các sterol
đến các 17-ketosteroid: androstenedione (AD), androstadienedione (ADD) và 9hydroxyandrostenedione (9-OH AD) [122].
Một số công ty dược lớn trên thế giới “Upjoin Co.’’ [8,49,56] của Mỹ,
“Schering” [81] của Đức, “Mitsubishi” [9,23] của Nhật đã đưa ra thị trường một số
dược phẩm steroid được bán tổng hợp từ sterol thông qua 17-ketosteroid trung gian.
Ở nước ta một số nhà máy giấy cỡ lớn đang hoạt động và đậu tương là một nông
sản quan trọng thứ ba với sản lượng hàng trăm ngàn tấn/ năm. Do vậy thu hồi sterol từ
phế phụ thải của hai ngành sản xuất trên là một vấn đề thời sự có ý nghĩa khoa học,
kinh tế, xã hội và môi trường to lớn.
2
Ở Việt Nam từ 1990 đến nay nhóm nghiên cứu của Lưu Đức Huy và cộng sự đã
nghiên cứu nhằm hoàn thiện một số phương pháp mới chuyển hoá sterol đến corticoid
thông qua 17-ketosteroid trung gian. Mục đích cuối cùng là đưa ra một sơ đồ mới hiệu
quả tổng hợp corticoid từ sterol thay thế cho các sơ đồ trước đây tổng hợp chúng dựa
trên nguyên liệu cũ không còn tương lai diosgenin và solasodine.
Năm 2006, lần đầu tiên Lưu Đức Huy và các đồng tác giả [123] đã công bố kết
quả chuyển hoá vi sinh rất hiệu quả phytosterol, nguyên liệu Việt Nam, đến AD và
ADD.
Năm 2007, Bộ Khoa học Công nghệ đã phê duyệt nhiệm vụ Nghị định thư hợp
tác với Liên bang Nga “Nghiên cứu công nghệ vi sinh chuyển hoá phytosterol đến
androstenedione (AD) và 9-hydroxy AD sử dụng trong công nghiệp hoá - dược” do
Lưu Đức Huy làm chủ nhiệm. Từ kết quả nhận được Lưu Đức Huy và cộng sự Nga đã
có công bố công nghệ chuyển hóa vi sinh phytosterol đến AD và 9α-OH AD [124] với
hiệu suất trung bình đạt 70% và 75-80%, tương ứng. Công nghệ còn được nghiên cứu
cải tiến, nâng cấp nhờ áp dụng phương pháp xúc tác Immobil [125].
Về nguyên tắc khi nguyên liệu đầu là diosgenin hay solasodine, sau khi phân cắt
chọn lọc mạch nhánh ta đã có được mạch bên pregnane; khi chuyển sang sterol ta nhận
được 17-ketosteroid (AD, ADD, 9α-OH AD…), tức là chưa có mạch bên pregnane.
Như vây, một trong số các nhiệm vụ quan trọng nhất là xây dựng mạch bên pregnane.
Trong đó phương pháp cyanohydrin và phương pháp acetylene có triển vọng ứng dụng
nhất.
Trong phạm vi của luận án này, chúng tôi đă ̣t ra nhiê ̣m vu ̣ nghiên cứu và hoàn
thiện mô ̣t số phương pháp tổ ng hơ ̣p pregnane và một số dẫn xuất của chúng từ 9α-OH
AD như sau:
1.
Dehydrat hóa 9α-OH AD tổng hợp androsta-4,9(11)-diene-3,17-dione (Δ9-AD)
2.
Nghiên cứu so sánh hai phương pháp có giá trị thực tiễn nhất tổng hợp mạch bên
pregnane từ 17-ketosteroid là phương pháp acetylene và phương pháp
cyanohydrin
3.
Phương pháp tạo lập nhóm chức 16β-methyl-17α-hydroxypregnane
4.
Phương pháp tạo lập nối đôi ∆1(2)
5.
Phương pháp tạo lập mạch bên corticoid
3
6.
Một số phương pháp phụ trợ khác như: tạo lập 9β,11β-epoxy; 16α,17α-epoxy;
đưa nhóm OH vào vị trí 11β-; tạo lập nhóm chức 9α-bromo-11β-hydroxy; bảo vệ
các nhóm 3- và 20-keto…
Các phương pháp này là một phần của chương trình lớn hơn và bao quát hơn của
nhóm nghiên cứu do Lưu Đức Huy phụ trách, nghiên cứu tổng hợp các loại thuốc có
gốc steroid đặc biệt là các corticoid. Dựa trên các phương pháp này chúng tôi cũng đề
xuất hai sơ đồ lựa chọn hoàn chỉnh tổng hợp một số thuốc gốc steroid như:
hydrocortisone acetate, prednisolone, betamethasone, beclomethasone từ 9α-OH AD.
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Phương pháp tổng hợp mạch bên pregnane
Pregnane là một lớp chất steroid với mạch nhánh gồm hai nguyên tử C
(20CH221CH3) gắn ở vị trí C-17. Tấ t cả cá c steroid đề u có hê ̣ thố ng khung
cyclopentanoperhydrophenanthrene bao gồ m ba vò ng cyclohexane (A, B, C) và
một vò ng cyclopentane (D).
Khung steroid
Khung pregnane
Tổng hợp corticosteroid nói chung, 20-ketopregnane nói riêng, từ 17ketoandrostene có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp sau đây [1-5].
(1) Phương pháp cyanohydrin: 17-ketosteroid được ngưng tụ chọn lọc lập thể
với HCN; 17-cyano-17-hydroxyandrostene tạo thành được alkyl hoá bằng tác nhân
Grignard hay CH3Li.
(2) Ứng dụng phản ứng Wittig, tức là phản ứng của chức carbonyl (C=O) hợp
chất 17-ketosteroid với triphenylphosphonium ylid (Ph3PCR1R2) tạo thành alkene
(C=CR1R2) và triphenylphosphine oxid (Ph3PO).
(3) Ứng dụng phản ứng ngưng tụ Knoevenagel: ngưng tụ xúc tác base 17ketosteroid với hợp chất có nguyên tử hydro linh động như methoxy-, ester
cyanoacetic, isocyanoacetate, nitromethane v.v... tiếp theo, oxy hoá liên kết đôi Δ17(20).
(4) Ứng dụng phản ứng Reformatskii: tương tác 17-ketosteroid với ester của acid
carboxylic thế -halogen có mặt Zn và sau đó oxy hoá liên kết đôi Δ17(20).
(5) Phương pháp acetylene, tức là 17-ketosteroid được ngưng tụ với acetylene;
17-ethynyl-17-hydroxyandrostene tạo ra sẽ được chuyển hoá đến pregnane bằng
những phương pháp khác nhau. Con đường acetylene bắt đầu phát triển chỉ vào những
năm gần đây khi có được khả năng rõ ràng 17-ethynyl hoá định hướng lập thể 17-
- Xem thêm -
.PDF 
152 
667 
142 
