Tài liệu Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 1-methyl isoquinolin-3-carboxylat

Bộ YTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI • • • • NGUYỄN THỊ LAN HƯOÍNG TỎNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 1METHYL ÌSOQUINOLIN-3CARBOXYLAT KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP Dược sĩ • • • Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyền Đình Luyện Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội TkUốNíĩ ĐKDlíợc HẨNỘỉ 1 THƯViỆM ^ N a à y ........ SoĐKCB:, Hà Nội-2011 Ị th á n g ........ năm 2 0 ........ị LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xỉn bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện đã trực tiếp hưởng dẫn, cho tôi những lời khuyên quí báu và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi ưong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khỏa luận tốt nghiệp này. Tôi xỉn chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đặc biệt là DS. Nguyễn Văn Hải, anh Phan Tiến Thành và anh Nguyễn Văn Giang của tổ môn Tổng hợp Hóa dược đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Trong quả trình thực hiện khỏa luận tôi đã nhận được sự giúp đờ của các cán bộ Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam cũng thư viện trường Đại học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơnl Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ và bạn bè - những người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sổng và học tập! Hà Nội, Ngày 12 tháng 5 năm 2011. Sinh viên NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................1 Chương I. TỔNG QUAN.................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu về nhân isoquinolin..................................................................2 1.1.1. Tính chất vật lý...................................................................................... 2 1.1.2. Tính chất hóa học.................................................................................. 2 1.1.3. Phân loại nhân isoquinolin....................................................................4 1.1.4. Phương pháp tổng hợp...........................................................................8 1.2. Tổng quan về dẫn chất methyl 7-hydroxy-l-methyl isoquinolin-3carboxylat........................................................................................................ 1 2 1.2.1. Hoạt tính sinh học của dẫn chất isoquinolin-3-carboxylat............ 13 1.2.1.1. Hoạt tính chống ung thư.................................................................... 13 1.2.1.2. Hoạt tính chổng đông máu................................................................ 13 1.2.1.3. Hoạt tính chống HCV........................................................................16 1.2.2. Một số phương pháp tổng hợp dẫn chất isoquinolin-3-carboxylat.l7 1.2.2.1. Phương pháp Pictet-Spengle.............................................................. 17 1.2.2.2. Phương pháp Bischler-Napieralski....................................................19 1.2.2.3. Phương pháp Pomerantz Pristch......................................................21 Chương II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ..................22 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị dụng cụ........................................................22 2.1.1. Nguyên liệu........................................................................................... 22 2.1.2. Thiết bị dụng cụ....................................................................................22 2 .2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 23 2.2.1. Phương pháp tổng họp dẫn chất isoquinolin-3-carboxylat...............23 2.2.2. Phương pháp thử tác dụng chống đông máu của sản phẩm..............25 Chương III. THựC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................26 3.1. Tổng hợp methyl 2-amino-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat (i)....... 27 3.2. Tổng họp methyl 2-acetamido-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat (ii)...30 3.3. Tổng họp methyl 7-hydroxy-l-methyl-3,4-dihydroisoquinolin-3carboxylat (iii)................................................................................................. 33 3.4. Thử tác dụng chống huyết khối của sản phẩm (iii)................................ 37 3.5. Kết quả phân tích số liệu các phổ các sản phẩm.................................. 37 3.5.1. Phổ hồng ngoại IR................................................................................. 37 3.5.2. Phổ cộng hưởng từ 'H-NMR................................................................ 39 3.6. Bàn luận.....................................................................................................40 3.6.1. v ề các phản ứng.................................................................................... 40 3.6.2. về các phổ..............................................................................................42 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT............................................................................... 43 4.1. Kết luận..................................................................................................... 43 4.2. Đề xuất.......................................................................................................43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất phản ứng tạo L-tyrosin methyl ester................................................................................ 30 Bảng 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng tạo N-acetyl L-tyrosin methyl ester.................................................................... 33 Bảng 3: Kết quả chổng đông của (iii)........................................................ 38 Bảng 4: sổ liệu phổ IR của các chất (ii), (iii)...............................................39 Bảng 5: số liệu phổ 'H-NMR của methyl 2-acetamido-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat....................................................................................................... 41 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Sơ đồ quy trình tổng hợp methyl 2-amino-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat.......................................................................................................29 Hình 2: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất phản ứng tạo L-tyrosin methyl ester......................................................................................30 Hình 3: Sơ đồ quy trình tổng hợp methyl 2-acetamido-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat..........................................................................................................32 Hình 4: Ảnh hưởng của tỷ lệ ĨÌ2 : ĩii tới hiệu suất phản ứng tạo N-acetyl L-tyrosin methyl ester......................................................................................34 Hình 5: Sơ đồ quy trình tổng hợp methyl 7-hydroxy-l-methyl-3,4dihydroisoquinolin-3 -carboxylat.....................................................................37 ĐẶT VẤN ĐẺ • Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển tạo điều kiện cho các ngành sản xuất phát triển trong đó có ngành Dược. Trong những năm gần đây ngành Dược đã thu được nhiều thành tựu trong việc phát triển các sản phẩm thuốc phục vụ nhu cầu chăm sóc và bảo vệ sức khỏe người dân. Góp phần to lớn vào việc nâng cao đời sống xã hội, kéo dài tuổi thọ. Gần đây nhóm họp chất isoquinolin-3-carboxylat đang thu hút được rất nhiều sự chú ý của các nhà khoa học bởi hoạt tính sinh học phong phú như: tác dụng chống đông máu, chống HCV, chống ung thư, giảm đau, chống co thắt cơ trơn, điều trị bệnh động kinh, bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer, bệnh thoái hóa khớp, bệnh viêm khớp, giảm triệu chứng suy giảm trí nhớ ở bệnh nhân HIV, tác dụng trên hệ tim mạch (ức chế enzym Angiotensin )...[2, 5, 7, 14, 16, 19, 20, 29] Những nghiên cứu trước đây đã tìm ra được nhiều phương pháp tổng họp nhân isoquinolin, một số phương pháp cổ điển như: phương pháp BischlerNapieralski, phương pháp Pictet Spengler, phương pháp Pictet-Gams, phương pháp Pomerantz Fristch...Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu tìm ra những phương pháp mới để thu được sản phẩm tinh khiết với hiệu suất cao hơn. Với đề tài này chúng tôi đi vào nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất của isoquinoIine-3-carboxyIat từ nguyên liệu chính là L-tyrosin với 2 mục tiêu chính như sau: 1. Tổng hợp được hợp chất methyl 7-hydroxy-1-methyl 3,4-dỉhvdro isoquỉnolỉn-3-carboxylat. 2. Thử tác dụng chống đông máu của dẫn chất methyl 7-hydroxy-1-methyl 3,4-dỉhydroisoquỉnolỉn-3-carboxylat. Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về nhân isoquinolin. Công thức cấu tạo và cách đánh số danh pháp [13] Tên khoa học: 2-benzazin, benzo [c] pyridin. L L L Tính chất vật lý Tan trong ethanol, diethyl ether, carbon disulfid và các dung môi hưu cơ thông thường. Tan trong dung dich acid loãng (dung dịch acid H C l, H2 SO4 ). 1.1.2. Tính chất hóa học Do cấu tạo cùa isoquinolin gồm 1 vòng benzen và 1 vòng pyridin, tổng thể bộ khung tưoTig tự naphtalen [ 1 2 ]. - Tính chất như pyridin: thể hiện ở vị trí N ( có đôi e tự do), vòng benzen sẽ hút e làm cho N mang điện tích dương. Vì vậy tác nhân ái nhân sẽ tấn công vào pyridin, tác nhân ái điện tử sẽ tấn công vào vòng benzen [ 1 1 ]. - Tính chất tương tự như naphtalen: thể hiện ở các vị trí còn lại. 1.1.2.1. Phản ứng thế ái điện tử[\, 11, 12] NO2 HNO3 .N H 2SO 4 1.1.2.2. Phan img the di nhdn [1, 11, 12, 23] NaOH,KOH 240°C 70% 1.1.2.3 Phan img oxi hoa [11] [O] KMn0 4 Pyridin-3,4-dicarboxylic acid 1.1.2.4. Phan img khie hoa [11] H2 Pt HCl 12N «_____ t 70% 1.1.2.5. Mot sophdn ung khdc [11,25] • Tao acid isoquinalic [25] H2,Pt MeOH 87% PhCOCl, KCN NCOPh 'CN Phản ứng của isoquinolin N-Oxyd [11] AcOH ■AcOH ỎAc 1.1.3. Phân loại nhân isoquỉnolin Nhóm này có nhiều alkaloid được sử dụng trong điều trị, được chia làm 9 nhóm sau: [ 1 , 26] * Nhỏm beniylỉsoquỉnolỉn Là một trong những nhóm phổ biến nhất trong nhóm isoquinolin. Chúng được tìm thấy trong rất nhiều họ cây như: Annonaceae, Arỉstolochỉaceae, Berberidaceae, Eupomatỉaceae, Hernandỉaceae, Pabaceae, Fumariaceae, Lauraceeae, Papaveraceae,...Mặị khác, các họp chất nhóm này có thể được sinh tổng họp từ dẫn chất của Tyrosin. Các alcaloid nhóm này có nhiều ứng dụng quan trọng trong y dược học. Điển hình là Papaverin trong nhựa thuốc phiện với tác dụng giãn cơ trơn, điều trị đau thắt ngực. *Nhóm Tetrahyrdroisoquinolỉn Đại diện của nhóm này có thể kể đến anhalinin trong Anhalinỉum lewinii với tác dụng ức chế cholinergic. *Nhóm Aporphin Các alcaloid này có tác dụng đối kháng với dopamin. Khi tác dụng với thụ thể này, nó có thể gây chống co giật. Phổ biến trong nhóm này phải kể đến Apomorphin, ngoài tác dụng chống co giật, ngoài ra nó còn có tác dụng điều trị rối loạn tình dục. *Nhóm Protoberberỉn: Đây là nhóm chứa các alcaloid được phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng được tách chiết từ các họ cây như: Alangỉaceae, Annonaceae, Berberidaceaa, Fabaceae, Papaveraceae, Rhamnaceae, Phellỉnaceae, Symplocaceae, Rutaceae, Combretaceae, Aralỉaceae, Apiaceae, Caprifoliaceae, w ...Ngoài ra chúng cũng có thể được sản xuất bằng nuôi cấy tế bào. Nổi bật trong nhóm này phải kể đến Berberin được chiết từ cây Hoàng liên, họ Jatrorrhiza Palmata với tác dụng kháng khuẩn tổng hợp, kháng nấm, trị Trypanosoma, trị amip, trị Leishmania. Do vậy, nó được dùng nhiều trong bệnh sốt rét, các bệnh amip và bệnh Leishmania (một bệnh thưòng gặp ở vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới). *Nhóm Morphỉnan N—R3 Gồm các alcaloid trong nhựa thuổc phiện như Morphin, Codein, Thebain... Các alcaloid này được biết đến với tác dụng ức chế thần kinh trung ương. Tác dụng của nhóm này bao gồm giảm đau, gây ngủ, an thần. Ngoài ra còn được biết đến với tác dụng ức chế ho mạnh mẽ. *Nhóm Benzophenanthradin Được tìm thấy nhiều trong Fumarỉaceae, Papaveraceae, Rutaceae... Các alcaloid cụ thể có thể được kể đến như Sanguinarine, Chelerythrine với tác dụng kháng nấm, chống viêm. * Nhóm Phthalỉdisoquinolin Nhóm này thường được tìm thấy trong các cây họ Papaveraceae, Berberidaceae. Alcaloid được biết đến nhiều nhất của nhóm này là Bicucullin với tác dụng đối kháng GABA nên được điều trị trong các bệnh trầm cảm, Parkinson... Ngoài ra còn kể đến Narcotine với tác dụng giảm ho, giảm co thắt cơ trơn, và đặc biệt là không gây nghiện như các alcaloid có nguồn gốc tìr cây thuốc phiện. * Nhỏm Emetin 8 Alcaloid đơn giản nhất của nhóm này là Emetin trong cây Ipeca, có tác dụng diệt kí sinh trùng lỵ Entamoeba hystolytỉca nên được dùng để chữa bệnh lỵ amip 1.1.4. Phương pháp tổng hợp Có nhiều phương pháp để tổng hợp nên dẫn chất của isoquinolin bao gồm: phản ứng Bischler-Napieralski, phản ứng Pictet-Spengler, phản ứng Pomeranz-Fritsch, phản ứng Pictet-Gams... 1.1.4.1. Phương pháp đóng vòng Bischler -Napieraski Đây là phương pháp phổ biến nhất trong tổng họp các dẫn chất isoquinolin [9, 26]. Phương pháp: nguyên liệu được sử dụng là arylethylamin. RCOCl NH, Cơ chế: POCI, p X NH2 R P O C I3 ^ Cl HN^R o Cl AMID Pd-C 190 °c -HCI ' X R | ậ © R - Cơ chế phản ứng đóng vòng Bischler-Napieralski gồm một bước loại phân tử H2 O trước khi đóng vòng. Bước loại nước này người ta có thể dùng một số các tác nhân như POCI3 P2O5, SOCI2, ZnCl2. Nhưng tác nhân có khả năng tách tốt nhất là POCI3 , P2 O5 . - ở giai đoạn đóng vòng tiếp theo, cần sử dụng một aren để hoạt hoá quá trình đóng vòng. Aren hay được sử dụng là toluen, benzen. - Sản phẩm đóng vòng theo phương pháp Bischler-Napieralski là dẫn chất dihydroisoquinolin. Sản phẩm này sau đó được oxy hóa để tạo thành dẫn chất isoquinolin. - Sự oxy hóa 3,4-dihydroisoquinolin thành vòng isoquinolin có thể sử dụng nhiều các tác nhân khác ngoài tác nhân Pd-C/ ở 190^c. 1.1.4.2. Phương pháp Picteí Spengler [24] Phương pháp: Phương pháp này sử dụng một phân tử phenylethylamin và aldehyd trong môi trường acid để đóng vòng sản phẩm trung gian imin. Sản phẩm thu được là tetrahydroisoquinolin thay vì dihydroisoquinolin như phản ứng BischlerNapieralski. Phương trình phản ứng: 10 MeO NH: R H Cơ chế: MeO ; nh, r - Xem thêm -