Nội dung

T¹p chÝ Hãa häc, T. 43 (3), Tr. 357 - 360, 2005 Nghiªn cøu tæng hîp piperaquin, thµnh phÇn cña thuèc chèng sèt rÐt t¸i ph¸t-Artekin §Õn Tßa so¹n 17-9-2004 NguyÔn V¨n Hïng, NguyÔn V¨n TuyÕn ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v& C«ng nghÖ ViÖt Nam Summary Plasmodium falciparum malaria remains a serious endemic disease in many parts of the world. It is estimated that 120 million cases occur worldwide each year, causing over one million deaths. The problem has been compounded by the emergence of strains of P. falciparum resistant to virtually all antimalarial agents. Resistance to chloroquine has now spread to almost all areas where malaria is endemic. Chloroquine-resistant strains are typically cross resistant to all drugs of relative chemical structure, and therefore the need for finding new molecules with novel modes of action is urgent. In an effort to discover active compounds against the chloroquine resistant malaria, several bis(quinolyl)piperazines such as piperaquine (13,228RP) have been reported. Piperaquine has been effectively used in combination with dihydroartemisinin for treatment of the CQ-resistant malaria in Vietnam. However, Vietnam is still dependent upon the import of this compound. In this article we report the synthesis of piperaquine in order to come self-sufficient for anti-malarial drugs. I - Më ®Çu BÖnh sèt rÐt ë ng êi l c¨n bÖnh nguy hiÓm, g©y ra chñ yÕu bëi kÝ sinh trïng Plasmodium falciparum. Theo th«ng kª cña tæ chøc y tÕ thÕ giíi (WHO), h ng n¨m cã kho¶ng 120 triÖu ng êi m¾c bÖnh sèt rÐt v kho¶ng mét triÖu ng êi chÕt, chñ yÕu l trÎ em. Do kh¶ n¨ng l©y lan cao nªn bÖnh sèt rÐt trë nªn v« cïng nguy hiÓm, ®Æc biÖt l ë c¸c n íc chËm ph¸t triÓn. Theo thèng kª, ë n íc ta cã kho¶ng 40 triÖu d©n sèng trong vïng sèt rÐt, kho¶ng trªn 11,5 triÖu ng êi m¾c bÖnh sèt rÐt v cã h ng ng n ng êi bÖnh chÕt h ng n¨m. MÆc dï c¸c thuèc chèng sèt rÐt truyÒn thèng quinin, cloquin, mefloquin v thuèc míi artemisinin [1 - 3] l nh÷ng thuèc chèng sèt rÐt hiÖu qu¶ ®K l m h¹n chÕ ®¸ng kÓ c¨n bÖnh n y, tuy nhiªn, do viÖc sö dông thuèc n y qu¸ l©u v ch a hîp lÝ, ®K g©y nªn sù nhên thuèc [4]. Mét sè chñng kÝ sinh trïng kh¸ng cloroquin v mefloquin ®ang lan tr n ®K l m cho bÖnh sèt rÐt c ng trë nªn nguy hiÓm. V× thÕ, viÖc t×m kiÕm c¸c thuèc chèng sèt rÐt chèng t¸i ph¸t ® îc quan t©m ®Æc biÖt cña c¸c nh khoa häc trong n íc v quèc tÕ [5 - 7]. Tõ nh÷ng nç lùc ®ã, c¸c nh khoa häc ®K ph¸t hiÖn c¸c hîp chÊt bis-quinolin [8, 9] (piperaquin, hi®roxyl piperaquin, dicloquinazin) (h×nh 1) cã ho¹t tÝnh chèng sèt rÐt trªn dßng kÝ sinh trïng kh¸ng chloroquin rÊt cao. Ngo i ra c¸c hîp chÊt bisquinolin cã thêi gian ho¹t ®éng d i v Ýt ®éc nªn ® îc sö dông hiÖu qu¶ ch÷a bÖnh sèt rÐt t¸i ph¸t. Thuèc chèng t¸i ph¸t Artekin cã th nh phÇn l ®ihi®roartemisinin, piperaquin ®K ® îc ViÖn Sèt rÐt Ký sinh trïng v C«n trïng Trung ¬ng thö nghiÖm l©m s ng v chøng minh nã l mét lo¹i thuèc cã hiÖu lùc cao. Tuy nhiªn nguån nguyªn liÖu n y cßn phô thuéc v o nguån ngo¹i nhËp tõ Trung Quèc. Nghiªn cøu tæng hîp piperaquin ®Ó chñ ®éng nguån nguyªn liÖu trong n íc l rÊt cÇn thiÕt v cÊp b¸ch. Trong b i b¸o n y chóng t«i th«ng b¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu tæng 357 hîp nguyªn liÖu n y. R N NH O O O N N N N N N O Cl N Cl O 1: cloroquin 2: artemisinin N N Cl N N Cl 3: R = H piperaquin 4: R = OH hi®roxypiperaquin N N N Cl N 5: dicloroquinazin Cl N N N Cl 6: 12,494RP H×nh 1 II - Thùc nghiÖm Phæ céng h ëng tõ proton (500 MHz) v cacbon-13 (125 MHz) ® îc ®o trªn m¸y céng h ëng tõ h¹t nh©n ph©n gi¶i cao 500 MHz (Bruker §øc). Phæ IR ® îc ®o trªn m¸y quang phæ hång ngo¹i FTIR IMPACT 410 (CHLB §øc). Phæ khèi l îng ® îc ®o trªn m¸y khèi phæ MS 5989B (Hewlett Packard, Mü). Tæng hîp 7-cloro-4-{(1-N-focmylpiperazin-4yl)]quinolin (9) Hçn hîp cña 1 g (5,05 mmol) cña 4,7dicloro-quinolin v 0,8 ml (80%) (6 mmol) cña 1-N-focmylpiperazin trong dung m«i toluen ® îc ®un håi l u cho ®Õn khi ph¶n øng kÕt thóc. Sau ®ã hçn hîp ph¶n øng ® îc xö lý víi dung dÞch Na2CO3 (5%) v chiÕt víi diclometan nhËn ® îc dung dÞch cña s¶n phÈm ph¶n øng. Dung dÞch n y ® îc röa b»ng n íc v l m khan b»ng Na2SO4. Sau ®ã nã ® îc lo¹i dung m«i ë ¸p suÊt thÊp v thu ® îc 1,4 g s¶n phÈm th«. S¶n phÈm th« n y ® îc l m s¹ch trªn cét silica gel nhËn ® îc 1,2 g chÊt 9 víi hiÖu suÊt 80% víi ®nc 129,4oC. IR (KBr): 2974, 2837, 1659 (CHO), 1574, 1426, 1372, 1230, 1006 cm-1. MS m/z: 275 [M+]. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): (ppm) 358 3,16 (2H, dt, J = 5,5 v 5,0 Hz, 2xN-CH); 3,13 (2H, t, J = 5,0 Hz, 2xN-CH); 3,68 (2H, dt, J = 4,5 v 5,5 Hz, 2xN-CH); 3,84 (2H, dt, J = 4,5 v 5,0 Hz, 2xN-CH); 6,84 (1H, d, J = 5,0 Hz, H-3); 7,45 (1H, dd, J = 9,0 v 2,0 Hz, H-6); 7,94 (1H, d, J = 9,0 Hz, H-5), 8,04 (1H, d, J = 2,0 Hz, H8), 8,14 (CHO), 8,72 (1H, d, J = 5,0 Hz, H-2). 13 C-NMR (125 MHz, CDCl3): (ppm) 39,7 (NCH2); 45,3 (N-CH2); 51,5 (N-CH2); 52,5 (NCH2); 109,3 (=CH); 121,5 (Cq); 124,5 (=CH); 126,4 (=CH); 128,7 (=CH); 134,9 (Cq); 149,8 (Cq); 151,7 (=CH ), 156,1 (Cq); 160,7 (CHO). Tæng hîp 7-cloro-4-(piperazin-1-yl)quinolin (10) Hçn hîp cña 1 g (3,62 mmol) cña chÊt 9 ® îc hßa tan trong 20 ml metanol v 20 ml HCl (2N). Hçn hîp ph¶n øng n y ® îc ®un håi l u trong kho¶ng 3 h. Sau khi ph¶n øng kÕt thóc, ® îc xö lý víi dung dÞch Na2CO3 10% v chiÕt b»ng dichlorometan. Dung dÞch s¶n phÈm ph¶n øng ® îc röa b»ng n íc, l m khan b»ng Na2SO4. Lo¹i dung m«i ë ¸p suÊt thÊp v thu ® îc s¶n phÈm th«. S¶n phÈm th« n y ® îc l m s¹ch trªn cét silica gel nhËn ® îc chÊt 9 víi hiÖu suÊt 95% víi ®nc 107oC. IR (KBr): 3261 (NH), 2942, 2830, 2744, 1569, 1423, 1379, 1227, 870, 823 cm-1. MS m/z: 247 [M+]. 1H-NMR (500 (ppm) 2,48 (NH); 3,14-3,18 MHz, CDCl3): (8H, m, 8xN-CH); 6,81 (1H, d, J = 5,0 Hz, H3); 7,40 (1H, dd, J = 9,0 v 2,5 Hz, H-6); 7,93 (1H, d, J = 9,0 Hz, H-5), 8,02 (1H, d, J = 2,5 Hz, H-8); 8,70 (1H, d, J = 5,0 Hz, H-2), 13CNMR (125 MHz, CDCl3): (ppm) 45,9 (2xNCH2); 53,4 (2xN-CH2); 108,9 (=CH); 121,8 (Cq); 125,1 (=CH); 126,0 (=CH); 128,7 (=CH); 134,8 (Cq); 145,0 (Cq); 151,8 (=CH) và 157,3 (Cq). Tæng hîp 1,3-bis{7-cloroquinolin-4-yl) piperazin-1-yl}propan (piperaquin) (3) CDCl3) (ppm) 1,83 (2H, q, J = 7 Hz, CH2); 2,56 (4H,t, J = 7 Hz, 2x N-CH2); 2,77 (8H, bs, 8x N- CH2); 2,77 (8H, bs, 8x N-CH2); 6,85 (2H, 1H, d, J = 5,0 Hz, H-3); 7,42 (2H, dd, J = 9,0 v 2 Hz, H-6); 7,95 (2H, d, J = 9,0 Hz, H-5), 8,04 (2H, d, J = 2,0 Hz, H-8); 8,72 (2H, d, J = 5,0 Hz, H-2), 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): (ppm) 24,4 (CH2); 52,2 (2xN-CH2); 53,2 (2xNCH2); 56,6 (N-CH2); 109,0 (2x=CH); 121,9 (2xCq); 125,2 (2x=CH); 126,1 (2x=CH); 128,9 (2x=CH); 134,9 (2xCq); 150,2 (2xCq); 151,9 (2x=CH ), 157,0 (2xCq). III - KÕt qu¶ v# th¶o luËn Hçn hîp cña 1 g (4,03 mmol) cña chÊt 10 v 0,41 g (2,01 mmol) cña ®ibromopropan trong dung m«i toluen ® îc ®un håi l u cho ®Õn khi kh«ng cßn nguyªn liÖu ban ®Çu. Sau ®ã hçn hîp ph¶n øng ® îc l m l¹nh v xö lý víi víi dung dÞch Na2CO3 10% sau ®ã chiÕt b»ng etyl axetat. Líp h÷u c¬ thu ® îc sau ®ã khan b»ng Na2SO4 v lo¹i dung m«i ë ¸p suÊt thÊp nhËn ® îc s¶n phÈm th«. S¶n phÈm th« n y ® îc l m s¹ch trªn cét silica gel nhËn ® îc chÊt 3 víi hiÖu suÊt 85% víi ®nc 198oC. IR (KBr): 2942, 2819, 2781, 1573, 1420, 1376, 1251, 868, 821 cm-1. MS m/z: 534 [M+]. 1H-NMR (500 MHz, Nguyªn liÖu ®Ó tæng hîp piperaquin l 4,7dicloquinolin (7) l chÊt s½n cã v cã thÓ ® îc ®iÒu chÕ trong c«ng nghiÖp. Qu¸ tr×nh tæng hîp piperaquin (3) ® îc m« t¶ theo ®¬ ®å 1. §Ó tr¸nh nhËn ® îc s¶n phÈm ng ng tô kh«ng chän läc, 4,7-dicloquinolin (7) ® îc ng ng tô víi Nformylpiperazin (8) v nhËn ® îc s¶n phÈm ph¶n øng l dÉn suÊt quinolin 9. Ph¶n øng ng ng tô n y ® îc nghiªn cøu ë c¸c ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, dung m«i v thêi gian kh¸c nhau v ®iÒu kiÖn tèi u cña ph¶n øng l ®un håi l u trong toluen ®Ó nhËn chÊt 9 víi hiÖu suÊt 80%. CHO N CHO Cl N N -HCl + Cl Cl N N N H 8 7 9 H+ H N Cl N N N N N N 3 N 1,3-dibromopropan Cl N Cl 10 S¬ ®å 1 359 TiÕp theo l ph¶n øng lo¹i nhãm b¶o vÖ. ViÖc nghiªn cøu lo¹i bá nhãm focmyl ® îc tiÕn h nh trong c¸c diÒu kiÖn kh¸c nhau. §iÒu kiÖn tèi u ® îc lùa chän l ®un håi l u trong hçn hîp MeOH/HCl (2N) v s¶n phÈm cña ph¶n øng n y nhËn ® îc víi hiÖu suÊt 95%. Cuèi cïng l ph¶n øng ng ng tô chÊt 10 víi 1,3-dibromopropan ®Ó nhËn ® îc s¶n phÈm piperaquin (3). Ph¶n øng ® îc tiÕn h nh b»ng c¸ch ng ng tô mét ® ¬ng l îng chÊt 10 víi 0,5 ® ¬ng l îng ®ibromopropan. Hçn hîp n y ® îc ®un håi l u trong toluen trong kho¶ng thêi gian 12 h v nhËn ® îc s¶n phÈm víi hiÖu suÊt 80%. Tãm l¹i, sau 3 b íc ph¶n øng chóng t«i ®K ®iÒu chÕ ® îc piperaquin víi hiÖu suÊt cao tõ 4,7-®icloquinolin (3). Tõ nh÷ng n¨m 80 c¸c nh khoa häc Trung Quèc ®K ® îc tæng hîp piperaquin. V× ch a cã c¸c t i liÖu tham kh¶o gèc nªn chóng t«i ch a so s¸nh ® îc hiÖu qu¶ cña ph ¬ng ph¸p n y víi c¸c ph ¬ng ph¸p ®K th«ng b¸o tr íc ®©y, tuy nhiªn ph ¬ng ph¸p n y dÔ thùc hiÖn nªn cã thÓ sö dông ®Ó tæng hîp piperaquin ë qui m« pilot. S¶n phÈm n y ®ang ® îc nghiªn cøu ho¹t tÝnh chèng sèt rÐt, ®éc tè ë d¹ng ®¬n chÊt v trong tæ hîp thuèc Artekin. C¸c kÕt qu¶ n y sÏ ® îc ®¨ng t¶i trong c¸c c«ng tr×nh tiÕp theo. Lêi c¶m ¬n: C¸c t¸c gi¶ ch©n th&nh c¶m ¬n LHnh ®¹o ViÖn Hãa häc ®H hç trî kinh phÝ cho ®Ò t&i cÊp c¬ së chän läc, ®ång thêi c¶m ¬n ViÖn Sèt rÐt Ký sinh trïng v& C«n trïng Trung 360 T¬ng, c¸c tËp thÓ Hãa Tecpen, Hãa dTîc, C«ng nghÖ c¸c chÊt cã ho¹t tÝnh sinh häc v& Hãa h÷u c¬ ®H hîp t¸c thùc hiÖn ®Ò t&i n&y. T#i liÖu tham kh¶o 1. J. M. Liu, M. Y. Ni, J. F. Fan, Y. Y. Tu, Y. L. Wu, W. S. Chou. Acta Chim. Sin., 37, P. 129 - 141 (1979). 2. T. M. Pe, S. Tin, S. lin, H. Ye, M. Win, Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg., 83, P. 73 (1989). 3. China cooperative research group on quinghaosu and its derivatives as antimalarials. Clinical studies on the treatment of malaria with quinghaosu and its derivatives, J. Tradit. Chin. Med., 2, P. 45 - 50 (1982). 4. D. Payne. Parasitol today, 3, P. 241 - 246 (1987). 5. L. H. Schmidt, D. Vaughan, D. Mueller, R. Crosby, R. Hamilton, Antimicrob. Agents Chemother., 85, P. 200 - 203 (1977). 6. G. Fadat, J. L. Lebras, C. Hengy, J. P. Louis, M. M. Gimou, F. Verdier. Lancet, 338, 1092 (1991). 7. J. Lebras, P. Deloron, G. Charmot. Lancet, 1, P. 73 - 74 (1983). 8. Y. Ly, L. Chen, Z. R. Dai, J. Z. Gong. Acta Pharmacol. Sin., 5, P. 57 - 60 (1984). 9. L. Chen, F. Y. Qu, Y. C. Zhou. Chin. Med. J., 95, P. 281 - 286 (1982).