- Tổng hợp atenolol từ p-hydroxyaxetophenon thụng qua phản ứng Wilgerodt 13 1.2.2 Tổng hợp atenolol từ este của axớt p-hydroxyphenylaxetic 16. - Tổng hợp (S)-atenolol. - bằng phản ứng với kiềm. - Tổng hợp atenolol. - Kết quả tổng hợp. - Kết quả tổng hợp atenolol. - Đặc biệt cỏc phản ứng phụ của nú khụng cú hoặc rất nhẹ nờn chỉ phải uống cả liều thuốc 1 lần trong ngày, liều cao đối với bệnh nặng mới phải dựng tới 2 lần/ngày. - Sự hiểu biết về dược lực, về tỏc dụng lập thể cú thể giỳp giải thớch và dự đoỏn sự khỏc biệt giữa cỏc bệnh nhõn trong việc phản ứng với loại thuốc này. - Tổng hợp atenolol từ p-hydroxyaxetophenon thụng qua phản ứng Wilgerodt 1.2.1.1 Phương phỏp thứ nhất: Là sử dụng phản ứng Wilgerodt bằng cỏch cho p-hydroxiaxetophenon phản ứng với amonipolysunfua ở nhiệt độ và ỏp suất cao để tạo thành p-hydroxiphenylaxetamit [13]. - Sau đú thực hiện phản ứng ngưng tụ với epiclohydrin trong mụi trường kiềm (hoặc xỳc tỏc chuyển pha) để tạo thành hỗn hợp gồm 2 dẫn xuất dạng epoxi và dạng halohydrin của atenolol. - Hỗn hợp này cuối cựng được cho phản ứng với isopropylamin để thu được atenolol. - Phương phỏp này ớt cú ý nghĩa về mặt thực tiễn do điều kiện phản ứng khỏ ngặt nghốo, cần nhiệt độ và ỏp suất cao. - Hơn thế nữa giai đoạn một của phản ứng (Willgerodt) khụng chọn lọc, thường tạo ra hỗn hợp gồm axớt p-hydroxiphenylaxetic và p-hydroxiphenylaxetamit. - 1.2.1.2 Phương phỏp thứ 2: Trong phương phỏp này p-hydroxiaxetophenon cũng được chuyển hoỏ thành axớt p-hydroxiphenylaxetic bởi lưu huỳnh và morpholin thụng qua phản ứng Willgerodt. - Axớt sinh ra được chuyển sang dạng metyleste [14, 15], tiếp theo cho phản ứng với epiclohydrin và isopropylamin để tạo ra dẫn xuất este của atenolol, cuối cựng thực hiện phản ứng ỏi nhõn với NH3 để tạo ra atenolol.. - Cũng giống như phương phỏp trờn, phương phỏp này cũng gặp những khú khăn khi tiến hành, hiệu suất thấp vỡ qua quỏ nhiều giai đoạn, ngoài ra quỏ trỡnh phản ứng tạo atenolol phải sử dụng cỏc tỏc nhõn đắt tiền và khú kiếm như axớt m-clopebenzoic (m-CPBA), vỡ thế phương phỏp này chỉ được sử dụng để điều chế từng dạng đối quang riờng biệt, đặc biệt là dạng S-atenolol.. - Tỷ lệ sản phẩm (2. - Mặc dự cả 2 dạng atenolol đều cú hoạt tớnh sinh học, tuy nhiờn những nghiờn cứu gần đõy đó chỉ ra rằng (S)-atenolol ớt gõy phản ứng phụ hơn dạng hỗn hợp raxemic, như trong phần tổng quan đó đưa ra. - Tuy vậy phương phỏp này ớt được đưa vào thực tế do phải sử dụng enzim và điều kiện tiến hành phản ứng khú cú thể triển khai ở quy mụ lớn. - Từ phenol, thực hiện phản ứng clometyl húa để tạo dẫn xuất p-clometylphenol. - Cuối cựng thực hiện phản ứng mở vũng oxiran (VI) với isopropylamin trong metanol để thu được atenolol. - Trước hết, phenol được chuyển húa thành cỏc dẫn xuất p-hydroximandelic (hoặc muối natri) sau đú khử húa với cỏc tỏc nhõn khỏc nhau và cuối cựng chuyển húa thành p-hydroxiphenylaxetamit trước khi cho phản ứng với epiclohydrin và isopropylamin. - Phương phỏp này đi từ cỏc hoỏ chất thụng dụng rẻ tiền, điều kiện phản ứng cũng khụng quỏ ngặt nghốo nờn cú thể tiến hành ở quy mụ lớn. - Sản phẩm tạo thành 4-hydroxiphenylaxetonitrin sau đú cho phản ứng với epiclohydrin trong mụi trường kiềm (hoặc xỳc tỏc chuyển pha), sản phẩm thu được là một hỗn hợp dạng epoxi hoặc halohydrin. - Hỗn hợp này được cho phản ứng với isopropylamin để tạo thành dẫn xuất nitrin của atenolol. - Phương phỏp này tương tự như phương phỏp tổng hợp từ 4-hydroxibenzylancol đó nờu ở trờn, trong đú 4-hydroxibenzylancol sẽ được điều chế ‘tại chỗ’ bởi phản ứng khử 4-hydroxibenzandehit với tỏc nhõn là một muối bo tetrahidrua của kim loại kiềm.. - Tổng hợp (S)-atenolol [24, 25]. - TỔNG HỢP ATENOLOL. - Từ phễu nhỏ giọt, vừa khuấy hỗn hợp phản ứng, vừa nhỏ giọt dung dịch NaOH 50% (khoảng 130 ml) vào trong hỗn hợp và luụn duy trỡ nhiệt độ của phản ứng ở 10-150C trong suốt quỏ trỡnh nhỏ giọt. - Quỏ trỡnh thờm dung dịch NaOH 50% chỉ kết thỳc khi pH của hỗn hợp phản ứng đạt 10,5-11. - Nõng nhiệt độ của phản ứng lờn 350C và duy trỡ phản ứng ở nhiệt độ này trong 3 giờ. - Điều chỉnh pH của phản ứng về đến 7 bằng axit HCl đặc và chiết ở 350C với benzen (1lần x 300 ml) và metylbutylxeton (2 lần x 300 ml) để loại hết phenol dư khụng phản ứng hết. - Hỗn hợp này được khuấy kĩ, sau đú cho tiếp 9g SnCl2.2H2O vào hỗn hợp phản ứng. - Đặt hỗn hợp phản ứng trong nồi cỏch thuỷ trờn bếp từ và đun sụi nồi cỏch thuỷ khoảng 1 giờ. - Hỗn hợp phản ứng được hồi lưu 4 tiếng và dung mụi được cất loại dưới ỏp suất giảm (50mmHg) ở nhiệt độ bờn trong 1000C. - Hỗn hợp phản ứng được lọc và chất rắn thu được được rửa 2 lần với một ớt nước lạnh và làm khụ trong chõn khụng ở 800C. - 2.2.4.1 Điều chế hỗn hợp epoxi và halohydrin của p-hydroxyphenylaxetamit bằng phản ứng với kiềm. - Khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phũng khoảng 3-5 ngày và sau đú sản phẩm ở dạng chất rắn màu trắng được lọc, làm khụ và kiểm tra khả năng chuyển húa cũng như tỷ lệ của hai dạng sản phẩm là epoxi và halohydrin bằng mỏy sắc khớ lỏng ghộp nối khối phổ (LC-MS). - Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt lờn đến 900C và duy trỡ ở nhiệt độ này trong 1 giờ. - Lọc lấy sản phẩm màu trắng, làm khụ đến khối lượng khụng đổi và xỏc định hiệu suất phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và halohydrin. - Khảo sỏt ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất của phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và halohydrin của p-hydroxyphenylaxetamit. - Cỏc hỗn hợp phản ứng gồm p-hydroxyphenylaxetamit, epiclohydrin và xỳc tỏc chuyển pha trimetylamoni clorua với tỉ lệ như trờn được thực hiện phản ứng ở cỏc nhiệt độ và 1000C và duy trỡ ở cỏc nhiệt độ đú trong 1 giờ. - Sản phẩm được lọc, làm khụ và xỏc định hiệu suất phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng bằng mỏy sắc khớ lỏng - khối phổ LC-MS. - Kết thỳc phản ứng, lọc chất rắn thu được, làm khụ, xỏc định hiệu suất phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và halohydrin.. - Vừa khuấy vừa đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 3 ngày. - Axit hoỏ dịch phản ứng thu được bằng 20ml dung dịch HCl 6N, khuấy kĩ và lọc dịch thu được trờn phễu Busner, điều chỉnh pH của dịch lọc đến 10 bằng dung dịch NaOH 30%. - Kết quả tổng hợp 3.1.1. - Ngoài ra một con đường khỏc được lựa chọn để tổng hợp cỏc axit p-hydroxymandelic là thực hiện phản ứng trực tiếp giữa phenol và axit glyoxylic. - So với cỏc phương phỏp trờn thỡ phương phỏp này thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và ỏp suất thường, quy trỡnh phản ứng khụng phức tạp và hiệu suất cú thể chấp nhận được. - Theo lý thuyết phản ứng thỡ sản phẩm tạo thành luụn là 2 dạng đồng phõn axit o và p-hydroxymandelic và tỷ lệ 2 dạng này phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng. - Ở đõy chỳng tụi tiến hành phản ứng ở nhiệt độ lỳc đầu là 10-150C, sau đú nõng nhiệt độ phản ứng lờn 350C trong thời gian 3 giờ, sau khi axit hoỏ, loại bỏ phenol dư và chiết bằng etylaxetat (EtOAc) để thu lấy sản phẩm axit p-hyđroxymanelic màu trắng, cú nhiệt độ núng chảy 98-1000C phự hợp với tài liệu [49], hiệu suất 65%. - Thực nhiệm cho thấy, hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ lỳc nhỏ giọt và nhiệt độ lỳc duy trỡ phản ứng. - Ảnh hưởng của cỏc yếu tố này đến hiệu suất của phản ứng cũng đó được khảo sỏt và kết quả được đưa ra ở bảng 2.. - Bảng 2: ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tổng hợp axit p-hydroxymandelic Ảnh hưởng của nhiệt độ lỳc nhỏ giọt. - Ảnh hưởng của nhiệt độ lỳc phản ứng STT. - Kết luận: Phản ứng tổng hợp axit p-hydroxymandelic được tiến hành với lượng dư phenol trong mụi trường kiềm ở nhiệt độ 350C cho hiệu suất tốt trong điều kiện nghiờn cứu. - Nhiệt độ khi cho dung dịch NaOH vào và nhiệt độ phản ứng được khống chế lần lượt là 10-150C và 350C. - Nhiệt độ cao hơn sẽ ưu tiờn cho phản ứng phụ tạo dẫn xuất axit o-hydroxymandelic và phản ứng Canizzaro làm giảm hiệu suất của phản ứng tạo axit p-hydroxymandelic. - CrCl3 [38] hoặc KH2PO4 và SnCl2.2H2O [7], trong cỏc phương phỏp trờn xỳc tỏc Pd/C 5% quỏ đắt, CrCl3 và KH2PO4 phải điều chế tại chỗ khi tiến hành phản, như vậy sử dụng SnCl2.2H2O để khử axit p-hydroxymandelic là thuận lợi hơn cả, phỏng theo tài liệu [7] chỳng tụi tiến hành phản ứng khử hoỏ axit p-hydroxymandelic bằng SnCl2.2H2O trong mụi trường axit ở 85 – 900C và sản phẩm dễ dàng tỏch ra khi làm lạnh hỗn hợp xuống 100C. - Phản ứng xảy ra như sau: Để xỏc định cấu trỳc của sản phẩm axit p-hydroxyphenylaxetic tạo thành, chỳng tụi đó tiến hành đo phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhõn (NMR) và phổ khối MS. - 41], ngoài ra amit cũng cú thể được tổng hợp từ axit cacboxylic và phương phỏp chung để chuyển axit sang amit là thực hiện phản ứng thế ỏi nhõn với NH3. - Tuy nhiờn, do khả năng phản ứng thế ỏi nhõn của axit kộm [39] nờn để cho quỏ trỡnh chuyển húa được thuận lợi, bước đầu tiờn là chuyển axit thành este, trong trường hợp này, axit p-hydroxyphenylaxetic được chuyển thành dạng metyleste với methanol trong dung mụi isobutylmetylxeton và xỳc tỏc HCl ở nhiệt độ sụi, axit p-hydroxyphenylaxetic được điều chế từ axit p-hydroxymandelic khụng cần phải làm khụ và được hoà trong isobutylmetylxeton và đun núng đến 1050C để loại bỏ hết nước trong hỗn hợp phản ứng nhờ hỗn hợp đẳng phớ của dung mụi này và nước sụi ở nhiệt độ đú, tiếp theo đú làm lạnh hỗn hợp đến 100C và lượng dư metanol và xỳc tỏc HCl được thờm vào, sản phẩm este thu được cho phản ứng trực tiếp với NH3 dư (28-30%) trong khoảng 12 – 14 giờ ở nhiệt độ phũng để thu được p-hydroxyphenylaxetamit cú màu trắng ngà, T0 núng chảy 172-1740C.. - Phản ứng xảy ra như sau: Để xỏc định cấu trỳc của sản phẩm phản ứng chuyển hoỏ axit p-hydroxyphenylaxetic, chỳng tụi sử dụng cỏc phổ như FT-IR, MS và cỏc phổ 1H-NMR, 13C-NMR và DEPT. - Bước đầu tiờn trong quỏ trỡnh này là thực hiện phản ứng giữa p-hydroxyphenylaxetamit với epiclohydrin. - Theo cỏc tài liệu tham khảo được, phản ứng giữa cỏc chất này cú thể sử dụng kiềm hoặc xỳc tỏc chuyển pha. - Trước hết chỳng tụi tiến hành phản ứng tổng hợp hỗn hợp epoxi và halohydrin của p-hydroxyphenylaxetamit trong mụi trường kiềm (dung dịch NaOH) theo tỷ lệ về khối lượng giữa p-hydroxyphenylaxetamit : epiclohydrin là 1:3. - Phản ứng được khuấy trộn trong 5 ngày ở nhiệt độ phũng. - Kết quả cho thấy, trong điều kiện nghiờn cứu tỷ lệ giữa hai dạng là 2:1 và hiệu suất của phản ứng là 94%. - Tiếp theo, chỳng tụi nghiờn cứu phản ứng tổng hợp hai dạng epoxi và halohydrin nờu trờn cú sử dụng xỳc tỏc chuyển pha N,N,N-trimetylamoniclorua ở 900C trong một giờ với tỷ lệ giữa p-hydroxylphenylaxetamit : epiclohydrin là 1:4. - Đối với phản ứng này, khi sử dụng xỳc tỏc chuyển pha, hiệu suất phản ứng cũng khỏ cao 84% so với 94% của phản ứng sử dụng kiềm. - Tuy nhiờn, thời gian phản ứng chỉ cũn là một giờ thay vỡ 5 ngày. - Như vậy, hướng sử dụng xỳc tỏc chuyển pha cú thể ứng dụng ở quy mụ lớn trong thực tiễn và khi sử dụng xỳc tỏc này, nhiệt độ của phản ứng cũng đúng vai trũ rất quan trọng đối với khả năng chuyển húa. - Để xỏc định nhiệt độ thớch hợp nhất cho phản ứng này, cỏc thớ nghiệm nghiờn cứu được tiến hành với cỏc điều kiện như nhau nhưng ở cỏc nhiệt độ 700C, 800C, 900C, 1000C và khụng khống chế nhiệt độ. - Bảng 4: Hiệu suất của phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và halohydrin STT. - Kết quả ở bảng 2 cho thấy, phản ứng giữa p-hydroxyphenylaxetamit và epiclohydrin với xỳc tỏc N,N,N-trimetylamoniclorua cho hiệu suất tốt nhất 84,9% với tỷ lệ hai dạng sấp xỉ 4:1. - Khi khụng khống chế nhiệt độ phản ứng tạo ra rất nhiều sản phẩm phụ và hiệu suất chỉ đạt 30%.. - Cỏc phản ứng được thực hiện ở cỏc nhiệt độ từ 40- 800 C trong một giờ. - Sau khi xỏc định khả năng chuyển húa và tỷ lệ giữa hai dạng, chỳng tụi thấy phản ứng sử dụng hỗn hợp kiềm và xỳc tỏc chuyển pha (xem phần phụ lục) cho hiệu suất cao hơn (91% so với 85%) xỳc tỏc chuyển pha và trong cựng điều kiện nghiờn cứu.. - Ngoài ra, trong tất cả cỏc phổ LC-MS đều xuất hiện một pic cú tR = 12,9 phỳt tương ứng với số khối là 358 là sản phẩm phản ứng thế SN2 2 lần, cỏc kết quả đo LC-MS cũng cho thấy sản phẩm phụ khụng mong muốn cú hàm lượng khụng đỏng kể (chiếm từ 1-6,5. - Từ đú chỳng tụi dự đoỏn sản phẩm chớnh và sản phẩm phụ của phản ứng này như sau:. - Về mặt cơ chế, theo cỏc tài liệu chỳng tụi tham khảo được phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2. - Tốc độ và hướng của phản ứng cựng thay đổi tựy theo xỳc tỏc được sử dụng. - Do đặc điểm cấu trỳc của epiclohydrin cú chứa vũng epoxi khụng bền, khụng đối xứng và một liờn kết phõn cực C-Cl nờn đõy là chất chứa nhiều trung tõm cho phản ứng nucleophin, tuy nhiờn phản ứng thế SN2 chủ yếu xảy ra ở cỏc vị trớ 1 và 3 và như vậy phản ứng chỉ cú thể xảy ra theo hai hướng như sau : Hướng thứ nhất : Trong mụi trường kiềm, p-hydroxyphenylaxetamit sẽ chuyển thành dạng phenolat của nú chớnh là tỏc nhõn nucleoplin tấn cụng vào liờn kết C-Cl để tạo ra dạng epoxi:. - Về mặt lý thuyết, phản ứng này cú thể tạo ra hỗn hợp gồm 4 dạng: epoxi, halohydrin, dạng diol và dạng amit đối xứng (M=358). - Tuy nhiờn ,trong cỏc điều kiện nghiờn cứu phản ứng này, chỳng tụi chỉ thấy cú hỗn hợp hai dạng epoxi và halohydrin và sản phẩm phụ cú M=358 là dạng amit đối xứng như dự đoỏn của chỳng tụi. - Từ cỏc kết quả này, chỳng tụi đưa ra sơ đồ chung cho cỏc phản ứng này như sau. - Sau khi khảo sỏt ảnh hưởng của xỳc tỏc và nhiệt độ đến hiệu suất của phản ứng, chỳng tụi quyết định chọn hỗn hợp xỳc tỏc chuyển pha N,N,N-trimetylamoniclorua và NaOH cho phản ứng này nhằm giảm bớt thời gian phản ứng mà hiệu suất chờnh nhau khụng đỏng kể. - Giai đoạn cuối cựng trong tổng hợp atenolol là thực hiện phản ứng mở vũng. - Do đặc điểm cấu trỳc của vũng epoxi mà cỏc hợp chất này dễ dàng tham gia phản ứng cộng hợp nucleophin mở vũng. - Cỏc tỏc nhõn nucleophin sẽ dễ dàng tham gia phản ứng với cỏc epoxi.. - Y là tỏc nhõn nucleophin Đõy là phản ứng của cỏc anion nucleophin trong mụi trường trung tớnh hoặc mụi trường kiềm. - Đối với phản ứng này, người ta thường sử dụng nước hoặc ancol làm dung mụi để dạng anion ankoxit dễ dàng chuyển thành ancol.. - Phản ứng cộng hợp nucleophin mở vũng cũng cú thể được tiến hành với sự xỳc tỏc của axit. - Hơn nữa, tỏc nhõn của phản ứng này là isopropylamin, một hợp chất cú tớnh bazơ. - Do vậy, mụi trường cho phản ứng chuyển húa này chớnh là mụi trường bazơ.. - Phản ứng giữa dạng epoxi với isopropylamin: Cơ chế phản ứng:. - Cơ chế của phản ứng này là sự cộng hợp mở vũng. - Như vậy, với mục đớch chỉ thu lấy sản phẩm amin bậc 2 là atenolol, số mol isopropylamin phải được lấy dư và phản ứng chỉ dựng lại ở giai đoạn đầu. - Mặt khỏc phản ứng phải thực hiện ở nhiệt độ sụi của isopropylamin với việc sử dụng sinh hàn hồi lưu hiệu lực. - Bằng cỏc phương phỏp vật lý và hoỏ lý, chỳng tụi cú thể kết luận sản phẩm cuối cựng của phản ứng thu được là atenolol cú cụng thức cấu tạo như sau: 3.2. - Huyết ỏp (mmHg)