CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP THALIDOMIDE

Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Trong phương pháp này, các phản ứng được thực hiện dưới bầu khí

nitrogen. Cho N-carbethoxyphthalimide (8) tác dụng với L-glutamine (7)

trong dung dịch Na2CO3, sau đố thực hiện quá tình acid hóa tạo thành Nphthaloyl-L-glutamine (6) với hiệu suất 67%. Sau đó cho N-phthaloyl-Lglutamine xử lý với carbonyl diimidazole CDI, có mặt của xúc tác 4-DMAP

trong THF tạo thành thalidomide (1) với hiệu suất 91%.

3.1.5. Phương pháp 5 [32]



Phương pháp này sử dụng lò vi sóng để thực hiện phản ứng với ưu

điểm là thời gian phản ứng xảy ra rất ngắn, và hiệu suất khá cao. Hỗn hợp Nphthaloyl-L-glutamic acid (3) và thioure (9) phản ứng trong lò vi song, sau 15

phút tạo thành thalidomide (1) với hiệu suất 85%.

3.1.6. Phương pháp 6 [33]



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



26



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Đun hồi lưu N-(tert-butoxycarbonyl)-L-glutamine (10) với CDI và 4DMAP trong THF sau 24 giờ thu được vòng N-BOC glutarimide (11). Cho 11

tác dụng với acid trifloro acetic (TFA) trong dichlormethane (DCM) ở 22 0C

trong 1 giờ thu được muối TFA của vòng glutarimide (12). Cho muối này tác

dụng với phthalic anhydride (5) trong THF với xúc tác là Et3N ở 800C, sau 24

giờ thu được thalidomide (1) với hiệu suất 55%.

3.1.7. Phương pháp 7 [34]



Đun hồi lưu α-aminoglutarimide (13) với phthalic anhydride (5) trong

pyridine thu được thalidomide (1) với hiệu suất 69%.

3.1.8. Phương pháp 8 [35]

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



27



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Piperidine-2,6-dione (14) tác dụng với Br2 ở 1500C trong CHCl3 trong 2

giờ tạo thành α-bromoglutarimide (15) sau đó cho tác dụng với Potassium

phthalimide (16) trong DMF tạo thành thalidomide (1) với hiệu suất 30%.



3.1.9. Phương pháp 9 [3]

Axit L-glutamic acid (4) tác dụng với SOCl2 trong MeOH tạo thành

dimethyl ester (17) với hiệu suất 95%.



Bảo vệ nhóm amino bằng cách cho ester tác dụng với di-tert-butyl

dicarbonate (BOC)2O trong hỗn hợp dung môi Dioxane/H2O với xúc tác

DMAP tạo thành tert-butoxycarbonyl L-glutamic acid dimethyl ester (18) với

hiệu suất 88%. Cho ester này tác dụng với Na/NH3 lỏng trong THF ở -330C,

với xúc tác Fe(NO3)3 để đóng vòng tạo thành glutarimide (11) với hiệu suất

68%. Cho glutarimide (11) này tác dụng với TFA trong DCM tạo thành

amino glutarimide trifloroacetate (12), rồi tiếp tục tác dụng với anhydride



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



28



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



phthalic (5) trong acid acetic băng tạo thành thalidomide (1) với hiệu suất

55%.

3.2. Phương pháp tổng hợp lập thể S-(-)thalidomide [36]

Ngưng tụ benzyloxyamin (BnONH2) với BOC-glutamic α-phenyl

ester (20) để tạo thành vòng glutarimide (21) dưới điều kiện nhẹ nhàng. Acid

phân nhóm bảo vệ BOC, rồi phthaloyl hóa với phthalic anhydride, tạo thành

N-benzyloxythalidomide (22). Hydro phân với xúc tác Pd-C tạo thành Nhydroxythalidomide (23), loại nhóm hydroxy bằng cách tác dụng với

bromoacetophenon, xúc tác 4-DMAP, tạo thành S-(-)thalidomide (1).



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



29



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



4. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

4.1. Tổng hợp racemic

4.1.1. Công nghệ 1

- Bước 1: Điều chế N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2) [26]

Đun hồi lưu trong 2 giờ hỗn hợp L-glutamic acid (4) (32,6 g; 0,22 mol) và

phthalic anhydride (5) (32,6g; 0,22 mol) trong 120 ml pyridine. Sau khi làm

bay hơi dung dịch dưới áp suất giảm, thêm vào cặn còn lại 90 ml anhydride

acetic, rồi đun sôi hỗn hợp trong 2-3 phút. Trong quá trình cất loại bớt dung

môi thì sản phẩm kết tinh được sinh ra và quá trình tạo thành tinh thể được

hoàn thiện khi vừa làm lạnh xuống và thận trong cho thêm ete khan vào.

Rửa sản phẩm kết tinh bằng ete, rồi sấy khô thu được N-phthaloyl-DLglutamic anhydride (2) (41g, hiệu suất 74%), có nhiệt độ nóng chảy là 1951960C. Sản phẩm không thay đổi khi kết tinh lại từ ethyl acetate, là tinh thể

chắc, không màu hình lăng kính.

- Bước 2: Điều chế thalidomide (1)

i. Cách 1 [27]:

Nung chảy cách dầu 26 g (0,1 mol) N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride

với 12 g (0,2 mol) urea ở nhiệt dộ 170-180 0C, cho đến khi phản ứng kết thúc,

khoảng 20 phút. Trong quá trình phản ứng, khí CO 2 và NH3 thoát ra mãnh

liệt. Sau khi làm lanh, sản phẩm được kết tinh phân đoạn bằng cồn 95%, phần

đầu có thể chứa dẫn xuất của acid phthalic. Sản phẩm thu được 3phthalimido-2,6-dioxopiperidine (thalidomide) (1) có nhiệt độ nóng chảy 269Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



30



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



2710C, hiệu suất 65-70%. Sản phẩm này tan trong cồn nóng, dimethyl

formamide (DMF), và tan trong dung dịch kiềm mạnh, thu được dung dịch có

màu hơi vàng.

ii. Cách 2 [28]:

Nung chảy cách dầu 1 mol N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2) với

2 mol urea ở 170-1800C trong 45 phút. Sau khi làm lạnh, hòa tan thalidomide

(1) thô trong 60 ml ethanol 95%, đun nóng tới 60 0C, rồi lại làm lạnh. Quá

trình kết tinh được lặp lại thêm 3 lần. thalidomide thu được là bột màu trắng,

có nhiệt độ nóng chảy là 2750C, với hiệu suất 70-75%.

4.1.2. Công nghệ 2 [29]

Trộn 5 g (34,21 mmol) L-glutamine (7) vào 25 ml pyridine trong bình

cầu đáy tròn 5 cổ, có dung tích 100 ml, ở nhiệt độ phòng. Thêm 5 g (33,80

mmol) phthalic anhydride (5) vào, rồi đung nóng hỗn hợp tới 80-85 0C. Sau 6

giờ, chưng cất một phần hỗn hợp phản ứng dưới chân không, rồi làm lạnh hỗn

hợp tới 400C. Cho 3,1 g (45,5 mmol) imidazole vào bình cầu, làm lạnh bình

cầu đến 5-100C, rồi cẩn thận nhỏ vào 1,6 ml (22 mmol) SOCl 2. Khuấy hỗn

hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ, rồi đung nóng đến 85 0C và khuấy

trong 3 giờ ở nhiệt độ này. Sau đó chưng cất tới 1/5 thể tích ban đầu. Làm

lạnh hỗn hợp tới 250C rồi thêm vào 100 ml hỗn hợp H2O:C2H5OH (4:1), ở

50C. Axit hóa hỗn hợp bằng HCl 37% tới pH=7-0,5 0C rồi tiếp tục khuấy trong

4 giờ ở nhiệt dộ phòng, lọc chất rắn kết tủa, rồi rửa 2 lần với 25 ml H 2O. Chất

rắn thu được cho sấy khô dưới chân không ở 400C qua đêm thu được 3,9 g sản

phẩm 1 là tinh thể màu trắng (hiệu suất 45%).

4.1.3. Công nghệ 3 [30]

Đung sôi 1 g N-phthaloyl-DL-glutamine (6) trong 5 ml acetic anhydride

trong 5 phút, rồi làm bay hơi dung môi dưới áp suất thấp. Chất gôm trong thu

được cho hòa tan trong dung dịch cồn, điều chỉnh pH tới 9 với dung dịch

Na2CO3 rồi thực hiện quá trình kết tinh thu được 0,31 g thalidomide (hiệu suất

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



31



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



33%), nhiệt độ nóng chảy có thể tăng từ 270-272 0C nếu quá trình kết tinh lại

thay dung dịch cồn bằng dung dịch dioxane. Nước cái cho ra một chất dầu

khó kiểm soát. Hiệu suất phản ứng không thay đổi đáng kể khi thời gian phản

ứng tăng lên gấp đôi.

4.1.4. Công nghệ 4 [31]

- Bước 1: Điều chế N-phthaloyl-L-glutamine

Khuấy hỗn hợp dung dịch gồm L-glutamine (7) (43,8 g; 300 mmol) và

Na2CO3 (33,4 g; 315 mmol) trong 750 ml H2O, rồi thêm nhanh chất rắn Ncarbethoxyphthaimide (8) (65,8 g; 300 mmol). Sau 1 giờ, lọc và loại bỏ Ncarbethoxyphthaimide không phản ứng. Điều chỉnh pH của dịch lọc tới 3-4

bằng HCl 6 N. Khuấy huyền phù thu được trong 1 giờ. Lọc phần huyền phù

này rồi rửa với một lượng nước lớn, làm khô trong không khí, rồi sấy trong

chân không (600C, < 1 mmHg) qua đêm, thu được 51,8 g bột trắng 6 (hiệu

suất 67%) có nhiệt độ nóng chảy là 169-1710C.

- Bước 2: Điều chế thalidomide

Đun hồi lưu hỗn hợp gồm N-phthaloyl-L-glutamine (6) (125 g, 452

mmol), CDI (76,1 g, mmol), và 4-DMAP (0,20 g; 1,6 mmol) trong dung môi

THF (750 ml) trong 16 giờ. Lọc hỗn hợp huyền phù sau phản ứng, rửa phần

rắn thu được với DCM (200 ml), sấy khô trong không khí, và sấy khô trong

chân không (600C, < 1 mmHg) thu được 106 g (hiệu suất 91%) sản phẩm là

bột trắng 1 có nhiệt độ nóng chảy 274-2760C.

4.1.5. Công nghệ 5 [32]

Trộn acid N-phthaloyl-L-glutamic (3) (3 g, 10,8 mmol) với thiourea

(0,882 g; 11,6 mmol) trong ống nghiệm Pyrex. Cho hỗn hợp vào lò vi sóng

gia đình (công suất 1000 W, điều chỉnh mức phát sóng ở 70%) trong 15 phút.

Hòa tan sản phẩm thô trong THF và tinh chế bằng sắc ký cột chứa silica gel



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



32



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



(THF: hexane = 1:1) thu được thalidomide (1) (2,375 g, hiệu suất 85%), nhiệt

độ nóng chảy là 269-271%.

4.1.6. Công nghệ 6 [34]

Đun sôi dung dịch gồm 1,3 g α-aminoglutarimide (13) và 1,5 g phthalic

anhydride (5) trong 10 ml pyridine trong 1 giờ. Cô đặc dung dịch dưới chân

không, rửa cặn với EtOH, rồi kết tinh lại bằng dioxane thu được 1,8 g

thalidomide (1), nhiệt độ nóng chảy là 2700C.

4.1.7. Công nghệ 7 [35]

Đun nóng hỗn hợp 11 g glutarimide (14), 16 g Br2 trong 20 ml CHCl3

trong một bình kín ở 120-1500C trong 2 giờ tạo thành 12 g αbromoglutarimide, có nhiệt độ nóng chảy là 1070C.

Hòa tan α-bromoglutarimide (5 g) trong 50 ml DMF, vừa khuấy vừa

đun nóng nhẹ nhàng hỗn hợp với 6 g potassium phthalimide (16) trong 10

giờ, làm bay hơi dưới áp suất chân không, phần cặn rửa với nước và EtOH,

rồi kết tinh lại trong dioxane hay pyridine cho ra 2 g thalidomide (1), có nhiệt

độ nóng chảy 2700C.

4.1.8. Công nghệ 8 [3]

- Bước 1: Điều chế L-1,5-dimethyl-2-aminopentandiate (17)

Dùng phễu chiết nhỏ giọt SOCl2 (40,16 g; 326 mmol) vào dung dịch Lglutamic acid (14) (12 g; 81,6 mmol) trong MeOH khan (250 ml) trong 30

phút ở 00C. Khuấy mạnh hỗn hợp phản ứng trong 12 giờ ở nhiệt độ phòng.

Làm bay hơi dung môi dưới áp suất thấp, pha loãng bằng dung dịch NaHCO 3,

rồi chiết với CH2Cl2 (5x200 ml). Rửa lớp hữu cơ với H2O và muối, rồi làm

khan bằng Na2SO4. Làm bay hơi dung môi thu được diester (17) (12,86g;

73,47 mmol; hiệu suất 95%) có màu vàng nhạt.

- Bước 2: Điều chế L-1,5-dimethyl-2-[(tert-butoxycarbonyl)] amino

pentandiate (18)

Làm nóng dung dịch diester (17) (12 g; 68,6 mmol) và (BOC)2O trong hỗn

hợp dioxane : H2O (1:1) với xúc tác DMAP tới nhiệt độ phòng, rồi tiếp tục

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



33



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



khuấy trong 12 giờ. Sau khi làm bay hơi dung môi, cho dung dịch NaHCO 3

pha loãng phần cặn, rồi chiết với CH2Cl2 (5x100ml). Dùng nước (3x100 ml)

rửa lớp hữu cơ, rồi làm khan nước bằng Na 2SO4 khan. Cho dung môi bay hơi

được 16,6 g; 60,31 mmol sản phẩm 18 (hiệu suất 88%).

- Bước 3: Điều chế L-tert-butyl N-(2,6-dioxohexahydro-3-pyridine)

carbamate (11)

Khuấy dung dịch sodium amide NaNH2 [65,46 mmol; được điều chế từ

Na (1,5 g) tác dụng với NH 3, xúc tác Fe(NO3)3 trong NH3 lỏng (250 ml)],

đồng thời thêm vào (6 g, 21,82 mmol) dung dịch diester 18 trong THF khan

(150 ml) ở nhiệt độ -330C. Khuấy trong 2 giờ, rồi thêm 10 g NH 4Cl, cho phép

NH3 bay hơi. Thêm 200 ml H2O, rồi chiết hỗn hợp bằng chloroform (3x200

ml). Làm khan dịch chiết với Na2SO4, cô đặc, rồi phân tách bằng sắc ký cột

silica gel (CHCl3 : acetone = 9 : 1) thu được (3,38g; 13,11 mmol; hiệu suất

68%) tinh thể 11 có nhiệt độ nóng chảy 212-2140C.

- Bước 4: Điều chế amino glutarimide trifloroacetate (12)

Từ từ thêm TFA (20 ml) vào dung dịch của 11 trong CH2Cl2 (200 ml) ở

00C. Khuấy mạnh dung dịch trong 3,5 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau khi phản ứng

kết thúc (nhận biết bằng TLC), cất quay dung môi thu được 2,62 g chất rắn

aminoglutarimide trifloroacetate (12).

- Bước 5: Điều chế thalidomide (1)

Cho phthalic anhydride (5) (1,02 g; 7 mmol) và Et3N (2,43 ml) vào (2g;

8,26 mmol) amino glutarimide trifloroacetate (12). Đun hồi lưu hỗn hợp trên

2 giờ trong 75 ml acid acetic băng. Sau khi phản ứng kết thúc (theo dõi bằng

TLC), cho hỗn hợp vào đá. Lọc chân không bằng phễu Burner thu được bột,

kết tinh bột này từ ethyl acetate được thalidomide (1) (1,15 g; 4,48 mmol;

hiệu suất 65%).

4.2. Tổng hợp lập thể [36]

- Bước 1: Điều chế N-tertbutyloxycarbonyl glutamic acid α-phenyl ester

(20)



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



34



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Khuấy dung dịch gồm (1 g; 2,9 mmol) BOC-Glu(Obn)-OH (19), phenol

(278 mg; 2,9 mmol), dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (609 mg; 2,9 mmol)

và pyridine (250 μl; 2,9 mmol) trong 15 ml ethyl acetate ở nhiệt độ phòng qua

đêm. Lọc kết tủa dicyclohexylurea. Theo thứ tự rửa dịch lọc với dung dịch

NaHCO3 bão hòa, acid citric 10%, nước. Sau đó lớp hữu cơ được làm khan

bởi Na2SO4. Cất dung môi dưới áp suất thấp. Sử dụng sắc kí (SiO 2, ether dầu

hỏa : ethyl acetate = 2 : 1) để tinh chế thu được 1,1 g (hiệu suất 94%) BOCGlu(Obn)-Oph, có nhiệt độ nóng chảy 840C. Hòa tan nó trong 20 ml MeOH,

rồi hydro hóa trên xúc tác Pd-C (115 mg) trong 2 giờ. Lọc tách xúc tác, rồi cất

dung môi dưới áp suất thấp. Tách bằng sắc ký (SiO 2, ether dầu hỏa : ethyl

acetate = 3 : 1) được 852 mg (99%) hợp chất (20) có nhiệt độ nóng chảy

750C.

- Bước



2:



Điều



chế



(S)-1-benzyloxy-3-tert-



butyloxycarbonylaminopiperidine-2,6-dione (21)

Cho 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC)

(498 mg; 2,6 mmol) vào dung dịch gồm hợp chất 20 (568 mg; 1,7 mmol), 1hydroxybenzotriazole (HOBT) (279 mg; 2 mmol), triethylamine (Et 3N) (1,2

ml; 8,7 mmol) và benzyloxyamine (BnONH2) (264 μl; 2 mmol) trong 25 ml

CH2Cl2. Khuấy hỗn hợp trong 3 ngày ở nhiệt độ phòng. Theo thứ tự rửa dịch

lọc với dung dịch NaHCO3 bão hòa, acid citric 10%, nước. Sau đó lớp hữu cơ

được làm khan bằng Na2SO4. Cho dung môi bay hơi dưới áp suất thấp. Tách

bằng sắc ký cột (SiO2, cyclohexane : diethyl ether = 1 : 2) được 403 mg 21

(hiệu suất 71%) có nhiệt độ nóng chảy 146-1500C.

- Bước 3: Điều chế (S)-1-benzyloxy-3-phthalimidopiperidine-2,6-dione (22)

Hòa tan 21 (1,3 g; 3,9 mmol) trong 20 ml CH2Cl2. Sục khí HCl vào dung

dịch trong 10 phút rồi khuấy trong 30 phút. Cho CH 2Cl2 bay hơi dưới áp suất

thấp rồi hòa tan dẫn xuất muối chlorohydride trong 50 ml THF. Cho vào Et 3N

(3,3 ml; 23,4 mmol), phthalic anhydride (5) (692 mg; 4,7 mmol) và rây phân

tử loại 4 Å. Sau khi đun nóng 2 giờ, lọc hỗn hợp và loại bỏ dung môi dưới áp

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



35



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



suất thấp. Dùng sắc ký (SiO2, cyclohexane : diethyl ether = 1 : 1) thu được

993 mg 22 với hiệu suất 70%, có nhiệt độ nóng chảy 1290C.

- Bước 4: Điều chế (S)-1-hydroxy-3-phthalimidopiperidine-2,6-dione (23)

Hòa tan hợp chất 22 (327 mg; 0,9 mmol) trong 30 ml MeOH, và thêm vào

10% Pd-C (35 mg). Khuấy hỗn hợp dưới bầu khí hydrogen trong 2 giờ, rồi

lọc. cất dung môi dưới áp suất thấp. Phân tách bằng sắc ký (SiO 2, ether dầu

hỏa : ethyl acetate = 1 : 1) được 219 mg (hiệu suất 89%) hợp chất 23, có nhiệt

độ nóng chảy 224,80C.

- Bước 5: Điều chế thalidomide (1)

Khuấy dung dịch gồm hợp chất 23 (164 mg; 0,6 mmol), Et3N (83 μl; 0,6

mmol), bromoacetophenone (BrCH2COPh) (120 mg; 0,6 mmol) và xúc tác

DMAP (7 mg; 0,06 mmol) trong 30 ml CH3CN ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ

(có thể tách chất trung gian phenaxylete khi phản ứng được 30 phút). Cất

dung môi dưới áp suất thấp. Tách bằng sắc ký (SiO 2, cyclohexane :

diethylether = 1:1) thu được 124 mg (hiệu suất 80%) S-(-)thalidomide, có

nhiệt độ nóng chảy 2690C.

5. QUY TRÌNH LỰA CHỌN

Từ các quy trình trên, em chọn quy trình tổng hợp trên cơ sở các tài liệu

[26], [27], [28] làm phương án để tiến hành thực nghiệm điều chế

thalidomide vì nó có các ưu điểm sau:

- Thứ nhất là các nguyên liệu chính (phthalic acid, glutamic acid, urea)

có giá thành thấp hơn nếu so sánh với giá nguyên liệu của các phương pháp

khác.

- Thứ hai là hiệu suất của phản ứng tương đối cao, gồm 2 giai đoạn,mỗi

giai đoạn hiệu suất trên dưới 70%.

- Thứ ba là các bước phản ứng đơn giản, phù hợp với điều kiện sản xuất

của ta.

Sau đây là sơ đồ các phản ứng đó:

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



36