ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư biểu mô tế bào thận (RCC) là khối u ác tính phổ biến nhất, chiếm tỷ lệ tới 90 % trong các loại ung thư thận. Tính đến năm 2020 có 7750 trường hợp ung thư được phát hiện và 14830 người chết vì căn bệnh này [28]. Cho đến năm 2005, việc điều trị RCC chỉ giới hạn ở các liệu pháp miễn dịch. Sau thời điểm đó, một số tác nhân trị liệu nhắm tới đích mới được nghiên cứu và phê duyệt trong điều trị RCC để cải thiện tình trạng bệnh.
Pazopanib là một chất ức chế tyrosine kinase được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ phê duyệt vào tháng 10 năm 2009 và Cơ quan Dược phẩm Châu Âu phê duyệt vào tháng 6 năm 2010 để điều trị RCC di căn [23]. Pazopanib hydroclorid được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư biểu mô tế bào thận tiến triển hoặc ung thư mô mềm ở người lớn [7]. Hiện nay pazopanib hydroclorid cũng được nghiên cứu mở rộng chỉ định cho các bệnh nhân ung thư mô đệm đường tiêu hóa [8]. Dự kiến sau khi hết hạn bảo hộ vào tháng 6 năm 2025 ở châu Âu nhu cầu về nguyên liệu dược chất sẽ lớn hơn nhiều.
Cấu trúc pazopanib hydroclorid gồm 3 hợp phần chính gồm indazol, pyrimidin và benzensulfonamid. Các phương pháp tổng hợp phân tử này đều dựa trên sự kết hợp từng hợp phần cho đến khi hình thành khung pazopanib cụ thể. Ở hợp phần pyrimidin, hầu hết các phương pháp sử dụng hợp chất 2,4-dicloropyrimidin có 2 nhóm thế clor. Việc này có thể dẫn đến hình thành tạp chất do khả năng thế không chọn lọc vào các vị trí carbon trên nhân pyrimidin.
Tại Việt Nam, đã có nghiên cứu tổng hợp pazopanib hydroclorid theo con đường sử dụng hợp phần pyrimidin là 2-(methylthio)pyrimidin- 4(3H)-on để khắc phục nhược điểm trên. Tuy nhiên nghiên cứu có hiệu suất chưa cao và chỉ thực hiện quy mô phòng thí nghiệm. Để góp phần cải tiến quy trình tổng hợp pazopanib hydroclorid khi nâng quy mô, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu nâng quy mô tổng hợp 5-((4-cloropyrimidin-2-yl)amino-2-methylbenzensulfonamid” với mục tiêu: Nâng quy mô tổng hợp 5-((4-cloropyrimidin-2-yl)amino-2-methylbenzen- sulfonamid sử dụng bình phản ứng thủy nhiệt chịu áp. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PAZOPANIB HYDROCLORID 1.
Tổng quan sơ lược về pazopanib hydroclorid 1. Công thức cấu tạo Pazopanib hydroclorid là dược chất được phát triển bởi tập đoàn GlaxoSmithKline (Anh), thuộc nhóm thuốc chống ung thư theo cơ chế ức chế enzym tyrosine kinase. Thuốc ngăn chặn thụ thể của yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGFR) – 1, 2, 3 và thụ thể của yếu tố tăng trưởng nội mô tiểu cầu (PDGFR) – α, β [17]. - Công thức cấu tạo (Hình 1.
Công thức cấu tạo của pazopanib hydroclorid - Công thức phân tử: C21H24N7O2SCl. - Tên khoa học: 5-((4-((2,3-dimethyl-2H-indazol-6-yl)methylamino)pyrimidin-2- yl)amino)-2-methylbenzensulfonamid hydroclorid. - Phân tử khối: 473,99 đvC. Tính chất lí hóa - Cảm quan: Bột kết tinh màu trắng hoặc trắng ngà [29].
- Nhiệt độ nóng chảy: 300 - 304 ℃ [27]. - Độ tan: ✓ Tan ít trong Acetonitril [29]. ✓ Tan trong DMSO (17 mg/mL ở 25 ⁰C), ethanol (< 1 mg/mL ở 25 ⁰C). Ít tan trong nước ở pH 1 (682,64 ± 7,58 µg/mL ở 25 ⁰C), thực tế không tan trong nước ở pH 4 (3 ± 0,25 µg/mL) và ở pH 6,8 (2,64 ± 1,02 µg/mL) [4].
- Tính acid, base: Pazopanib có 2 trung tâm base và 1 trung tâm acid yếu lần lượt có giá trị pKa bằng 2,1 (indazol), 6,4 (pyrimidin) và 10,2 (sulfonamid). - Hệ số phân bố giữa octanol và nước: logP = 3,6 [14]. - Phân lớp sinh dược học: Nhóm 2 (tính thấm cao, độ tan thấp) [6]. Ứng dụng trong điều trị Cơ chế tác dụng Pazopanib hydroclorid là thuốc ức chế thụ thể tyrosine kinase thông qua ức chế cạnh tranh adenosin triphosphat (ATP) gắn vào các thụ thể này.
Trong phân tử pazopanib, hợp phần indazol có cấu trúc tương tự hợp phần adenin của ATP nên có khả năng tạo liên kết hydro với thụ thể tyrosine kinase [16], [20]. Do đó ATP không thể gắn 2 với thụ thể tyrosine kinase nên không thể kích hoạt chuỗi phản ứng nội bào vì vậy mà ức chế sự phát tiển của mạch mới. Ngoài ra, pazopanib cũng có hoạt tính tương tự với các thụ thể của yếu tố tăng trưởng tiểu cầu PDGFR-α, PDGFR-β và yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi FGFR-1, FGFR-3 [16]. Chỉ định, liều dùng Pazopanib hydrochorid được chỉ định trong các trường hợp ung thư biểu mô tế bào thận (RCC) và sarcoma mô mềm tiến triển (STS) [21].
Ngoài ra, hiện nay một số thử nghiệm lâm sàng chứng minh lợi ích của pazopanib trong các khối u mô đệm đường tiêu hóa (GRST) [8]. Liều dùng pazopanib hydroclorid được nhà sản xuất khuyến cáo là 800 mg (tương ứng 4 viên nén VOTRIENT 200 mg) dùng 1 lần/ngày [9]. Các phương pháp tổng hợp pazopanib hydroclorid Pazopanib (dạng base) chia thành 3 hợp phần chính gồm indazol, pyrimidin và benzensulfonamid, trong đó pyrimidin là hợp phần cầu nối. Từ các tài liệu tham khảo được, chúng tôi nhận thấy có thể tổng hợp pazopanib hydroclorid theo 1 trong 2 cách như Hình 1.
Cách 1: Gắn hợp phần indazol vào hợp phần pyrimidin trước, sau đó cho sản phẩm phản ứng tiếp với hợp phần benzensulfonamid. Cách 2: Gắn hợp phần benzensulfonamid vào hợp phần pyrimidin trước, sau đó gắn thêm hợp phần indazol. Nhóm methyl có thể đưa vào hợp phần indazol đơn lẻ hoặc hợp phần indazol đã gắn pyrimidin [3], [10], [11], [12], [22]. Các con đường tổng hợp pazopanib 1.
Phương pháp gắn hợp phần indazol vào hợp phần pyrimidin trước Một số nghiên cứu công bố sử dụng phương pháp này như A. Trong đó hợp phần pyrimidin có thể có nguồn gốc từ 2,4-dicloropyrimidin (theo A. Boloor) hoặc 2,4-dicloropyrimidin (theo H. 3 Phương pháp tổng hợp pazopanib của A.
Boloor Sơ đồ tổng hợp pazopanib theo A. Boloor được thể hiện trong Hình 1. Sơ lược quy trình tổng hợp pazapanib theo A. Boloor Quy trình: Phương pháp đi từ nguyên liệu 2-ethylanilin.
Nitro hóa nguyên liệu bằng acid nitric 68 % trong acid sulfuric 98 % thu được chất 2. Diazo hóa chất 2 bằng tert-butyl nitrit (hoặc isoamyl nitrit) trong acid acetic tạo thành chất trung gian muối diazoni, và ngưng tụ tạo vòng indazol để thu được chất 3. Methyl hóa chất 3 tạo thành chất 4 bằng tác nhân trimethyloxoni tetrafluoroborat trong aceton hoặc trimethyl orthorformat có mặt boron trifluorid etherat trong dicloromethan. Khử hoá chất 4 bằng thiếc (II) clorid và acid hydrocloric (HCl) trong dung môi diglym hoặc amoni format trong dung môi methanol với xúc tác Pd/C 10 % thu được 5.
Alkyl hóa chất 5 với 2,4- dicloropyrimidin, xúc tác NaHCO3 trong dung môi ethanol, THF (tetrahydrofuran) để thu được 6. Methyl hoá chất 6 bằng methyl iodid có mặt cesi (I) carbonat trong dung môi DMF thu được chất 7. Alkyl hoá chất 7 với 8 trong dung môi isopropanol (IPA) và HCl 37 % để thu được pazopanib hydroclorid [5]. Nhận xét: Ưu điểm của phản ứng là diễn ra với hiệu suất tương đối cao.
Tuy nhiên, tác giả sử dụng một số hóa chất đắt tiền và không sẵn có, một số tác nhân dễ phân huỷ, khó bảo quản như tert-butyl nitrit, một số tác nhân độc hại. Một số phản ứng diễn ra ở nhiệt độ quá thấp tiêu tốn năng lượng. Ngoài ra, việc sử dụng 2,4-dicloropyrimidin ghép với nhân indazol làm cho phản ứng rất khắc nghiệt bởi vì tác nhân này có 2 vị trí thế clor. Do đó khi phản ứng nhân indazol có thể gắn với nhân pyrimidin ở carbon số 2 hoặc carbon số 4 của vòng pyrimidin.
Đa số các tác giả sau đó đi theo phương pháp này đều sử dụng hợp phần pyrimidin là 2,4-dicloropyrimidin trong tổng hợp pazopanib hydroclorid. Do sự không chọn lọc của clor ở vị trí 2,4 trên phân tử 2,4-dicloropyrimidin nên phản ứng gắn hợp phần indazol vào hợp phần pyrimidin có thể dẫn tới các tạp chất I, II và III (Hình 1. Vị trí thứ 4 của 2,4-dicloropyrimidin dễ bị tấn công bởi tác nhân ái nhân dưới điều kiện cơ bản. Tuy 4 nhiên, vị trí thứ 2 cũng có thể bị ảnh hưởng tạo nên sản phẩm phụ I với tỷ lệ 3,0 – 4,6 % trong hỗn hợp phản ứng.
Ngoài sản phẩm chính 6, phản ứng còn tạo ra dimer II (tỷ lệ 0,15 %) và tạo tạp chất III (0,11 % - 1,4 %) do chất 6 phản ứng với methanol [25]. Các tạp chất sinh ra từ phản ứng gắn hợp phần indazol vào hợp phần pyrimidin Phương pháp tổng hợp pazopanib của H. Liu đã công bố quy trình tổng hợp pazopanib thay vì dùng 2,4- dicloropyrimidin như các tác giả trước, ông đã chọn 2,4-dicloro-5-nitropyrimidin để gắn với nhân indazol. Sơ đồ tổng hợp pazopanib theo H.
Liu được thể hiện trong Hình 1. Quy trình tổng hợp pazopanib theo H. Liu 5 Quy trình: Chất 5’ phản ứng với 2,4-dicloro-5-nitropyrimidin tạo thành 9. Alkyl hóa chất 9 với 8 tạo thành 10.
Khử nhóm nitro của chất 10 bằng H2 xúc tác Pd/C thu được chất 11. Chất 11 phản ứng với tert-butyl nitrit tạo thành muối diazoni, sau đó muối diazoni phản ứng với triethoxysilan xúc tác (1,5-cyclooctadien)rutheni (II) clorid tạo thành pazopanib [19]. Nhận xét: Việc chọn 2,4-dicloro-5-nitropyrimidin để gắn với nhân indazol có ưu điểm về phần định hướng vị trí nhóm thể hơn. Nhóm nitro (có hiệu ứng hút điện tử mạnh) giúp phản ứng thế nucleophin của chất 5’ với 2,4-dicloro-5-nitropyrimidin xảy ra chọn lọc ở vị trí thứ 4 hơn thay vì vị trí thứ 2 trên nhân pyrimidin.
Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn chưa cao vì vẫn còn 2 nhóm thế clor trong phân tử, việc tạo các tạp như phân tích bên trên không được khắc phục. Ngoài ra, quy trình còn cần thêm phản ứng loại nhóm NO2 nên dài hơn so với quy trình của A. Phương pháp gắn hợp phần benzensulfonamid vào hợp phần pyrimidin trước Phương pháp gắn kết hợp phần benzensulfonamid với pyrimidin trước được thực hiện bởi B. Reddy và cộng sự từ năm 2012 với cách tiếp cận khác biệt so với các tác giả trước đây.
Theo đó, hợp phần benzensulfonamid gắn với hợp phần pyrimidin tạo chất trung gian 12 trước rồi mới tiếp để gắn tiếp hợp phần indazol tạo ra phân tử pazopanib (Hình 1. Sơ đồ tổng hợp pazopanib theo B. Reddy Quy trình: Tổng hợp 12 bằng phản ứng ngưng tụ 8 và 2,4-dicloropyrimidin trong dung môi ethanol, THF, xúc tác NaHCO3 ở 70 - 75 °C (hiệu suất 48,2 %). Tổng hợp 5’ từ nguyên liệu 5 qua 2 giai đoạn tạo imin với paraformaldehyd, xúc tác NaOCH3 và khử bằng NaBH4 trong methanol.
Cuối cùng, ngưng tụ 12 và 5’ trong ethanol có mặt HCl đặc ở nhiệt độ hồi lưu tạo sản phẩm pazopanib [24]. Nhận xét: Ưu điểm của phương pháp này là quy trình đi qua ít giai đoạn, dễ thực hiện. Tuy nhiên, hiệu suất tổng hợp không cao, đặc biệt là giai đoạn gắn hợp phần 6 benzensulfonamid và pyrimidin.