ĐẶT VẤN ĐỀ Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), ung thư phổi là một trong ba ung thư thường gặp nhất và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu do ung thư trên thế giới [54]. Theo thống kê của GLOBOCAN 2020, tại Việt Nam, ung thư phổi xếp thứ hai về số ca mắc mới ở cả hai giới, chỉ sau ung thư gan ở nam giới và ung thư vú ở nữ giới. Năm 2020, số ca mắc mới là hơn 26.200 ca, số ca tử vong là gần 23. Trong đó, ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) chiếm tỉ lệ khoảng 85% [1] và phần lớn bệnh nhân được phát hiện đã ở giai đoạn cuối không thể phẫu thuật được.
Phương pháp sử dụng thuốc điều trị đích được chứng minh có hiệu quả cao và ít tác dụng phụ hơn so với phương pháp hoá trị thường được dùng trước đây [46]. Trong đó, các nghiên cứu về dẫn xuất 2-indolinon đã đem lại những kết quả đáng kì vọng trong điều trị NSCLC [26], [38]. Nintedanib là một thuốc ức chế tyrosin kinase, không những được cấp phép trong chỉ định điều trị NSCLC với tên biệt dược Vargatef [16], nintedanib còn được sử dụng trong điều trị xơ phổi vô căn với tên biệt dược Ofev [15]. Nhờ có cấu trúc 2-indolinon, thuốc gắn vào vị trí adenosin triphosphat của các thụ thể liên quan đến sự hình thành mạch, ức chế con đường truyền tín hiệu xuống.
Sự kết hợp giữa nintedanib và docetaxel đã cho thấy sự cải thiện đáng kể về tỷ lệ sống sót trong điều trị NSCLC di căn và được các nước châu Âu công nhận là liệu pháp thay thế sau thất bại điều trị với hoá trị liệu [12]. Tuy nhiên ở Việt Nam, giá thuốc lại quá đắt với bệnh nhân (1.689 VND/viên 100 mg hoặc 150 mg) [57], nintedanib vẫn đang trong thời gian bảo hộ độc quyền, các phương pháp tổng hợp nintedanib được công bố còn hạn chế. Vì vậy, dựa trên một số con đường tổng hợp nintedanib, đề tài “Nghiên cứu điều chế trung gian methyl 2- oxoindolin-6-carboxylat trong quy trình tổng hợp nintedanib” được thực hiện với mục tiêu: Điều chế được trung gian methyl 2-oxoindolin-6-carboxylat làm nguyên liệu để tổng hợp nintedanib ở quy mô phòng thí nghiệm. Giới thiệu về nintedanib 1.
Cấu trúc hoá học - Công thức hoá học (hình 1.1): H H3COOC N O NH N N N CH3 H 3C O Hình 1. Công thức cấu tạo của nintedanib - Tên khoa học: methyl (Z)-3-[[[4-[N-methyl-2-(4-methylpiperazin-1- yl)acetamido]phenyl]amino]phenylmethylen]-2-oxoindolin-6-carboxylat. - Công thức phân tử: C31H33N5O4. - Khối lượng phân tử: 539,62 g/mol (dạng base tự do); 649,76 g/mol (dạng muối dược dụng ethansulfonat).
Tính chất lý hoá - Cảm quan: bột kết tinh màu vàng [16]. - Nhiệt độ nóng chảy: dạng muối ethansulfonat: 305 ± 5 oC [7]. - Độ tan: • Dạng base: tan tốt trong môi trường acid (> 1 mg/mL), tan kém trong nước (< 0,001 mg/mL ở pH ≥ 7) [7]. • Dạng muối ethansulfonat: tan tốt trong nước (> 20 mg/mL) [30].
- pK ! : pK !! = 7,9 ± 0,2, pK !" = 2,1 ± 0,2 [7]. Dược lý – dược động học 1. Cơ chế tác dụng Nintedanib là một chất ức chế tyrosin kinase phân tử nhỏ bao gồm ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu (PDGFR) α và ß, các thụ thể yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (FGFR) 1-3 và các thụ thể yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGFR 1-3). Nintedanib gắn kết cạnh tranh vào ổ gắn kết adenosin triphosphat (ATP) của các thụ thể này và ngăn chặn việc truyền các tín hiệu nội bào, đây là quá trình quyết định đến sự phát triển, di căn và biến đổi của nguyên bào sợi đại diện cho cơ chế chủ yếu trong bệnh xơ phổi vô căn [15], [16].
Bên cạnh đó, nintedanib ức chế các con đường truyền tín hiệu protein kinase và Akt được kích hoạt phân bào ở 3 loại tế bào góp phần 2 hình thành mạch (tế bào nội mô, tế bào ngoại bì và tế bào cơ trơn) dẫn đến ức chế tăng sinh tế bào, làm chậm sự phát triển của khối u [16]. Dược động học - Hấp thu: nintedanib đạt nồng độ tối đa trong huyết tương khoảng 2 – 4 giờ sau khi uống viên nang gelatin mềm trong điều kiện ăn no (từ 0,5 – 8 giờ). Hấp thu và sinh khả dụng của thuốc bị giảm bởi tác động của chất vận chuyển và chuyển hoá bước một qua gan [7]. - Phân bố: thuốc liên kết 97,8% với protein huyết tương người trên in vitro (chủ yếu là albumin) [7].
- Chuyển hoá: nintedanib (hay BIBF 1202) chủ yếu bị thuỷ phân liên kết ester bởi các enzym esterase tạo thành BIBF 1202 gốc acid tự do, rồi liên kết với glucuronid thành BIBF 1202 glucuronid. Chỉ có một lượng nhỏ nintedanib bị chuyển hoá qua CYP3A4. Trong các thí nghiệm in vivo tiền lâm sàng, BIBF 1202 không cho thấy tác dụng mặc dù chất này có hoạt tính tại các thụ thể đích của thuốc [7]. - Thải trừ: thuốc được thải trừ chủ yếu qua phân/bài tiết qua mật (93,4%) [7].
Dạng bào chế và biệt dược Hiện nay, nintedanib được lưu hành trên thị trường với các biệt dược là Ofev và Vargatef đều do hãng Boehringer Ingelheim sản xuất. Cả hai biệt dược này được bào chế dưới dạng viên nang mềm uống có hàm lượng 100 mg và 150 mg nintedanib (tương ứng với 120,4 mg và 180,6 mg dạng muối ethansulfonat). - Biệt dược Ofev được chỉ định [7]: • Điều trị xơ phổi vô căn. • Làm chậm tốc độ suy giảm chức năng phổi ở những bệnh nhân bị bệnh phổi kẽ liên quan đến xơ cứng toàn thân.
• Điều trị các bệnh phổi kẽ xơ sợi mãn tính khác có kiểu hình tiến triển. Liều dùng: 150 mg mỗi 12 giờ [7]. - Biệt dược Vargatef được chỉ định kết hợp với docetaxel để điều trị cho bệnh nhân bị ung thư phổi không tế bào nhỏ tiến triển tại chỗ, di căn hoặc tái phát của mô học khối u ung thư biểu mô tuyến sau hóa trị liệu đầu tiên [16]. Liều dùng: 200 mg mỗi 12 giờ [16].
Các phương pháp tổng hợp nintedanib hiện nay Dựa trên các phương pháp tổng hợp nintedanib và công thức cấu tạo, phân tử nintedanib có thể được chia làm 3 phần chính: khung indolin, hợp phần aryl ortho-ester và hợp phần amin thơm (sơ đồ 1.1), trong đó aryl ortho-ester là hợp phần cầu nối với 2 hợp phần còn lại. Hầu hết các phương pháp tổng hợp nintedanib đi từ khung indolin có sẵn hoặc xây dựng khung indolin trước, sau đó gắn lần lượt hợp phần aryl ortho-ester và hợp phần amin thơm [14], [23], [31]. 3 H H3COOC N O NH N N N CH3 H 3C O H 2N O H OCH3 H3COOC N O + + N N N CH3 H 3C O Khung indolin Hợp phần aryl ortho-ester Hợp phần amin thơm Sơ đồ 1. Phân tích ngược cấu trúc của nintedanib Cho tới nay, chưa có nhiều các phương pháp tổng hợp nintedanib có thể ứng dụng vào công nghiệp và chi phí sản xuất chất này khá cao [47].
Dưới đây là một số phương pháp tổng hợp nintedanib đã được công bố: - Phương pháp của J. Merten và cộng sự (2012) đi từ acid 4-cloro-3-nitrobenzoic (1), bao gồm 7 giai đoạn [23]. Đầu tiên, thực hiện phản ứng ester hoá 1 với methanol trong thionyl clorid tạo methyl 4-cloro-3-nitrobenzoat (2), hiệu suất 88,8%. Alkyl hoá 2 bằng tác nhân dimethyl malonat, xúc tác natri methoxid trong N-methyl-2-pyrrolidon (NMP) tạo dimethyl 2-(4-(methoxycarbonyl)-2-nitrophenyl)malonat (3), hiệu suất 86,0%.
Khử hoá nhóm nitro của 3 bằng H2, xúc tác Pd/C trong acid acetic, sau đó nâng nhiệt độ lên 115 °C tạo methyl 2-oxoindolin-6-carboxylat (4), hiệu suất 87,2%. Acyl hoá 4 bằng tác nhân anhydrid cloroacetic trong toluen tạo methyl 1-(2-cloroacetyl)-2- oxoindolin-6-carboxylat (5), hiệu suất 93,5%. Đun hồi lưu 5 với trimethylorthobenzoat (6) trong toluen, anhydrid acetic tạo methyl (Z)-1-(2-cloroacetyl)-3- [methoxy(phenyl)methylen]-2-oxoindolin-6-carboxylat (7), hiệu suất 91,7%. Thuỷ phân 7 bằng KOH trong methanol tạo methyl (Z)-3-[methoxy(phenyl)methylen]-2- oxoindolin-6-carboxylat (8), hiệu suất 94,6%.
Hồi lưu 8 với N-(4-aminophenyl)-N- methyl-2-(4-methylpiperazin-1-yl)acetamid (9) trong methanol thu được nintedanib, hiệu suất 89,0%. Phương pháp này cho hiệu suất toàn quy trình tương đối cao (H = 48%). Quy trình tổng hợp được mô tả như sơ đồ 1. 4 HOOC NO2 H3COOC NO2 H3COOC NO2 SOCl2, MeOH CH2(COOCH3)2 COOCH3 Cl đun hồi lưu Cl MeONa, NMP, 20 - 45 oC H = 88,8% H = 86,0% 1 2 3 COOCH3 1.
10% Pd/C, H2, AcOH O Cl Cl Cl O 45 oC, 40 - 50 psi H 2. 115 oC H3COOC N H3COOC O O N O O H = 87,2% Toluen, đun hồi lưu H = 93,5% 4 5 H3CO OCH3 OCH3 Cl O 6 H H3COOC N H3COOC N 1. Ac2O, 5, toluen, 104 oC O KOH, MeOH, 0 - 63 oC O 2. 6, 104 oC H = 91,7% H = 94,6% OCH3 OCH3 7 8 CH3 H N H3COOC N N 9 O O N H 2N CH3 MeOH, đun hồi lưu NH H = 89,0% N N N CH3 Nintedanib H 3C O Sơ đồ 1.
Tổng hợp nintedanib theo phương pháp của J. Merten và cộng sự - Phương pháp của L. Zeng và cộng sự (2020) đi từ methyl 4-cloro-3-nitrobenzoat [47]. Quy trình trải qua 3 giai đoạn, sử dụng trực tiếp hợp phần aryl ortho-ester là tác nhân methyl 3-oxo-3-phenylpropanoat để tạo khung indolin, giúp rút ngắn được 4 giai đoạn so với phương pháp của J.
Ngoài ra, các phản ứng khá đơn giản, điều kiện phản ứng không khắc nghiệt. Tuy nhiên, tác giả lại sử dụng nguyên liệu 2 (giá khoảng 3.000 VND/50 mg [56]) và methyl 3-oxo-3-phenylpropanoat (giá khoảng 3.000 VND/1 g [55]) đắt tiền khó áp dụng vào sản xuất. Giai đoạn khử nhóm nitro của 10 có thể tạo ra sản phẩm ngưng tụ giữa amin với nhóm ceton dẫn đến hiệu suất phản ứng giảm. Giai đoạn ngưng tụ cuối cùng, tác giả sử dụng dung môi toluen là một dung môi trơ nên việc tách nước ở giai đoạn này khá khó khăn, hiệu suất phản ứng không cao.
Quy trình tổng hợp được mô tả như sơ đồ 1. 5 O COOCH3 H3COOC NO2 H3COOC NO2 H2, Pd, EtOAc K2CO3, DMF, AcOH COOCH3 H = 72% Cl H = 92% 2 O 10 H CH3 H3COOC N N O H N H3COOC N 9 O N O H 2N CH3 NH Toluen O H = 64% N N N CH 3 11 Nintedanib H 3C O Sơ đồ 1. Tổng hợp nintedanib theo phương pháp của L. Zeng và cộng sự - Phương pháp của G.
Roth và cộng sự (2009) đi từ methyl 3-nitrobenzoat [31]. Quy trình trải qua 5 giai đoạn, ít hơn so với quy trình của J. Merten nhưng hiệu suất toàn quy trình tạo nintedanib lại thấp hơn (H < 34%). Quy trình tổng hợp được mô tả như sơ đồ 1.