Đồ án Nghiên cứu phản ứng khoá nhóm chức - Oh của dãy thymidin và uridin

Mở đầu HIV-AIDS hiện nay là một căn bệnh thế kỷ. Hàng năm, hàng triệu người trên thế giới bị cướp đi sinh mệnh. Ở nước ta cũng vậy, trên tất cả các tỉnh thành phố trong cả nước đều có người chết vì căn bệnh này. Theo những nghiên cứu về quá trình điều trị HIV-AIDS cho thấy một số loại hợp chất thuộc loại nucleozit tự nhiên như thymidin, uridin, xitidin, adenosin...có khả năng ức chế sự phát triển của virut hiv-aids. Trong số các thuốc điều trị HIV-AIDS hiện nay, thuốc được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam là cặp AZT và D4T (zidovudin và stavudin). Phương pháp chung để tổng hợp AZT và D4T có thể xuất phát từ thymidin và uridin. Theo các phương pháp này, phản ứng đầu tiên là khoá nhóm chức OH của vòng ribofuranozơ bằng các tác nhân khác nhau. Để góp phần vào nghiên cứu phương pháp tổng hợp AZT và D4T, trong bản khoá luận này, chúng tôi tập trung nghiên cứu các phản ứng khoá nhóm chức OH của dãy thymidin và uridin. Nghiªn cøu ph¶n øng kho¸ nhãm chøc - OH cña d·y thymidin vµ uridin Phần 1. TỔNG QUAN 1.1. Cấu tạo của thymidin và uridin Thymidin và uridin đều là những nucleozit. Nucleozit là sản phẩm thuỷ phân không hoàn toàn của axit nucleic. Nucleozit có thành phần gồm bazơ dị vòng và đường pentozơ. Trong đó ribozơ hay D-2-đeoxyribozơ liên kết với nguyên tử nitơ thứ ba của vòng pyrimiđin hay nguyên tử nitơ thứ chín của vòng purin ở vị trí C1 của pentozơ (liên kết b - N1 -glucozit). Nucleozit ngoài vai trò là chất tham gia cấu tạo axit nucleic còn có nhiều vai trò quan trọng khác trong đời sống và sức khoẻ. Thymiđin là một nucleozit được hình thành khi thymin kết hợp với vòng đeoxyribozơ (vòng đeoxyribofuranozơ) bằng liên kết b - N1 -glucozit). Liên kết glucozit Uriđin là nucleozit được hình thành khi uraxin kết hợp với vòng ribozơ (vòng ribofuranozơ) bằng liên kết b - N1 -glucozit. Liên kết glucozit 1.2. Các phương pháp khoá nhóm chức của OH cúa dãy nucleozit Phương pháp chung để khoá nhóm chức OH của các nucleozit có thể thực hiện với một số tác nhân theo sơ đồ phản ứng sau: R-OCH3 ( tác nhân điazometan hay metyliodua) [13] R-OCH2C6H5( tác nhân benzylclorua ) [13] C6H5CH2Cl (C6H5)3CCl R-OC(C6H5)3 ( tác nhân tritylclorua ) [6] C6H5COCl R-O-COC6H5 ( tác nhân benzoylclorua hay natribenzoat)[10] R-O-SO2C6H4CH3 ( tác nhân tosylclorua )[9] p-CH3C6H4SO2Cl CH3SO2Cl H3PO4 R-O-SO2CH3 ( tác nhân mesylclorua )[8, 12] R - O - P – OH ( tác nhân axit photphoric ) [1, 3] ½ ½ OH ½ O R-OH 1.2.1. Ankyl hoá các nucleozit 1.2.1.1. Ankyl hoá các nucleozit bằng điazometan và hiđroxit trimetylsunfonyl [13] Phương pháp ankyl hoá các nucleozit bằng điazometan và hiđroxit trimetylsunfonyl được thực hiện theo phương trình sau: Nu- - N2 NuH -Me2S MeNu Tác giả [13] đã tổng hợp 1 dãy các nucleozit có nhóm thế ở vị trí 2’- O cho hiệu suất từ 20% - 40%. Nucleozit Hiệu suất Ado (Cyd) 20-40% 25% 30-40% 37% Bảng 1. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp các nucleozit có nhóm thế ở vị trí 2 - O. Chất phản ứng Tác nhân Hiệu suất(%) Cyd Ado Ado Cyd Ado Cyd Me3S+OH- Me3S+OH- Me3PhN+OH- Me3PhN+OH- (MeO)3PO (MeO)3PO 30 20 6 26 22 28 Bảng 2. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp các nucleozit có nhóm thế ở vị trí 2’-O với các tác nhân khác nhau 1.2.1.2. Ankyl hoá các nucleozit bằng ankylhalogenua trong sự có mặt của Ag2O [13]. Tr = (C6H5)3C – Chất phản ứng Tác nhân Dung môi Hiệu suất(%) O U r a O T r T r O O H C6H5CH2Cl r 60% CH3I C2H5I H2O-DMF H2O-DMF 50% 40% CH3I C2H5I H2O-DMF H2O-DMF 62% 30% 1.2.1.3. Ankyl hoá các nucleozit bằng đimetylsunfat trong sự có mặt của 1 hiđroxit kim loại kiềm [13] Phản ứng này được thực hiện qua 2 giai đoạn : + Gđ 1: Phản ứng khan với hiđrôxit kim loại kiềm. + Gđ2: Thuỷ phân trong H2O. (DMF=Đimetylfomamit) 1.2.1.4. Ankyl hoá các nucleozit bằng alkylhalogenua trong bazơ hữu cơ[9] Người ta có thể sử dụng bazơ hữu cơ như piriđin cho các phản ứng dạng này. Tr=(C6H5)3C 1.2.2. Sunfonyl hoá các nucleozit O O Thực hiện phản ứng sunfonyl hoá các nucleozit bằng para-toluensunfonylclorua(tosylclorua), axitmetansunfonic hoặc metansunfonylclorua(mesylclorua) [8, 9, 12]. N O C H 3 O O H H O TsCl Piridin HN N O C H 3 O O H Ts-O HN 5’-O-tosylthymidin Thymidin Ms=CH3SO2 1.2.3. Benzoyl hoá các nucleozit Phản ứng benzoyl hoá các nucleozit được thực hiện với tác nhân benzoylclorua hoặc muối natribenzoat trong piridin [6]. 1.2.4. Photphat hoá các nucleozit Nucleozit có thể bị photphat hoá bằng axit photphoric tạo mono photphat nucleozit (NMP) (hay mono nucleotit), điphotphat nucleozit (NPP); triphotphat nucleozit (NTP) [1, 3]. Chẳng hạn thymidin có thể bị photphat hoá với 1,2 hoặc 3 phân tử nhóm axit photphoric tạo thymiđin mono, đi hoặc triphotphat (TMP, TDP, TTP ) Thymidin mono, đi, tri photphat 1.3. Các phản ứng của nhóm OR 1.3.1. Phản ứng tạo cầu O ( Anhidro nucleozit ) 1.3.1.1. Đi từ dẫn xuất thế mono-O-nucleozit Tổng hợp 2, 3’- anhidro- 5’ – O-trityl thymiđin từ 5’-O- trithymiđin và triphenylphotphin trong dung môi DMF và 1 bazơ hữu cơ [6]. Tổng hợp 2, 3’ -anhidro -1- (2’ -deoxy- b-D -lyxo-furanosyl) thymin từ 3’ - O – mesylthymiđin [10]. Chuyển hoá 5’ – O - mesyluraxin hoặc 5'- iodouraxin thành 2, 2’ – anhidrouraxin với bạc axetat trong H2O phản ứng thu được 3 sản phẩm và sử dụng một số tác nhân thủy phân [11]. 1.3.1.2. Phản ứng tạo anhidro nucleozit từ dẫn xuất thế đi hoặc tri - O - nucleozit Tổng hợp 2, 3’ - anhidro - 1 - ( 5’ - O - mesyl - 2’ - deoxy - lyoxyl) thymin từ 3’ , 5' - O – đimesylthymiđin [10]. Phản ứng được thực hiện với NaOH 1 N, H2O chỉ thị metyl đỏ. Ngoài ra có thể xuất phát từ 5’ - O - trityl - 3’ - O – mesylthymiđin. Phản ứng có thể tiến hành theo 2 phương pháp: + Phương pháp 1: Trực tiếp chuyển 5’ - O - trityl - 3’ - O - mesylthymiđin bằng phản ứng với NaOH 1 N trong etanol 90%. H N N O C H 3 O O T r O O M s NaOH /C 2 H 5 OH H N N O C H 3 O O T r O 3'-O-mesyl-5'-O-tritylthymidin 2, 3’-anhidro-5’-O-tritylthymidin + Phương pháp 2: Phản ứng được tiến hành qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Thế 3’ - O - mesyl bằng halogen (LiBr hoặc NaI) trong axeton ở 100o C. Giai đoạn 2: Tạo dẫn xuất 2, 3’ - anhidro bằng bạc axetat trong môi trường axit. Ngoài ra có thể chuyển 2’, 3’ - O - đibenzoyl - 3’ - O - mesyluridin thành 2 ,3’- anhidro 2', 5’ - O – đibenzoyluriđin theo phương trình sau: ( Bz = C6H5CO – ) Tổng hợp dẫn xuất 2 ,3’ - anhidro của 1 - (2’ , 3’ ,5’ - tri - O - mesyl-b-D - arabinosyl) uraxin bằng cách đun nóng trong axetat với dung môi DMF [11]. H N N O O O O M s M s O O M s DMF O M s O O O N H N O M s C H 3 C O O N a 1-(2',3',5'-tri-O-mesyl-b-D-arabinosyl)uraxin Dẫn xuất 2,3'-anhidro của 1-(2',3',5'-tri-O-mesyl-b-D-arabinosyl)uraxin 1.3.2 Phản ứng thế 1.3.2.1 Phản ứng với azit Tổng hợp 3’ - azido - 3’ - deoxy thymiđin từ 3’ – O - trityl - 5’ - O - mesylthymiđin và LiN3 trong dung môi DMF và ở khí quyển nitơ. 1.3.2.2. Phản ứng tạo epoxit Tổng hợp 1 - ( 3',5 ’ - epoxit - b - D lyxofuranosyl ) uraxin (I) hoặc 1- ( 2',5’ - epoxit - b - D- lyxofuranosyl ) uraxin bằng cách xử lý 1 – (5’ - O - mesyl - b - D – lyxofuranosyl) uraxin với 1 bazơ [11]. N H N O O C H 3 M s O O H O H C H 3 O N a C H 3 O H N H N O O C H 3 O O H 1-(3'-mesyl-b-D-lyso furanosyl)uraxin 1-(2', 5'-epoxit-b-D-lyso furanosyl)uraxin Đồng thời cũng tổng hợp dẫn xuất 2’- mesyl của nó qua các bước: + Bước 1: Đun nóng 1 - (2’ - 3’, 5’ - tri - O - mesyl - b - D - arabinosyl) uraxin (III) với NaCH3COO trong DMF hoặc dung dịch NaOH trong etanol - H2O thu được dẫn xuất 2, 3’ - anhidro (IV). + Bước 2: Đun hồi lưu (IV) trong H2SO4 loãng với etanol – H2O thu được 1 - (2’, 5’ - đi - O - mesyl - b - D - lyxofuranosyl) uraxin (V). + Bước 3: Xử lý (V) với NaOH thu được (VI). 1.4. Các phản ứng của cầu O 1.4.1. Phản ứng với azit Cho hợp chất dẫn xuất 2, 3’ - anhidro của thymiđin và uriđin phản ứng với NaN3 thu được hợp chất có tính kháng HIV. 1.4.2. Phản ứng tách loại H2O Khi cho dẫn xuất 2, 3’ - anhidro của thymiđin hoặc uriđin phản ứng với một bazơ tách loại H2O tạo ra stavudin ( D4T). H N N O C H 3 O O Z O B - H N N O C H 3 O O H O Stavudin(D4T) 2',3'-®i®ehidro-3'-đeoxithymidin có thể là natriancolat hay muối tetraankylamonihalogenua 1.4.3. Phản ứng thế của nhóm ete Chuyển 2 ,3’ - anhidro - 5’ - O - mesyl - thymiđin thành 3’, 5’ – O - đibenzoylthymiđin bằng natribenzoat trong DMF (h= 70%) [10]. H N N O C H 3 O O M s O N a C 6 H 5 C OO D M F H N N O C H 3 O H O O B z ¤ 2,3'-anhidro-5'-O-mesylthymidin 3',5'-O-đibenzoylthymidin Phần 2. Kết quả và thảo luận 2.1. Phổ hồng ngoại của thymidin và uridin O O CH3 N H N O H H O Thymidin N H N O O H O O H O H Uridin Cấu tạo của thymidin và uridin: Phổ hồng ngoại của thymidin và uridin xuất hiện các đỉnh đặc trưng cho nhóm C=O, OH và NH ở các tần số hấp thụ sau: nOH 3312-3346 cm-1 nNH 3311-3172 cm-1 nC=O 1702- 1663 cm-1 2.2. Các phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Ở đây chúng tôi dùng phương pháp ankyl hóa thymidin bằng tritylclorua, arylsunfonyl hoá thymidin bằng tosylclorua và benzoyl hoá thymidin bằng benzoylclorua. 2.2.1 Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin sử dụng tác nhân tosylclorua Như đã nêu trong phần tổng quan phản ứng giữa tosylclorua và thymidin có thể xảy ra ở vị trí 5’-O - hoặc 3’, 5’-O-. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khả năng phản ứng, hiệu suất phản ứng ở các điều kiện nhiệt độ T =T1 + rT1 và ở những thời gian phản ứng khác nhau t= t1 +rt1 để tìm điều kiện tối ưu. Phản ứng này tuỳ điều kiện có thể tạo dẫn xuất 5'-O-tosylthymidin hoặc 3',5'-O-đitosylthymidin. Phản ứng này xảy ra theo sơ đồ sau: +Nếu tỉ lệ nthymidin : ntosylclorua = 1 : 1 (Ts =p-CH3C6H4SO2-) + nếu nthymidin : ntosylclorua = 1 : 2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng tới hiệu suất như sau: Nhiệt độ rT1 (oC) Hiệu suất(%) -5 0 5 10 20 30 5’-O-tosylthymidin 21 42 73 30 5 0 3’,5’-O-đitosylthymidin 0 0 5 20 32 52 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suầt phản ứng 5’-O-tosylthymidin ở nhiệt độ T=T1+5(oC) Thời gianrt1(h) Hiệu suất(%) 24 48 96 5’-O-tosylthymidin 27 50 75 Đồng thời khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng tổng hợp 3’, 5’-O-đitosylthymidin ở nhiệt độ T=T1+30(oC). Thời gian rt1(h) Hiệu suất(%) 24 48 96 3’,5’-O-đitosylthymidin 29 50 52 Sản phẩm 5’-O-tosylthymidin thu được ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy t0nc = 171 -1720C, được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, phổ 13C-NMR. CH3 N H N O O 1 ' 4 ' 3 ' 2 ' 5 ' Ts - O O H 5'- O - tosylthymidin . Phổ hồng ngoại của 5’ – O – tosylthymidin xuất hiện các đỉnh đặc trưng của nhóm OH, C=O, NH có thay đổi so với của thymidin, đồng thời xuất hiện SO2 và benzen của nhóm CH3C6H4SO2 mới đưa vào như dưới đây: nOH 3370cm-1 nNH 3172cm-1 nC=O 1721cm-1 nC=C 1659cm-1 nC=C benzen 1596,1477cm-1 nSO2 1359,1272,1176 cm-1 Phổ 1H-NMR của 5’-O- tosylthymidin cho xuất hiện tín hiệu của nhóm CH3 ở 1,78 ppm và của phenyl ở 7,2-7,8 ppm cũng như các tín hiệu cộng hưởng của các proton khác trong phân tử như sau: d (ppm) Nhóm 1,78c CH3 2,02 CH2(2') 3,80 CH(1') 4,2 CH(4') 5,2 và 6,2 CH(5') 7,2 =CH 7,2-7,8 Ar 11,4 NH2 Phổ 13H-NMR của 5’-O-tosylthymidin d (ppm) Nhóm 21,061 CH3 38,323 CH2(5’) 69,896 CH(3’) 70,108 CH2(2’) 83,171 CH(4’) 109,752 =CH 127,501 130,142 =CH và =C-vòng thơm 132,095 135,838 145,100 Cbenzen-S 150,158 C=O 163,596 Sản phẩm 3’, 5’-O- đitosylthymidin ở dạng tinh thể trắng, có nhiệt độ nóng chảy t0nc = 109 – 1110C và được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Phổ hồng ngoại của 3’, 5’-O- đitosylthymidin không còn có mặt nhóm OH ở vùng 3400 –3200 cm-1. Phổ 1H-NMR cho các đỉnh đặc trưng ở vùng 7,2-7,8 ppm so với chất 5’-O- tosylthymidin thì số đỉnh nhiều hơn chứng tỏ cả hai nhóm OH đã bị khoá. Lưu ý khi tiến hành hai phản ứng này: + Phản ứng phải được tiến hành trong điều kiện khô tuyệt đối, yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ, tỷ lệ các chất chính xác. + Phản ứng cho hiệu suất tốt với 5’-O- tosylthymidin ở nhiệt độ T=T1+5(oC) và thời gian t= t1+96(h); đối với 3’, 5’-O-đitosylthymidin thì ở nhiệt độ T=T1 +30(oC) và thời gian t =t1+48(h). + Tosylclorua rất dễ bị thuỷ phân nên cần tinh chế trước khi tiến hành phản ứng. 2.2.2. Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin sử dụng tác nhân tritylclorua Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: +Nếu nthymidin : ntritylclorua= 1:1 (C6H5)3CO + Nếu nthymidin : ntritylclorua= 1:2 O O C H 3 N H N O H H O O O C H 3 N H N O T r T r O Thymidin Piridin ( C 6 H 5 ) C C l 3',5'-O- đitritylthymidin Tr = (C6H5)3C Ở đây chúng tôi khảo sát phản ứng ở các nhiệt độ T=T2 +rT2. Đồng thời chúng tôi cũng nhận thấy để tạo thành 3’,5’-O- đitritylthymidin thì điều kiện phản ứng rất khắc nghiệt, hiệu suất rất thấp nên chúng tôi tập trung nghiên cứu phản ứng tổng hợp 5’-O- tritylthymidin. Xét ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng tổng hợp 5’-O- tritylthymidin như sau: Nhiệt độ rT2(oC) 0 20 40 50 Hiệu suất(%) 0 13 32 52 Qua đó cho thấy nhiệt độ tối ưu là T=T2 +50(oC) Sản phẩm 5’-O- tritylthymidin thu được ở dạng tinh thể màu trắng có nhiệt độ nóng chảy t 0nc = 125-1280C, được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại. Phổ hồng ngoại của 5’-O- tritylthymidin xuất hiện các đỉnh đặc trưng của nhóm OH, C=O, NH có thay đổi so với của thymidin đồng thời xuất hiện đặc trưng của vòng benzen của nhóm (C6H5)3C- mới đưa vào như dưới đây: nOH 3431,90 cm-1 nNH 3175,97cm-1 nC=O 1697,69cm-1 nC=C benzen 1472.76-1448,24cm-1 Lưu ý khi tiến hành phản ứng này: + Phản ứng cần thực hiện ở nhiệt độ và thời gian thích hợp. + Tritylclorua rất dễ bị thuỷ phân nên phản ứng cần tiến hành ở điều kiện khô tuyệt đối. 2.2.3 Phản ứng khoá vòng OH của thymidin sử dụng tác nhân benzoylclorua Sơ đồ của phản ứng như sau: HN O N O O O H H O + Piridin O N O CH3 O O H C6H5COO - HCl + Thymidin C6H5COCl 5'-O-benzoylthymidin HN CH3 Tiến hành phản ứng ở các nhiệt độ T=T3 +rT3 và thấy rằng ở nhiệt độ T=T3 +60(OC) thu được hiệu suất cao nhất h=40%. Sản phẩm 5’-O-benzoylthymidin thu được ở dạng tinh thể màu trắng có nhiệt độ nóng chảy t0nc = 192 - 1930 C và được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại. Phổ hồng ngoại của 5’-O-benzoylthymidin xuất hiện các đỉnh đặc trưng của nhóm OH, C=O, NH có thay đổi so với của thymidin đồng thời xuất hiện đỉnh đặc trưng của vòng benzen của gốc benzoyl mới đưa vào như sau: nOH 3201,44 cm-1 nCH benzen 3060,87 cm-1 nC=O 1710,10 cm-1 nC=C 1687,18 cm-1 nC=C benzen 1601,01 cm-1 1468,83 cm-1 2.3. Các phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin Phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin có thể sử dụng nhiều phương pháp. Ở đây, chúng tôi sử dụng phương pháp arylsunfonyl hoá uridin bằng tác nhân tosylclorua; phương pháp ankyl hoá uridin bằng tác nhân tritylclorua. 2.3.1. Phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin sử dụng tác nhân tosyl clorua Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: Chúng tôi tập trung tổng hợp 5’-O- tosyluridin sau khi khảo sát các điều kiện nhiệt độ chúng tôi thấy phản ứng chạy tốt ở nhiệt độ T=T1 +50(oC) và thời gian t=t1 +96(h) cho hiệu suất h= 45%. Sản phẩm thu được ở dạng tinh thể trắng có nhiệt độ nóng chảy t0nc = 168 – 1690C. 2.3.2. Phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin sử dụng tác nhân tritylclorua N H N O O H O O H O H + p i r i di n N H N O O O H O H Uridin ( C 6 H 5 ) 3 C C l T r O 5'-O-trityluridin + HCl Tr = (C6H5)3C Qua khảo sát các điều kiện chúng tôi thấy điều kiện tối ưu cũng là T=T2+50(oC) và thời gian t=t2+2(h). Sản phẩm thu được ở dạng tinh thể trắng, có điểm chảy xác định và được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại. Phổ hồng ngoại của 5’-O- trityluridin xuất hiện các đỉnh đặc trưng của nhóm OH, C=O đồng thời xuất hiện các đỉnh đặc trưng của gốc trityl mới đưa vào dưới đây: nOH 3478,19 cm-1 n=CH benzen 3001,97 cm-1 nC=O 1693,99 cm-1 nC=C benzen 1491,17 cm-1 1445,02 cm-1 Bảng 3: Kết quả tổng hợp các chất STT Chất Trạng thái màu sắc Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ) Hiệu suất ( % ) 1 5’-O- tosylthymidin Tinh thể trắng 171-172 75 2 3’,5’-O-đitosylthymidin “ 109-111 52 3 5’-O- tritylthymidin “ 125-128 50 4 5’-O-benzoylthymidin “ 192-193 40 5 5’-O-trityluridin “ 198-199 43 6 5’-O-tosyluridin “ 168-170 45 Bảng 4: Phổ hồng ngoại của các chất tổng hợp được ( cm-1 ) STT Chất nC=O nNH nOH nC=C benzen nSO2 1 5’-O- tosylthymidin 1721 3172 3370 1596-1472 1359-1272-1176 2 3’,5’-O-đitosylthymidin 1692 1597-1471 1362-1274-1176 3 5’-O- tritylthymidin 1697 3175 3431 1472-1448 4 5’-O-benzoylthymidin 1710 3201 1601-1468 5 5’-O-trityluridin 1693 3478 1491-1445 6 5’-O-tosyluridin Phần 3. Thực nghiệm 3.1. Tổng hợp 5’ - O - tosylthymidin và 3’, 5’ - O - đitosylthymidin 3.1. Tổng hợp 5’ - O - tosylthymidin 1mmol thymiđin , 1 mmol tosylclorua , 1 ml piriđin được cho vào một bình cầu 50 ml. Hỗn hợp phản ứng được giữ ở nhiệt độ và thời gian khảo sát. Dung môi được loại đi, dạng siro thu được được chiết với ete, kết tủa trong nước. Sản phẩm được kết tinh lại trong cồn. Sản phẩm thu được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân. tonc = 171-172o C CH3 N H N O O 1 ' 4 ' 3 ' 2 ' 5 ' Ts - O O H 5'- O - tosylthymidin Phổ hồng ngoại nOH 3370cm-1 nNH 3172cm-1 nC=O 1721cm-1 nC=C 1659cm-1 nC=C benzen 1596,1477cm-1 nSO2 1359,1272,1176 cm-1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân dppm Nhóm 1,78 CH3 2,02 CH2(2') 3,80 CH(1') 4,2 CH(4') 5,2 và 6,2 CH(5') 7,2 =CH 7,2-7,8 Ar 11,4 NH2 3.2. Tổng hợp 3’ , 5’ - O - đitosylthymidin 1mmol piridin, 2mmol tosylclorua, 2ml pridin cho vào một bình cầu dung tích 50ml. Hỗn hợp phản ứng được giữ ở nhiệt độ và thời gian khảo sát, dung môi được loại đi. Dạng siro thu được được chiết bằng ete, sản phẩm thô kết tủa trong nước. Kết tinh lại sản phẩm trong cồn- nước. Sản phẩm được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân. t0nc= 109-111o C. Phổ hồng ngoại của 3’, 5’ - O - đitosyllthymidin không còn có mặt của nhóm OH ở vùng 3400-3200 cm-1. 3.3. Tổng hợp 5’ – O – trityl thymiđin Dùng bình cầu 3 cổ dung tích 50 ml có lắp máy khuấy, nhiệt kế. Cân lượng chính xác 1 mmol thymidin và 1 mmol tritylclorua trong 3ml piriđin. Hỗn hợp phản ứng được giữ ở nhiệt độ và thời gian khảo sát. Sản phẩm kết tủa trong H2O. Kết tinh lại sản phẩm trong cồn. Sản phẩm được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại. tonc = 125-128o C Phổ hồng ngoại nOH 3431cm-1 n=CH 3175cm-1 nC=O 1697cm-1 n=CH(benzen) 1472-1448cm-1 3.4. Tổng hợp 5’ - O – benzoylthymidin Dùng bình cầu 3 cổ dung tích 100 ml có lắp khuấy và nhiệt kế. Cân 1 lượng chính xác 0,083 mol thymiđin,600ml piridin khan và 0,166mol benzoylclorua. Hỗn hợp phản ứng được giữ ở nhiệt độ và thời gian khảo sát. Hỗn hợp sau phản ứng rót vào nước đá, kết tủa trắng xuất hiện lọc kết tủa trắng, cho kết tinh lại sản phẩm bằng cồn. tonc= 192 - 193o C. Sản phẩm được chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại. nOH 3201,44 cm-1 nCH benzen 3060,87 cm-1 nC=O 1710,10 cm-1 nC=C 1687,18 cm-1 nC=C benzen 1601,01 cm-1 1468,83 cm-1 3.5. Tổng hợp 5’ - O - tosyluriđin Cân chính xác 0,0035 mol uridin và 0,0052 mol tosylclorua.Hỗn hợp được cho vào bình cầu 50ml chứa 6,5 ml piridin khô. Hỗn hợp này được giữ ở thời gian khảo sát. Dung môi được loại đi, thu được một dạng siro. Sau đó dạng siro này được chiết với ete, thêm 8ml nước đá vào hỗn hợp còn lại, sản phẩm kết tủa. Kết tinh lại sản phẩm trong cồn - nước. tonc = 168-169o C. 3.6 Tổng hợp 5’ - O – trityluridin Dùng bình cầu 3 cổ 50ml có máy khuấy, nhiệt kế. Cân 1 lượng chính xác 1mmol uridin, 1mmol tritylclorua và 3ml piridin. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ và thời gian khảo sát. Hỗn hợp phản ứng sau đó được rót vào 20ml nước đá, kết tủa trắng hình thành. Sản phẩm được kết tinh lại trong cồn-nước. tonc =125-1280C. Sản phẩm dược chứng minh cấu tạo qua phổ hồng ngoại: nOH 3478,19 cm-1 n=CH benzen 3001,97 cm-1 nC=O 1693,99 cm-1 nC=C benzen 1491,17 cm-1 1445,02 cm-1 KẾT LUẬN Trong bản khoá luận này chúng tôi đã nghiên cứu và thu được các kết quả sau: 1. Đã khảo sát được điều kiện nhiệt độ và thời gian phản ứng tổng hợp 5’-O-tosyl-, 3’,5’- O – đitosyl-, 5’-O-trityl-, 5’-O-benzoylthymidin thu được sản phẩm có hiệu suất từ 40-75%. 2. Đã khảo sát được điều kiện nhiệt độ và thời gian phản ứng tổng hợp 5’-O-tosyl-, 5’-O-trityluridin thu được sản phẩm có hiệu suất từ 40-45%. 3. Cấu tạo của sản phẩm được xác định qua phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Tài liệu tham khảo Đỗ Đình Hồ, Hoá-Sinh-Y Học, nxbY học, tp Hồ Chí Minh, 2003, trang 106-108. Đặng Đình Phúc, Một số thành tựu về thuốc chống AIDS, Tạp chí dược học, số1, trang 24(1997). Thái Doãn Tĩnh, Cơ sở hoá học hữu cơ, nxb Khoa học - kĩ thuật, Hà Nội, 2003, tập 3, trang 273. Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hoá học, nxb Khoa học - kĩ thuật, Hà Nội, 2002. Phan Tống Sơn-Trần Quốc Sơn-Đặng Như Tại, Cơ sở hoá học hữu cơ, nxb Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1980. Staniscos Czerneccki , Proceess for preparing AZT(3'-azido-3'-deoxythy ) and related compounds, U.S.Patent, 5.124, 442, jun-23-1992. Stringner S.Yang, Goedon M.Cragg, David J. Newman and John P. Bader, Natural product - Based anti HIV. Drug discovery and devolopment facilitated by the NCI Developmenttal therapeutics program, Journal of natural products, vol 64, No 2, 265(2001). Jerome P. Horwitz, Jonathan Chua and Michael Noen, Nucleoside.V. The monomesylates of 1-(2'-Deoxy-b-D-lysofuranosyl) thymin, J.Org.Chem, vol 20, No 64, 2076(1964 ). Tai Shun Lin, John P, Neenan , Yung Chi Cheng , William H . Prusoff, Synthesis and antiviral activity of 5- and 5' - substituted Thymidin Analogs, Journal of Medicial Chemistry, vol 19, No4, 496-497(1976). Jack. J. Fox and Naishun C. Muller, Nucleosides. XVI. Further studies of anhydronucleosides, J.Org.Chem, vol 28, 936(1983). Iris L. Doerr, John F. Codington and Jack J. Fox, Nucleosides. XXIII.2',5'-and 3',5'-epoxides of pentofuranosyluracils1-3, J.Org.Chem, vol 30, No 11, 467 (1964). Jerome.P.Horwirt, Joyce A. Urbanski, Jonathan Chua, Nucleosides. II. 5'-O-mesylthymidine and 3'-O-mesylthymidine J.Org.Chem, vol 27, No 20, 3300(1962). 13. T.C.Zatsepin, E.A.Potanova, T.C.Oretska. Sintez 2’-O-ankinnukleozidov, Uxpex Khimii, 71, 6, 586-588(2002), (Tiếng Nga). MỤC LỤC Mở đầu 1 Phần1. Tổng quan 2 1.1. Cấu tạo của thymidin và uridin 2 1.2. Các phương pháp khoá nhóm chức OH của dãy nucleozit 3 1.2.1. Ankylhoá các nucleozit 4 1.2.1.1. Ankyl hoá các nucleozit bằng điazometan và hiđroxit trimetylsunfonyl 4 1.2.1.2. Ankyl hoá các nucleozit bằng ankylhalogenua trong sự có mặt của Ag2O 6 1.2.1.3. Ankyl hoá các nucleozit bằng đimetylsunfat trong sự có mặt của một hidroxit kim loại kiềm 7 1.2.1.4. Ankyl hoá các nucleozit bằng ankylhalogenua trong sự có mặt của bazơ hữu cơ 8 1.2.2. Sunfonyl hoá các nucleozit 8 1.2.3. Benzoyl hoá các nucleozit 9 1.2.4. Photphat hoá các nucleozit 10 1.3. Các phản ứng của nhóm OR 10 1.3.1. Phản ứng tạo cầu O (Tạo anhidro nucleozit) 10 1.3.1.1. Đi từ dẫn xuất thế mono -O-nucleozit 10 1.3.1.2. Đi từ dẫn xuất thế đi, tri -O-nucleozit 12 1.3.2. Phản ứng thế 15 1.3.2.1. Phản ứng với azit 15 1.3.2.2. Phản ứng tạo epoxit 15 1.4. Các phản ứng của cầu O 17 1.4.1. Phản ứng với azit 17 1.4.2. Phản ứng tách loại nước 17 1.4.3. Phản ứng thế 18 Phần 2. Kết quả và thảo luận 19 2.1. Phổ hồng ngoại của thymidin và uridin 19 2.2. Các phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin 19 2.2.1. Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin sử dụng tác nhân tosylclorua 19 2.2.2. Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin sử dụng tác nhân tritylclorua 23 2.2.3. Phản ứng khoá nhóm chức OH của thymidin sử dụng tác nhân benzoylclorua 25 2.3. Các phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin 26 2.3.1. Phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin sử dụng tác nhân tosylclorua 26 2.3.2. Phản ứng khoá nhóm chức OH của uridin sử dụng tác nhân tritylclorua 26 Phần 3. Thực nghiệm 29 3.1. Tổng hợp 5'-O-tosylthymidin 29 3.2. Tổng hợp 3’, 5'-O-đitosylthymidin 30 3.3. Tổng hợp 5'-O-tritylthymidin 30 3.4. Tổng hợp 5'-O-benzoylthymidin 30 3.5. Tổng hợp 5’-O-tosyluridin 31 3.6. Tổng hợp 5'-O-trityluridin 31 Kết luận 32