TỔNG HỢP KHÁNG SINH CEFIXIME

rong suốt cuộc đời, người nào cũng có ít nhiều đợt bị nhiễm khuẩn dù nặng hay nhẹ và mỗi lần như vậy có thể phải dùng một loại kháng sinh nào đó. Kháng sinh là một vũ khí quan trọng để chống lại các vi sinh vật gây bệnh. Trong nhiều năm qua, việc sử dụng và dùng sai mục đích các loại thuốc kháng khuẩn đã làm tăng số lượng và các loại sinh vật kháng thuốc. Các loại thuốc kháng sinh đang mất dần tác dụng. Do vậy, rất nhiều loại bệnh viêm nhiễm có thể sẽ mất kiểm soát vào một ngày nào đó. Với tốc độ du lịch và thương mại toàn cầu ngày càng tăng, tình trạng kháng khuẩn sẽ lây lan khắp thế giới chứ không bó hẹp trong bất cứ một khu vực hay quốc gia nào. Đứng trước thực trạng các mối đe dọa từ kháng thuốc ngày càng tăng này, tình trạng nhiễm trùng lan rộng hơn và nhiều bệnh không còn dễ dàng được chữa khỏi, dẫn đến điều trị kéo dài, tốn kém và nguy cơ tử vong cao cho bệnh nhân, WHO kêu gọi thế giới có những hành động khẩn cấp và phối hợp để làm chậm sự lây lan của kháng thuốc, hạn chế tác động của nó ngày hôm nay và bảo tồn các tiến bộ y tế cho các thế hệ tương lai . Chính vì những lý do đó, chúng ta cần tìm hiểu và nguyên cứu nhiều hơn về cách thức sử dụng hợp lý các loại kháng sinh, bào chế ra nhiều loại kháng sinh mới tốt hơn chống lại quá trình kháng kháng sinh của vi khuẩn. Với mục tiêu này, nhóm chọn đề tài: tìm hiểu và nguyên cứu về quá trình tổng hợp kháng sinh cefixime.

B Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH VÀ KTMT   TIỂU LUẬN MÔN : NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI : TỔNG HỢP KHÁNG SINH CEFIXIME GVHD : thầy Phạm Minh Tuấn SVTH :  Chu Thanh Lan 2008100307  Nguyễn Ái Nhân 2008100191  Trần Thị Thanh Tâm 2008100061  Trần Thị Trang 2008100193  Nguyễn Thị Hải HỒ CHÍ MINH, 12/2012 Tổng hợp kháng sinh cefixime MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I: TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH VÀ PHÂN NHÓM CEPHALOSPORIN 1.1 Giới thiệu chung kháng sinh 1.2 Tổng quan phân nhóm cepholosporin 1.2.1 Cấu trúc chung cephalosporin 1.2.2 Tính chất vật lý hóa học cephalosporin 1.2.3 Cơ chế tác dụng cephalosporin 1.2.4 Định lượng cephalosporin 1.2.5 Phân loại cephalosporin 1.3 Cefixime 1.3.1 Giới thiệu cefixime 1.3.2 Hoạt tính cefixime 1.3.3 Công dụng cefixime 1.3.4 Dược động học 1.3.5 Thận trọng triệu chứng sử dụng thuốc Chương II: TỔNG HỢP CEFIXIME 2.1 Quy trình tổng hợp cefixime từ (7-AVCA) 2.1.1 Quy trình tổng quát 2.1.2 Quy trình thực nghiệm 10 2.2 Quy trình tổng hợp cefixime thơng qua muối alkil aril-sulfonat cefixime 10 2.2.1 Quy trình tổng quát 10 2.2.2 Quy trình thực nghiệm 14 2.3 Quy trình tổng hợp cefixime thơng qua muối tert-octilamin cefixime 14 2.3.1 Quy trình tổng quát 14 2.3.2 Quy trình thực nghiệm 15 2.4 Phương pháp phân tích cefixime 17 Kết luận 17 Tài liệu tham khảo 18 Tổng hợp kháng sinh cefixime Lời mở đầu T rong suốt đời, người có nhiều đợt bị nhiễm khuẩn dù nặng hay nhẹ lần phải dùng loại kháng sinh Kháng sinh vũ khí quan trọng để chống lại vi sinh vật gây bệnh Trong nhiều năm qua, việc sử dụng dùng sai mục đích loại thuốc kháng khuẩn làm tăng số lượng loại sinh vật kháng thuốc Các loại thuốc kháng sinh dần tác dụng Do vậy, nhiều loại bệnh viêm nhiễm kiểm sốt vào ngày Với tốc độ du lịch thương mại tồn cầu ngày tăng, tình trạng kháng khuẩn lây lan khắp giới không bó hẹp khu vực hay quốc gia Đứng trước thực trạng mối đe dọa từ kháng thuốc ngày tăng này, tình trạng nhiễm trùng lan rộng nhiều bệnh khơng cịn dễ dàng chữa khỏi, dẫn đến điều trị kéo dài, tốn nguy tử vong cao cho bệnh nhân, WHO kêu gọi giới có hành động khẩn cấp phối hợp để làm chậm lây lan kháng thuốc, hạn chế tác động ngày hôm bảo tồn tiến y tế cho hệ tương lai Chính lý đó, cần tìm hiểu nguyên cứu nhiều cách thức sử dụng hợp lý loại kháng sinh, bào chế nhiều loại kháng sinh tốt chống lại trình kháng kháng sinh vi khuẩn Với mục tiêu này, nhóm chọn đề tài: tìm hiểu nguyên cứu trình tổng hợp kháng sinh cefixime Tổng hợp kháng sinh cefixime Chương I: TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH VÀ PHÂN NHÓM CEPHALOSPORIN 1.1 Giới thiệu chung kháng sinh Kháng sinh hợp chất có nguồn gốc vi sinh vật, bán tổng hợp hay tổng hợp Kháng sinh có tác dụng kìm hãm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh nồng độ thấp Một số kháng sinh có tác dụng ngăn cản phát triển tế bào ung thư Căn vào tác dụng trị bệnh, chia kháng sinh thành nhóm chính: Kháng sinh kháng khuẩn Kháng sinh trị nấm Kháng sinh chống ung thư Trong nhóm kháng sinh trên, kháng sinh kháng khuẩn sử dụng rộng rãi với số lượng nhiều so với nhóm kháng sinh khác thuốc khác Nhóm beta-lactam thuộc nhóm kháng sinh kháng khuẩn gồm phân nhóm: penicillin cephalosporin 1.2 Tổng quan phân nhóm cephalosporin Năm 1948 lần người ta trích cephalosporin C từ mơi trường ni cấy Cephalosporin C có hiệu loại vi khuẩn đề kháng với penicilin, hiệu yếu sử dụng lâm sàn, nên người ta phải thay đổi cấu trúc nhằm thay đổi hoạt tính phân tử để ứng dụng điều trị Những biến đổi mặt cấu trúc mong dẫn đến mở rộng phổ kháng khuẩn sang vi khuẩn gram âm, đặc biệt vi khuẩn nguy hiểm môi trường bệnh viện, gia tăng đề kháng phân tử beta-lactam cải thiện mặt dược động học 1.2.1 Cấu trúc chung cephalosporin R R3 thay đổi H O R7 H R7 = H OCH3 N X R X = S O N R7 = H: cephalosporin R3 O R7 = OCH3: cephamycin COOH Những cephalosporin bán tổng hợp sử dụng điều trị có nhóm khác C3 chuỗi acilamino vị trí Nhóm –COOH dạng muối, acid hay este Tổng hợp kháng sinh cefixime Phân tử có 2C bất đối: C6(R) C7(R) có hoạt tính sinh học Nhóm R làm biến đổi đặt tính kháng khuẩn tính bền phân tử Sự đề kháng với beta–lactam có lựa chọn hợp lý R, R7 X Sự thay đổi R3 làm thay đổi đặt tính dược động học phân tử (điều làm tăng hoạt tính kháng khuẩn) 1.2.2 Tính chất vật lý hóa học cephalosporin a) Tính chất vật lý Các cephalosporin thường dạng tinh thể trắng có màu nhẹ, khơng mùi có mùi thoảng nhẹ Trong dung dịch nước cephalosporin chất quay cực phải có diện cacbon bất đối (6,7) Ta dựa vào suất quay cực để định tính kiểm độ tinh khiết Phổ UV: cấu trúc cephem cho hấp thu khoảng 260nm 220nm -1 Phổ IR: trường hợp penicillin vùng 1600-1800cm vùng đặc trưng b) Tính chất hóa học Tính khơng bền vịng beta-lactam Sự cơng tác nhân thân điện tử (An): baz mở vòng azetidin-2on, tạo dẫn xuất acid cephalosporic hoạt tính sinh học Ví dụ: baz (NaOH, KOH) đậm đặc tạo muối acid cephalosporic O H H H H AN R N O Nu- H S N H+ R R3 COOH N O Nu R3 COOH R N S N O Nu H R3 COOH Các cephalosporin bền mơi trường acid Tính acid Do chứa nhóm COOH nhóm C4, cephalosporin thể acid α, β bất bão hịa mạnh, có thể: - Tạo muối: thường muối Na, sử dụng dạng thuốc tiêm dung dịch uống tan nước - Tạo este tiền chất cho số kháng sinh cephalosporin bán tổng hợp Tổng hợp kháng sinh cefixime Phản ứng nhóm R3 Sự thay đổi nhóm R3 tạo nhiều cephalosporin bán tổng hợp khác Vì vậy, phản ứng nhóm quan trọng Phản ứng chuỗi acilamino Bản chất chuỗi acilamino 7-β xác định tính bền cephalosporin Một cản trở khơng gian tạo gần vịng β-lactam khơng thuận lợi cho tác dụng β-lactam có tác dụng bảo vệ 1.2.3 Cơ chế tác dụng cephalosporin Các cephalosporin có tác dụng ức chế trình sinh tổng hợp thành tế bào vi khuẩn tương tự Penicilin Ức chế tổng hợp thành tế bào vi khuẩn cách làm gián đoạn tổng hợp peptidoglycan, dẫn đến giảm ổn định màng tế bào vi khuẩn ly giải tế bào vi khuẩn 1.2.4 Định lượng cephalosporin Phương pháp Iod: acid cephalosporin có sau thủy phân cephalosporin kiềm oxy hóa định lượng I2 mơi trường acid acetic, lượng dư I2 định lượng Na2S2O3 với thị hồ tinh bột Phương pháp môi trường khan: sau hịa tan DMF, nhóm COOH vị trí định lượng dung dịch chuẩn metilat natri, điểm tương đương xác định đo thị màu Phương pháp hóa lí: định lượng phổ UV với mẫu chuẩn đối chiếu HPLC 1.2.5 Phân loại cephalosporin Dựa vào khả kháng beta–lactam khổ kháng khuẩn, chia cephalosporin làm hệ: Cephalosporin thếhệ1: Phổ kháng khuẩn : cầu khuẩn Gram(+), Gram(-), số trực khuẩn Gram(-), số tụ cầu khuẩn Cephalosporin hệ I ưu điểm so với phenicillin Ví dụ: cephalothin, cephalexin, cephaloridin… Cephalosporin hệ 2: Phổ kháng khuẩn: cầu khuẩn Gram(+) hệ 1, tác dụng mạnh với cầu khuẩn Gram(-) vi khuẩn yếm khí Khả kháng beta-lactam tốt Ví dụ: cephamandol, cefuroxim, cefoxitin… Cephalosporin hệ 3: Phổ kháng khuẩn: Lợi điểm cephalosporin III chỗ hoạt tính mạnh vi khuẩn Gam(-), khả kháng beta-lactam tốt, Tổng hợp kháng sinh cefixime chủng Gam(+) khí có hoạt tính giống hệ trước Ví dụ: cefoperazon, cefotiam, cefixime… Cephalosporin hệ : có phổ kháng khuẩn rộng hệ 3, tác dụng mạnh với chủng Gram(-) nên hiệu điều trị cao so với hệ trước Khả kháng beta-lactam tốt Ví dụ: cefepim 1.3 Cefixime 1.3.1 Giới thiệu cefixime Cefixime kháng sinh cephalosporin hệ III, dạng uống tiêm Hoạt tính mạnh vi khuẩn Gam(-) Cefixime tồn dạng muối khác nhau, thường muối trihidrat Nó lần công bố Hoa Kỳ Pat Số 4.409.214 tổng cơng ty Fujisawa, Nhật Bản Cơng thức hóa học: acid 7-[2-(2-amino-4-thiazolil)-2-(carboximetoxiimino) acetamido]-3-vinil-3-cephem-4-carboxilic Cấu trúc phân tử: S H 2N O N N H H N H O S CH2 N O COOH COOH Công thức phân tử: C16H15N5O7S2 Khối lượng phân tử: 453.45 g/mol Nhiệt độ sôi: 218-225 ºC Độ hòa tan nước: 55.11 mg/L Dạng tồn tại: dạng bột, rắn, trắng màu vàng nhạt Tên thương mại: SUPRAX Tổng hợp kháng sinh cefixime 1.3.2 Hoạt tính cefixime Hoạt tính diệt khuẩn cefixime kết ức chế tổng hợp vách tế bào Cefixime ổn định cao với beta-lactam kết nhiều vi khuẩn kháng với penicillin số cephalosporin diện beta-lactam nhạy với cefixime Tuy nhiên vi khuẩn Gram(+) tác dụng penicillin cephalosporin hệ I 1.3.3 Công dụng cefixime Cefixime sử dụng để điều trị nhiễm khuẩn viêm phế quản, viêm amiđan, viêm tai, nhiễm trùng da, bệnh lậu, nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm trùng mũi, viêm tai giữa, viêm xoang, nhiễm trùng thận, tiết niệu nhiễm trùng đường mật cấp tính, 1.3.4 Dược động học Chỉ có khoảng 40–50% liều dùng hấp thụ qua đường tiêu hoá Sự hấp thu cefixime không bị thay đổi đáng kể có thức ăn Cefixime dạng dung dịch hấp thu tốt dạng viên Thời gian bán thải 0,8–2 Khoảng 20% liều dùng (tương đương khoảng 50% liều hấp thu) đào thải dạng không đổi nước tiểu vòng 24 1.3.5 Thận trọng triệu chứng sử dụng thuốc Thận trọng sử dụng cefixime bệnh nhân bị suy thận nặng, người mẫn cảm với thuốc cephalosporin khác, nhạy cảm với penicillin, bệnh nhân có tiền sử bệnh đường tiêu hóa đặc biệt viêm đại tràng Không dùng cho trẻ tháng tuổi, không nên sử dụng thuốc phụ nữ có thai cho bú Các rối loạn đường tiêu hóa : tiêu chảy, buồn nơn, đau bụng, ói mửa táo bón, viêm đại tràng màng giả Phải ngưng sử dụng xảy tiêu chảy trầm trọng Hệ thần kinh trung ương: nhức đầu, choáng váng Phản ứng mẫn: dị ứng bao gồm mẫn, ngứa, mề đay, sốt, đau khớp Các phản ứng thường giảm ngưng điều trị Huyết học hóa học lâm sàng : Giảm tiểu cầu, giảm bạch cầu tăng bạch cầu toan Các triệu chứng xảy tự hồi phục Các tác dụng ngoại ý khác : phản ứng có khác bao gồm ngứa vùng sinh dục viêm âm đạo Tổng hợp kháng sinh cefixime Chương II: TỔNG HỢP CEFIXIME 2.1 Quy trình tổng hợp cefixime từ (7-AVCA) 2.1.1 Quy trình tổng quát Bandi Parthasaradhi cộng đưa quy trình tổng hợp trihidrat cefixime qua bước bản, đơn giản, thu trihidrat cefixime có độ tinh khiết cao (99,9%), hóa chất sử dụng tổng hợp khơng mang tính độc hại Hiệu suất trình tổng hợp: 62-64% Sáng chế sử dụng NaOH bước thủy phân muối este cải thiện màu sắc, làm cho độ tan cefixime thu từ trình nâng cao Thời gian thực thủy phân phải 30 phút, tốt từ 5-20 phút, thực lâu màu sắc cefixime hình thành bị ảnh hưởng có hình thành tạp chất khơng mong muốn Quy trình tổng hợp cefixime chia làm bước: Bước 1: Acid 7-amino-3-vinil-3-cephem-4-carboxilic (7-AVCA) (I) phản ứng với 2-mercapto-1,3-benzothiazolil-(Z)–2-(2-aminothiazol–4-yl)–2-(metoxi carbonil)-metoxiimino acetat “một dẫn xuất acid thiazolil acetic” (II) dung môi hữu (như tetrahidrofuran, aceton, dimetilsulfoxid (DMSO), số dung môi khác, tốt tetrahidrofuran) nước 0-15°C diện baz trimetilamin, trietilamin tributilamin Bước 2: Cho acetat etil diclorometan (acetat etil tốt hơn) vào khối sản phẩm tách lớp, tiến hành chiết thu lớp nước, giữ nhiệt độ khoảng 0-15°C, tốt o trì 0-10 C Nếu có chất khơng hịa tan hỗn hợp thu được, cần lọc để loại bỏ sau đó, acid 7-[2-(2-Amino-4-thiazolil)-2-(metoxicarbonilmetoxiimino)acetamido] -3-vinil-3-cephem-4-carboxilic (III) dạng muối với trietilamin diện lớp nước, thủy phân cách sử dụng hidroxid kim loại kiềm NaOH, KOH (NaOH tốt hơn) Nhiệt độ thực thủy phân khoảng 0-15°C, tốt 010°C, thực thủy giải 30 phút, tốt từ 5-20 phút Thêm axit sau hoàn thành phản ứng thủy phân để điều chỉnh độ pH khoảng 4,5-8,0 (tốt o 4,5-6,0) 30-35 C Ưu tiên sử dụng acid clohidric acid sulfuric Cefixime kết tinh cách điều chỉnh pH dung dịch xuống khoảng 2,0-3,5 với acid làm lạnh thu cefixime dạng trihidrat Tổng hợp kháng sinh cefixime H H H2N S CH2 N O H 2N S O N + N S Tetrahidrofuran (THF) S N O COOH (I) (II) COOR1 + H2 O o S H 2N O H H N N (III) o t C= 0-10 C N H O R2 S baz: N CH2 N R4 O COOR1 O O + Acetat etil R3 R2 NH+ R3 R4 Hỗn hợp tách lớp, chiết thu lớp nước + than hoạt tính, lọc o o + NaOH, < 30 phút, t C= 0-15 C +HCl, pH=4.5-8.0, toC=30-35o C Lọc bỏ bã rắn, + HCl: pH=2.0-3.5 S H2N O N N (IV) H H N H O S CH2 N O COOH H2O COOH Trong đó: R1: alkil ngắn (C1-C4) Ưu tiên: R 1: metil etil R2, R3 R4 độc lập với đại diện cho hidro, alkil (C1-C4), cicloalkil (C5-C6), aril (C6-C12) tốt phenil Năm 2004, Pandurang Balwant Deshpande cộng đưa quy trình tổng hợp cefixime cải thiện màu sắc độ hòa tan cefixime Quy trình giống quy trình Bandi Parthasaradhi (năm 2008) trình bày Tổng hợp kháng sinh cefixime trên, khác sử dụng thêm NaHSO3 giai đoạn tách chiết hợp chất este acid 7-[2(2-Amino-4-thiazolil)-2-(metoxicarbonilmetoxiimino)acetamido]-3-vinil-3-cephem-4carboxilic (III), sau thủy giải NaOH xong acid hóa HCl thêm aceton vào để trình tách lớp dễ dàng Hiệu suất thu bước 90.5% 2.1.2 Quy trình thực nghiệm o Tetrahidrofuran (340ml) cho vào (350ml) nước làm lạnh đến C (25g) Acid 7-amino-3-vinil-3-cephem-4-carboxilic (7-AVCA) (55g) 2-mercapto1,3-benzothiazolil-(Z)-2-(2-aminothiazol-4-il)-2-(metoxicarbonil)-metoxiimino acetat o thêm vào C Sau đó, thêm từ từ vào khối phản ứng hỗn hợp (12g) o trietilamin (350ml) tetrahidrofuran 2h C Tiếp tục khuấy 4h trì nhiệt độ Thêm vào (250ml) acetat etil, thực lọc rửa lại (100ml) acetat etil Lớp nước tách ra, thực chiết thu lớp nước Sử dụng (350ml) acetat etil o rửa lớp nước thu 14 C Lớp hữu chiết (100ml) nước (2.5g) o than hoạt tính cho vào phần nước chiết 25 C, khuấy 30 phút o Tiến hành lọc rửa phễu lọc (300ml) nước lạnh C Phần nước có chứa 7-[2-(2-amino-4-thiazolil)-2- (carboximetoxiimino)acetamido]-3-vinil-3-cephem-4carboxilictrietil amin Thủy phân muối este thu sau lọc (13,5g) NaOH o (75ml) nước, khuấy 15 phút 0-8 C Sau đó, thêm vào (30ml) acid HCl (1:1) để o điều chỉnh pH đến 4.8-5.2 Thêm (5g) than hoạt tính vào 15-20 C, khuấy 15 phút Lọc rửa (166ml) nước Sau đó, acid etilendiamintetraacetic, o o (EDTA, 0.25g) thêm vào 20-25 C Nhiệt độ nâng lên 35 C, pH điều o chỉnh lên 2.5 HCl (1:1), khuấy 30 phút 35 C Sau hạ nhiệt độ xuống o o o 30 C Tiếp tục khuấy 3h 30-32 C Sau làm lạnh đến C Khuấy 1h o 2-5 C Chất rắn kết tinh lọc, rửa lần với nước lạnh (mỗi lần 110ml) sấy khô, thu đươc trihidrat cefixime (40g) tinh thể trắng Lượng nước chiếm 11.1%, độ tinh khiết HPLC: 99.9% Chạy sắc kí khí (GC) khơng phát tetrahidrofuran acetat etil 2.2 Quy trình tổng hợp cefixime thông qua muối alkil aril-sulfonat cefixime 2.2.1 Quy trình tổng quát Theo Walter Cabri cộng cho rằng: dẫn xuất cefixime có cơng thức (III) chất rắn vơ định hình, độ hịa tan cao dung mơi hữu Nên phải cô lập “chiết” cách sử dụng dung môi vd: ete Tuy nhiên điều thúc đẩy kết tinh sản phẩm phụ không mong muốn 10 Tổng hợp kháng sinh cefixime R3 S O N H N N O H H H S N CH2 N O (III) COOR4 COOR2 Việc sử dụng acid sulfuric (WO 98/31685) q trình loại bỏ nhóm bảo vệ gắn gốc acid dẫn xuất cefixime quy trình tổng hợp trước làm kết tủa lượng muối sulfat cefixime (độ hòa tan kém) làm cho trihidrat cefixime thu có độ tinh khiết khơng cao Mặc khác, sử dụng acid sulfuric có khả acid hút phần nước dung dịch phản ứng làm giảm tốc độ phản ứng, ngăn chặn chuyển đổi hoàn toàn thành cefixime Ứng dụng điều này, sáng chế sử dụng acid sulfuric để kết tinh hết dẫn xuất (III) thành sulfonat cefixime (IV) với độ tinh khiết cao, sau chuyển đổi thành trihidrat cefixime (V) với hiệu suất cao không cần chiết tách hợp chất (III) khỏi dung mơi tổng hợp Vì vậy, sáng chế dễ áp dụng quy mô cơng nghiệp Walter Cabri tiến hành nhiều thí nghiệm khác dung môi khác nhau, thay đổi khối lượng chất phản ứng Kết thu cefixime có độ tinh khiết cao Hiệu suất khoảng 74-76% “Acid alkilsulfonic”:acid metansulfonic, etansulfonic, trifluorometansulfonic, sử dụng tốt acid metansulfonic Trong đó: R alkil mạch ngắn (C1-C6) “Acid arilsulfonic”: acid benzensulfonic, p-toluensulfonic, mesitilen sulfonic Trong đó: R nhóm có chứa vịng benzen naphthalen Cả acid alkil arilsulfonic chứa nhóm halogen (F,Cl, Br), hidroxi, carboxi, nitro, sulfo, metil Quy trình tổng hợp trihidrat cefixime gồm bước: Bước 1: Bắt đầu từ dẫn xuất acid 7-amino-3-vinil-3-cephem-4carboxilic (7-AVCA) công thức (I) phản ứng với dẫn xuất acid 2-(aminothiazol-4il)-2-(carboximetoxiimino)acetic công thức (II) Tạo thành acid 7-[2-(aminothiazol-4il)-2-(carboximetoxiimino)acetamido]-3-vinil-3-cephem-4-cacboxilic dẫn xuất công thức (III) 11 Tổng hợp kháng sinh cefixime Bước 2: Sau đó, acid 7-[2-(aminothiazol-4 -il)-2-(carboximetoxiimino)acetamido]-3-vinil-3-cephem-4-carboxilic (III) phản ứng với RSO3H acid akil aril-sulfonic dung môi hữu ví dụ este (acetat etil, acetat metil, format etil carbonat dimetil), xeton (aceton, metil etil ceton hay metil isobutil ceton), nitril (acetonitril propionitril), ete (tetrahidrofuran), dung môi khác (diclorometan hỗn hợp chúng), muốn có diện đồng dung mơi ví dụ axit hữu (chẳng hạn acid formic, acid acetic propionic) Nhiệt độ phản ứng nằm khoảng từ -20°C-50°C, tốt từ 0°C đến 40°C tạo thành tinh thể muối alkil aril-sulfonat cefixime (IV) Metansulfonat cefixime thu có hàm lượng nước 0,5% thấp sau sấy Muối điều kiện độ ẩm bình thường, có xu hướng tái hidrat hóa ổn định hàm lượng nước tương ứng Thường dạng monohidrat metansulfonat cefixime Bước 3: Các hợp chất (IV) lọc ly tâm thu tinh thể chuyển thành cefixime (I) cách phản ứng với amin, amoniac, kiềm (ví dụ natri kali) cacbonat, bicarbonat, hydroxit, photphat Sau đó, loại bỏ nhóm bảo vệ theo acid chẳng hạn benzhidril tert-butil cách sử dụng acid trifluoroacetic nhôm triclorua anisole, acid clohidric acid metansulfonic acid p-toluensulfonic Dung môi sử dụng nước, hỗn hợp nước rượu (như metanol, etanol, propanol, butanol), ceton (chẳng hạn aceton metil etil ceton), dung môi khác (như tetrahidrofuran acetonitril) 12 Tổng hợp kháng sinh cefixime R3 S O N R1 N H z N H N + H O COOR4 S O N H (III) N H H H + H2SO4, pH= 2.1 + dung o môi hữu cơ, 0-40 C Tách, chiết thu lớp hữu COOR2 O Dung môi hữu acetat etil, THF… S + H2O Làm o lạnh C, Khuấy CH2 N O CH2 (I) N N S N O (II) R3 H COOR2 COOR4 + dd NaOH loãng Tách, chiết thu lớp nước S + dd H SO dm hữu O pH=2.1 tách chiết thu lớp hữu 30-35oC N N o Làm lạnh C, kết tinh O H S x RSO3H.nH2O N H (IV) CH2 N O COOH COOH Amin, amoniac, carbonat natri… S H2N H H 2N O N N H H N H O Acid + dm hữu S CH2 * H2O N O COOH COOH 13 Tổng hợp kháng sinh cefixime Trong đó: R1: -H nhóm trimetilsilil R2: -H, trimetilsilil; tert-butil; p-metoxibenzil; p-metoxibenzil; 3,4-dimetoxibenzil… R3: tritil; tert-butoxicarbonil; p-metoxibenziloxicarbonil R4: tert-butil, p-metoxibenzil, 3,4-dimetoxibenzil… + Z là: -Cl, -S-mercaptobenzothiazolil, -O-P (Ph)3Cl, -O-P(S)(OET)2, -O-P(O)( OET)2, + OSO2Me, -O-SO2Ph-O-SO2-pTol, -O-COtBu, -O-C(O)OEt, -O-CH═N (CH3)2Clhoặc-benzotriazol-1-il-3-oxid 2.2.2 Quy trình thực nghiệm tổng hợp metansulfonat cefixime (11,25g) Acid 7-amino-3-vinil-3-cephem-4-carboxilic, acid 2-(aminothiazol -4-il)–2-(tert-butoxicarbonilmetoxiimino)acetic S-mercaptobenzothiazol este (24, 18g) (400ml) EtOAc (13,5ml) nước, TEA (13,5ml) thêm vào 15 phút, giữ cho hỗn hợp nhiệt độ từ 20°- 22°C, khuấy trộn mạnh acid 7-amino3-vinil-3-cephem-4-carboxilic hết (HPLC phân tích) Sau hồn thành phản ứng, nước thêm vào pH điều chỉnh lên 2,1 với acid sulfuric pha loãng Hỗn hợp phản ứng tách lớp lớp nước chiết với EtOAc Nước thêm vào pha hữu chiết pH điều chỉnh đến 7.0 với dung dịch NaOH Lớp hữu tách lại chiết xuất nước Các chất chiết từ pha nước thu gom lại thêm vào EtOAc (150ml) pH điều chỉnh tới 2.1 với acid sulfuric Các lớp tách ra, sau lớp nước chiết với EtOAc Các chất chiết thu từ lớp hữu tập trung lại cho CH3CN (153ml) HCOOH (5,5ml), MeSO3H (13,1ml) vào hỗn hợp, giữ nhiệt độ từ 30°C- 35°C Sau phản ứng (HPLC phân tích), hỗn hợp làm lạnh tới 2°C, sản phẩm lọc, rửa acetonitril, sau sấy khơ thu (23,11g) monohidrat metansulfonat cefixime 2.3 Quy trình tổng hợp cefixime thơng qua muối tertoctilamin cefixime 2.3.1 Quy trình tổng quát Năm 2003, Martin Decristoforo cộng đưa quy trình tổng hợp cefixime lạ, thông qua muối tert-octilamin cefixime (IV) Quá trình tổng hợp khơng cần chiết “cách ly” hợp chất có cơng thức (III) khỏi dung mơi nên dễ thực quy mô công nghiệp Martin Decristoforo thực nhiều quy trình thực 14 Tổng hợp kháng sinh cefixime nghiệm với khối lượng chất phản ứng khác nhau, thay số dung môi bước chuyển tinh thể muối tert-octilamin cefixime thành trihidrat cefixime, thay hợp chất có cơng thức (II) “dẫn xuất acid thiazolil acetic” dẫn xuất khác Kết cho thấy độ tinh khiết trihidrat cefixime thu khoảng 96% cao Hiệu suất trình điều chế tert-octilamin cefixime khoảng 80% S H H H2N S N CH2 N O O H2N N S N + S O COOH +Tetrahidrofuran (THF) COOR1 (I) (II) + H2O S H 2N O H N N H N O H t oC= 0-10oC S COOR O S R3 R4 R2 O NH+ R3 R4 + Tertoctilamin dung môi hữu H2N baz: N O (III) Sấy khô thu sản phẩm R2 CH N O H H N N N H O CH2 N * H2N COOH CH2 CH3 CH3 CH3 O COOR1 CH3 CH3 S (IV) + H2O o Làm lạnh C + dd NaOH loãng S O H 2N N N H N H O H O pH= 3.0 CH N cefixime + dd HCl loãng S COOH H2O COOH Trong đó, R1 alkil mạch ngắn (C1-C4) 15 Tổng hợp kháng sinh cefixime 2-mercapto-1,3-benzothiazolil-(Z)–2-(2-aminothiazol–4-il)–2-(metoxi carbonil)-metoxiimino acetat “một dẫn xuất thiazolil acetic acid” (II) tổng hợp phản ứng acid 2-(2-amino-4-thiazolil)-(Z)-2-((aril-or-alkil)-oxicarbonil metoxiimino)acetic với 2,2′-benzothiazolil disulphid dung môi hữu cơ, diclorometan diện phosphin, triphenilphosphin phosphit ví dụ trietil phosphit, thực nhiệt độ phịng Hợp chất (II) thay hợp chất có cơng thức: S H2 N O N R N O COOR1 30 31 Trong đó: R: —O—P (Ph)3Cl , —O—P(S)(OR4)2 , —O—benztriazol-1-il, —S— + 31 (2-metil-thiadiazol-5-il), —S—O—CH═N (CH3)2Cl or -benztriazol-1-il-3-oxid 2.3.2 Quy trình thực nghiệm Bước 1: Lấy (32,3g) acid 2-(2-amino-4-thiazolil)-(Z)–2-(metoxicarbonil metoxiimino) acetic, (1250ml) diclorometan, (39,5g) triphenilphosphin (50g) 2,2'benzothiazolil disulphid thêm vào hỗn hợp khuấy phút 20°C Sau đó, thêm vào khối phản ứng (25g) trietilamin Bước 2: Thêm vào hỗn hợp thu bước (22g) acid 7-amino-3vinil-ceph-3-em-4-carboxilic, (12,5ml) nước (10g) trietilamin Khuấy trộn hỗn hợp 30-35°C Sau hoàn thành phản ứng (HPLC xác định), thêm vào hỗn hợp thu (25g) tert-octilamin (50ml) diclorometan Thu sản phẩm kết tinh: acid 7-{2-[(2-aminothiazol)-4-il]-2-[(Z)(metoxi-cacbonil)metoxiimino]acetamido}-3vinil-ceph-3-em-4-cacboxilic hình thức muối với tert-octilamin Sấy khơ sản phẩm Hiệu suất: 98,6% Bước 3: Lấy (5g) acid 7-2-[(2-aminothiazol)-4-il]-2-[(Z)(metoxicarbonil) metoxiimino]acetamido}-3-vinil-ceph-3-em-4-carboxilic hình thức muối với tert-octilamin hịa tan (100ml) nước làm lạnh đến 0°C Thêm (7,7ml) NaOH 5M Sau đó, thêm vào (0.08g) acid HCl (1.75g) than hoạt tính Khuấy Tiến hành lọc Cho (50ml) nước (100ml) etanol vào dung dịch thu sau lọc, pH điều chỉnh đến 3.0 axit HCl 6N Làm lạnh giờ, acid 7-{-2-[(2aminothiazol)-4-il]-2-[(Z)(metoxicarbonil)metoxiimino]acetamido}-3-vinil-ceph-316 Tổng hợp kháng sinh cefixime em-4-carboxlic kết tinh hình thức trihidrat, sấy khô thu sản phẩm (3,59g) dạng bột tinh thể màu trắng Hiệu suất: 98,2% Độ tinh khiết: (HPLC): 98,9% 2.4 Phương pháp phân tích cefixime Nồng độ Cefixime xác định sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) sử dụng pha đảo với đầu dò tia cực tím Cột C18 Ultrabase (5-mm, 4.6 3150 mm) Pha động hỗn hợp acetonitril nước (13:100 v / v) có chứa 1% acid percloric 1% trietilamine Tỷ lệ dòng chảy 1,7 ml / phút Các bước sóng phát 280nm (Shimatzu SPD6A,Touzart etMatignon, Pháp) Kết luận Các phương pháp tổng hợp cefixime với tiêu chí: nhằm tạo cefixime có chất lượng tốt màu sắc độ hòa tan Tránh sử dụng hóa chất độc hại, trình tổng hợp đạt hiệu suất tốt đơn giản dễ thực Cefixime có độ tinh kiết cao Dễ thực quy mô công nghiệp Khi tiến hành tổng hợp cefixime ta nên chọn quy trình tổng hợp thông qua muối tert-octilamin cefixime thông qua muối alkil hay aril-sulfonat cefixime để thu hiệu suất tốt 17 Tổng hợp kháng sinh cefixime TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] DSCK1 Nguyễn Huy Cơng; Hóa dược- Dược lý; NXB Y HỌC; Hà Nội-2006; 220-224, 229-231 [2] PGS.TS Hoàng Thị Kim Huyền; Hóa dược – Dược lý III; NXB Y HỌC; Hà Nội2007; 120-113 [3] Bùi Kỳ Châu; tạp chí Dược Học “Sử dụng thuốc kháng sinh Thụy Điển”; Số 41987 [4] Nguyễn Khánh Thành; Tạp chí dược học “Tìm hiểu kháng sinh cephalosporin”; Số 4-1987 18 ... loại kháng sinh tốt chống lại trình kháng kháng sinh vi khuẩn Với mục tiêu này, nhóm chọn đề tài: tìm hiểu nguyên cứu trình tổng hợp kháng sinh cefixime Tổng hợp kháng sinh cefixime Chương I: TỔNG... VỀ KHÁNG SINH VÀ PHÂN NHÓM CEPHALOSPORIN 1.1 Giới thiệu chung kháng sinh Kháng sinh hợp chất có nguồn gốc vi sinh vật, bán tổng hợp hay tổng hợp Kháng sinh có tác dụng kìm hãm tiêu diệt vi sinh. .. vùng sinh dục viêm âm đạo Tổng hợp kháng sinh cefixime Chương II: TỔNG HỢP CEFIXIME 2.1 Quy trình tổng hợp cefixime từ (7-AVCA) 2.1.1 Quy trình tổng quát Bandi Parthasaradhi cộng đưa quy trình tổng