Nghiên cứu tổng hợp atenolol và metoprolol tartrat làm thuốc điều trị tim mạch

Đây là đề tài mới, lần đầu được thực hiện ở trong nước. Mục tiêu của đềtài: (theo đặt hàng của BộKH&CN) 1. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chếatenolol qui mô pilot 2. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chếmetoprolol tartrat qui mô pilot 3. Xây dựng tiêu chuẩn cơsởcho hai sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat tương đương tiêu chuẩn Dược điển Anh BP 2005. 4. Đánh giá độ ổn định và xác định tuổi thọcủa sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat 5. Đánh giá độc tính cấp và bán cấp của sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat .

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIỂM CẤP NHÀ NƯỚC KC10/06-10

CÁC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

"NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ATENOLOL VÀ METOPROLOL

TARTRAT LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ TIM MẠCH"

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIỂM CẤP NHÀ NƯỚC KC10/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

"NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ATENOLOL VÀ METOPROLOL

TARTRAT LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ TIM MẠCH"

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng tổng hợp

axit p-hydroxy mandelic

5 Bảng 5 Kết quả kiểm nghiệm sản phẩm atenolol 61

6 Bảng 6 Kết quả kiểm nghiệm sản phẩm metoprolol tartrat 62

7 Bảng 7 Kết quả theo dõi độ ổn định 02 mẫu atenolol 63

8 Bảng 8 Kết quả kiểm nghiệm mẫu 1 theo thời gian lão hóa cấp

11 Bảng 11 Kết quả kiểm nghiệm 02 mẫu metoprolol tartrat bảo

quản trong điều kiện PTN

68

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1 Hình 1 Sơ đồ tổng hợp các thuốc thuộc nhóm chẹn thụ thể β 10

2 Hình 2 Sơ đồ tổng hợp chất trung gian chìa khóa 4-hydroxy

5 Hình 5 Các tạp chất chính của metoprolol tartrat 16

6 Hình 6: Phổ LC-MS của sản phẩm xúc tác chuyển pha 27

8 Hình 8: Phổ LC-MS của sản phẩm khi sử dụng hỗn hợp xúc tác 28

9 Hình 9 Cơ chế phản ứng tạo thành dạng epoxi 30

11 Hình 11 Sơ đồ khối các giai đoạn tổng hợp và tinh chế atenolol 36

12 Hình 12 Phổ 1H-NMR của metoprolol trong dung môi DMSO-d6 39

1.5 Tạp chất liên quan và phương pháp hạn chế tạp chất 14

2.1 Phương pháp tổng hợp 17

2.3 Các phương pháp kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm 182.4 Phương pháp đánh giá độc tính cấp và độc tính bán trường diễn 19

3.2 Qui trình công nghệ tổng hợp metoprolol tartrat 37

3.2.2 Qui trình phòng thí nghiệm 40

3.3 Xác nhận cấu trúc các hoạt chất tổng hợp được 48

3.3.1 Phân tích xác định cấu trúc các sản phẩm trong qui trình tổng hợp

3.5 Kết quả xác định độc tính cấp và độc tính bán trường diễn 68

PHỤ LỤC (Phổ của sản phẩm và các hợp chất trung gian) 80

2.1 Phổ của phenylethyl methyl ete 117

sự nghiệp, giảm khả năng làm việc, giảm tuổi thọ Đối với xã hội bệnh làm cho chi phí của xã hội tăng lên bao gồm các chi phí trực tiếp như nằm bệnh viện, thuốc men, chi phí cho người chăm sóc và các chi phí gián tiếp như giảm sức lao động của xã hội, tăng chi của quỹ bảo hiểm xã hội, làm ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc dân

Hiện nay, điều trị bệnh tim mạch đã có những bước tiến vượt bậc Ngoài việc sử dụng các loại thuốc chữa trị thông thường, thì gần đây xã hội cũng đón nhận một tiến bộ khoa học mới, đó là tim mạch học can thiệp, kĩ thuật này cho kết quả rất tốt, tuy vậy chi phí còn cao, và khó có thể áp dụng cho mọi đối tượng được Hơn thế nữa, tuỳ thuộc vào từng loại bệnh tim mạch mà cách điều trị cũng có những phác đồ khác nhau Trong đó phổ biến nhất vẫn là

sử dụng các loại thuốc để điều trị, cách này đơn giản, cũng hiệu quả và có thể

áp dụng được cho mọi đối tượng

Trên thế giới, các thuốc dùng để điều trị các bệnh tim mạch rất phong phú về chủng loại Chẳng hạn, liên quan đến bệnh tim mạch và huyết áp, có tới bảy nhóm thuốc được sử dụng để điều trị như sau:

1) Nhóm tác động lên thần kinh trung ương ví dụ như metyldopa, clonidin, reserpin 2) Nhóm thuốc có tác dụng lợi tiểu như indapamid, amilorid, hydroclorothiazid, furosesemid, spirololacton, triamteren 3) Nhóm thuốc đối kháng canxi (nhóm chẹn kênh canxi) gồm nifedipin, nicardipin,

amlodipin, isradipin, verapamil, ditiazem 4) Nhóm thuốc ức chế men chuyển angiotensin gồm catopril, enalapril, bennazepril, quinapril 5) Nhóm thuốc kháng thụ thể angiotensin II gồm losartan, candesartan, valsartan 6) Nhóm chẹn thụ thể α gồm pazosin, alfurosil, terarosin, phentolamin và nhóm cuối cùng nhóm 7) Nhóm chẹn thụ thể β gồm atenolol, metoprolol, propanolol, pindolol, nadolol, acebutonol

Nhóm thuốc chẹn thụ thể β là loại thuốc dược dùng phổ biến nhất trong điều trị bệnh tim mạch nói chung và cao huyết áp nói riêng Cơ chế tác dụng của loại thuốc này là ức chế thụ thể β giao cảm ở tim, mạch ngoại vi và do đó, làm chậm nhịp tim và hạ huyết áp Trong số các thuốc thuộc nhóm này atenolol, metoprolol và propanolol là những thuốc được dùng rộng rãi nhất do chúng có nhiều ưu điểm

Hiện nay, hai loại thuốc atenolol và metoprolol được sử dụng nhiều ở Việt Nam để điều trị các bệnh về tim mạch Hầu hết các thuốc tim mạch ở nước ta đều phải nhập ngoại, giá thành đắt, không chủ động được nguồn thuốc, đặc biệt là với atenolol và metoprolol - 2 trong 5 loại thuốc điều trị tim mạch bán chạy nhất trên thế giới [27] Trong nước cũng đã có những công ty bắt đầu quan tâm nghiên cứu bào chế loại thuốc này nhưng sử dụng nguyên liệu nhập khẩu

Chính vì vậy Bộ KH&CN đã tổ chức xây dựng nội dung và lựa chọn Trường ĐHKHTN chủ trì thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp atenolol và metoprolol làm thuốc điều trị tim mạch“ thuộc chương trình KHCN trọng điểm cấp nhà nước KC10/06-10, thực hiện từ tháng 4/2008 đến tháng 7 năm

2010 Đề tài do GS Đặng Như Tại làm chủ nhiệm

Xuất xứ của đề tài:

Đây là đề tài mới, lần đầu được thực hiện ở trong nước

Mục tiêu của đề tài: (theo đặt hàng của Bộ KH&CN)

1 Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế atenolol qui mô pilot

2 Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế metoprolol tartrat qui mô pilot

3 Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho hai sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat tương đương tiêu chuẩn Dược điển Anh BP 2005

4 Đánh giá độ ổn định và xác định tuổi thọ của sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat

5 Đánh giá độc tính cấp và bán cấp của sản phẩm atenolol và metoprolol tartrat

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Bệnh tim mạch và các loại thuốc tim mạch chủ yếu

Bệnh tim mạch nói chung và cao huyết áp nói riêng là bệnh thường gặp nhất trong xã hội hiện đại, đặc biệt ở những người có tuổi và ngày càng có xu hướng tăng lên ở những người ở độ tuổi thanh niên và trung niên Đây là những bệnh nguy hiểm, gây tử vong cao, diễn biến bệnh đột ngột, khó lường Theo thống kê, bệnh tim mạch do cao huyết áp gây tử vong hàng đầu, đặc biệt

ở các nước công nghiệp phát triển Theo tổ chức y tế thế giới, trị số huyết áp tối ưu là 120/80 mmHg, trong đó chỉ số 120 là huyết áp tâm thu, chỉ số dưới

80 là huyết áp tâm trương ở người bị huyết áp cao, 2 chỉ số đó cao hơn 140/90 mmHg Việc sử dụng thuốc để điều trị cao huyết áp là nhằm đưa trị số huyết áp xuống dưới 140/90 mmHg đối với người trên 60 tuổi và dưới 135/85 mmHg đối với người trung niên hay mắc bệnh đái tháo đường Hiện nay, thuốc điều trị cao huyết áp có nhiều loại, được chia theo nhiều nhóm khác nhau, tuỳ theo cơ chế tác dụng của thuốc [1]

Nhóm thứ nhất là nhóm thuốc tác dụng lên thần kinh trung ương Cơ chế tác dụng của thuốc là kích thích hoạt hoá một số tế bào thần kinh làm hạ huyết áp Nhóm này bao gồm các thuốc metyldopa, clonidin, reserpin… Hiện nay các thuốc này ít được dùng vì gây phản ứng phụ như gây trầm cảm và làm tăng huyết áp khi đột ngột dừng thuốc

Nhóm thuốc thứ hai là nhóm thuốc lợi tiểu, cơ chế tác dụng của các thuốc thuộc nhóm này là làm giảm ứ đọng nước trong cơ thể, gây sức cản các mạch máu ngoại vi, làm giảm khối lượng máu trong cơ thể, gián tiếp làm hạ huyết áp Các thuốc thuộc nhóm này là indapamid, amilorid, hydroclorothiazid, furosesemid, spironolacton, triamteren…Nhóm thuốc này được dùng cho các bệnh nhân bị huyết áp cao nhẹ hoặc tăng huyết áp tâm thu đơn độc, nhất là bệnh nhân có tăng natri và suy tim Tuy nhiên các thuốc này

nếu dùng lâu dài sẽ gây ra phản ứng phụ đối với cơ thể như giữ kali, tăng axít uric và tăng cholesterol

Nhóm thứ ba là nhóm thuốc đối kháng canxi Nhóm này gồm có nifedipin, nicardipin, amlodipin, isradipin, verapamil, ditiazem… Cơ chế tác dụng của các thuốc thuộc nhóm này là ngăn chặn không cho ion canxi lọt vào

tế bào cơ trơn của các mạch máu để gây giãn mạch và do đó làm hạ huyết áp Thuốc được dùng cho các bệnh nhân cao huyết áp có thêm bệnh đau thắt ngực, bệnh nhân cao tuổi mà không ảnh hưởng dến chuyển hoá đường mỡ trong cơ thể hoặc dùng cho bệnh nhân tăng huyết áp nhịp chậm, suy thận Tuy nhiên nifedipin lại có tác dụng phụ là làm tăng protein liệu

Nhóm thuốc thứ tư được sử dụng trong điều trị bệnh cao huyết áp là nhóm thuốc ức chế men chuyển Cơ chế tác dụng của thuốc là ức chế kìm hãm một enzym có tên là men chuyển angiotensin (ACE: angiotensin converting enzyme), bởi vì do xúc tác của enzym này mà chất angiotesin I chuyển thành chất angiotensin II gây co mạch và làm tăng huyết áp Thuốc này sử dụng cho cả bệnh nhân tăng huyết áp kèm theo hen suyễn hoặc đái tháo đường Tuy nhiên loại thuốc này có nhược điểm thường làm tăng kali huyết và gây ho khan do ACE còn có vai trò phân hủy bradykinin, khi ACE bị kìm hãm mà bradykinin không bị phân huỷ ở mức độ cần thiết, sẽ bị thừa và gây ho khan Các thuốc được sử dụng thuộc nhóm này bao gồm captopril, enalapril, bennazepril,quinapril…

Nhóm thuốc thứ năm dùng điều trị bệnh cao huyết áp là nhóm thuốc kháng thụ thể angiotensin II Nhóm này gồm các thuốc losartan, candesartan, valsartan…Cơ chế tác dụng của các thuốc này là không trực tiếp ức chế men chuyển ACE mà chỉ ngăn cản không cho angiotesin II gắn vào thụ thể của nó nằm ở mạch máu, tim, thận do đó nó không thể làm tăng huyết áp mà làm hạ huyết áp Nhóm này có ưu điểm là làm hạ và đưa huyết áp về trị số bình

thường Đặc biệt, tác dụng hạ huyết áp của các thuốc này sẽ tốt hơn nếu sử dụng phối hợp với nhóm thuốc lợi tiểu thiazid, không gây ho khan và phù Tuy nhiên nó cũng có tác dụng phụ là gây chóng mặt và tiêu chảy

Nhóm thuốc thứ sáu sử dụng trong điều trị cao huyết áp là nhóm thuốc chẹn thụ thể alpha, đó là các thuốc pazosin, alfurosin, terarosin, phentolamin…Cơ chế của các thuốc này là ức chế việc giải phóng noradrenalin, một chất trung gian sinh học làm tăng huyết áp tại đầu dây thần kinh, chính nhờ sự ức chế này mà chúng có tác dụng làm hạ huyết áp Thuốc này dùng cho cả bệnh nhân cao huyết áp và bị phì đại tuyến tiền liệt Tuy nhiên loại thuốc này thường gây hạ huyết áp thế đứng, đặc biệt với liều điều trị đầu tiên

Nhóm thuốc cuối cùng được dùng rộng rãi trong điều trị bệnh cao huyết

áp là nhóm thuốc chẹn thụ thể bêta (β-blockers) Điển hình của nhóm này là atenolol, metoprolol, propranolol, pindolol, nadolol, acebutolol… Cơ chế tác dụng của thuốc này là ức chế thụ thể bêta giao cảm ở tim, mạch ngoại vi, do

đó sẽ làm chậm nhịp tim và hạ huyết áp Trong số đó, atenolol được sử dụng rất rộng rãi vì có nhiều ưu điểm dược học, ngoài làm giảm huyết áp, atenolol còn làm giảm nhịp tim và chống thiểu năng mạch vành, chống bệnh đau thắt ngực và nhồi máu cơ tim nên chúng rất có lợi, hay được chỉ định dùng cho các bệnh nhân tăng huyết áp có kèm theo loạn nhịp tim, tim nhanh, ngoại tâm thu, người hay bị hồi hộp trống ngực kèm theo bệnh mạch vành [2] Đặc biệt các phản ứng phụ của nó không có hoặc rất nhẹ nên chỉ phải uống cả liều thuốc 1 lần trong ngày, liều cao đối với bệnh nặng mới phải dùng tới 2 lần/ngày Theo tài liệu năm 2007 [3], atenolol vẫn là thuốc trị huyết áp và tim mạch bán chạy nhất trên thế giới

1.2 Các thuốc chẹn thụ thể beta - Atenolol và Metoprolol tartrat

Nhóm thuốc chẹn thụ thể β là loại thuốc dược dùng phổ biến trong điều trị bệnh cao huyết áp Cơ chế tác dụng của loại thuốc này là ức chế thụ thể β giao cảm ở tim, mạch ngoại vi và do đó, làm chậm nhịp tim và hạ huyết áp

Propranolol

Propranolol là một chất chẹn thụ thể β không chọn lọc, nó tác dụng lên

cả các tính chất cơ và tính chất điện lý sinh của cơ tim Propranolol tác dụng làm giảm độ co cơ tim, nhịp tim, huyết áp và nhu cầu oxi cơ tim Tính chất này làm cho propranolol và các chất chẹn thụ thể β khác là những thuốc chống đau thắc ngực hữu dụng

Propranolol hữu dụng cho điều trị bệnh cao huyết áp, đau thắt ngực, loạn nhịp tâm thất trên, mạch nhanh tâm thất, chứng đau nửa đầu, bệnh phì đại tuyên tiền liệt và u mạch tuyến thượng thận (pheochromocytosis) Thuốc sử

dụng cho bệnh nhân đã bị nhồi máu cơ tim Nhìn chung, thuốc tương tự với propranolol là anaprilin, obsidan, inderal, novapranol và defensol

Atenolol

O

OH H

N CH3

CH3O

Ngoài tác dụng làm hạ huyết áp, atenolol có tác dụng chọn lọc đến tim, giảm nhịp tim và chống thiểu năng mạch vành, chống đau thắt ngực và nhồi máu cơ tim Ngoài ra chúng là thuốc có ít tác dụng phụ và tác dụng phụ nhẹ nên có thể dùng liều 1 lần / ngày, với người bệnh nặng mới dùng liều cao hai lần / ngày

- Dạng thuốc và hàm lượng: với atenolol có ở dạng viên nén 25, 50 và

100 mg/viên, hoặc dạng thuốc tiêm tĩnh mạch 5mg/10 ml [30]

Trên thế giới các loại thuốc này đã được một số nước sản xuất (thuốc đã hết hạn bản quyền), có thể kể ra đây một số biệt dược của atenolol (ở dạng bazơ): Apo-Atenol (Canada), Atehexal và Atendol (Đức), Atenex (Ấn Độ), Blicolol (Mỹ), Prenolol (Thái Lan), Betablok (Indonexia), Uniloc (Đan Mạch)

Metoprolol

Metoprolol có công thức như sau:

OH H

N CH3

CH3

H3COMetoprolol, M = 267, tnc = 121-124oC (tartrat) Không như propranolol - chẹn cả thụ thể β1 và β2, metoprolol ức chế hoạt động chọn lọc của tim, có nghĩa là trong 1 liều dược dụng, nó chẹn thụ thể β1 với hiệu ứng đáng kể hơn nhiều so với thụ thể β2 Metoprolol được sử dụng cho bệnh nhân nhồi máu cơ tim để ngăn ngừa sự chết mô mạch máu và dùng trong trị bệnh đau thắt ngực Thuốc tương tự và giống thuốc này nhất là Lopresor

Với metoprolol tartrat có ở dạng viên nén 50 và 100 mg Viên nén giải phóng chậm 50 mg, 100 mg, 200 mg metoprolol tartrat, metoprolol succinat Ống tiêm (metoprolol tartrat) 5mg/ml Mỗi ống tiêm chứa 45 mg natri clorid [30]

Ở dạng dẫn xuất muối succinat có: Seloken-ZOC và Selo-Zok (Hassle - Molndal), ở dạng dẫn xuất muối tartrat có Beloc, Beloc - Duriles, Betaloc (Astra), Lopresor (Geigy), Metohexal (Hexal AG), Selokeen và Seloken (Hassle - Molndal), Neobloc (Unipharm, Israel), Montebloc (Danlex, Philipin) Số biệt dược ở dạng tartrat nhiều hơn dạng succinat và trên thực tế

nó cũng được dùng phổ biến hơn

1.3 Phương pháp tổng hợp atenolol và metoprolol tartrat

Nhìn chung các loại thuốc thuộc nhóm chẹn thụ thể β được tổng hợp theo sơ đồ chung như sau:

N CH3

CH3(CH3)2CHNH2

O

R

OH Cl +

epiclohydrin

R

(1)

(2)

Hình 1 Sơ đồ tổng hợp các thuốc thuộc nhóm chẹn thụ thể β

trong đó R = -CH2CONH2 (atenolol), và -CH2CH2OCH3 (metoprolol) Ngoài

ra với R là (CH3)2CHOCH2CH2OCH2- (bisoprolol), (C3H5)(CH3O)CHCH2- (betaxolol) (Khi R ở vị trí ortho với R là CH3CH=CH-O- chúng ta có oxprenolol Khi sử dụng các hệ vòng khác thay thế cho các phenol thế người

ta còn tìm được một số loại thuốc khác như propranolol, tetratolol, timolol, pindolol [29]

Ngoài ra, một số phương pháp khác tổng hợp các hợp chất isopropylamino-3-(phenoxy thế) -propan-2-ol cũng đã được thông báo, chẳng hạn tổng hợp qua dẫn xuất nitril sau cùng mới thuỷ phân nhóm này thành amit hoặc tổng hợp atenolol bằng enzym, tuy nhiên cho đến nay, tổng hợp theo sơ

1-đồ nêu trên vẫn là con đường đơn giản nhất và hiệu quả nhất Phản ứng của các phenol thế với epiclohydrin cho sản phẩm là một hỗn hợp dạng epoxy và

dạng halohidrin, nhưng điểm thú vị của quy trình này là cả hai dạng này đều

có thể chuyển hóa được thành cùng một sản phẩm bằng phản ứng với isopropylamin Đối với atenolol các tài liệu thông báo hiệu suất tổng của quy trình này là 70-85%, của metoprolol là 65 - 80% tính theo phenol thế [4, 12,13, 18, 21, 28] Nếu xem xét các tạp chất có thể có trong sản phẩm - nêu trong BP 2005 - chúng ta thấy có mặt các chất trung gian và chất đầu theo sơ

đồ tổng hợp trên, do vậycó thể khẳng định đây là phương pháp chủ yếu để tổng hợp các chất này

Ngoài ra, cũng có nhiều tài liệu công bố các nghiên cứu về tổng hợp bất đối xứng đồng phân đối quang (S)-atenolol và (S)-metoprolol Những cố gắng này ngoài mục đích khoa học thì còn được cổ vũ ở chỗ đồng phân S có hoạt tính mạnh hơn đồng phân R và đồng phân S có ít tác dụng phụ hơn Tuy nhiên

do tính phức tạp trong tổng hợp bất đối cũng như giá thành các chất đầu đắt

và hiệu suất chưa cao nên cho đến nay thuốc atenolol và metoprolol đang được sử dụng vẫn ở dạng biến thể raxemic [1, 2, 9, 12, 18]

1.4 Phương pháp tổng hợp hợp chất trung gian chìa khóa

Do các chất đầu (4-(2-methoxyethyl)-phenol và p-hydroxy

phenylacetamid) này có tính quyết định đến giá thành hoạt chất tổng hợp được nên đã có nhiều nhà nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm các phương pháp tổng hợp chúng với hiệu suất cao và giá thành hạ Kết quả là đã có nhiều patent được đăng kí và nhiều công trình công bố về vấn đề này [3, 5-8, 10, 11, 23-25] Dưới đây chúng tôi trình bày tóm tắt các phương pháp được sử dụng

để tổng hợp p-hydroxyphenylacetamid và 4-(2-methoxyethyl)-phenol

1.4.1 Các phương pháp tổng hợp p-hydroxyphenylacetamid

Dưới đây là sơ đồ một số phưong pháp chính để tổng hợp

p-hydroxyphenylacetamid:

OH

-COH

NaOH

Hình 2 Sơ đồ tổng hợp chất trung gian chìa khóa 4-hydroxyphenylacetamid

Trong số 3 phương pháp đã nêu phương pháp I được xem là có nhiều ưu điểm hơn cả do có hiệu suất tốt, đi từ chất đầu và các tác nhân dễ kiếm, không độc hại (không sử dụng các tác nhân là chất độc như NaCN, HCHO) và cho sản phẩm sạch

Cl3

CH 3 NO 2 , 0-5 o

C MeOH/HCl, 72%

A M eOH /Zeolit

Z SF M-5, 210psi, 58%

Hình 3 Sơ đồ tổng hợp chất trung gian chìa khóa 4-(2-methoxyethyl)phenol

Ngoài các con đường nêu trong sơ đồ trên cũng có một số phương pháp tổng hợp khác nhưng chúng ít tính thực tiễn do đi qua nhiều giai đoạn và hiệu suất thấp [7,8, 23, 26]

Để lựa chọn được phương pháp tổng hợp chất đầu phù hợp cần phải xem xét các yếu tố như hiệu suất của quy trình, khả năng thực hiện các phản ứng, yêu cầu về mức độ sẵn có và giá nguyên liệu phù hợp

Trong các phương án đã nêu ở trên hầu hết đều có bước phản ứng hiđro hóa bằng khí H2 với xúc tác Pd dưới áp suất, đây là một phản ứng tương đối khó thực hiện trong điều kiện nước ta, ngoài ra xúc tác Pd là loại xúc tác đắt tiền Một số phương án sử dụng những chất đầu đắt tiền và không phổ biến ví

dụ 4-hydroxystyren

Phương án đi từ phenyletanol - là một loại nguyên liệu phổ biến, giá thành phù hợp, đi qua các bước tổng hợp là những phản ứng đơn giản có hiệu suất khá

1.5 Tạp chất liên quan và phương pháp hạn chế tạp chất

Khi tổng hợp atenolol, trong sản phẩm cuối cùng có thể sẽ có các tạp chất sau:

- Tạp chất A và B là các chất trung gian trong tổng hợp atenolol theo quy trình đã nêu ở trên Do chúng là chất đầu trong giai đoạn ngưng tụ với

isopropylamin nên chúng có thể được kiểm soát trong quá trình phản ứng

bằng các biện pháp khác nhau để thúc đẩy sự chuyển hóa là triệt để nhất

- Tạp chất C chính là sản phẩm trung gian dạng halohydrin

- Tạp chất F có thể có trong trường hợp chất đầu p-hydroxyacetamid có lẫn axit p-hydroxyphenyl axetic - điều chế theo con đường (I)

∗ OH OH

H 2 N

∗ O

H2N

∗

C l OH

H2N

OH

NH2O

- Tạp chất C sinh ra khi có mặt tạp chất 4-hydroxybenzandehit

- Tạp chất D tạo thành do chất trung gian bị thủy phân

- Tạp chất E: Nếu tổng hợp 4-(2-methoxyethyl)-phenol đi qua con đường nitro hóa thì có thể nhận được 2-(2-methoxyethyl)-phenol (nitro hóa vào vị trí

ortho) Chất này tham gia phản ứng và tạo thành E

- Tạp chất F: Do phenol có mặt trong chất đầu hoặc trong tác nhân

O ∗

R OH

R

R ∗ H

N OH

Hình 5 Các tạp chất chính của metoprolol tartrat

- Tạp chất G: p-hydroxyphenyletanol chưa được ete hóa

- Tạp chất H: sinh ra do tạp chất G tham gia phản ứng theo sơ đồ hình 1

- Tạp chất J: là sản phẩm ngưng tụ của 4-(2-methoxyethyl)-phenol với hai phân tử epiclohydrin sau đó phản ứng tiếp với isopropylamin

- Tạp chất M: epiclohydrin dư phản ứng với hai phân tử isopropylamin

- Tạp chất N: sinh ra do epiclohydrin bị thủy phân mở vòng và sau đó phản ứng với isopropylamin

- Tạp chất O: Ngưng tụ của hai phân tử chất trung gian dạng halohydrin với 1 phân tử isopropylamin

Cách thức phòng ngừa và loại bỏ tạp chất

* Với các tạp chất hình thành do sự không tinh khiết của các tác nhân phản ứng thì cần phải tinh chế kỹ chúng trước khi đưa vào phản ứng

* Tinh chế sản phẩm trung gian trước khi tiến hành giai đoạn tiếp theo

* Khống chế và kiểm soát các điều kiện phản ứng để giảm sản phẩm phụ

* Tinh chế kỹ càng sản phẩm cuối cùng metoprolol và metoprolol tartrat

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp tổng hợp

Các phương pháp tổng hợp hữu cơ và các kĩ thuật khác đi kèm như sắc

kí bản mỏng, HPLC nhằm kiểm soát phản ứng và xác định điều kiện cho việc chuyển hóa hóa học của các phản ứng là tốt nhất

2.2 Các phương pháp phổ phân tích cấu trúc

- Quang phổ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại được ghi trên máy FTS 6000 của hãng Biorad, Mỹ, độ phân giải 2 hoặc 4 cm-1 Ghi phổ bằng phương pháp truyền qua, mẫu được chuẩn bị bằng cách nghiền mịn với bột KBr theo tỷ lệ 5 ÷ 10 mg chất / 1gam KBr và ép thành viên trong suốt ở 600 psi trong 5 phút

- Quang phổ tử ngoại

Phổ tử ngoại được ghi trên máy quang phổ tử ngoại GBC

Instrument-2855 tại Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Mẫu được chuẩn bị bằng cách hòa tan chất cần đo trong dung môi etanol với nồng

độ thích hợp

- Phổ khối lượng

Phổ khối lượng đo trên máy MS-Engine 5989 HP tại Phòng nghiên cứu cấu trúc - Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, sử dụng dung môi CHCl3

- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C-NMR Phổ cộng hưởng từ nhân được ghi trên máy AVANCE Spectrometer (BRUKER, German) tại Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Các điều kiện đo: tần số 500 MHz,

dung môi DMSO-d 6, chất chuẩn nội TMS

2.3 Các phương pháp kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm

Các phương pháp kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm được chúng tôi thực hiện theo tiêu chuẩn qui định trong Dược điển Anh BP 2005 Hầu hết các phương pháp này là tương đương với các phương pháp đã được xây dựng trong Dược điển Việt Nam xuất bản lần 3 năm 2002 Vì vậy phục vụ việc xây dựng tiêu chuẩn cơ sở chúng tôi sử dụng các phương pháp được ghi trong Dược điển Việt Nam xuất bản lần 3 năm 2002 để thay thế

- Đo nhiệt độ nóng chảy: Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy Bamstead

Electrothermal 9100 hiện số của Anh với tốc độ gia nhiệt 0,1 oC/ 1 phút,

- Sắc ký bản mỏng: theo dược điển Anh BP 2005

1 Lấy mẫu theo TCVN 1694-75 Sản phẩm hóa học, lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

2 Dược điển Anh ‘‘British Pharmacopoeia’’ 2007, version 11.0

3 Dược điển Việt Nam xuất bản lần 3, năm 2002: trang PL-101, Mục 5.19

Xác định nhiệt độ nóng chảy, khoảng nóng chảy và điểm nhỏ giọt, phương pháp 1; trang PL-76, Mục 3.2 Phương pháp quang phổ hồng ngoại; trang PL-

86, Mục 4.4 Phương pháp sắc ký lớp mỏng; trang PL-95 Mục 5.12, Xác định độ trong của dung dịch; trang PL-98 Mục 5.17, Xác định màu sắc của dung dịch, Phương pháp 2; trang PL-84 Mục 4.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao; trang PL-126 Mục 7.4.5 Clorid; Mục 5.16 Xác định mất khối lượng do làm khô, phương pháp 1, trang PL-98; trang PL-129, Mục 7.7 Xác định tro sulfat, phương pháp 2; trang PL-114, Mục 6.12 Phương pháp chuẩn độ đo điện thế; trang PL-92 Mục 5.9 Xác định chỉ số pH; trang PL-95 Mục 5.13 Xác định góc quay cực và góc quay cực riêng; trang PL-95 Mục 5.12, Xác định độ trong của dung dịch; trang PL-126 Mục 7.47 Kim loại nặng

2.4 Phương pháp đánh giá độc tính cấp và độc tính bán trường diễn

2.4.1 Phương pháp xác định độc tính cấp

2.4.1.1 Thuốc nghiên cứu:

- Nghiên cứu được tiến hành tại Bộ môn dược lý / Đại học Y Hà Nội

- Metoprolol tartrat dạng bột màu trắng đựng trong lọ thủy tinh nút kín

do đề tài bàn giao ngày 25/11/2009 Pha thuốc thử với nước cất thành các

nồng độ khác nhau để cho chuột uống

- Atenolol dạng bột màu trắng đựng trong lọ thủy tinh nút kín đề tài bàn giao ngày 20/12/2009 Vì bột atenolol không tan hoàn toàn trong nước nên thuốc thử được pha trong dung dịch carboxymethylcellulose 0,5% (CMC 0,5%) thành các nồng độ khác nhau trước khi cho chuột uống

2.4.1.2 Động vật thực nghiệm:

Chuột nhắt trắng chủng Swiss, khoẻ mạnh, cả 2 giống, trọng lượng 18- 22g

do Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương cung cấp

Chuột được nuôi trong phòng thí nghiệm từ 3 ngày trước khi nghiên cứu bằng thức ăn chuẩn do Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương sản xuất, uống nước

tự do

2.4.1.3 Phương pháp nghiên cứu

Xác định độc tính cấp và tính LD50 của metoprolol tartrat và atenolol trên

chuột nhắt trắng bằng đường uống theo phương pháp Litchfield - Wilcoxon

Sau khi dò liều, tiến hành nghiên cứu tìm liều tối đa của thuốc thử không gây chết chuột và liều tối thiểu gây chết 100 % chuột nghiên cứu

* Thử độc tính cấp của metoprolol tartrat

Trước khi uống thuốc, cho chuột nhịn ăn qua đêm

Chuột được chia ngẫu nhiên thành 12 lô, mỗi lô 10-20 con

Cho chuột uống metoprolol tartrat theo liều tăng dần từ 375mg/kg đến

3000 mg/kg, với lượng thuốc uống hằng định 0,2 ml/ 10g cân nặng chuột

* Thử độc tính cấp của atenolol

Trước khi uống thuốc, cho chuột nhịn ăn qua đêm

Chuột được chia ngẫu nhiên thành 8 lô, mỗi lô 10 con

Cho chuột uống atenolol theo liều tăng dần từ 1,0g/kg đến 6,0 g/kg ( với lượng thuốc uống hằng định mỗi lần 0,2ml/10g cân nặng, uống 3 lần/24 giờ, các lần uống cách nhau 2 giờ).

Liều 6,0 g/kg là liều cao nhất có thể cho chuột uống được (nồng độ và thể tích

tối đa cho phép)

Theo dõi tình trạng chung của chuột và số lượng chuột chết ở mỗi lô

trong 72 giờ sau khi uống thuốc thử (những chuột chết trong 2 giờ đầu đều được mổ quan sát đại thể) Sau đó tiếp tục theo dõi tình trạng chung của

chuột đến hết ngày thứ 7 sau uống thuốc

Tính LD50 theo phương pháp Litchfield- Wilcoxon

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu độc tính bán trường diễn

2.4.2.1 Đối tượng nghiên cứu:

a Thuốc và các hoá chất, máy móc phục vụ nghiên cứu:

Thuốc nghiên cứu:

Mẫu thuốc thử atenolol dạng bột màu trắng, đựng trong lọ thủy tinh nút kín do GS.TSKH Đặng Như Tại bàn giao ngày 20/12/2009

Atenolol được pha trong dung dịch carboxymethylcellulose 0,5% ( CMC 0,5%) thành các nồng độ khác nhau để cho súc vật uống

Mẫu thuốc thử metoprolol tartrat dạng bột màu trắng đựng trong lọ thủy tinh nút kín do GS.TSKH Đặng Như Tại bàn giao ngày 25/11/2009

Hoá chất và máy móc dùng trong nghiên cứu:

- Hóa chất phục vụ nghiên cứu:

+ Kit định lượng các enzym và chất chuyển hoá trong máu : ALT (alanin aminotransferase), AST (aspartat aminotransferase), bilirubin toàn phần, protein, cholesterol và creatinin của hãng Hospitex Diagnostics (Italy)

và hãng DIALAB GmbH (Áo)

+ Dung dịch xét nghiệm máu ABX Minidil LMG của hãng ABX – Diagnostics

+ Các hoá chất xét nghiệm và làm tiêu bản mô bệnh học

- Máy móc phục vụ nghiên cứu:

+ Máy Screen master của hãng Hospitex Diagnostics (Italy)

+ Máy Vet abcTM Animal Blood Counter của hãng Ugo- Basile (Italy)

b Động vật thực nghiệm:

Thỏ chủng Newzealand White cả hai giống, khoẻ mạnh, lông trắng, trọng

lượng 1,8-2,5 kg do Trung tâm chăn nuôi Viện Kiểm nghiệm cung cấp

Súc vật được nuôi trong phòng thí nghiệm 3 - 5 ngày trước khi nghiên cứu bằng thức ăn chuẩn dành riêng cho thỏ (do Công ty liên doanh Guyomarc’h-VCN sản xuất), uống nước tự do

2.4.2.2 Phương pháp nghiên cứu:

Thỏ được chia làm 3 lô, mỗi lô 10 con, mỗi con nhốt riêng một chuồng

Với atenolol

- Lô chứng: uống nước cất 3ml/kg/ngày

- Lô trị 1: uống atenolol liều 6 mg/kg/ngày (liều có tác dụng tương đương liều dự kiến trên người, tính theo hệ số 3)

- Lô trị 2: uống atenolol liều 18 mg/kg/ngày (gấp 3 lần lô trị 1)

Với metoprolol tartrat

- Lô trị 1: uống metoprolol tartrat liều 15mg/kg/ngày (liều có tác dụng tương đương liều dự kiến trên người, tính theo hệ số 3)

- Lô trị 2: uống metoprolol tartrat liều 45mg/kg/ngày (gấp 3 lần lô trị 1)

Thỏ được uống nước hoặc thuốc thử trong 4 tuần liền, mỗi ngày một lần vào buổi sáng

Các chỉ tiêu theo dõi trước và trong quá trình nghiên cứu:

- Tình trạng chung, thể trọng của thỏ

- Đánh giá chức phận tạo máu thông qua số lượng hồng cầu, thể tích trung bình hồng cầu, hàm lượng hemoglobin, hematocrit, số lượng bạch cầu, công thức bạch cầu và số lượng tiểu cầu

- Đánh giá chức năng gan thông qua định lượng một số enzym và chất chuyển hoá trong máu: ALT, AST, bilirubin toàn phần, protein và cholesterol

- Đánh giá chức năng thận thông qua định lượng nồng độ creatinin huyết

TS Lê Đình Roanh đọc kết quả vi thể).

2.4.2.3 Xử lý số liệu

Các số liệu nghiên cứu được xử lý thống kê theo phương pháp t-test Student và test “trước- sau”

Số liệu được biểu diễn dưới dạng : X ± SD

Sự khác biệt có ý nghĩa khi p < 0,05

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Qui trình công nghệ tổng hợp atenolol

3.1.1 Thảo luận về quá trình tổng hợp atenolol

OH

CHO COOH

NaOH

OH

CH(OH)COOH

OH CH(OH)COOH +

axit p-hydroxymandelic

s¶n phÈm chÝnh

axit o-hydroxymandelic

s¶n phÈm phô +

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng

Nhiệt độ lúc nhỏ giọt dung dịch NaOH và nhiệt độ lúc duy trì phản ứng đều ảnh hưởng tới hiệu suất của phản ứng này Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chuyển hóa được đưa ra ở bảng 1

CHO

COOH

CHO COOH

COONa

COONa

COONaNaOH

Bảng 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng tổng hợp axit p-hydroxy mandelic

Ảnh hưởng của nhiệt độ lúc nhỏ giọt Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng STT Nhiệt độ Hiệu suất STT Nhiệt độ Hiệu suất

Kết luận chung: Phản ứng tổng hợp axit p-hydroxymandelic được

tiến hành với lượng dư phenol trong môi trường kiềm ở nhiệt độ 350C cho hiệu suất tốt trong điều kiện nghiên cứu Nhiệt độ khi cho dung dịch NaOH vào và nhiệt độ phản ứng được khống chế lần lượt là 10-150C và 350C Nhiệt

độ cao hơn sẽ ưu tiên cho phản ứng phụ tạo thành dẫn xuất o- và phản ứng Cannizzaro làm giảm hiệu suất của phản ứng tạo axit p-hydroxymandelic

Dựa vào phổ 1H-NMR ta có thể tính được tỷ lệ giữa 2 dạng là 47:3

3.1.1.2 Kết quả tổng hợp axit p-hydroxyphenylaxetic

Quá trình khử hóa axit p-hydroxymandelic thành axit p-hydroxy

phenylaxetic có thể được thực hiện bằng các tác nhân khử hóa khác nhau như

H2 xúc tác Pd/C 5% [19 ]; CrCl3 [20 ] hoặc KH2PO4 và SnCl2.2H2O [21 ],

trong các phương pháp trên xúc tác Pd/C 5% quá đắt, CrCl3 và KH2PO4 phải điều chế tại chỗ khi tiến hành phản ứng, như vậy sử dụng SnCl2.2H2O để khử

axit p-hydroxymandelic thành axit p-OH-phenylaxetic là thuận lợi hơn cả,

phản ứng xảy ra trong môi trường axit ở 85 - 90oC và sản phẩm dễ dàng tách

ra khi làm lạnh hỗn hợp xuống 10oC

85 - 90oC

Hiệu suất 95%, tonc : 150oC; Trên phổ NMR cho thấy sản phẩm khử hóa thu

được chỉ có axit p-hydroxyphenylaxetic mà không thấy xuất hiện sản phẩm phụ

o-hydroxyphenylaxetic

3.1.1.3 Kết quả tổng hợp p-hydroxyphenylacetamid

Theo các tài liệu tham khảo, amit có thể được tổng hợp từ nhiều nguồn khác

nhau bao gồm đi từ axit tương ứng, đi từ dẫn xuất nitrin, từ

p-hydroxyphenylmetylxeton (như đã nêu ở phần tổng quan) hoặc đi từ các dẫn xuất halogen [28-30], ngoài ra amit cũng có thể được tổng hợp từ axit cacboxylic và phương pháp chung để chuyển axit sang amit là thực hiện phản ứng thế ái nhân với

NH3 Tuy nhiên, do khả năng phản ứng của axit kém [22] nên để cho quá trình chuyển hóa được thuận lợi, bước đầu tiên là chuyển axit thành este, trong trường

hợp này, axit p-hydroxyphenylaxetic được chuyển thành dạng metyl este với

methanol trong dung môi isobutylmetylxeton và xúc tác HCl ở nhiệt độ sôi, axit

p-hydroxyphenylaxetic được điều chế từ axit p-hydroxymandelic không cần phải

làm khô và được hoà tan trong isobutylmetylxeton và đun nóng đến 105oC để loại

bỏ hết nước trong hỗn hợp phản ứng nhờ hỗn hợp đẳng phí của dung môi này và nước sôi ở nhiệt độ đó, tiếp theo đó làm lạnh hỗn hợp đến 10oC thêm metanol và xúc tác HCl vào, sản phẩm este thu được cho phản ứng trực tiếp với NH4OH (28-

30%) trong khoản 12-14 giờ để thu được p-hydroxy phenylaxetamid

Hiệu suất 80%, tonc: 172 – 174oC

3.1.1.4 Kết quả tổng hợp 2 dạng epoxi và halohydrin của p-hydroxy phenylaxetamit

Phản ứng xảy ra như sau

Phản ứng giữa p-hydroxyphenylaxetamit và epiclohydrin có thể được

thực hiện bằng xúc tác kiềm hoặc xúc tác chuyển pha Về mặt lý thuyết epiclohydrin là một tác nhân rất hữu ích cho các hợp chất thế kiểu 1,2,3 [23]

và xúc tác tốt nhất cho phản ứng này là xúc tác kiềm Vòng epoxi có tính electrophil cao hơn so với carbon trong liên kết C-Cl và cơ chế của phản ứng được giả thiết như sau:

Trong thực tế, phản ứng giữa epiclohydrin với phenol nói chung

Phản ứng xảy ra theo các cách khác nhau tùy thuộc vào xúc tác sử dụng, cơ chế cụ thể của phản ứng đối với từng loại xúc tác cũng đã được thảo luận Trong mọi trường hợp, sản phẩm phản ứng luôn là hỗn hợp 2 dạng epoxi và halohydrin và tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và xúc tác sử dụng

Đối với xúc tác chuyển pha N-trimetylamoni clorua ((CH3)3N.HCl),

phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ từ 80-100oC, với mục đích khảo sát ảnh

hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất và tỷ lệ 2 dạng sản phẩm trung

gian nhận được, chúng tôi đã tiến hành các phản ứng ở 70, 80, 90, 100oC và

không khống chế nhiệt độ Sau khi thu được sản phẩm, sấy khô, cân và tiến

hành chạy LC-MS để thu được kết quả khảo sát, ví dụ phổ LC-MS của sản

phẩm phản ứng được thực hiện ở 90oC (hình 6)

Hình 6: Phổ LC-MS của sản phẩm xúc tác chuyển pha

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và tỷ lệ 2 dạng

epoxi và halohydrin được đưa ra ở bảng 2

Bảng 2: Hiệu suất của phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và halohydrin

STT Nhiệt độ (0C) 2 dạng Tỷ lệ nepoxi nhalohydrin ntổng Hiệu suất(%)

Đối với xúc tác kiềm, chúng tôi sử dụng NaOH và khuấy trộn liên tục trong 5 ngày ở nhiệt độ phòng (kiểm soát phản ứng bởi TLC), sản phẩm thu được được kiểm tra bằng LC-MS (hình 7) Kết quả cho thấy , xúc tác kiềm cho hiệu suất khá cao (94%) và tỷ lệ giữa 2 dạng là 2:1

Hình 2: Phổ LC-MS của sản phẩm xúc tác kiềm

Hình 7 Phổ LC-MS của sản phẩm xúc tác kiềm

Ngoài ra hỗn hợp 2 dạng xúc tác kiềm và chuyển pha cũng được chúng tôi thử nghiệm trong phản ứng này Kết quả cho thấy (hình 8), hiệu suất thu được cũng khá cao (91% so với 88% của xúc tác chuyển pha) và thời gian phản ứng chỉ là 1 giờ

Hình 8: Phổ LC-MS của sản phẩm khi sử dụng hỗn hợp xúc tác

Sau khi khảo sát ảnh hưởng của xúc tác và nhiệt độ đến hiệu suất của phản ứng này, chúng tôi quyết định chọn hỗn hợp xúc tác chuyển pha N-trimetyl amoni clorua và NaOH cho phản ứng này nhằm làm giảm bớt thời gian phản ứng mà hiệu suất không chênh nhau đáng kể

Trên phổ LC-MS của tất cả các mẫu khảo sát, chỉ có 3 pic sắc kí trong đó

2 pic lớn của sản phẩm cần quan tâm có các thời gian lưu tương ứng là tR1 và

tR2 lần lượt là 10,9 và 12,4 phút tương ứng với các số khối là 207 và 243 hoàn toàn trùng khớp với số khối của hai dạng epoxi và halohydrin

Ngoài ra, trong tất cả các phổ LC-MS đều xuất hiện một pic có tR = 12,9 phút tương ứng với số khối là 358 là sản phẩm phản ứng thế SN2 hai lần, các kết quả đo LC-MS cũng cho thấy sản phẩm phụ không mong muốn có hàm lượng không đáng kể (chiếm từ 1-6,5%) Chúng tôi dự đoán sản phẩm chính

và phụ của phản ứng này như sau

Từ kết quả xác định sản phẩm tạo thành, chúng tôi cho rằng trong môi trường kiềm tiến trình phản ứng xảy ra như sau Trước hết các anion phenoxi (tác nhân nucleophil) tấn công đồng thời vào các liên kết C-Cl và liên kết C-O của epiclohydrin, tuy vậy do đặc điểm cấu trúc epiclohydrin, liên kết C-O phân cực hơn liên kết C-Cl nên khả năng các anion này tấn công vào C-O mạnh hơn để tạo thành dẫn xuất halohydrin sau đó dẫn xuất này đóng vòng trở lại để cho dạng epoxi

don

gian

Hình 9 Cơ chế phản ứng tạo thành dạng epoxi

Trong môi trường xúc tác chuyển pha, phản ứng xảy ra theo cơ chế khác [24, 25], trước hết muối triamonium clorua (kí hiệu là M+X-) sẽ tấn công vào dẫn xuất halogen trước để tạo thành dẫn xuất halogen mới, tiếp theo đó, dẫn

xuất halogen mới này tiếp tục phản ứng với p-hydroxiphenyl axetamit để tạo

thành dẫn xuất halogen có chứa nhóm ancol, dẫn xuất halogen này sẽ đóng

vòng trở lại để tạo dạng epoxi hoặc phản ứng tiếp với p-hydroxy

phenylaxetamit để tạo ra sản phẩm phụ có M=358 đã nêu

3.1.1.5 Kết quả tổng hợp atenolol

Hỗn hợp 2 dạng epoxi và halohydrin được cho phản ứng với lượng dư isopropylamin để tạo thành hỗn hợp raxemic của atenolol Lượng

isopropylamin phải được lấy dư để tránh phản ứng thứ cấp và phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ sôi của isopropylamin trong 2 ngày (hiệu suất 73%)

Để xác định cấu trúc của sản phẩm này chúng tôi sử dụng các phương pháp phổ như phổ hồng ngoại IR, phổ khối MS và phổ NMR như 1H-NMR,

Dùng một cốc 2 lít, cho vào cốc 105 ml phenol và dung dịch KOH (114g KOH trong 900 ml H2O) Làm lạnh hỗn hợp này xuống dưới 180C và nhỏ từ

từ 84 ml axit glyoxylic (0,75mol, loại 50% trong nước) với tốc độ sao cho nhiệt độ của khối phản ứng không vượt quá 180C Sau khi kết thúc nhỏ giọt axit glyoxylic, nâng nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng lên 40-500C và duy trì ở nhiệt độ này trong 1.5 h Làm lạnh hỗn hợp phản ứng và axit hoá bằng dung dịch HCl đặc đến pH = 6, chiết hỗn hợp phản ứng 2 lần (150ml / lần) với etyl axetat để loại hết phenol dư Tiếp tục axit hóa¸ dung dịch nước đến pH = 2 và chiết 3 lần (300 ml / lần) bằng etyl axetat Gộp các phần dịch chiết etyl axetat lại và làm khô bằng Na2SO4 khan, cất loại dung môi và làm lạnh để cho axit

p-hydroxymandelic kết tinh và sấy khô thu 90,7 gam sản phẩm (hiệu suất axit p-hydroxymandelic 72% tính theo axit glyoxylic đã dùng)

Hiệu suất 72 %, tnc: 95oC

3.1.2.2 Tổng hợp axit p-hydroxyphenylaxetic

Qui trình này liên quan đến quá trình khử hóa axit p-hydroxymandelic

monohydrat bằng SnCl2 2H2O thành axit p-hydroxyphenylaxetic (không phải

từ muối natri của nó)

Cho vào trong bình cầu đáy tròn dung tích 350 ml được đặt trên máy khuấy từ 56ml HCl đặc, 56 ml nước và 50 g axit axit p-hydroxymandelic

monohydrat Khuấy hỗn hợp, sau đó cho tiếp 63 g SnCl2.2H2O vào hỗn hợp phản ứng Đặt bình phản ứng trong nồi cách thuỷ trên máy khuấy từ gia nhiệt

và đun sôi nồi cách thuỷ khoảng 1 giờ Kết thúc phản ứng, hỗn hợp được làm lạnh đến 100C, kết tủa trắng được lọc, rửa nhanh với axeton và sấy khô ở

500C trong chân không thu được 32,7 gam sản phẩm (hiệu suất 80%)

Hiệu suất 80 %, tnc : 150oC

3.1.2.3 Quy trình PTN tổng hợp 4-hydroxyphenylaxetamid

Dùng bình cầu đáy tròn dung tích 500 ml, hoà tan 30,4 g axit p-hydroxy

phenylaxetic trong 60 ml isobutylmetyl xeton; đặt bình trên máy khuấy từ có gia nhiệt và đun nóng đến 105oC ở áp suất khí quyển, khi hỗn hợp đẳng phí của nước

và isobutyl metyl xeton được cất loại ra, dung dịch được làm lạnh đến 10oC và thêm vào 40 ml metanol và 2ml HCl đặc (37%, d = 1,18 g/ml) Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 4 h và cất loại dung môi ở 100 oC/ 50 mmHg Phần còn lại được làm lạnh đến 10oC, thêm 120 ml dung dịch amoniac (2,5 mol, loại 25 - 28%)

và khuấy hỗn hợp ở 20 - 25oC trong 10 - 12 giờ nữa Lượng amoniac dư được cất loại ở 100oC và phần còn lại được làm lạnh đến nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng được lọc và thu được chất rắn, rửa 2 lần với một ít nước lạnh và làm khô trong chân không ở 80oC Sản phẩm thu được là p-hydroxyphenylacetamid Để

thu được 4-hydroxy phenylaxetamid tinh khiết Có thể kết tinh lại sản phẩm từ nước nhận được 24,8 gam (hiệu suất 78 %), tnc: 172 – 174 oC

3.1.2.4 Quy trình tổng hợp 2 dạng epoxi và halohydrin của p-hydroxyphenyl acetamid

Hỗn hợp của p-hydroxyphenylaxetamit và epiclohydrin theo tỷ lệ mol 1:10 và một lượng nhỏ xúc tác chuyển pha N-trimetylamoni clorua

(CH3)3N.HCl được đựng trong bình cầu đáy tròn đặt trên bếp khuấy từ Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt lên đến 900C và duy trì ở nhiệt độ này trong 1 giờ Kết thúc phản ứng, một lượng nhỏ nước được thêm vào để loại hết các