HÀ KIÊU OANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP 16 DEHYDROPREGNENOLON ACETAT (16 DPA) TỪ DIOSGENIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC sĩ HÀ NỘI 2022 BỘ YTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI HÀ KIỀU OANH Mã sinh viên 1701449 NGHIÊN[.]
HÀ KIÊU OANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP 16-DEHYDROPREGNENOLON ACETAT (16-DPA) TỪ DIOSGENIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC sĩ HÀ NỘI - 2022 BỘ YTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI HÀ KIỀU OANH Mã sinh viên: 1701449 NGHIÊN CỨU TỐNG HỢP 16-DEHYDROPREGNENOLON ACETAT (16-DPA) TỪ DIOSGENIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC sĩ Người hưởng dẫn: GS TS Nguyễn Đình Luyện TS Đào Nguyệt Sương Huyền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp dược HÃ NỘI - 2022 LỜI CẢM ON Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới người thầy tơi, GS.TS Nguyễn Đình Luyện, TS Đào Nguyệt Sương Huyền TS Nguyễn Văn Hải đồng hành tơi vượt qua bao khó khẫn, ln quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn tơi, tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành khóa luận Tôi vô biết ơn xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Giang, NCS Bùi Thị Thanh Châm, DS Từ Thị Thu Trang quan tâm, động viên, hướng dẫn tôi, cho kinh nghiệm quý báu công việc sống Tôi xin trân trọng cảm ơn đơn vị: Bộ mơn Cơng Nghiệp Dược, Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm khoa học Cơng nghệ, Khoa Hóa - Trường đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình, gỉủp đỡ tơi q trình thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn (đặc biệt bạn Nguyễn Vân Anh, Trần Thu Thủy, Phan Quốc Hùng) em (đặc biệt em Đỉnh Thị Hoa, em Đặng Thái Hoàng, em Nguyễn Thị Mỹ Linh) thực khóa luận phịng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược, Bộ môn Công nghiệp dược Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ gia đình tơi Cảm ơn gia đình ln yêu thương tôi, bên tôi, ủng hộ tỏi để có ngày hơm nayỉ Mặc dù cố gắng tạo điều kiện song thời gian nghiên cứu ngắn, kiến thức thân cịn hạn chế nên chắn khóa luận cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp quỷ báu thầy cấc bạn để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2022 Sinh viên Hà Kiều Oanh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIÉT TẤT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC sơ ĐÒ ĐẶT VẤN ĐÈ CHƯƠNG TỐNG QUAN 1.1 Giới thiệu 16-Dehydropregnenolon Acetat (16-DPA) 1.1.1 Cấu trúc hóa học 1.1.2 Tính chất lí hóa 1.2 Phân tích cấu trúc tác dụng thuổc nhóm steroid 1.3 Vai trò trung gian cùa 16-DPA tống hợp thuốc nhóm Steroid 1.3.1 ứng dụng sinh tống hợp prednison prednisolon 1.3.2 ứng dụng tổng họp số dẫn chất ức chế enzym 5a-reductase 1.3.3 ứng dụng tổng họp hormon Progesteron .8 1.4 Một số đường tổng hợp 16 - DPA công bố thực tế 1.4.1 Phương pháp tống hợp từ diosgenin 1.4.2 Phương pháp tổng hợp từ solasodin 13 1.4.3 Phương pháp tổng hợp khác 13 1.5 Phân tích lựa chọn đường tống hợp 16-DPA 14 1.5.1 Tổng quan đường tổng họp 16-DPA 14 1.5.2 Đề xuất đường tổng họp 17 CHƯƠNG ĐÔI TƯỢNG, NỘI DƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu.18 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 18 2.2 Nội dung nghiến cứu 19 2.2.1 Tổng hợp hóa học 19 2.2.2 Khảo sát số thông số ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng .20 2.3 Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Tổng hợp hóa học 20 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết chất tổng họp 21 2.3.3 Xác định cấu trúc chất tổng họp 21 CHƯƠNG THỤ C NGHIỆM, KẾT QUẢ VÃ BÃN LUẬN 22 3.1 Thực nghiệm, kết 22 3.1.1 Tổng hợp pseudodiosgenin diacetat (PDA) 22 3.1.2 Oxy hóa tạo Dioson 25 3.1.3 Tổng hợp 16-Dehydropregnenolon acetat (16-DPA) 26 3.1.4 Xây dựng quy trình tổng hợp 16-DPA .26 3.2 Xác định cấu trúccác chất phương pháp phổ 29 3.2.1 Kết phântích phổ hồng ngoại (IR) 29 3.2.2 Kết phântích phổ khối lượng (MS) 30 3.2.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 30 3.3 Bàn luận 35 3.3.1 Bàn luận phản ứng tổng hợp hóa học 35 3.3.2 Bàn luận đường tổng họp 16-dehydropregnenolon acetat (16-DPA) .? 39 3.3.3 Bàn luận kết phân tích phổ 40 KÉT LUẬN VÃ KIÉN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHÃO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẤT ỗ Độ chuyển dịch hóa học 13c-nmr Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic resonance) JH-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic resonance) ATFAA Anhydrid trifuoroacetic AC2O Anhydrid acetic CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DBƯ l,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en DCM Dicloromethan DĐVNV Dược điển Việt Nam V DMSO Dimethyl sulfoxid đvC Đơn vị• Carbon FDA Cục quản lí Thực phâm Dược phâm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) MeOH Methanol Py Pyridin TB Trung bình TBATB Tetrabutylammoni tribromid TEBA Triethyl benzyl ammonium clorid TMAI Tetramethyl-ammonium iod h Giờ IR Phổ hồng ngoại (Infrared) KLPT Khối lượng phân tử m/z Tỷ số khối lượng điện tích ion MS Phổ khối lượng (Mass spectrometry) R/ Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng Stt Số thứ tự1 Nhiệt độ t° t°nc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Phần trăm khối lượng nguyên tố 16-DPA Bảng 1-2 So sánh phương pháp nhóm tác giả Baruah cộng [5] so với phương pháp Marker [20], [21], [22] 12 Bảng 2-1 Danh mục dung mơi, hóa chất 18 Bảng 2-2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 19 Bảng 3-1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol acid boric:diosgenin 23 Bảng 3-2 Khảo sát ảnh hưởng xúc tác 23 Bảng 3-3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol KMnCU:PDA 25 Bảng 3-4 Kết khảo sát độ lặp lại quy trình tổng họp PDA quy mồ 0,5 g/mẻ 28 Bảng 3-5 Kết phổ IR chất 29 Bảng 3-6 Kết phổ MS chất 30 Bảng 3-7 Kết phổ ‘H-NMR các chất 31 Bảng 3-8 Kết phổ 13C-NMR chất 33 Bảng 3-9 So sánh quy trình nhóm tác giả Baruah cộng (2016) [5] với quy trình thực tế 39 DANH MỤC CÁC so ĐÒ Sơ đồ 1-1 Liên quan cấu trúc tác dụng (SAR) số steroid [3] Sơ đồ 1-2 Quy trình tổng hợp prednison prednisolon từ trung gian 16-DPA Sơ đồ 1-3 Quy trình tổng hợp dẫn chất ức chế enzym 5a-reductase qua 16-DPA Sơ đồ 1-4 Quy trình tổng hợp progesteron từ 16-DPA [20], [22] Sơ đồ 1-5 Tống họp 16-DPA từ diosgenin Goswami cộng Sơ đồ 1-6 Tống họp 16-DPA từ diosgenin Chowdhury cộng 10 Sơ đồ 1-7 Tống họp 16-DPA từ diosgenin Baruah cộng 11 Sơ đồ 1-8 tóm tắt phương pháp tổng hợp khác từ diosgenin tạo PDA 12 Sơ đồ 1-9 Tổng họp 16-DPA từ solasodin 13 Sơ đồ 1-10 Tổng hợp 16-DPA từ 3-acetoxysolanidin 14 Sơ đồ 1-11 Các giai đoạn quy trình tổng hợp 16-DPA 15 Sơ đồ 1-12 Giai đoạn dự kiến nghiên cứu 17 Sơ đồ 2-1 Quy trình tổng hợp 16- Dehydropregnenolon acetat (16-DPA) 20 Sơ đồ 3-1 Phản ứng tạo pseudodiosgenin diacetat (PDA) 22 Sơ đồ 3-2 Phản ứng oxy hóa tạo dioson 25 Sơ đồ 3-3 Phản ứng tạo 16-dehydropregnenolon từ dioson 26 Sơ đồ 3-4 Quy trình tổng hợp 16-DPA từ diosgenin 28 Sơ đồ 3-5 Cơ chế giai đoạn acetyl hóa/acetyl hóa mở vịng tạo PDA 35 Sơ đồ 3-6 Cơ chế phản ứng oxy hóa tạo dioson 37 Sơ đồ 3-7 Cơ chế tạo họp chất diol từ alken KMnƠ4 37 Sơ đồ 3-8 Sơ đồ phản ứng oxy hóa cắt mạch tạo họp chất cetonnhờ NaIƠ4 38 Sơ đồ 3-9 Cơ chế phản ứng tạo 16-DPA từ dioson 38 ĐẶT VẤN ĐỀ 16-dehydropregnenolon acetat (16-DPA) ngày ứng dụng rộng rãi, xem hợp chất trung gian điển hình tổng họp thuốc nhóm steroid hormon sinh dục, corticosteroid [6], chất ức chế enzym 5«-reductase [7], [29], [25] vài nhóm steroid mang hoạt tính sinh học khác [13] Steroid nhóm thuốc có cấu trúc phức tạp, đắt tiền, lại có ứng dụng nhiều lâm sàng điều trị rối loạn kinh nguyệt, điều trị ung thư cổ tử cung, chống viêm chống dị ứng, địi hỏi nhà hóa học tìm đường phù hợp để tổng hợp bán tổng hợp Nghiên cứu đưa Marker mở bước đầu ngành công nghiệp tổng họp thuốc nhóm steroid nhờ từ nguồn dược liệu sẵn có, rẻ tiền [16] Ngày nay, thị trường tiêu thụ thuốc nhóm steroid chất trung gian giới ước tính đạt 3,840 triệu đô năm 2016 khả đạt 4,680 triệu đô năm 2021 Điều tạo sức hút lớn việc phát triển để tìm phương pháp tổng hợp thuốc nhóm steroid [13] Theo Quyết định số 376/QĐ-TTg ban hành ngày 17/03/2021 Thủ tướng Chính phủ, mục tiêu cụ thể đến năm 2025, thuốc sản xuất nước đạt 75 % số lượng sử dụng 60 % giá trị thị trường; tỷ lệ sử dụng dược liệu có nguồn gốc nước, thuốc dược liệu tăng thêm 10 % so với năm 2020 [1] Bằng việc ứng dụng nguồn dược liệu sẵn có với quy trình sản xuất thân thiện với mơi trường, việc sản xuất thuốc nhóm steroid qua trung gian 16 - DPA bước phát triển bền vừng, đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao kỷ 21 [4] Tuy nhiên Việt Nam thực tế sản xuất hợp chất 16-DPA - hợp chất trung gian tổng hợp thuốc nhóm steroid - có nguồn gốc dược liệu cịn hạn chế Vì vậy, dựa số nghiên cứu tổng họp trước đó, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cún tống hựp 16-DPA từ diosgenin”, với mục tiêu sau: Tổng hợp 16 - DPA từ diosgenin quy mơ phịng thí nghiệm CHƯƠNG TỐNG QUAN 1.1 Giới thiệu 16-dehydropregnenolon acetat (16-DPA) 1.1.1 Cấu trúc hóa học • Cơng thức hóa học [36]: Cơng thức cấu tạo 16-dehydropregnenolon acetat (16-DPA) • Tên khoa học [36]: [(35,8/?,95,107?, 135,145)-17-acetyl-10,13-dimethyl- 2,3,4,7,8,9,11,12,14,15-decahydro-l/f-cyclopenta[a]phenanthren-3-yl] acetat • Cơng thức phân tử [36]: C23H32O3 • Khối lượng phân tử [36]: 356,5 đvC • Phần trăm khối lượng nguyên tố: Bảng 1-1 Phần trăm khối lưọng nguyên tố 16-DPA Nguyên tố % (m) c H 77,49 9,05 13,46 • Thơng tin phơ [10]: - ^-NMR (300MHz, CDCI3), ô (ppm): 1,0 (s, 3H, H-18); 1,2 (s,3H, H-19); 2,0 (s,3H, acetat protons); 2,2 (s, 3H, H-21); 4,6 (m, 1H, H-3); 5,4 (m, 1H, H-6); 6,4 (m, 1H, H-16) ppm - 13C-NMR (CDCI3), ỗ (ppm): 34,2; 35,1; 78,6 (C-3); 39,5; 155,0(C-5); 142,3(C- 6); 32,0; 29,0; 46,2; 35,4; 20,9; 39,5; 40,5; 55,4; 34,7; 122,9 (C-16); 144,5 (C17); 16,7; 15,2; 178,9 (C-OCOCH3); 170,5 (C-20); 21,3 ppm - IR (cm-1): 1735, 1675, 1375, 1250, 1140, 950 - MS [M]+: 356,5 1.1.2 Tính chất lí hóa • Cảm quan: bột kết tinh màu trắng đến trắng ngà [10] • Nhiệt độ nóng chảy: 171 - 172 °C [4], [14], [24] • Độ tan: - Độ tan giảm dần dung môi: ethyl acetat > aceton > cyclohexan > ethanol > methanol [9] - Độ tan phụ thuộc vào nhiệt độ, độ tan tăng dần tăng nhiệt độ [28] - Độ tan CHCI3: 50 mg/mL [36] Display Report - Selected Window Selected Analysis Analysis Name: Method: Sample Name: Analysis Info: Oanh-l.d Quang_2021.m Instrument: Operator: Print Date: 11/29/2021 3:28:11 PM LC-MSD-Trap-SL 2195410AE0000514 Acq Date: 11/29/2021 3:24:20 PM Oanh-1 Intense Xio8 +MS, O.Omin #2 1.0- 0.8 H3C 0.6- 0.4 02 00-V100 123.8 1499 158.7 -J—*—J-—h150 252.7 180.7 MSD Trap Report V (A4-Opt2) 200 250 283 304.2 —3—Í—‘|‘1 ‘i -I* 300 353.1 350 3970 4®?-2 515.3 5371 563.1 kill, _ ;.l ,l. , LLJ-L I k.i,l.L 1,1 41i 400 Page of Phụ lục Phô MS diosgenin acetat (DA) 450 500 550 Ợ; m/z Agilent Technologies Display Report - Selected Window Selected Analysis Analysis Name: Oanh-16.d Method: Quang_2020.m Sample Name: Oanh-16 Instrument: LC-MSD-Trap-SL Print Date: 1/11/2022 2:40:53 PM Operator: 219541OAEOOOC514 Acq Date: 1/11/2022 2:38:48 PM Analysis Info: X1Ũ9 ♦MS, 0.1 M PDA 50 1.25 1.00 075 50 437 025 252.3 Q.QO' 100 ” I 200 MSD Trap Report V (A4-Opt2) r 311.9 3780 —11 300 538 I 400 500 Page of Phụ lục Phô MS pseudodiosgenin diacetat (PDA) I mfc 600 o AjjiIwI ìtchtolegÍH Display Report - Selected Window Selected Analysis Analysis Name: Oanh Ic.d Method: Quang_2020 m Sample Name: Oanh 1c MSD Trap Report V (A4-Opt2) Instru ment: LC-MSD-Trap-SL Print Date: 1/26/2022 Operator: 2195410AE0000514 Acq Date: Page of Phụ lục Phô MS 16-Dehydropregnenolon acetat (16-DPA) 3:22:48 PM 1/26/2022 3:20:38 PM AgilaM TtchMlopxi OANH1-DMSO-1H BRUKER DA '“1 f-— m '-i1 T Q ứx CD •£: OT cq ơì C7» □Z' n m CM di r- M? cn -•r -T CD CM a r- in m 1-1 rr CD r- cn CM 1-1 đì in m CM CT* CM a Ơ-Ị in CM CD '33