Nguyễn thị tuyết mai nghiên cứu tổng hợp n acetylleucin khóa luận tốt nghiệp dược sĩ

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI –––––––––– NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP N-ACETYLLEUCIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2023 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI –––––––––– NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI Mã sinh viên: 1801441 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP N-ACETYLLEUCIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Đào Nguyệt Sương Huyền TS Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: Khoa Cơng nghệ hố dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2023 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới cô TS Đào Nguyệt Sương Huyền cô TS Phạm Thị Hiền, người cô đồng hành tơi vượt qua bao khó khăn, ln quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khóa luận Tơi vơ biết ơn xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Văn Hải, thầy GS TS Nguyễn Đình Luyện, thầy TS Nguyễn Văn Giang, chị NCS Bùi Thị Thanh Châm chị DS Từ Thị Thu Trang quan tâm, động viên, hướng dẫn, cho kinh nghiệm quý báu công việc sống Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Lâm Hồng – khoa Hố phân tích Kiểm nghiệm thuốc, thầy TS Trần Ngọc Bảo – môn Công nghiệp Dược – khoa Bào chế & Công nghệ Dược phẩm, thầy TS Đào Văn Nam – mơn Hố lý – khoa Bào chế & Cơng nghệ dược phẩm tận tình hướng dẫn, hỗ trợ tơi để tơi hồn thành khố luận Tơi xin trân trọng cảm ơn đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật hố dược chiết xuất, Bộ mơn Cơng nghiệp Dược, Bộ mơn Hố lý, khoa Hóa phân tích Kiểm nghiệm thuốc, Viện Công nghệ dược phẩm Quốc gia, Viện Hóa học – Viện Hàn lâm khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình thực khóa luận Chân thành cảm ơn bạn em tơi thực khóa luận phịng thí nghiệm Bộ mơn Kỹ thuật hóa dược chiết xuất (đặc biệt bạn Trần Trà Ly, bạn Nguyễn Thị Mỹ Linh, em Tạ Thị Huyền, em Nguyễn Trường Giang) Cảm ơn tất sát cánh đồng hành đường học hỏi nghiên cứu đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn bạn Vũ Anh Minh nhiệt tình hỗ trợ tơi q trình thực khố luận Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ gia đình thân yêu Cảm ơn gia đình ln bên tơi, u thương đến ngày hôm mai sau Mặc dù cố gắng tạo điều kiện, song thời gian nghiên cứu chưa nhiều, kiến thức thân hạn chế nên chắn khóa luận cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp q báu thầy bạn để khóa luận hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2023 Sinh viên Nguyễn Thị Tuyết Mai MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu N-acetylleucin .2 1.1.1 Nguồn gốc cấu trúc hóa học .2 1.1.2 Tính chất lý hóa .2 1.1.3 Tác dụng dược lý ứng dụng điều trị 1.2 Các phương pháp tổng hợp N-acetylleucin 1.2.1 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin 1.2.2 Tổng hợp N-acetylleucin .8 1.3 Lựa chọn đường tổng hợp N-acetylleucin 11 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Nguyên liệu thiết bị 13 2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 14 2.2.1 Nội dung nghiên cứu 14 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu .15 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 18 3.1 Khảo sát trình tổng hợp N-acetylleucin từ L-leucin 18 3.1.1 Khảo sát q trình acyl hố L-leucin thành N-acetyl-L-leucin 18 3.1.2 Khảo sát q trình racemic hố N-acetyl-L-leucin thành N-acetylleucin 21 3.1.3 Tinh chế sản phẩm .23 3.2 Nâng cấp quy mô 10 g/mẻ 23 3.3 Xác định cấu trúc đánh giá số đặc trưng sản phẩm 26 3.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 26 3.3.2 Phổ khối (MS) .27 3.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 27 3.3.4 Phổ nhiễu xạ tia X .29 3.3.5 Quét nhiệt lượng vi sai (DSC) .30 3.3.6 Định lượng 31 3.4 Bàn luận .32 3.4.1 Bàn luận quy trình tổng hợp N-acetylleucin 32 3.4.2 Bàn luận kết phân tích phổ số đặc trưng sản phẩm .34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 13 C-NMR H-NMR DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic resonance spectroscopy) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy) DEPT Tăng cường không biến dạng cách chuyển phân cực HSQC (Distortionless enhancement by polarization transfer spectroscopy) Liên kết lượng tử đơn hạt nhân HMBC (Heteronuclear single quantum coherence spectroscopy) Tương quan đa liên kết hạt nhân AR (Heteronuclear multiple bond correlation spectroscopy) Hóa chất phân tích CTPT NAL (Analytical Reagent) Công thức phân tử N-acetylleucin NALL DĐVN V đvC ESI N-acetyl-L-leucin Dược điển Việt Nam V Đơn vị Carbon Phương pháp ion hóa phun bụi điện tử (Electrospray ionization) IPA IR Rf Isopropanol Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) Hằng số tương tác Tỷ số khối lượng điện tích ion Phổ khối lượng (Mass spectrometry) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance spectroscopy) Hệ số lưu giữ SKLM STT TLTK TCCS c (Retention factor) Sắc ký lớp mỏng Số thứ tự Tài liệu tham khảo Tiêu chuẩn sở Nồng độ (g/100 ml) J m/z MS NMR tonc [α]D20 Nhiệt độ nóng chảy Góc quay cực δ PXRD Độ chuyển dịch hóa học Nhiễu xạ tia X (X-ray powder diffractrograms) LD50 Liều gây chết 50 % cá thể TB (Median lethal dose) Giá trị trung bình DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phần trăm khối lượng (m) nguyên tố N-acetylleucin .2 Bảng 2.1 Danh mục dung mơi, hóa chất 13 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 13 Bảng 3.1 Ảnh hưởng lượng NaOH đến hiệu suất phản ứng tạo N-acetyl-Lleucin .19 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ mol anhydrid acetic : L-leucin đến hiệu suất phản ứng tạo N-acetyl-L-leucin 19 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng tạo N-acetyl-L-leucin .20 Bảng 3.4 Ảnh hưởng xúc tác đến thời gian hiệu suất phản ứng tạo N-acetylL-leucin 20 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ NaOH đến hiệu suất phản ứng tạo N-acetyl-Lleucin .21 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng tạo Nacetylleucin 22 Bảng 3.7 Ảnh hưởng dung môi tinh chế đến hiệu suất quy mơ g/mẻ .23 Bảng 3.8 Kết quy trình tổng hợp N-acetylleucin quy mô 10 g/mẻ 26 Bảng 3.9 Kết tinh chế N-acetylleucin 26 Bảng 3.10 Kết phân tích phổ hồng ngoại N-acetylleucin .27 Bảng 3.11 Kết phân tích phổ khối N-acetylleucin 27 Bảng 3.12 Kết phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton N-acetylleucin .27 Bảng 3.13 Kết phổ cộng hưởng từ carbon N-acetylleucin .28 Bảng 3.14 Kết phổ hai chiều HSQC HMBC N-acetylleucin .28 Bảng 3.15 Kết phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin tổng hợp 29 Bảng 3.16 Kết phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin chuẩn .30 Bảng 3.17 Kết chuẩn độ lại NaOH 31 Bảng 3.18 Kết định lượng N-acetylleucin chuẩn 31 Bảng 3.19 Kết định lượng N-acetylleucin .32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo N-acetylleucin Hình 3.1 Phổ DEPT N-acetylleucin 36 Hình 3.2 Phổ HSQC N-acetylleucin 37 Hình 3.3 Phổ HMBC N-acetylleucin 38 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin theo W Cahill cộng .4 Sơ đồ 1.2 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin theo H Dewitt cộng Sơ đồ 1.3 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin theo Veera Reddy cộng Sơ đồ 1.4 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin theo J Autret cộng .6 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin theo Yan Dida Sơ đồ 1.6 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L1 theo K Saito cộng Sơ đồ 1.7 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L2 theo Fadnavis cộng .7 Sơ đồ 1.8 Tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L3 theo Fetalvero cộng Sơ đồ 1.9 Tổng hợp N-acetylleucin từ L-leucin theo Wang cộng Sơ đồ 1.10 Tổng hợp N-acetylleucin từ L-leucin theo Zhu Donghai Sơ đồ 1.11 Tổng hợp N-acetylleucin từ L4 theo I Ojima cộng 10 Sơ đồ 1.12 Tổng hợp N-acetylleucin từ L5 theo A Yim cộng 10 Sơ đồ 1.13 Các phương pháp tổng hợp N-acetylleucin 11 Sơ đồ 1.14 Sơ đồ dự kiến tổng hợp N-acetylleucin từ L-leucin 12 Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tổng hợp N-acetylleucin từ L-leucin 14 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ phản ứng tổng hợp N-acetyl-L-leucin .18 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ phản ứng racemic hoá N-acetyl-L-leucin 21 Sơ đồ 3.3 Sơ đồ quy trình tổng hợp N-acetyl-L-leucin từ L-leucin .24 Sơ đồ 3.4 Sơ đồ quy trình racemic hố N-acetyl-L-leucin 25 Sơ đồ 3.5 Cơ chế phản ứng acyl hóa L-leucin .33 Sơ đồ 3.6 Cơ chế phản ứng racemic hóa N-acetyl-L-leucin 34 ĐẶT VẤN ĐỀ Chóng mặt ảo giác chuyển động dẫn đến cảm giác xoay chuyển động sai [29] Chóng mặt thường xảy với dấu hiệu thần kinh thực vật (buồn nôn nôn), rung giật nhãn cầu xu hướng ngã mà không ý thức [20] Trong y học, chóng mặt có tỷ lệ lưu hành suốt đời từ 20-30 % [22], [30], [36] với tỷ lệ mắc năm khoảng 11 % [10] Những triệu chứng xuất thường xuyên bệnh nhân 75 tuổi [23] Nguyên nhân gây chóng mặt kích thích sinh lý (chóng mặt quay, say tàu xe, không dung nạp độ cao thị giác) tổn thương bệnh lý (tổn thương nhân tiền đình), bốn nguyên nhân thường gặp chóng mặt tư kịch phát lành tính (BPPV), viêm dây thần kinh tiền đình (thiểu tiền đình bên đột ngột vơ căn), đau nửa đầu tiền đình hội chứng Menière [23], [37] Có nhiều thuốc với chế tác dụng khác dùng để điều trị chóng mặt, N-acetylleucin dùng phổ biến tên thương mại Tanganil Nacetylleucin hoạt động tiền chất chất trung gian thần kinh, peptid, chịu trách nhiệm kích hoạt chất hướng tâm tiền đình Nó có tác dụng điều chỉnh đặc tính “chống canxi” dẫn truyền thần kinh [25] Có giả thuyết cho N-acetylleucin có khả phục hồi điện màng [15], thơng qua tương tác với phospholipid màng phía bị tổn thương tế bào thần kinh tiền đình chủ yếu đồi thị vùng đỉnh vỏ não [7] N-acetylleucin có tác dụng giảm triệu chứng chóng mặt nhanh chóng tiêm tĩnh mạch hoạt động chất ức chế tiền đình [25] Nhu cầu sử dụng N-acetylleucin để điều trị lớn Nhưng Việt Nam, nguyên liệu N-acetylleucin để sản xuất thuốc điều trị chóng mặt có nguồn gốc nhập chưa có nghiên cứu tiến xa nghiên cứu phản ứng tổng hợp N-acetylleucin Do vậy, để góp phần nghiên cứu quy trình tổng hợp N-acetylleucin, thực đề tài “Nghiên cứu tổng hợp N-acetylleucin” với mục tiêu: nghiên cứu quy trình tổng hợp N-acetylleucin từ nguyên liệu L-leucin quy mô phịng thí nghiệm 15 16 Ferber-Viart C., Dubreuil C., Vidal P.P (2009), "Effects of Acetyl-DL-Leucine in vestibular patients: a clinical study following neurotomy and labyrinthectomy", Audiology and Neurotology, 14(1), pp.17-25 Fetalvero K.M., Narayan S., O'Neill D.J., Saiah E., Sengupta S (2017), “Modulators of sestrin-gator2 interaction and uses thereof”, US20170114080A1 17 Fletcher S (2015), "The Mitsunobu reaction in the 21st century", Organic 18 Chemistry Frontiers, 2(6), pp.739-752 Günther L., Beck R., Xiong G., Potschka H., Jahn K., Bartenstein P., Brandt T., Dutia M., Dieterich M., Strupp M., la Fougère C., Zwergal A (2015), "N-acetylL-leucine accelerates vestibular compensation after unilateral labyrinthectomy by action in the cerebellum and thalamus", PLoS One, 10(3), pp.e0120891 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Guo S., He Y., Wang G., Dong W., Wan X., Zhao Y., Du S (2020), "Solubility measurement, correlation, and thermodynamic analysis of N-acetyl-L-leucine in 12 pure organic solvents from 283.15 to 323.15 K", Journal of Chemical & Engineering Data, 65 Hanley K., O'Dowd T (2002), "Symptoms of vertigo in general practice: a prospective study of diagnosis", British journal of general practice, 52(483), pp.809-812 Huffman W.A.H., Ingersoll A.W (1951), "The resolution of amino acids II Isoleucine, Alloisoleucine, Leucine and Norleucine", Journal of the American Chemical Society, 73(7), pp.3366-3369 Karatas M (2008), "Central vertigo and dizziness: epidemiology, differential diagnosis, and common causes", The neurologist, 14(6), pp.355-364 Neuhauser H (2016), "The epidemiology of dizziness and vertigo", Handbook of clinical neurology, 137, pp.67-82 Ojima I., Hirai K., Fujita M., Fuchikami T (1985), "New synthetic route to Nacyl-α-amino acids via amidocarbonylation by means of homogeneous binary catalyst systems", Journal of Organometallic Chemistry, 279(1), pp.203-214 Rascol O., Hain T.C., Brefel C., Benazet M., Clanet M., Montastruc J.-L (1995), "Antivertigo medications and drug-induced vertigo", Drugs, 50(5), pp.777-791 Reddy A.V., Ravindranath B (1992), "Acetylation under ultrasonic conditions: convenient preparation of N-acetylamino acids", Synthetic Communications, 22(2), pp.257-264 Roberts J.D., Caserio M.C (1977), Basic principles of organic chemistry, pp.1121-1221 28 29 Saito K., Saijo S., Kotera K., Date T (1985), "Asymmetric hydrogenation catalyzed by rhodium complex with a new chiral bisphosphine derived from Lthreonine", Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 33(4), pp.1342-1350 Sloane P.D., Coeytaux R.R., Beck R.S., Dallara J (2001), "Dizziness: state of the science", Annals of internal medicine, 134(9_Part_2), pp.823-832 30 Strupp M., Brandt T (2008), "Diagnosis and treatment of vertigo and dizziness", 31 Dtsch Arztebl Int, 105(10), pp.173-180 Sweetman S.C (2014), Martindale The Complete Drug Reference, pp.2427 32 Vibert N., Vidal P.P (2001), "In vitro effects of acetyl‐dl‐leucine (tanganil®) on central vestibular neurons and vestibulo‐ocular networks of the guinea‐ pig", European Journal of Neuroscience, 13(4), pp.735-748 33 Wang X.J., Yang Q., Liu F., You Q.D (2008), "Microwave‐assisted synthesis of amide under solvent‐free conditions", Synthetic Communications, 38(7), 34 35 pp.1028-1035 Yim A.-M., Vidal Y., Viallefont P., Martinez J (1999), "Solid-phase synthesis of α-amino acids by radical addition to adehydroalanine derivative", Tetrahedron Letters, 40(24), pp.4535-4538 Autret J.-M., Heller P., Despenes L., Elgue S., Gourdon C (2012), “Process for 36 racemisation and acetylation of leucine”, WO2012038515A1 Royl G., Ploner C.J., Möckel M., Leithner C (2010), "Neurologische leitsymptome in einer notaufnahme", Nervenarzt, 81(10), pp.1226-1230 37 Rieger A., Mansmann U., Maier W., Seitz L., Brandt T., Strupp M., Bayer O 38 39 (2013), "Versorgungssituation von patienten mit dem leitsymptom schwindel", Gesundheitswesen, 76(6), pp.32-38 СЫpob, Syrov К.К., Нectepyk K.K., Nesteruk В.В., Viktorovich V (2019), “Acetylleucine combinations for treating dizziness”, WO2019108093 Donghai Z (2015), “Method for preparing N-acetyl-DL-leucine”, CN104592052 40 Dida Y (2016), “Synthesis method for organic synthesis of intermediate Nacetyl-L-leucine”, CN108250097 Trang web 41 https://drugbank.vn/thuoc/Tanganil-500&VN-18066-14, truy cập 30/4/2023 42 https://hmdb.ca/metabolites/HMDB0011756, truy cập 29/04/2023 43 http://www.macklin.cn/products/N800111, truy cập 11/5/2023 44 https://www.mims.com/vietnam/drug/info/tanganil?type=vidal, truy cập 30/4/2023 45 46 https://moh.gov.vn/web/phong-chong-benh-nghe-nghiep/thong-tin-hoat-dong//asset_publisher/xjpQsFUZRw4q/content/nhiem-oc-benzen-va-cac-ong-angtoluen-va-xylen-nghe-nghiep?inheritRedirect=false, truy cập 26/05/2023 https://www.macklin.cn/products/N800110, truy cập 9/5/2023 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ IR N-acetylleucin Phụ lục Phổ MS-ESI− N-acetylleucin Phụ lục Phổ MS-ESI+ N-acetylleucin Phụ lục Phổ 1H-NMR N-acetylleucin Phụ lục Phổ 13C-NMR N-acetylleucin Phụ lục Phổ Dept N-acetylleucin Phụ lục Phổ HSQC N-acetylleucin Phụ lục Phổ HMBC N-acetylleucin Phụ lục Phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin Phụ lục 10 Phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin chuẩn Phụ lục 11 Phổ quét nhiệt lượng vi sai N-acetylleucin Phụ lục Phổ IR N-acetylleucin M = 173,21 đvC Phụ lục Phổ MS-ESI− N-acetylleucin M = 173,21 đvC Phụ lục Phổ MS-ESI+ N-acetylleucin Phụ lục Phổ 1H-NMR N-acetylleucin Phụ lục Phổ 13C-NMR N-acetylleucin Phụ lục Phổ Dept N-acetylleucin Phụ lục Phổ HSQC N-acetylleucin Phụ lục Phổ HMBC N-acetylleucin Phụ lục Phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin Phụ lục 10 Phổ nhiễu xạ tia X N-acetylleucin chuẩn Phụ lục 11 Phổ quét nhiệt lượng vi sai N-acetylleucin