Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng ritter

ĐẶT VẤN ĐỀ Mafenid là một hoạt chất có tác dụng kháng khuẩn với phổ rộng, đặc biệt là các Pseudomonas và Enterococcus. Chất này thường được sử dụng cho các vết bỏng nhỏ có tổn thương toàn bộ da, được xem là lựa chọn chính trong điều trị và là lựa chọn thứ hai trong phòng ngừa nhiễm trùng của tổn thương bỏng. Ưu điểm của mafenid là có thể hấp thu qua lớp vảy sừng, là chất duy nhất có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn ở bên dưới lớp vảy sừng và đặc biệt hiệu quả với Clostridia 15, 9, 26. Dạng dùng chủ yếu của mafenid là mafenid acetat. Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về tổng hợp mafenid acetat từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, nhưng đa số các phương pháp đều có chi phí cao. Hơn nữa, Việt Nam chưa tự sản xuất được mafenid acetat, toàn bộ thuốc đều phải nhập khẩu, nên giá thành của thuốc còn đắt, khó có thể để thuốc được đưa vào sử dụng rộng rãi. Phản ứng Ritter là một phản ứng tổng hợp amid có nhiều ưu điểm và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Áp dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid acetat chúng ta có thể sử dụng nguồn nguyên liệu alcol benzylic dễ kiếm và rẻ tiền, quy trình tổng hợp chỉ trải qua 4 phản ứng đơn giản và cho hiệu suất tốt, có thể ứng dụng trong quy mô lớn. Phương pháp này thành công sẽ mở ra một con đường mới trong tổng hợp mafenid acetat nói chung và ngành Công nghiệp sản xuất Dược phẩm của Việt Nam nói riêng. Vì vậy, để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc, chúng tôi thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter” với mục tiêu: 1 .Tổng hợp được mafenid acetat từ alcol benzylic bằng phản ứng Ritter. 2 . Nghiên cứu phương pháp mới tổng hợp mafenid acetat từ ptoluensulfoclorid bằng phản ứng Ritter.

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU HƯỜNG BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MAFENID ACETAT BẰNG PHẢN ỨNG RITTER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI-2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU HƯỜNG BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MAFENID ACETAT BẰNG PHẢN ỨNG RITTER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Văn Giang Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI-2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm việc khẩn trương được sự giúp đỡ tận tình của các thy cô giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành Khóa luận Tốt nghiệp “Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter’’. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện - Trưởng Bộ môn Công nghiệp Dược và Ths. Nguyễn Văn Giang, những người thy đã nhiệt tình hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên quý báu và tạo mọi điu kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Bên cạnh đó tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Văn Hải, Ths. Phạm Thị Hiền và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa dược - Bộ môn Công nghiệp Dược đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điu kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa qua. Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các cán bộ Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học - Viện Công nghệ Sinh học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học - Trường Đại học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng toàn thể các thy cô trong trường, thư viện trường Đại học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn! Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất đến bố mẹ và bạn bè - những người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập! Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Hường MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan về mafenid acetat 2 1.1.1 Cấu trúc hóa học 2 1.1.2 Tính chất lý hóa 2 1.1.3 Phương pháp định tính và định lượng 3 1.1.3.1 Định tính 3 1.1.3.2 Định lượng 4 1.1.4 Tác dụng dược lý và chỉ định 5 1.1.4.1 Dược lý và cơ chế tác dụng 5 1.1.4.2 Dược động học 5 1.1.4.3 Tác dụng bất lợi 5 1.1.4.4 Chỉ định 6 1.1.4.5 Dạng thuốc và hàm lượng 6 1.1.4.6 Liều lượng và cách dùng 6 1.1.4.7 Biệt dược 6 1.1.5 Các phương pháp tổng hợp mafenid base 7 1.1.5.1 Qua trung gian N-benzylacetamid 7 1.1.5.2 Đi từ p-toluensulfoclorid 8 1.1.5.3 Qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid 9 1.1.5.4 Qua trung gian N-benzylphthalimid 10 1.1.6 Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base 11 1.2 Phản ứng Ritter 12 1.2.1 Giới thiệu chung 12 1.2.2 Cơ chế của phản ứng Ritter 12 1.2.3 Phạm vi ứng dụng 13 1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng 13 1.2.4.1 Xúc tác 13 1.2.4.2 Dung môi 14 1.2.4.3 Nhiệt độ và thời gian phản ứng 14 1.2.5 Ứng dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid 14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Nguyên liệu và thiết bị. 16 2.1.1 Dung môi và hóa chất 16 2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 17 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.3 Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 21 2.3.2 Xác định cấu trúc 21 2.3.3 Định lượng 22 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. 23 3.1 Tổng hợp hóa học 23 3.1.1 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III) 24 3.1.1.1 Đi từ alcol benzylic 24 3.1.1.2 Từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid 28 3.1.2 Tổng hợp mafenid acetat 33  Tổng hợp p-(aminomethyl)benzensulfonamid (IX) 33  Tạo muối mafenid acetat (X) 33 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 35 3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 36 3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 36 3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 37 3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR) 38 3.3.4 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ carbon ( 13 C-NMR) 39 3.4 Định lượng mafenid acetat 40 3.5 Bàn luận 41 3.5.1 Bàn luận về các phản ứng hóa học 41 3.5.1.1 Phản ứng tổng hợp N-benzylacetamid 41 3.5.1.2 Phản ứng tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ p-(hydroxymethyl) - benzensulfonamid 42 3.5.1.3 Phản ứng sulfocloro hóa 42 3.5.1.4 Phản ứng ester hóa 44 3.5.1.5 Phản ứng khử 44 3.5.1.6 Các phản ứng khác 45 3.5.2 Bàn luận về phổ 45 3.5.2.1 Hợp chất II 45 3.5.2.2 Hợp chất III 46 3.5.2.3 Hợp chất X 47 3.5.2.4 Hợp chất VIII 47 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 ( 13 C nuclear magnetic resonance) 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H nuclear magnetic resonance) AcOH Acid acetic BuOH Butanol CTCT Công thức cấu tạo DM Dung môi DMSO Dimethylsulfoxyd EtOH Ethanol g Gam h Giờ IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) KLPT Khối lượng phân tử MeOH Methanol MeONa Natri methanolat ml Mililit mmol Milimol MS Phổ khối lượng (Mass spectroscopy) R f Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography) t 0 nc Nhiệt độ nóng chảy TsOH Acid p-toluensulfonic μg Microgam DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các dung dịch chuẩn trong định tính mafenid 3 Bảng 2.1 Danh mục các dung môi và hóa chất. 16 Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ 17 Bảng 2.3 Công thức các chất dự kiến tổng hợp được. 20 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril 25 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng Ritter ở quy mô 2,1 ml alcol benzylic 26 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát tỉ lệ mol N-benzylacetamid : acid clorosulfonic 27 Bảng 3.4 Kết quả tổng hợp hóa học 34 Bảng 3.5 R f và t 0 nc của các chất tổng hợp được 35 Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại củacác chất II,III,VIII, X 36 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ khối lượng của các chất II,III,VIII, X 37 Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR) của các chất II,III,VIII, X 38 Bảng 3.9 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 ( 13 C-NMR) của II,III,VIII, X 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Sơ đồ 1.1 Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylacetamid 7 Sơ đồ 1.2 Tổng hợp N-benzylacetamid 7 Sơ đồ 1.3 Tổng hợp mafenid từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid. 8 Sơ đồ 1.4 Tổng hợp mafenid qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid. 9 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylphthalimid 10 Sơ đồ 1.6 Cơ chế phản ứng Ritter 12 Sơ đồ 2.1 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ alcol benzylic 19 Sơ đồ 2.2 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ p- toluensulfoclorid 19 Sơ đồ 2.3 Tổng hợp mafenid acetat 19 Sơ đồ 3.1 Các giai đoạn tổng hợp mafenid acetat từ alcol benzylic và p- toluensulfoclorid 23 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp N-benzylacetamid (II) 24 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III) 26 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp p-toluensulfonamid (V) 28 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp acid p-sulfamoylbenzoic (VI) 29 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp ethyl p-sulfamoylbenzoat (VII) 30 Sơ đồ 3.7 Tổng hợp p-(hydroxymethyl)benzensulfonamid (VIII) 31 Sơ đồ 3.8 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III) 32 Sơ đồ 3.9 Tổng hợp p-(aminomethyl)benzensulfonamid (IX) 33 Sơ đồ 3.10 Tạo muối mafenid acetat (X) 33 Sơ đồ 3.11 Cơ chế phản ứng Ritter của alcol benzylic 41 Sơ đồ 3.12 Cơ chế phản ứng sulfocloro hóa 42 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Mafenid là một hoạt chất có tác dụng kháng khuẩn với phổ rộng, đặc biệt là các Pseudomonas và Enterococcus. Chất này thường được sử dụng cho các vết bỏng nhỏ có tổn thương toàn bộ da, được xem là lựa chọn chính trong điều trị và là lựa chọn thứ hai trong phòng ngừa nhiễm trùng của tổn thương bỏng. Ưu điểm của mafenid là có thể hấp thu qua lớp vảy sừng, là chất duy nhất có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn ở bên dưới lớp vảy sừng và đặc biệt hiệu quả với Clostridia [15, 9, 26]. Dạng dùng chủ yếu của mafenid là mafenid acetat. Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về tổng hợp mafenid acetat từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, nhưng đa số các phương pháp đều có chi phí cao. Hơn nữa, Việt Nam chưa tự sản xuất được mafenid acetat, toàn bộ thuốc đều phải nhập khẩu, nên giá thành của thuốc còn đắt, khó có thể để thuốc được đưa vào sử dụng rộng rãi. Phản ứng Ritter là một phản ứng tổng hợp amid có nhiều ưu điểm và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Áp dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid acetat chúng ta có thể sử dụng nguồn nguyên liệu alcol benzylic dễ kiếm và rẻ tiền, quy trình tổng hợp chỉ trải qua 4 phản ứng đơn giản và cho hiệu suất tốt, có thể ứng dụng trong quy mô lớn. Phương pháp này thành công sẽ mở ra một con đường mới trong tổng hợp mafenid acetat nói chung và ngành Công nghiệp sản xuất Dược phẩm của Việt Nam nói riêng. Vì vậy, để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc, chúng tôi thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter” với mục tiêu: 1 .Tổng hợp được mafenid acetat từ alcol benzylic bằng phản ng Ritter. 2 . Nghiên cu phương pháp mới tổng hợp mafenid acetat từ p-toluensulfoclorid bằng phản ng Ritter. [...]... [13] 1.2.2 Cơ chế của phản ứng Ritter Sơ đồ 1.6 Cơ chế phản ứng Ritter 13 Cơ chế của phản ứng được đưa ra lần đầu bởi Ritter và cộng sự, và đã được chứng minh bởi nhiều nghiên cứu sau đó [12, 22, 24] Ritter đã minh họa cho cơ chế này qua phản ứng của isobuten và acetonitril trong acid sulfuric như sơ đồ trên 1.2.3 Phạm vi ứng dụng Phản ứng Ritter được ứng dụng cho rất đa dạng các hợp chất như alkan,... 19 2.2 Nội dung nghiên cứu Tổng hợp các chất theo sơ đồ dự kiến như sau :  Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ alcol benzylic Sơ đồ 2.1 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ alcol benzylic  Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid p-toluensulfoclorid Sơ đồ 2.2 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ p-toluensulfoclorid  Tổng hợp mafenid acetat Sơ đồ 2.3 Tổng hợp mafenid acetat 20 Công thức... bản chất chất phản ứng, nhiệt độ và quy mô phản ứng Với nhiệt độ thấp hơn và quy mô lớn hơn thì thời gian phản ứng dài hơn Trong phản ứng của isobuten với acrylonitril, trong 3h đầu 96,5% sản phẩm được tạo thành, và trong 16h tiếp theo hiệu suất chỉ tăng thêm 1,9% [12] 1.2.5 Ứng dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid Như đã trình bày ở phần 1.1.5, có rất nhiều phương pháp tổng hợp mafenid từ các... liệu khác nhau đã được nghiên cứu Nhận thấy những ưu điểm và khả năng có thể ứng dụng của phản ứng Ritter, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp mafenid đi từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền là alcol benzylic qua trung gian Nbenzylacetamid theo phương pháp của H Bergeim và W Braker [6] như sau: 15 Ngoài ra, sau khi nghiên cứu một số phương pháp tổng hợp mafenid từ nguồn nguyên liệu ban đầu p-toluensulfoclorid,... Phản ứng sulfocloro hóa và amid hóa tạo N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid và amid hóa tạo p-toluensulfonamid  Phản ứng oxy hóa tạo acid p-sulfamoylbenzoic  Phản ứng ester tạo ethyl p-sulfamoylbenzoat  Phản ứng khử tạo p-(hydroxymethyl)benzensulfonamid  Phản ứng thủy phân tạo p-(aminomethyl)benzensulfonamid  Phản ứng tạo muối tạo mafenid acetat Dùng sắc ký lớp mỏng để theo dõi tiến triển của phản ứng, ... dụ phản ứng Ritter hoàn toàn không xảy ra trong dung môi là methanol và ethanol [12] 1.2.4.3 Nhiệt độ và thời gian phản ứng Phản ứng Ritter có thời gian và nhiệt độ phản ứng rất đa dạng, khác nhau tùy từng phản ứng Nhìn chung phản ứng xảy ra khá nhẹ nhàng, đa số xảy ra ở nhiệt độ thường, đôi khi là nhiệt độ thấp Ví dụ như với hydrocyanid thì nhiệt độ cần được giữ trong khoảng 0-10oC Thời gian phản ứng. .. hai chất phản ứng, chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian phản ứng ở quy mô phản ứng 2,1 ml alcol benzylic, theo dõi tiến triển phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3 Các phản ứng khảo sát được thực hiện trong điều kiện quy mô giống nhau: 2,1 ml alcol benzylic, 4,1 ml acetonitril và 1,05 ml acid sulfuric Kết quả khảo sát như sau: Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng Ritter. .. giảm, thu được 1,3 phần khối lượng mafenid acetat (1) dưới dạng tinh thể trắng (hiệu suất 87% ) [21] 12 1.2 Phản ứng Ritter 1.2.1 Giới thiệu chung Phản ứng Ritter được công bố bởi John J Ritter và các cộng sự vào năm 1948 như một phương pháp mới để tổng hợp amid, xảy ra giữa nitril và alken với sự có mặt của acid sulfuric [24] Sau đó phản ứng này được mở rộng ra cho nhiều hợp chất có khả năng tạo ion carbonium,... nóng khối phản ứng đến khoảng 70oC thì bắt đầu nhỏ giọt chậm 2,1 ml alcol benzylic (I) (0,02 mol) Đảm bảo khối phản ứng luôn sôi trong suốt quá trình cho alcol benzylic Sau khi nhỏ xong alcol benzylic thì khuấy tiếp ở nhiệt độ phòng 1,5 h Theo dõi phản ứng bằng SKLM với pha động ethylacetat: N-hexan - 7:3, hiện màu bằng đèn tử ngoại bước sóng 254 nm Khối phản ứng được đổ vào nước đá, trung hòa bằng dung... VIII, IX, X bằng SKLM và đo nhiệt độ nóng chảy Xác định cấu trúc các chất II, III, VIII, X bằng phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1 H-NMR) và carbon 13 (13C-NMR) Định lượng chất X bằng phương pháp đo quang Phương pháp nghiên cứu 2.3 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết Sử dụng phương pháp tổng hợp hóa học, dựa trên các phản ứng:  Phản ứng Ritter tạo . góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc, chúng tôi thực hiện đề tài Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter với mục tiêu: 1 .Tổng hợp được mafenid acetat. benzylic bằng phản ng Ritter. 2 . Nghiên cu phương pháp mới tổng hợp mafenid acetat từ p-toluensulfoclorid bằng phản ng Ritter. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về mafenid acetat 1.1.1. giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành Khóa luận Tốt nghiệp Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter ’. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu