Nghiên cứu tổng hợp carbocystein

Bộ YT Ế TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI PHẠM THỊ HIÈN NGHIÊN CỨU TỎNG HỢP CARBOCYSTEIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ Người hướng dẫn: Ds. Đào Nguyệt Sương Huyền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đai hoc Dươc Hà Nôi o • • • • HÀ NỘI-2011 LỜI CẢM OiN Sau một thời gian làm việc khẩn trương được sự giúp đỡ tận tình của các thày cô giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu tổng hợp Carbocystein”. Với tất cả sự kính trọng, trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thày giáo PGS. TS Nguyễn Đình Luyện đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi nghiên cứu thực hiện khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo DS. Đào Nguyệt Sương Huyền, thày giáo TS Nsuyễn Văn Hân, DS. Nguyễn Văn Hải, DS. Nguyễn Văn Giang và thày Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa dược - Bộ môn Công nghiệp dược đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa qua. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thày cô giáo thuộc bộ môn Công nghiệp Dược, cũng như các thày cô trong trưòng Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này và đã dạy bảo tôi tận tình trong suốt năm năm học. Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi, đặc biệt là bố mẹ tôi và lời cảm ơn chân thành đến bạn bè tôi, là nguồn động lực không thể thiếu, luôn bên tôi giúp đỡ tôi suốt thời gian đi học và trong suốt quá trình thực hiện đề tài Khóa luận tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Phạm Thị Hiền MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÉT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, Đồ THỊ ĐẶT VẤN ĐÈ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về Carbocysteỉn 2 1.1.1. Cấu trúc hỏa học và tỉnh chất lý hóa 2 1.1.2. Tác dụng dược lý 5 ỉ. 1.3. Tổng quan về các phương pháp tổng hợp Carbocystein 5 1.2. Tổng quan về L-cystin 10 1.2.1. Cẩu trúc hỏa học 10 1.2.2. Tính chất 11 1.2.3. Phương pháp điều chế 11 1.3. Tổng quan về L-cystein 11 1.3.1. Cẩu trúc hóa học 11 1.3.2. Tỉnh chất 12 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ ư 14 2.1. Nguyên vật liệu và thiết b ị 14 2.1 .1 .Nguyên liệu và hóa chẩt nghiên cứu 14 2.1.2. Thiết bị, mảy móc và dụng cụ nghiên cứu 15 2.2. Nội dung nghiên cứu 15 2.2.1. Khảo sát một sổ yếu tổ ảnh hưởng đến tổng hợp Carbocysteỉn đi từ hai nguyên liệu L-cystin và L-cystein 15 2.2.2. Xác định cẩu trúc và kiểm tra độ tỉnh khiết của sản phẩm thu được 16 2.2.3. Kiểm nghiệm Carbocysteỉn theo một số tiêu chuẩn Dược điển Anh 2009 16 2.3. Phương pháp nghiên cứu 16 2.3.1. Tổng hợp hóa học 16 2 .3.2 .Kiểm tra độ tinh khiết 16 2 .3.3.Xác định cấu trúc sản phẩm 17 2.3.4. Phương pháp khác 17 CHƯƠNG 3. THựC NGHIỆM, KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 18 3.1. Thực nghiệm và kết quả 18 3.1.1. Tổng hợp Carbocystein từL-cystein hydroclorid monohydrat 18 3.1.2. Tổng hợp Carbocystein từL-cystin 23 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm 30 3.3. Kết quả phân tích phổ của sản phẩm Carbocystein 31 3.2.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại 31 3.2.2. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( ’H- NMR) 32 3.4. Kiểm nghiệm sản phẩm thu được theo một số tiêu chuẩn Dược điển Anh 2009 32 3.4.1. Định tính Carbocystein theo một số tiêu chuẩn Dược điển Anh 2009 32 3.4.2. Định lượng Carbocystein theo tiêu chuẩn Dược điển Anh 2009 33 3.5. Bàn luận 35 3.5. ỉ. Tổng hợp Carbocystein từ L-cystein hydroclorỉd monohydrat 35 3.5.2. Tổng hợp Carbocysteỉn từ L-cystỉn 37 CHƯƠNG 4: KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẤT CMC Carbocystein g gam h giờ KL Khối lượng L-CHM L-cystein hydroclorid monohydrat MCA Acid monocloacetic ml mililit NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance spectroscopy) IR Phổ hồns nsoại (Inữared spectroscopy) SKLM Sắc ký ỉớp mỏng r c Nhiệt độ TB Trung bình THF Tetrahydrofuran DANH MỤC CÁC BẢNG • Bảng 2.1 : Nguyên liệu và hóa chất nghiên cửu 14 Bảng 2.2: Thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cửu 15 Bảng 3.1: Bảng ký hiệu và yêu cầu của các biến đầu vào 19 Bảng 3.2; Bảng ký hiệu và mục tiêu biến đầu ra 19 Bảng 3.3: Bảng thiết kế thí nghiệm phản ứng 19 Bảng 3.4: Kết quả các thí nghiệm 20 Bảng 3.5: Công thức tối ưu cho quy trình tổng hợp Carbocystein từ L-cystein 23 Bảng 3.6: Bảng kết quả phản ứng theo công thức tối ưu 23 Bảng 3.7: Bảng biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưỏng của các loại dung môi tới hiệu suất tạo CMC 26 Bảng 3.8: Bảng biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất phản ứng alkyl hóa 27 Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng alkyl hóa 28 BảngS.lO: Kết quả khảo sát ảnh hưcmg của tỷ lệ mol L-cystin và acid monocloacetic đến hiệu suất tạo Carbocystein 29 Bảng 3.11: Các thông số tốt nhất cho quy trình phản ứng tổng hợp CMC 30 Bảng 3.12: Kết quả kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm CMC 31 Bảng 3.13; Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của CMC tổng họrp được 31 Bảng 3.14: Kết quả phân tích phổ 'H- NMR của CMC tổng hợp được 32 Bảng 3.15: Kết quả định tính CMC theo một số tiêu chuẩn BP 2009 33 Bảng 3.16: Kết quả chuẩn độ lại dung dịch acid HCIO4 0,1M 34 Bảng 3.17; Kết quả định lượng CMC 34 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ Hình 3.1: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa L-CHM và MCA, thời gian phản ứng alkyl hóa đến hiệu suất tạo CMC 20 Hình 3.2: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưcmg của tỷ lệ mol giữa L-CHM và MCA, nhiệt độ phản ứng alkyl hóa đến hiệu suất tạo CMC 21 Hình 3.3: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của thời gian phản ứng và nhiệt độ phản ứng alkyl hóa đến hiệu suất tạo CMC 21 Hình 3.4: Sơ đồ quy trình tổng hợp CMC từ L-cystin 25 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất phản ứng tạo CMC 27 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng tạo CMC 28 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol L-cystin và MCA đến hiệu suất phản ứng tạo CMC 30 ĐẶT VẤN ĐÈ Việt Nam là một nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm. Do vậy bệnh đường hô hấp là một trong những bệnh phổ biến nhất hiện nay. Các bệnh hô hấp thường gặp bao gồm: viêm phế quản cấp, viêm phổi do các loại vi khuẩn, virus; hen phế quản, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, tràn dịch màng phổi, lao phổi, ung thư phổi Các bệnh này chiếm khoảng 80% số các bệnh lý hô hấp, bên cạnh đó, còn nhiều bệnh hô hấp khác, tuy nhiên chỉ chiếm tỷ lệ ít hơn như: giãn phế quản, viêm phổi kẽ, bụi phổi, các biểu hiện phổi trong các bệnh hệ thống, nội tiết, cơ xưong khớp, thận [3] Có rất nhiều loại thuốc được sử dụng để điều trị các bệnh đường hô hấp, trong đó Carbocystein được dùng rất phổ biến. Carbocystein có tác dụng làm lỏng dịch nhầy đường hô hấp, được dùng trong các trường hợp rối loạn hô hấp, đặc biệt liên quan đến sự tăng tiết hoặc tăng độ nhầy nhớt như viêm phế quản cấp hoặc mạn tính, giãn phế quản, viêm phế quản dạng hen hoặc khí phế thũng. Điều trị hỗ trợ trong viêm tai, viêm xoang, viêm mũi họng, chảy dịch ống tai và giảm việc tăng tiết trước khi phẫu thuật [4, 16, 17, 20]. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh được Carbocystein có tác dụng đáng kể trong việc điều trị bệnh nghẽn phổi mãn tính (chronic obstructive pulmonary disease- (COPD)) [11, 12] và trong việc ức chế sự lây nhiễm virus cúm A [24]. Tuy nhiên, trên thị thưòng Việt Nam các biệt dược chứa Carbocystein đều có nguồn gốc nhập khẩu và chưa đon vị nào tổng họp đươc nguyên liệu này. Do vậy giá thành các thành phẩm chứa carbocystein còn rất cao. Để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc, chúng tôi thực hiện đề tài ""Nghiên cứu tỏng hợp Carbocysteỉtỉ'. Với muc tiêu nghiên cứu sau: ^ Tổng hợp được Carbocystein từ hai nguồn nguyên liệu ban đầu là L-cystin và L-cystein có hàm lượng đạt tiêu chuẩn BP 2009. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Carbocystein. CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN 1.1. Tổng quan về Carbocystein (CMC) 1.1.1. Cấu trúc hóa hoc và tính chất lý hỏa a. Cấu trúc hóa hoc [2 1 . 23] HO. 'OH Công thức phân tử: C5H9NO4S Phân tử lượng: 179,19. Thành phần: 33,51% C; 5,06% H; 7,82% N; 35,71% O; 17,89% s. Danh pháp quốc tể (International Nonproprietary Name- INN): Carbocisteine Danh pháp Hóa học theo Hiệp hội Hóa học Quốc tế (International Union of Pure and Applied Chemistry Nomenclature- lUPAC): (R)-2-Amino-3- (carboxymethylsulfanyl) propanoic acid Tên khác: S-Carboxymethyl-L-cystein Acid (R)-2-amino-4-thia-adipic Acid L -2-Amino-3-(carboxymethylthio) propionic 3-(Carboxymethylthio)- L -alanin L -3-((Carboxymethyl)thio)alanin L -Carboxymethylcystein ( R )-Carbocistein Carbocystein b. Tính chat Iv hóa Tính chất vật lý [21]; • Bột kết tinh hay tinh thể hình đĩa, không màu • Tan trong nước sôi, không tan trong nước lạnh và không tan trong các các chất hữu cơ thông thường (ethanol, methanol, aceton ) • Độ quay cực riêng: [a]o°= 0,5 trong dung dịch HCl IN • Nhiệt độ nóng chảy; 204- 207°c. - Tính chất hóa học [12]: • CMC có cấu trúc của một a-amino acid, CMC có chứa nhóm -COOH và - NH2 nên có các phản ứng đặc trưng cho các nhóm amin và carboxyl như phản ứng acetyl hóa, phản ứng fomiyl hóa hay este hóa. + Phản ứng vói Ninhydrin: Nguyên tắc: Ninhvdrin là chất oxy hóa mạnh, khi đun nóng có khả năng khử nhóm amin và nhóm carboxyl của a-amino acid tạo ninhydrin khử, CO2, NH3 và aldehyd. Sau đó ninhydrin và ninhydrin khử lại phản ứng tiếp với NH3 tự do tạo thành phức hợp màu tím, có độ hấp thụ cực đại ở Ằ,= 570nm. Cường độ màu phụ thuộc vào nồng độ của acid amin. o o Ninhydrin NH, Aminoacid COOH C R H H2O + NH3 + CO2 + R- CHO + Phản ứng với FIuorescamin: Nguyên tắc: Tạo sản phẩm huỳnh quang với a-amin của acid amin, đây là phản ứng rất nhạy cho phép phát hiện acid amin tới hàng ngàn nano gram. [...]... khit ca sn phm thu c 2.2.3 Kim nghiờm CMC theo mụt s tiờu chun BP 2009 2.3 Phng phỏp nghiờn cu 2.3.1 Tng hp húa hoc ^ Tng hp CarbocyStein t L-cyStein hydroclorid monohydrat Trong mt s phng phỏp tng hp CMC i t L-cystein, ti s dng phng phỏp ca tỏc gi L Michaelis v cng s Tụng hp Carbocystein t L-cystin Tin hnh phn ng tng hp CMC t L-cystin da trờn cỏc phng phỏp ca cỏc tỏc gi R.B.Turner v D.M.Voitle v kh . .Nguyên liệu và hóa chẩt nghiên cứu 14 2.1.2. Thiết bị, mảy móc và dụng cụ nghiên cứu 15 2.2. Nội dung nghiên cứu 15 2.2.1. Khảo sát một sổ yếu tổ ảnh hưởng đến tổng hợp Carbocysteỉn đi từ hai nguyên. liệu làm thuốc, chúng tôi thực hiện đề tài "" ;Nghiên cứu tỏng hợp Carbocysteỉtỉ'. Với muc tiêu nghiên cứu sau: ^ Tổng hợp được Carbocystein từ hai nguồn nguyên liệu ban đầu là L-cystin và. 18 3.1.1. Tổng hợp Carbocystein từL-cystein hydroclorid monohydrat 18 3.1.2. Tổng hợp Carbocystein từL-cystin 23 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm 30 3.3. Kết quả phân tích phổ của sản phẩm Carbocystein