Nghiên cứu bán tổng hợp carbocistein quy mô 1,0 KG mẻ

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI DƯƠNG VĂN KHOA NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CARBOCISTEIN QUY MÔ 1,0KG/MẺ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2014 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI DƯƠNG VĂN KHOA NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CARBOCISTEIN QUY MÔ 1,0KG/MẺ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS: Nguyễn Đình Luyện Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Luyện, người đã trước tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn Văn Hân, thầy TS. Nguyễn Văn Hải, ThS. Nguyễn Văn Giang, CN. Phạm 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 trường 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, anh chị 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 2014 Sinh viên Dương Văn Khoa MC LC DANH MC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MC CÁC BẢNG DANH MC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về Carbocistein (SCMC) 3 1.1.1. Cấu trúc hóa học và tính chất lý hóa 3 1.1.2. Tác dụng dược lý. 5 1.1.2.1. Dược động học. 5 1.1.2.2. Dược lực học 6 1.2. Tổng quan về các phương pháp tổng hợp SCMC 8 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp SCMC đi từ L-cystein 8 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp Carbocistein đi từ L-cystin. 10 1.2.3. Các phương pháp tổng hợp Carbocistein đi từ nguyên liệu khác 12 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị 14 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu 14 2.1.2. Thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu 14 2.2. Nội dung nghiên cứu 15 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 16 2.3.4. Phương pháp kiểm nghiệm hàm lượng carbocistein 16 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ 18 3.1. Tổng hợp carbocistein từ L-cystin và L-cystein hydroclorid monohydrat 18 3.1.1. Tổng hợp carbocistein từ L-cystin. 18 3.1.2. Tổng hợp carbocistein từ L-cystein hydroclorid monohydrat. 18 3.1.3. Lựa chọn nguyên liệu để nâng cấp quy mô mẻ, khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất quá trình tổng hợp và tinh chế sản phẩm. 19 3.1.3.1 Tỷ lệ mol acid monocloracetic (MCA) và L-cystein.HCl.H 2 O. 19 3.1.3.2 Nhiệt độ phản ứng: 21 3.1.3.3 Nồng độ NaOH 22 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc sản phẩm. 23 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm. 23 3.2.2. Khẳng định cấu trúc sản phẩm. 24 3.2.2.1. Phổ hồng ngoại. 24 3.2.2.2. Phổ khối lượng. 24 3.2.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 1 H-NMR) 25 3.3. Nâng cấp quy trình tổng hợp quy mô 1kg/mẻ 25 3.4. Kiểm nghiệm carbocistein theo một số tiêu chuẩn dược điển Anh 2007 27 3.4.1. Định tính 27 3.4.2. Định lượng carbocistein theo BP2007 28 3.5. Bàn luận 29 3.5.1. Về tổng hợp carbocistein từ L-cystin 30 3.5.2. Về tổng hợp carbocistein từ L-cystein hydroclorid monohydrat 31 3.5.3. Về quá trình tinh chế sản phẩm 32 3.5.4. Về khẳng định cấu trúc. 32 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT. 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO PH LC DANH MC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT SCMC Carbocistein g Gam h giờ KL Khối lượng L-CHM L-cystein hydroclorid monohydrat MCA Acid monocloroacetic ml Mililit 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance spectroscopy) IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) SKLM Sắc ký lớp mỏng T o C Nhiệt độ TB T o nc Trung bình Nhiệt độ nóng chảy DANH MC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu 14 Bảng 2.2 Thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu 14 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ mol MCA: L-CHM tới hiệu suất phản ứng 20 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất phản ứng 21 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng nồng độ NaOH tới hiệu suất phản ứng 22 Bảng 3.4 Kết quả kiểm tra độ tinh khiết SCMC tổng hợp được 23 Bảng 3.5 Kết quả phổ IR của carbocistein 24 Bảng 3.6 Số liệu phân tích phổ khối lượng của các chất tổng hợp được 25 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của SCMC tổng hợp được 25 Bảng 3.8 Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 100g/mẻ 26 Bảng 3.9 Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 500g/mẻ 26 Bảng 3.10 Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 1Kg/mẻ 27 Bảng 3.11 Kết quả định tính carbocistein theo BP 2007 27 Bảng 3.12 Kết quả chuẩn độ lại HClO 4 28 Bảng 3.13 Kết quả định lượng SCMC 29 DANH MC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol L-cystin và MCA 20 Hình 3.2 Đồ thì biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất phản ứng 21 Hình 3.3 Đồ thị biểu thị sự ảnh hưởng của NaOH tới hiệu suất phản ứng 22 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh lý liên quan tới đường hô hấp là một trong các bệnh rất phổ biến 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, ung thư phổi, tràn dịch màng phổi, lao 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 xương khớp, thận…[8] Có rất nhiều thuốc có cơ chế tác dụng khác nhau được dùng để điều trị các bệnh đường hô hấp. Trong đó, nhóm thuốc làm tiêu nhày, giúp thông thoáng đường thở được dùng khá phổ biến….[3,9]. Carbocistein là một thuốc như vậy, carbocistein có tác dụng làm lỏng dịch nhày đường hô hấp dựa trên cơ chế cắt đứt các cầu nối disulfid trong chuỗi peptit của mucin, 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 [7,28,29,30]. Ngoài ra, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng carbocistein còn có tác dụng trong điều trị bệnh viêm phổi mãn mãn tính (chronic obstructive pulmonary disease- (COPD)) [17,19] và trong việc ức chế sự lây nhiễm virus cúm A [34]. Tuy nhiên, trong nước chưa có doanh nghiệp nào tự sản xuất nguyên liệu cũng như thuốc thành phẩm chứa thành phầm carbocistein bán trên thị trường, mà nguồn thuốc chủ yếu là nhập khẩu. Mặt khác, Carbocistein có thể tổng hợp được từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước là L-cystin và L-cystein (sản phẩm thủy phân từ các nguồn keratin). Dựa trên những thành công bước đầu trong việc khảo sát tổng hợp carbocistein trong nước ở quy mô phòng thí nghiệm [4] và để chủ động tạo nguồn nguyên liệu làm thuốc, phát triển công nghiệp hóa dược nước nhà, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu bán tổng hợp carbocistein quy mô 1,0kg/mẻ”. 2 Với mục tiêu: “Xây dựng được quy trình bán tổng hợp carbocistein quy mô 1kg/mẻ đạt hàm lượng theo tiêu chuẩn BP2007”. [...]... phản ứng có dung tích lớn mà hiệu suất và độ tinh khiết sản phẩm không cao nên chúng tôi đã chọn phương pháp tinh chế sản phẩm bằng acid  Tổng hợp quy mô 1, 0kg/ mẻ 27 Bảng 3.10: Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 1, 0kg/ mẻ Khối Khối lượng STT lượngLMCA (g) CHM (g) 1 2 3 4 VNaOH 7,5M (ml) 1100,00 1100,00 1100,00 1100,00 650,00 2500,0 650,00 2500,0 650,00 2500,0 650,00... dự kiến 3.3 Nâng cấp quy trình tổng hợp quy mô 1kg/ mẻ Sau khi thực hiện các thí nghiệm khảo sát, chúng tôi đã tổng kết lại các điều kiện thích hợp nhất cho phản ứng tổng hợp SCMC từ L-CHM là: + Sục nitơ trong suốt quá trình phản ứng + Tỷ lệ mol MCA: L-CHM= 1,1: 1 + Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ phòng Tiến hành nâng cấp quy mô mẻ theo quy trình 3.1.2, kết quả thu được như sau:  Quy mô tổng hợp 100g/mẻ... dung nghiên cứu  Khảo sát quy trình tổng hợp SCMC từ L-cystin và L-cystein hydroclorid monohydrat, chọn nguồn nguyên liệu thích hợp để tiến hành nâng cấp quy mô mẻ Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất quá trình tổng hợp SCMC khi tiến hành nâng cấp quy mô mẻ 16  Khẳng định cấu trúc của sản phẩm carbocistein tổng hợp được  Tinh chế carbocistein đạt tiêu chuẩn BP 2007 2.3 Phương pháp nghiên. .. lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 500g/mẻ Khối Khối lượng STT lượngLMCA (g) CHM (g) 1 2 3 4 540,00 540,00 540,00 540,00 320,00 320,00 320,00 320,00 Trung bình VNaOH 7,5M (ml) 1230,0 1230,0 1230,0 1230,0 Khối lượng SCMC (g) 496,35 493,10 494,42 500,54 496,10 Hiệu suất (%) T°nc (°C ) 90,12 89,53 89,77 90,88 204,5-205,5 204-205 204,5-205,5 205-206 90,10 Nhận xét: Khi tiến hành ở quy mô lớn... sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 100g/mẻ Khối STT lượngLCHM (g) 1 2 3 4 110,00 110,00 110,00 110,00 Khối lượng MCA (g) 65,00 65,00 65,00 65,00 Trung bình VNaOH 7,5M (ml) 250,0 250,0 250,0 250,0 Khối lượng SCMC (g) 102,23 101,96 102,49 102,41 102,28 Hiệu suất (%) T°nc (°C ) 91,12 90,88 91,35 91,28 204-205 204,5-205,5 204,5-205,5 204,5-205,5 91,16  Tổng hợp quy mô 500g/ mẻ Bảng... dư, phản ứng tổng hợp SCMC từ L-CHM diễn ra ổn đinh và dễ thưc hiện hơn Từ đó, chọn L-CHM làm nguyên liệu tổng hợp SCMC quy mô 1kg/ mẻ, tiến hành một số khảo sát ảnh hưởng tới hiệu suất khi nâng cấp quy trình tổng hợp * Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng tổng hợp carbocistein từ L- Cystein hydroclorid monohydrat Chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố: Tỷ lệ mol MCA: L-CHM, nhiệt... cúm người trong tế bào biểu mô đường hô hấp, do vậy, ức chế sự lây nhiễm virus cúm A [34] Carbocistein còn được sử dụng hiệu quả trong bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính nhờ tác dụng long đờm, chống viêm và chống oxy hóa [17,19,34] Có bằng chứng chứng minh rằng carbocistein có tác dụng tốt ở những bệnh nhân có sử dụng corticosteroid dạng hít thường xuyên, bệnh nhân hen suyễn [26] Carbocistein được sử dụng... monohydrat và L-cystin được tổng hợp tại phòng thí nghệm Tổng hợp hóa dược, và các hóa chất, dung môi khác có nguồn gốc Mỹ, Trung Quốc và thiết bị của phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược, Bộ môn Công Nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội 2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu Bảng 2.1: Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu STT Tên nguyên liệu và hóa chất Nguồn gốc 1 Acid hydrocloric Trung Quốc 2 Acid monocloacetic... của chất nhầy [1,17,19,28,29,31] Trong một nghiên cứu khác, các tác giả chỉ ra rằng SCMC có tác dụng làm lỏng dịch nhầy đường hô hấp theo cơ chế làm gãy cầu nối disulfid của các glycoprotein (còn gọi là mucoprotein) làm cho tan chất nhày nhớt đặc quánh [17,19] Tác dụng chống oxy hóa: trên invitro, carbocistein có tác dụng chống oxy hóa Nhóm thioester của carbocistein có thể bị oxy hóa bởi các mẩu oxy... bằng SKLM và đo nhiệt độ nóng chảy  SKLM: Tính giá trị hệ số lưu giữ Rf  Dung môi hòa tan: dung dịch HCl 1M  Hệ dung môi chạy sắc ký: n-Butanol: Acid acetic băng: Nước cất= 6:2:2  Thuốc thử hiện màu: Dung dịch Ninhydrin 1% trong aceton  Tinh chế sản phẩm được tiến hành bằng các phương pháp kết tinh trong các dung môi thích hợp, hoặc trong nước ở pH thích hợp 2.3.3 Xác định cấu trúc sản phẩm  . thực hiện đề tài Nghiên cứu bán tổng hợp carbocistein quy mô 1, 0kg/ mẻ”. 2 Với mục tiêu: “Xây dựng được quy trình bán tổng hợp carbocistein quy mô 1kg/ mẻ đạt hàm lượng theo tiêu chuẩn BP2007” Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 100g/mẻ 26 Bảng 3.9 Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp Carbocistein quy mô 500g/mẻ 26 Bảng 3.10 Kết. NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CARBOCISTEIN QUY MÔ 1, 0KG/ MẺ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2014 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI DƯƠNG VĂN KHOA NGHIÊN