Nghiên cứu tổng hợp thuốc chữa bệnh tiểu đường metformin hydrochiloride

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== NGUYỄN THỊ THU HẠNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP THUỐC CHỮA BỆNH TIỂU ĐƢỜNG METFORMIN HYDROCHLORIDE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu Ngƣời hƣớng dẫn khoa học GS.TS Nguyễn Văn Tuyến HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp đƣợc hoàn thành phòng Hóa Dƣợc - Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Trong suốt trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận, nỗ lực thân, em nhận đƣợc giúp đỡ Ban giám hiệu nhà trƣờng, thầy cô giáo khoa Hóa học – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Tuyến ngƣời tạo điều kiện cho em đƣợc làm thực nghiệm phòng Hóa dƣợc, chuyên viên kĩ thuật phòng Hóa dƣợc - Viện hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện để em học tập hoàn thành tốt khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Văn Tyến, ngƣời tận tình giúp đỡ, bảo em suốt thời gian học tập, hƣớng dẫn, giúp chỉnh sửa hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến ngƣời thân bạn bè chia sẻ, động viên, giúp đỡ em suốt trình làm hoàn thành khóa luận Do lần em đƣợc làm quen với việc nghiên cứu, điều kiện thời gian trình độ hạn chế, nên khóa luận không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp quý báu thầy giáo, cô giáo để khóa luận em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 08 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Hạnh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Khái quát bệnh tiểu đƣờng 1.1.1 Phân loại bệnh tiểu đường 1.1.2 Các thuốc điều trị bệnh tăng đường huyết 1.1.3 Quan niệm y học cổ truyền bệnh tiểu đường 1.1.4 Các thuốc Đông y điều trị bệnh tiểu đường .5 1.2 Thuốc chữa bệnh tiểu đƣờng Metformin hydrochloride 1.2.1 Tổng quan Metformin hydrochloride 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước .8 1.2.4 Các phương pháp nghiên cứu 10 1.3 Tổng quan phƣơng pháp xác định cấu trúc hợp chất hữu 17 1.3.1 Điểm nóng chảy (Mp) 17 1.3.2 Độ quay cực ([α]D) 18 1.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 18 1.3.4 Phổ khối lượng (Mass spectrocopy, MS) 20 CHƢƠNG II THỰC NGHIỆM 21 2.1 Mục tiêu khóa luận 21 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu, nguyên liệu thiết bị 21 2.3 Định tính phản ứng kiểm tra độ tinh khiết hợp chất sắc kí lớp mỏng 24 2.4 Định lƣợng phản ứng 25 2.5 Phƣơng pháp thực nghiệm .25 2.6 Tổng hợp Metformin hydrochloride 26 2.7 Nghiên cứu kết tinh metformin hydrochloride 26 2.8 Nghiên cứu xác định độc tính cấp (LD50) metformine hydrochloride 27 2.9 Nghiên cứu hàm lƣợng metformine hydrochloride theo phƣơng pháp HPLC-MS) 27 CHƢƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Tổng hợp metformine hydrochloride 28 3.2 Nghiên cứu kết tinh metformine hydrochloride 31 3.3 Nghiên cứu xác định độc tính cấp (LD50) metformine hydrochloride 32 3.4 Hàm lƣợng metformin hydrochloride theo phƣơng pháp HPLC 34 KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 13 C- NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic Resonance Spectromotry) DMSO Dimethyl sulfoxide Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton H- NMR (1H Nuclear Magnetic Resonance Spectromotry) HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao (High Performance Liquid Chromatography) IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) MS Phổ khối lƣợng va chạm điện tử ( Electron Impact-Mass Spectrometry) Rf Hệ số di chuyển H, C Độ chuyển dịch hóa học proton cacbon Ppm Phần triệu ( parts per million ) S Singlet CHCl3 Clorofom EtOH Etanol MW Microwave MeOH Metanol OMe Methoxy DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1: Các thiết bị sử dụng phòng thí nghiệm .22 Bảng 2: Các dụng cụ sử dụng phòng thí nghiệm 23 Hình 1: Phổ 1H-NMR chất metformin hydrochloride 29 Hình 2: Phổ 13C-NMR chất metformin hydrochloride 30 Hình 3: Đồ thị mối tƣơng quan liều dùng số chuột chết 34 Hình 4: Sắc kí đồ HPLC metformin hydrochloride 36 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Quá trình tổng hợp calci cyanamid Sơ đồ 1.2: Quá trình tổng hợp 1-cyanoguanidine Sơ đồ 1.3: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride Sơ đồ 1.4: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride theoShapiro Sơ đồ 1.5: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride theo Shalmashi Sơ đồ 1.6: Chuyển hóa tiền chất metformin Sơ đồ 1.7: Tổng hợp dẫn xuất metformin 10 MỞ ĐẦU Tiểu đƣờng bệnh nguy hiểm thuộc hệ nội tiết, đe doạ nghiêm trọng sức khoẻ ngƣời gây nhiều biến chứng nguy hiểm, đặc biệt tiểu đƣờng tuýp II (chiếm tới 90-95%) Theo Hiệp hội giới tiểu đƣờng, tử vong bệnh đứng hàng thứ tƣ nƣớc phát triển, bệnh gây nhiều tai biến nguy hiểm nhƣ: mù loà giảm thị lực ngƣời trƣởng thành; đoạn chi không tai nạn nhiều ngƣời bình thƣờng từ 15-40 lần; suy thận giai đoạn cuối nên cần phải chạy thận thay thận nhân tạo; gây biến chứng tim mạch nguy hiểm Theo ƣớc tính, giới có 194 triệu ngƣời mắc bệnh tiểu đƣờng chiếm tới 5,1% dân số giới, ƣớc tính đến năm 2025 số ngƣời bị bệnh tiểu đƣờng 333 triệu ngƣời Theo thống kê năm 2008, tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đƣờng Việt Nam 5% dân số (khoảng 4,5 triệu ngƣời) 7,2% thành phố lớn TP Hồ Chí Minh có 800.000 ngƣời mắc bệnh Trong danh sách thuốc thiết yếu WHO 2007 danh mục thuốc thiết yếu Bộ Y tế, metformin thuốc tiểu đƣờng đƣợc sử dụng theo đƣờng uống chữa bệnh tiểu đƣờng tuýp II Metformin làm chậm hấp thụ đƣờng ruột non; ngăn cản gan chuyển đƣờng dự trữ vào máu giúp thể sử dụng insulin tự nhiên hiệu Nhƣ tổng hợp đƣợc metformin chủ động sản xuất đƣợc loại thuốc thiết yếu để chữa bệnh tiểu đƣờng tuýp II, làm tăng thêm lựa chọn, tăng tính hiệu việc chữa bệnh tiểu đƣờng chủ động sản xuất thuốc generic chữa bệnh tiểu đƣờng giá rẻ Việt Nam Vì vậy, tiến hành lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp thuốc chữa bệnh tiểu đường metformin hydrochloride” có ý nghĩa lớn khoa học thực tiễn CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Khái quát bệnh tiểu đƣờng 1.1.1 Phân loại bệnh tiểu đường Bệnh tiểu đƣờng nhóm bệnh rối loạn chuyển hóa cacbohydrat hoóc môn insulin tụy bị thiếu hay giảm tác động thể, biểu mức đƣờng máu cao; giai đoạn phát thƣờng làm bệnh nhân tiểu nhiều, tiểu ban đêm làm khát nƣớc Bệnh tiểu đƣờng nguyên nhân nhiều bệnh hiểm nghèo, điển hình bệnh tim mạch vành, tai biến mạch máu não, mù mắt, suy thận, liệt dƣơng, hoại thƣ, v.v Bệnh tiểu đƣờng đƣợc chia thành hai loại nhƣ sau: Tiểu đƣờng tuýp I: Tiểu đƣờng tuýp I bệnh tự miễn hệ thống miễn dịch thể phản ứng lại phá huỷ tế bào  sản xuất insulin đảo tuỵ Sự thiếu hụt insulin dẫn đến tăng glucose máu thƣờng dẫn đến biến chứng mãn tính Khoảng 5-10% tổng số bệnh nhân mắc bệnh tiểu đƣờng thuộc loại I, phần lớn xảy trẻ em ngƣời trẻ tuổi ([...]... khóa luận - Nghiên cứu tổng hợp thuốc chữa bệnh tiểu đƣờng metformin hydrochloride - Ngiên cứu kết tinh metformin hydrochloride trong các dung môi khác nhau - Đƣa ra quy trình tổng hợp với hiệu suất tối ƣu - Nghiên cứu xác định cấu trúc các hợp chất tổng hợp đƣợc bằng phƣơng pháp hóa lý hiện đại nhƣ phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (1H-NMR) - Xác định độc tính cấp LD50 của thuốc chữa bệnh tiểu đƣờng metformin. .. chất về metformin 9 O R-S-S-R + NH NH2 O S R N N-Br N-S-R O O N N H R=cyclohexan R=Ph Sơ đồ 1.7: Tổng hợp các dẫn xuất của metformin Nhằm làm tăng hiệu quả sử dụng của metformin, Rao và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các phức chất của metformin với Cu và Ni Các phức này đã đƣợc nghiên cứu hoạt tính hạ đƣờng huyết Kết quả nghiên cứu cho thấy các chất này có hoạt tính cao hơn nhiều so với metformin. .. so với metformin [11] Kết quả nghiên cứu của Bentefrit và các cộng sự về tổng hợp phức chất của metformin với platin cho thấy phức chất tetrachloro (metformin) platin (IV) có hoạt tính kìm hãm sự tăng sinh của dòng tế bào ung thƣ P388 tƣơng tự nhƣ Cis-platin [4] Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của metformin cho thấy, hợp chất metformin không chỉ có tác dụng chữa bệnh tiểu đƣờng tuýp 2 rất hiệu quả... C4H11N5.HCl 2.7 Nghiên cứu kết tinh metformin hydrochloride Metformine hydrochloride đƣợc làm sạch bằng cách kết tinh trong các dung môi khác nhau: aceton, metanol, etanol 26 2.8 Nghiên cứu xác định độc tính cấp (LD50) của metformine hydrochloride Liều độc LD50 đƣợc nghiên cứu tại Khoa Sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Đối tượng nghiên cứu Thuốc thử: chất metformin hydrochloride... và cộng sự đã tổng hợp đƣợc hàng trăm dẫn chất biguanid Các dẫn chất này đã đƣợc nghiên cứu hoạt tính hạ đƣờng huyết H2N H3C NH.HCl H3C NH NH H3C N C NH C NH2 HCl H3C C N C N H2N 1400C metformin hydrochloride Sơ đồ 1.4: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride theo Shapiro Năm 2008, Anvar Shalmashi [13] đã đƣa ra phƣơng pháp mới để tổng hợp metformin hydrochloride Phản ứng điều chế metformin đƣợc... thực tiễn * Bƣớc 3: Tổng hợp metformin hydrochloride: 1-Cyanoguanidine đƣợc phản ứng với dimethylamin hydrochloride ở nhiệt độ cao nhận đƣợc metformin hydrochloride Quá trình phản ứng đƣợc mô tả trong sơ đồ sau: H2N C NH CN NH + t0C (CH3)2NH.HCl NH CH 3 H2N C NH CN CH3 NH HCl metformin hydrochloride Sơ đồ 1.3: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride Mặc dù phƣơng pháp tổng hợp metformin từ những... NH H3C N C NH C NH2 HCl H3C C N C N H2N MW 5min, 540W Sơ đồ 1.5: Quá trình tổng hợp metformin hydrochloride theo Shalmashi Gần đây đã có một số công trình nghiên cứu tạo các dẫn xuất của metformin nhằm tăng hiệu quả sử dụng của nó trong điều trị bệnh tiểu đƣờng Kristiina và các cộng sự [8] đã tổng hợp đƣợc một số tiền chất của metformin nhƣ mô tả trong sơ đồ 1.6 và sơ đồ 1.7 Các chất này có khả năng... mô lớn để tổng hợp 1-cyanoguianidine (tên khác là dicyano diamide) 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Metformin đƣợc mô tả năm 1957 nhƣ chất có hoạt tính hạ đƣờng huyết và năm 1979 đƣợc đƣa ra thị trƣờng ở Pháp nhƣng đến tận 1994 mới đƣợc FDA cho phép lƣu hành để chữa bệnh tiểu đƣờng tuýp 2 ở Mỹ [5] Metformin hydrochloride (N,N-dimethylimidodicarbonimidic diamide hydrochloride) đƣợc tổng hợp bởi Shapiro... dựng đƣờng chuẩn metformine hydrochloride: Cân 2mg metformin hydrochloride chuẩn đƣợc pha loãng trong MeOH với các nồng độ nhƣ sau: 2mg/ml, 0.4mg/ml, 0.2mg/ml, 0.1mg/ml Điều kiện và thiết bị phân tích: Sử dụng hệ thiết bị HPLC Agilent 1100, Detector DAD, bƣớc sóng 254nm Pha động H2O: MeOH= 35:65 27 CHƢƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp metformine hydrochloride Tổng hợp metformine hydrochloride... NH Các thuốc thuộc nhóm biguanide bao gồm: metformin, phenformin và buformin Hiện nay metformin là thuốc đang đƣợc sử dụng phổ biến nhất, vì ít gây tăng axit lactic trong máu hơn Các biguanide là thuốc chống tăng đƣờng huyết, không gây hạ đƣờng huyết Thuốc tác dụng chủ yếu ngoài tuỵ, không có tác dụng kích thích tế bào  tuyến tuỵ bài tiết insulin 4 1.1.2.3 Thuốc chống tăng đường huyết sau ăn (thuốc ... luận - Nghiên cứu tổng hợp thuốc chữa bệnh tiểu đƣờng metformin hydrochloride - Ngiên cứu kết tinh metformin hydrochloride dung môi khác - Đƣa quy trình tổng hợp với hiệu suất tối ƣu - Nghiên cứu. .. generic chữa bệnh tiểu đƣờng giá rẻ Việt Nam Vì vậy, tiến hành lựa chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp thuốc chữa bệnh tiểu đường metformin hydrochloride” có ý nghĩa lớn khoa học thực tiễn CHƢƠNG I TỔNG... y học cổ truyền bệnh tiểu đường 1.1.4 Các thuốc Đông y điều trị bệnh tiểu đường .5 1.2 Thuốc chữa bệnh tiểu đƣờng Metformin hydrochloride 1.2.1 Tổng quan Metformin hydrochloride