Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ nghiên cứu tổng hợp mesna dạng acid làm thuốc giải độc trong hóa trị liệu ung thư

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MESNA DẠNG ACID LÀM THUỐC GIẢI ĐỘC TRONG HÓA TRỊ LIỆU UNG THƯ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MESNA DẠNG ACID LÀM THUỐC GIẢI ĐỘC TRONG HÓA TRỊ LIỆU UNG THƯ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS Đào Nguyệt Sương Huyền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Nguyễn Đình Luyện, ThS Đào Nguyệt Sương Huyền người trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Hải, ThS Nguyễn Văn Giang CN Phan Tiến Thành thầy giáo, cô giáo, anh chị kĩ thuật viên môn Công nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập nghiên cứu môn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu toàn thể thầy cô giáo Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập trường Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè chỗ dựa vững chắc, nguồn động viên to lớn em sống học tập Do thời gian làm thực nghiệm kiến thức thân có hạn, nên khóa luận không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô, bạn bè để khóa luận hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Quốc Khánh MỤC LỤC DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT C-NMR Natri 2-bromoethansulfonat Carbon-13-Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy H-NMR (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon) Proton - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy AcOH CTCT CTPT đvC EtOH h H2O Hpư IR m (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) Natri 2-cloroethansulfonat 2-S-thioroni ethansulfonat Acid acetic Công thức cấu tạo Công thức phân tử Đơn vị cacbon Ethanol Giờ Nước cất Hiệu suất phản ứng Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) Khối lượng MS n-BuOH nl Rf SKLM sp t Tonc V xt Mass spectrometry (Phổ khối lượng) n-Butanol Nguyên liệu Retention factor (Hệ số lưu giữ) Sắc ký lớp mỏng Sản phẩm Thời gian Nhiệt độ nóng chảy Thể tích Xúc tác 13 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư sức khỏe cộng đồng vấn đề ngày quan tâm hầu giới Theo thống kê tổ chức Y tế giới WHO (2/2014), có tới 14 triệu ca mắc ung thư vào năm 2012, dự kiến số báo động lên tới 22 triệu người hai thập niên Hơn 60% tổng số trường hợp ung thư giới xảy châu Phi, châu Á, Trung Nam Mỹ, chiếm khoảng 70% ca tử vong [3] Chi phí điều trị ung thư toàn giới tính đến năm 2010 lên đến số 1160 nghìn tỷ USD [3] Với chi phí đắt đỏ, nguồn nhập thuốc điều trị hỗ trợ điều trị ung thư chủ yếu từ nước phát triển Anh, Mỹ, Pháp, Đức,…là hạn chế việc điều trị nước nghèo, nước phát triển, có Việt Nam Có nhiều phương pháp điều trị ung thư phẫu thuật, xạ trị, hóa trị liệu, sinh trị liệu Trong đó, hóa trị liệu phương pháp phổ biến phác đồ điều trị ung thư, điển hình oxazaphosphorin ifosfamid, cyclophosphamid với số biệt dược Holoxan, Endoxan có tác dụng hiệu nhiều loại ung thư khác Tuy nhiên lại có độc tính cao tủy xương, thận bàng quang Để hạn chế độc tính lên thận bàng quang Mesna lựa chọn bắt buộc kèm theo phác đồ điều trị, Mesna có khả tạo liên kết với chất chuyển hóa gây độc tính oxazaphosphorin [11], [20] Hiện nay, tất biệt dược có thành phần Mesna công ty nước sản xuất phân phối, với số lượng lớn chi phí cao gây nhiều khó khăn bất lợi cho người bệnh Việt Nam Dựa tình hình thực tế nhu cầu sử dụng, tiến hành đề tài “Nghiên cứu tổng hợp Mesna dạng acid làm thuốc giải độc hóa trị liệu ung thư” với mục tiêu là: Tổng hợp mesna từ nguyên liệu 1,2-dibromoethan 1,2-dicloroethan Kiểm tra độ tinh khiết khẳng định cấu trúc sản phẩm tổng hợp CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Mesna 1.1.1 Cấu trúc hóa học tính chất lý hóa a) Cấu trúc hóa học Hình 1.1 Cấu trúc hóa học Mesna - Công thức phân tử: C2H5NaO3S2 Phân tử lượng: 164,17 đvC Thành phần: 14,63% C; 3,07% H; 14% Na; 29,24% O; 39,06% S Danh pháp IUPAC: Natri 2-sulfanylethan-1-sulfonat Tên thường gọi: Mesna [5] b) Tính chất lý hóa - Hình thức cảm quan: Bột tinh thể trắng vàng nhạt, dễ hút ẩm Độ tan: Tan tự nước, tan ethanol (96%), không tan - cyclohexan Dung dịch 10% nước có pH từ 4,5 - 6,0 [5][13] 1.1.2 Đặc điểm dược lý, dược động học a) Đặc điểm dược động học: Khi dùng liều 800 mg mesna, thời gian bán thải mesna chất chuyển hóa mesna disulfur máu tương ứng 0,36 1,17 Mesna tích phân bố 0,652 lít/kg độ thải huyết tương 1,23 lít/kg/giờ Thuốc không thấm vào mô Với liều mesna tiêm tĩnh mạch, sinh khả dụng trung bình mesna có hoạt tính bàng quang 50% Toàn liều dùng thải qua nước tiểu vòng sau tiêm [1] Mesna liên kết với protein huyết tương khoảng 70% [13] Hình 1.2 Chuyển hóa mesna tiêm hấp thu vào tĩnh mạch b) Đặc điểm tác dụng dược lý: Mesna (natri - mercaptoethansulfonat) tương tác hóa học với chất chuyển hóa độc (bao gồm acrolein) thuốc chống ung thư ifosfamid cyclophosphamid có nước tiểu, nên ngăn ngừa giảm tỷ lệ mức độ độc bàng quang (ví dụ viêm bàng quang chảy máu, huyết niệu) thuốc gây Ngoài ra, mesna làm tăng đào thải cystein, chất phản ứng hóa học với acrolein góp phần vào tác dụng bảo vệ đường tiết niệu mesna [1] Sau sử dụng đường uống tiêm tĩnh mạch, mesna nhanh chóng bị dime hóa huyết tương, tạo thành hợp chất disulfur không hoạt tính dimesna, mesna-cystein, mesna-glutathion hợp chất khác Cả mesna dimesna nhanh chóng thải trừ qua thận Dimesna trải qua trình lọc cầu thận sau đó, phần ba lượng chuyển hóa trở mesna ống thận nhờ enzym glutathion reductase Trong nước tiểu, mesna liên kết với acrolein thông qua nhóm sulfhydryl (-SH) tự cấu trúc tạo liên kết trực tiếp với liên kết đôi acrolein Quá trình chuyển đổi 4-hydroxycyclophosphamid thành acrolein bị ức chế mesna Cả hai yếu tố góp phần vào ức chế gắn acrolein vào protein bề mặt tế bào bàng quang, có khả làm hạn chế độc tính cyclophosphamid Nồng độ mesna nước tiểu cao nhiều so với nồng độ mesna huyết tương, điều giúp nhanh chóng thải trừ acrolein khỏi hệ thống nước tiểu Tuy nhiên, mesna tác dụng bảo vệ, chống lại độc tính thần kinh dùng oxazaphosphorin (Holoxan, Endoxan, Ixoten) [11] Như biết, hầu hết tế bào thể có chứa hợp chất thiol, điển hình glutathion (GSH) GSH tripeptid gồm glutamat, glycin cystein Các tế bào bảo vệ chống lại hoạt chất có hại GSH nghiên cứu rộng rãi tổng quan lại số báo Các nhóm thiol tự trung tâm chế bảo vệ tế bào GSH kết hợp, cách tự nhiên xúc tác enzyme (transferases GSH), với số nhóm chức hóa học định Ví dụ, GSH dễ dàng hình thành liên kết liên hợp với epoxid, clo-hydrocacbon, gốc tự nhóm điện tử khác, tạo hợp chất dạng thioete Điều thường làm cho phân tử độc hại tăng khả hòa tan nước, tạo thuận lợi cho tiết chất độc [20] Trong cấu trúc phân tử mình, mesna có nhóm thiol (-SH) nên có khả giải độc với chế tương tự GSH Mặt khác, mesna khả vào hầu hết tế bào nên không cản trở tác dụng ifosfamid với khối u Vì vậy, mesna sử dụng ngày rộng rãi việc hỗ trợ điều trị ung thư oxazaphosphorin Mesna có tác dụng tiêu chất nhầy, dùng làm thuốc long đờm [1], [7] Vào đầu năm 1970, thử nghiệm lâm sàng mesna (UCB 3983; Mistabron) bệnh phế quản thực Sau đó, Mistabron bán thị trường hãng Dược phẩm UCB Pháp Mistabron sử dụng cho số rối loạn, chủ yếu trẻ em, bao gồm việc điều trị bệnh phổi tắc nghẽn (obstructive lung diseases), viêm phế quản mãn tính, phòng chống hội chứng xẹp phổi sau phẫu thuật (postoperative atlectasis), ho, tình trạng hen nặng nguy kịch hay hen ác tính (Status asthmaticus), xơ nang (cystic fibrosis), bệnh quản chứng hẹp sau viêm ống nghe (post inflammatory stenosis of the auditory tube) Một số nghiên cứu chứng minh Mistabron có tác dụng hiệu việc điều trị bệnh hô hấp [20], dù có số trường hợp hiệu điều trị thấp Cơ chế hoạt động tiêu nhầy Mistabron cho liên quan đến phá vỡ cầu disulfur phân tử chất nhầy, làm giảm độ nhớt chất nhầy, tăng khả tiêu đờm thuốc [7], [20] Ngoài ra, mesna sử dụng co-enzym (co-enzym M) tham gia vào trình tổng hợp khí metan vi khuẩn Methanobacterium hermoautotrophicum từ nguyên liệu hữu [7], [20] 1.1.3 Chỉ định, chống định thận trọng • Chỉ định 10 Mesna định để dự phòng tác dụng độc hại đường tiết niệu dùng hóa trị liệu ifosfamid cyclophosphamid • Chống định Người mẫn với mesna với hợp chất thiol khác • Thận trọng Ðã có báo cáo dị ứng với mesna, người bệnh có rối loạn tự miễn, đa số uống liều mesna cao Các triệu chứng bao gồm từ mẫn nhẹ đến phản ứng phản vệ toàn thân Mesna thuốc dự phòng viêm bàng quang chảy máu cyclophosphamid ifosfamid, dự phòng làm giảm nhẹ tác dụng không mong muốn độc hại khác ifosfamid cyclophosphamid Ðể đạt tác dụng bảo vệ cách đầy đủ, cần phải dùng mesna trước sau liều ifosfamid cyclophosphamid [1] Mesna không dự phòng viêm bàng quang chảy máu tất người bệnh Có tới 6% số người bệnh có dùng mesna bị huyết niệu (độ 2, theo TCYTTG nặng hơn) Vì cần lấy mẫu nước tiểu buổi sáng để xét nghiệm hồng cầu trước dùng ifosfamid cyclophosphamid Khi cho mesna với ifosfamid cyclophosphamid theo cách dùng dẫn, huyết niệu xuất tùy theo mức độ nghiêm trọng mà giảm liều ngừng thuốc Mesna tác dụng dự phòng huyết niệu bệnh lý khác gây nên, ví dụ giảm tiểu cầu [1] Do chứa alcol benzylic, lọ thuốc nhiều liều không dùng cho trẻ sơ sinh trẻ nhỏ, phải dùng cách thận trọng cho bệnh nhi lớn tuổi Có thể gây dương tính giả xét nghiệm ceton niệu người điều trị với mesna [1] 1.1.4 Liều dùng, đường dùng biệt dược • Cách dùng: Mesna tiêm tĩnh mạch uống Dạng tiêm tĩnh mạch uống có dạng viên nén [1] 31 3.3 Xác định cấu trúc Để xác định cấu trúc sản phẩm, tiến hành ghi phân tích phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1HNMR) Cacbon-13 (13C-NMR) Kết phổ trình bày cụ thể sau: 3.2.1 Phổ hồng ngoại (IR) Phổ đồ IR trình bày từ phụ lục 1.1 đến 1.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại trình bày bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết phân tích phổ hồng ngoại sản phẩm Đỉnh hấp thụ CTCT Nhóm chức đặc trưng (ѵ, cm- Phụ lục C-H no -SO3C-Br -SO3C-Cl -NH2 -[NH2]+ -C=N+ -SO3- ) 2948 1204, 1045 682, 580 1195, 1043 806, 604 3300, 3088 2727, 2226 1653 1199, 1041 1.1 1.2 1.3 Nhận xét: - Trên phổ IR xuất đỉnh hấp thụ đặc trưng nhóm chức tương ứng với công thức dự kiến 3.2.2 Phổ khối lượng (MS) Phổ đồ MS trình bày từ phụ lục 2.1 đến 2.6 Kết phân tích phổ MS trình bày bảng 3.5 32 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ MS sản phẩm CTCT, CTPT KLPT (g/mol) 211,00 C2H4BrNaO3S 166,55 C2H4ClNaO3S m/z 606,8 [3M-Na]142,9 [M-Na]182,9 [M-H]- Phụ lục 2.1 2.2 2.3 184,23 185 [M+H]+ C3H8N2O3S2 2.4 141 142,19 [M-H]- 2.5 C2H6O3S2 164,17 C2H5NaO3S2 140,9 [M-Na]- 2.6 Nhận xét: - Thông qua kết phân tích phổ MS bảng 3.3 3.4 cho thấy chất có píc phân tử có số khối số khối dự kiến 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) Cacbon-13 (13C-NMR) 3.2.2.1 Phổ 1H-NMR Phổ đồ 1H-NMR trình bày từ phụ lục 3.1 đến 3.7 Kết phân tích phổ H-NMR trình bày bảng 3.6 33 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ 1H-NMR sản phẩm CTCT H-NMR (500 MHz, D2O-d6), δ(ppm) Phụ lục 3,43 (2H, t, J = 7,5 Hz, H-1) 3.1 3,67 (2H, t, J = 7,5 Hz, H-2) 3.2 3,35 (2H, t, J = 7,0 Hz, H-1) 3.3 3,86 (2H, t, J = 7,0 Hz, H-2) 3.4 3,29 (2H, t, J = 7,0 Hz, H-2) 3.5 3,48 (2H, t, J = 7,0 Hz, H-1) 3.6 2,75 (2H, m, H-2) 3.7 3,06 (2H, m, H-1) Ghi chú: δ: Độ chuyển dịch hóa học, m: multiplet, , t - triplet 3.2.2.2 Phổ 13C-NMR Phổ 13C-NMR trình bày phụ lục 4.1 4.2 Kết phân tích phổ 13CNMR trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết phân tích phổ 13C-NMR sản phẩm CTCT 13 C-NMR (125 MHz, D2O-d6), δ(ppm) Phụ lục 23,99 (C-2) 4.1 53,17 (C-1) 18,38 (C-2) 4.2 54,35 (C-1) 34 3.4 Bàn luận 3.3.1 Về phản ứng tổng hợp hóa học 3.3.1.1 Phản ứng tổng hợp muối 2-halogenoethansulfonat Phản ứng tiến hành dựa sở “phản ứng Strecker” báo cáo từ năm 1868 [23] Phản ứng tiến hành để điều chế muối alkyl sulfonat thông qua phản ứng nhân theo chế S N2 muối sulfit với hợp chất halogeno-alkyl Phản ứng thực dung môi phân cực, áp suất khí áp suất cao, nhiều nhiệt độ khác muối amoni, natri, kali sulfit sử dụng cho phản ứng Đồng thời, alkyl halogenid (ví dụ như: methyl iodid, ethyl iodid), benzyl halogenid, cloro ceton phản ứng với muối sulfit Vì phản ứng hữu dụng để tổng hợp alkyl sulfonat với độ tinh khiết cao Phương trình phản ứng tổng quát chế thể hình 3.1 [2], [23] Hình 3.1 Cơ chế phản ứng tổng hợp muối alkyl sulfonat • Với nguyên liệu đầu vào 1,2-dibromoethan: Trong trình thực phản ứng, khó pha dung dịch Na 2SO3 tác giả C S Marvel M S Sparberg đưa (2,25 g Na2SO3 hòa tan ml nước cất) - Khi cố gắng hòa tan dung dịch Na 2SO3 biện pháp đun nóng xảy tượng tủa Na2SO3 bình nhỏ giọt thành bình cầu phản ứng nhỏ giọt chậm thời gian 15 phút, làm ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng 35 - Khi hòa tan lượng Na2SO3 vào toàn lượng nước sử dụng cho hai pha nhỏ giọt vào 1,2-dibromoethan ethanol gây tượng tủa - Na2SO3 thay đổi dung môi đột ngột Vì trình tiến hành phản ứng, tổng lượng nước dung môi giữ nguyên, tăng lượng nước hòa tan Na 2SO3 giảm tương ứng lượng nước pha lại Quá trình tổng hợp tạo lượng nhỏ muối disulfonat, có R f nhỏ Rf sản phẩm natri 2-bromoethansulfonat Hình 3.2 Muối 1,2-ethandisulfonat 1,2-dibromoethan có nguyên tử halogen Br, halogen có độ âm điện yếu Cl, F có bán kính nguyên tử lớn Cl, F nên nguyên tử Br linh động, dễ tách khỏi phân tử halogeno-alkyl Vì vậy, phản ứng S N2 xảy tốt, không cần xúc tác cho hiệu suất cao Phản ứng tiến hành với tỉ lệ 1,2-dibromoethan:natri sulfit = 3:1 chọn biện pháp đun sôi hỗn hợp 1,2-dibromoethan dung môi nhỏ từ từ dung dịch natri sulfit vào hỗn hợp • Với nguyên liệu đầu vào dicloroethan Tác giả R Bai cộng khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng xúc tác, tỉ lệ mol dicloroethan:natri sulfit thời gian phản ứng; tỉ lệ mol 1,2-dicloroethan:natri sulfit = 4:1 Tuy nhiên điều kiện phòng thí nghiệm, việc thu hồi lượng 1,2-dicloroethan dư để tái sử dụng nhiều công sức khó đảm bảo độ tinh khiết Vì tỉ lệ sử dụng khóa luận 3:1 đảm bảo hiệu suất phản ứng (72,52%) Kết khảo sát tỉ lệ thành phần dung môi nước:ethanol phản ứng bảng 3.1 thể ảnh hưởng tỉ lệ thành phần dung môi tới hiệu suất phản ứng - Ở tỉ lệ nước:ethanol thấp, hỗn hợp dung môi chứa nhiều ethanol làm cho natri sulfit khó tan vào dung môi, giảm tiếp xúc 1,2-dicloroethan natri sulfit làm Hpư thấp 36 - Ở tỉ lệ nước:ethanol tăng dần hiệu suất tăng lên tới giá trị cao sau giảm dần Nguyên nhân 1,2-dicloroethan không tan nước nên dùng tỉ lệ nước:ethanol lớn (8:5 9:5) độ tan 1,2-dicloroethan hỗn hợp dung môi giảm, làm ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng Thực tế tiến hành phản ứng tỉ lệ nước:ethanol cao (tỉ lệ 8:5, 9:5) 1,2-dicloroethan không tan hết hỗn hợp dung môi tạo lớp dầu phía đáy bình cầu Quá trình khảo sát cho thấy tỉ lệ nước:ethanol = 6:5 7:5 có hiệu suất cao Tuy nhiên thời gian hỗn hợp phản ứng đồng tỉ lệ 7:5 ngắn tỉ lệ 6:5 nên rút ngắn thời gian phản ứng Các phản ứng khóa luận sử dụng tỉ lệ nước:ethanol = 7:5 3.3.1.2 Phản ứng tổng hợp muối 2-S-thiouroni ethansulfonat Phản ứng tổng hợp muối 2-S-thiouroni ethansulfonat dễ thực từ nguyên liệu natri 2-bromoethansulfonat natri 2-cloroethansulfonat Thời gian phản ứng không lâu, natri 2-bromoethansulfonat 2h natri 2-cloroethansulfonat 9h Hiệu suất phản ứng cao không chênh lệch nhiều (65% < Hpư < 70%) Đối với phản ứng từ natri 2-cloroethansulfonat, khóa luận tiến hành khảo sát số xúc tác ảnh hưởng đến phản ứng KBr KI Việc lựa chọn hai xúc tác mà không sử dụng xúc tác đồng phản ứng tổng hợp natri 2cloroethansulfonat sản phẩm 2-S-thiouroni ethansulfonat tan nước lạnh nên sau phản ứng cần lọc tủa thu sản phẩm loại bỏ xúc tác nguyên liệu dư pha nước cách dễ dàng Cơ chế xúc tác KBr KI giải thích qua phản ứng Finkelstein, thể qua hình sau [22]: 37 Hình 3.3 Cơ chế xúc tác KBr KI phản ứng tổng hợp 2-S-thiouroni ethansulfonat Hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào lượng dung môi nước sử dụng, lượng dung môi tăng hiệu suất giảm dần Nguyên nhân gây giảm hiệu suất: - Lượng dung môi lớn làm giảm va chạm tiếp xúc nguyên liệu với nguyên liệu, nguyên liệu với xúc tác - Lượng dung môi lớn làm hòa tan phần sản phẩm Kết hợp với kết thực nghiệm độ tan bão hòa nguyên liệu thioure nước, khóa luận lựa chọn lượng dung môi sử dụng gấp đến lần lượng nguyên liệu thioure (thể tích:khối lượng) Nếu không sử dụng xúc tác KBr KI tỉ lệ cần Nếu sử dụng xúc tác KBr KI tỉ lệ khoảng 2,5 3; cần phải thêm lượng dung môi để hòa tan xúc tác Lựa chọn xúc tác: Bảng kết khảo sát ảnh hưởng số xúc tác đến hiệu suất phản ứng (bảng 3.2) hiệu suất có tăng sử dụng xúc tác cho phản ứng Tuy nhiên, sử dụng xúc tác (KBr KI) hiệu suất tăng lên không nhiều mà giá thành nguyên liệu KI lần giá nguyên liệu KBr Vì vậy, nhóm nghiên cứu đề xuất lựa chọn KBr làm chất xúc tác cho phản ứng tổng hợp 2-S-thiouroni ethansulfonat 3.3.1.3 Phản ứng tổng hợp acid 2-mercaptoethansulfonic • Giai đoạn phản ứng tổng hợp guanidini 2-mercaptoethansulfonat Cơ chế phản ứng công phân tử amoni ion amid vào nguyên tử C thể qua sơ đồ sau: Hình 3.4 Cơ chế phản ứng amoniac phân 2-S-thiouroni ethansulfonat Phản ứng ammoniac phân xảy nhanh dễ dàng Nhưng có số khó khăn thực điều chỉnh nhiệt độ, điểm dừng phản ứng xử lý phản ứng sau kết thúc - Điều chỉnh nhiệt độ: phản ứng cần đun nóng chậm nồi cách thủy Khi đun nóng hỗn hợp phản ứng nhanh, NH3 bay nhiều làm phản ứng xảy 38 không hoàn toàn Lượng NH3 sử dụng nên mức tối thiểu sử dụng lượng NH3 nhiều không tìm thấy tác dụng có lợi cho - phản ứng [18] Thời gian phản ứng: thời gian trình amoniac phân diễn nhanh, khoảng từ 12 – 15 phút Hết thời gian phản ứng, cấp nhiệt với môi trường phản ứng kiềm làm sản phẩm (có nhóm thiol – SH) phản ứng với nhau, tạo sản phẩm disulfur khó tách làm giảm hiệu suất phản ứng (hình 3.6) Vì nên dừng phản ứng sau đun nóng tối đa 10 phút, sau để yên nhiệt độ phòng khoảng 2h để phản ứng kết thúc tạo muối guanidini 2-mercaptoethansulfonat Hình 3.5 Phản ứng tạo sản phẩm phụ disulfur - dimesna - Xử lý phản ứng trước chạy sắc kí: phản ứng sử dụng dung dịch NH đậm đặc nên có lượng nước định khối phản ứng Mà khối phản ứng cất nhiệt độ cao hay kéo dài thời gian cất nhiệt độ thấp cấu trúc sản phẩm có gốc thiol dễ bị oxy hóa tạo disulfur (hình 3.6) Vì trình cất cần thêm dung môi bay tốt ethanol tuyệt đối hay methanol cần thiết bị hút chân không tốt để đẩy nhanh trình cất, giảm thời gian sản phẩm tiếp xúc với nhiệt tránh tạo sản phẩm phụ Trong trình làm phản ứng xử lý sau phản ứng cần sục khí trơ đậy nắp bình cầu, tránh sản phẩm tiếp xúc với oxy không khí tạo sản phẩm phụ khó tách • Giai đoạn chạy sắc kí thu sản phẩm Giai đoạn thực cột trao đổi ion, khó tránh khỏi tác động môi trường (to, O2) tới sản phẩm Khi tiến hành sắc kí nguyên liệu guanidini 2mercaptoethansulfonat hòa tan lượng dung môi tối thiểu để trình chạy sắc kí diễn nhanh Có thể giảm thiểu ảnh hưởng yếu tố nhiệt 39 độ cách đặt cốc chứa phân đoạn acid 2-mercaptoethansulfonic chậu nước đá Quá trình cất loại bỏ dung môi chạy sắc kí (ở nước) tiến hành giống trình cất đến khô hỗn hợp phản ứng giai đoạn Với lượng nước nhiều (khoảng 30 - 40 ml) nên bước khó trình thực khóa luận môn 3.3.2 Về kết phổ 3.3.2.1 Phổ hồng ngoại (IR) Trên phổ hồng ngoại sản phẩm xuất dải hấp thụ đặc trưng cho nhóm chức, cụ thể sau (Bảng 3.5 phụ lục 1.1 tới 1.3): - Ba phổ hồng ngoại ba chất I, II, III có dải hấp thụ đặc trưng gốc - -SO3- với số sóng xung quanh vùng 1200 1043 Hai phổ hai hợp chất I II có dải hấp thụ C-Br, C-Cl rõ 580 - 682; 604 806 tương ứng Hợp chất III có dải hấp phụ đặc trưng nhóm amin -NH với số sóng 3300 3088; -[NH2]+ với số sóng 2727 2226; -C=N+ với số sóng 1653 3.3.2.2 Phổ khối lượng (MS) Trên phổ đồ xuất píc phân tử có số khối số khối dự kiến, cụ thể sau (Bảng 3.6, phụ lục 2.1 tới 2.6): - Phổ đồ phụ lục 2.1 xuất píc phân tử [3M-Na] - (m/z = 606,8) phù hợp - với KLPT hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat, M = 211,00) Phổ đồ phụ lục 2.2 xuất píc phân tử [M-Na] - (m/z = 142,9) phù hợp - với KLPT hợp chất II (natri 2-cloroethansulfonat, M = 166,55) Phổ đồ phụ lục 2.3 2.4 xuất píc phân tử [M-H] - (m/z = 182,9) [M+H]+ (m/z = 185) phù hợp với KLPT hợp chất III (2-S-thiouroni - ethansulfonat, M = 184,23) Phổ đồ phụ lục 2.5 (mẫu 1, tđun=10p) xuất píc phân tử [M-H]- (m/z = 141) phù hợp với KLPT mesna dạng acid - acid 2-mercaptoethansulfonic (M = 142,19); phổ đồ phụ lục 2.6 (mẫu 2, tđun=24h) xuất píc phân tử, píc phân tử [M-Na]- (m/z = 140,9) phù hợp với KLPT mesna (M = 164,17), píc phân tử [M’-Na]- (m/z = 302,8) [M’-2Na+H]- (m/z = 280,8) 40 phù hợp với KLPT dimesna (M = 326,32) Điều khẳng định thời gian đun ảnh hưởng tới sản phẩm tạp tạo thành Khi thời gian đun kéo dài môi trường phản ứng có pH cao làm sản phẩm mesna bị oxy hóa thành dimesna, tạp khó tách khỏi sản phẩm Vì cần kiểm soát thời gian, nhiệt độ, môi trường phản ứng để giảm thiểu lượng tạp tạo thành 3.3.2.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Dựa vào phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Cacbon-13 để khẳng định chắn cấu trúc hợp chất a) Phổ 1H-NMR Phổ đồ sản phẩm có tín hiệu cho phép nhận biết dạng proton số lượng proton Kết trình bày bảng 3.7, cụ thể sau - Trên phổ đồ 1H-NMR hợp chất I II tương ứng xuất tín hiệu δ = 3,43 3,55 thể cho proton vị trí C đứng cạnh nhóm –SO3- Điều chứng tỏ phản ứng sulfo hóa xảy Bên cạnh đó, tín hiệu proton vị trí C2 đứng cạnh nguyên tử halogen với δ tương ứng chất (lần lượt 3,67 δ = 3,86) phản ứng sulfo hóa vào nguyên tử halogen - Điều hoàn toàn phù hợp với kết mong muốn [Phụ lục 3.1 đến 3.4] Trên phổ đồ hợp chất III có tín hiệu δ = 3,29 thể cho proton vị trí C2 đứng cạnh nhóm thiouroni Điều nói lên phản ứng tổng hợp xảy - [Phụ lục 3.5 3.6] Trên phổ đồ acid 2-mercaptoethansulfonic có tín hiệu δ = 2,75 thể cho proton vị trí C2 đứng cạnh nhóm –SH Điều chứng tỏ phản ứng ammoniac phân xảy Bên cạnh đó, tín hiệu δ = 3,06 proton vị trí C đứng cạnh nhóm -SO3H trình chạy sắc kí trao đổi ion loại bỏ ion dương guanidini tạo mesna dạng acid [Phụ lục 3.7] b) Phổ 13C-NMR Phổ đồ sản phẩm có tín hiệu cho phép nhận biết dạng nguyên tử C số lượng nguyên tử C Kết trình bày bảng 3.8 chất phân tích có nguyên tử C phù hợp với cấu trúc phân tử dự kiến [Phụ lục 4.1 4.2] 41 Kết phân tích phổ IR, MS, 1H-NMR, 13 C-NMR cho phép khẳng định cấu trúc hợp chất tổng hợp phù hợp với cấu trúc hợp chất dự kiến KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Từ kết nghiên cứu trình bày đây, rút số kết luận sau: - Đã tổng hợp mesna dạng acid từ hai nguyên liệu 1,2-dicloroethan 1,2-dibromoethan qua trung gian guanidini 2-mercaptoethansulfonat Khóa luận khảo sát số yếu tổ ảnh hưởng tới hiệu suất trình tổng hợp điều chỉnh số yếu tố tỉ lệ nguyên liệu, lượng dung môi để phù hợp với - điều kiện thực nghiệm môn Đã khẳng định cấu trúc sản phẩm thông qua kết phân tích phổ IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR Đề xuất 42 Với kết thực khó khăn trình làm khóa luận, có số đề xuất sau: - Tiếp tục hoàn thiện quy trình để tổng hợp sản phẩm mesna tạp, đạt - tiêu chuẩn Dược điển Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng, cải tiến quy trình để nâng cao - hiệu suất trình tổng hợp Thực tổng hợp mesna từ nguyên liệu khác ethylen clorobromid, ethylen clohydrin hay qua trung gian khác TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Y Tế (2007), Dược thư quốc gia Việt Nam, tr 2215-2221 Nguyễn Đình Luyện (2007), Kỹ thuật hoá dược I, Trường Đại học Dược Hà Nội, tr 26-36 Tiếng Anh Agency for Research on Cancer (2014), "Global battle against cancer won't be won with treatment alone effective prevention measures urgently needed to prevent cancer crisis", Cent Eur J Public Health, 22(1), pp 23, 28 Bai R., Zhang R., Qi H., Yan X and Chen L (2014), "Preparation of Sodium Sulfonates Using by Copper as Catalyst", Asian Journal of Chemistry, 26(21), pp 7226-7228 British Pharmacopoeia 2009 Catlin W.E., Jenkins A.M., Chemical process for producing beta-chloro ethane sulfonates 1958, US 2839573 Cutler Murray J (2010), "Pharmacokinetics and Therapeutic Uses of Mesna", University of Western Ontario - Electronic Thesis and Dissertation Repository Jarý J., Grossmann V., Doležal S., Labsk´ J (1989), "Preparation of sodium 2-mercapto-[14C]ethanesulfonate", Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, 27(8), pp 965-969 Leveque J., Barbarin N., Palacio M., Sulfanyl derivatives and their use as synthesis intermediates 2011, US 8084638 10 Marvel C S., Sparberg M S (2003), "Sodium 2-Bromoethanesulfonate", Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc., pp 11 Monach P A., Arnold L M., Merkel P A (2010), "Incidence and prevention of bladder toxicity from cyclophosphamide in the treatment of rheumatic diseases: a data-driven review", Arthritis Rheum, 62(1), pp 9-21 12 Otto E., Otto N., Process of preparing salts of the chloroethane sulphonic acid 1932, US 1888794 13 Pharmaceutical Press (2009), "Mesna", Martindale, pp 1449-1450 14 Reiner A., Process for the preparation of mercaptoethansulfonic acid and sodium salt thereof 1990, US 4939291 15 Roger A., Harry E., Marvel C.S., Preparation of halogen alkanesulphonic acids 1936, US2036249 16 Schramm C H., Xanthogenato-sulfonates and process for the preparation of mercaptoalkanesulfonates 1954, US 2694723 17 Schramm C H., Karlson R.H., Preparation of guanidinium mercaptoalkanesulfonate 1954, US 2695310 18 Schramm C H., Lemaire Henry, Karlson R H (1955), "The Synthesis of Mercaptoalkanesulfonic Acids", Journal of the American Chemical Society, 77(23), pp 6231-6233 19 Schramm C H., Walling C T., Preparation of chloroalkanesulfonates 1957, US 2797239 20 Shaw I C., Graham M I (1987), "Mesna—a short review", Cancer Treatment Reviews, 14(2), pp 67-86 21 Tsuchiya Daisuke, Tabata Masayuki, Moriyama Katsuhiko, Togo Hideo (2012), "Efficient Swern oxidation and Corey–Kim oxidation with ion-supported methyl sulfoxides and methyl sulfides", Tetrahedron, 68(34), pp 6849-6855 22 Wang Zerong (2010), "Finkelstein Reaction", Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, John Wiley & Sons, Inc 23 Wang Zerong (2010), "Strecker Reaction", Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, John Wiley & Sons, Inc PHỤ LỤC Phụ lục 1.1 Phổ đồ IR hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat) Phụ lục 1.2 Phổ đồ IR hợp chất II (natri 2-cloroethansulfonat) Phụ lục 1.3 Phổ đồ IR hợp chất III (2-S-thiouroni thansulfonat) Phụ lục 2.1 Phổ đồ MS hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat) Phụ lục 2.2 Phổ đồ MS hợp chất II (natri 2-cloroethansulfonat) Phụ lục 2.3 Phổ đồ MS hợp chất III (2-S-thiouroni ethansulfonat - negative) Phụ lục 2.4 Phổ đồ MS hợp chất III (2-S-thiouroni ethansulfonat - positive) Phụ lục 2.5 Phổ đồ MS mesna dạng acid (acid 2-mercaptoethansulfonic) Phụ lục 2.6 Phổ đồ MS mesna dimesna Phụ lục 3.1 Phổ đồ 1H-NMR hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat) Phụ lục 3.2 Phổ đồ 1H-NMR mở rộng hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat) Phụ lục 3.3 Phổ đồ 1H-NMR hợp chất II (natri 2-cloroethansulfonat) Phụ lục 3.4 Phổ đồ 1H-NMR mở rộng hợp chất II (natri 2-cloroethansulfonat) Phụ lục 3.5 Phổ đồ 1H-NMR hợp chất III (2-S-thiouroni ethansulfonat) Phụ lục 3.6 Phổ đồ 1H-NMR mở rộng hợp chất III (2-S-thiouroni ethansulfonat) Phụ lục 3.7 Phổ đồ 1H-NMR acid 2-mercaptoethansulfonic Phụ lục 4.1 Phổ đồ 13C-NMR hợp chất I (natri 2-bromoethansulfonat) Phụ lục 4.2 Phổ đồ 13C-NMR acid 2-mercaptoethansulfonic [...]... nguy cơ độc cho thận cao, trong trường hợp này, tổng liều mesna tương đương với 160% liều thuốc chống ung thư đã cho [1] Liều uống mesna bằng 40% liều thuốc chống ung thư đã dùng, được chia làm 3 lần cách nhau 4 giờ bắt đầu từ 2 giờ trước khi tiêm thuốc chống ung thư, như vậy tổng liều mesna tương đương với 120% liều thuốc chống ung thư Một cách khác, liều ban đầu mesna (20% liều thuốc chống ung thư) ... tiêm tĩnh mạch mesna bằng 20% liều thuốc chống ung thư (trọng lượng/trọng lượng) cho làm 3 lần cách nhau 4 giờ kể từ khi bắt đầu tiêm thuốc chống ung thư Mỗi lần tiêm mesna trong vòng 15 - 30 phút; như vậy tổng liều mesna tương đương với 60% liều thuốc chống ung thư Phác đồ này lặp lại mỗi khi dùng thuốc chống ung thư Riêng từng liều mesna có thể gia tăng tới 40% liều thuốc chống ung thư và cho 4 lần... sẽ thu được tinh thể mesna CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu Khóa luận sử dụng nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị của phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược – Bộ môn Công nghiệp Dược, bao gồm: Bảng 2.1 Danh mục các nguyên liệu STT 1 4 2 3 5 6 7 9 10 Nguyên liệu, hóa chất 1,2-dibromoethan 1,2-dicloroethan Acid hydrochloric Bột đồng Dung dịch NH3 đậm đặc Ethanol... biệt dược: Delinar, Mesnex, Mestian, Neper, Urometixan, Mistabron, Mitexan,…[13] Biệt dược đang được sử dụng ở Việt Nam là Urometixan, Mistabron 12 1.2 Tổng quan về phương pháp tổng hợp Mesna 1.2.1 Tổng hợp Mesna qua trung gian guanidini 2-mercaptoethansulfonat Quá trình tổng hợp mesna qua trung gian guanidini 2-mercaptoethansulfonat được thể hiện tổng quát qua sơ đồ dưới đây Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp Mesna. .. (mỗi liều bằng 40% liều thuốc chống ung thư) cho vào lúc 2 và 6 giờ sau khi tiêm tĩnh mạch Có thể dùng bất cứ phác đồ nào khi cho uống cyclophosphamide [1] Nếu thuốc chống ung thư được tiêm truyền nhỏ giọt trong 24 giờ thì tiêm tĩnh mạch liều mesna bằng 20% tổng liều thuốc chống ung thư, sau đó truyền nhỏ giọt tĩnh mạch liều mesna bằng 100% tổng liều của thuốc chống ung thư trong 24 giờ, tiếp theo... Trung Quốc Đức Trung Quốc Thụy Sỹ Đức Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc Việt Nam Thụy Sỹ Mỹ Mỹ Mỹ Mỹ Đức Đức Đức Đức Trung Quốc Đức Đức 2.3 Nội dung nguyên cứu • Tổng hợp Mesna qua trung gian guanidini 2-mercaptoethansulfonat từ 2 nguyên liệu 1,2-dicloroethan và 1,2-dibromoethan theo hình 2.1 22 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp mesna • Sơ bộ kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM với hệ dung môi thích hợp. .. trúc phân tử, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; máy AscendTM 500 tại Khoa Hóa Học - Trường ĐH KHTN - ĐH Quốc Gia Hà Nội 24 CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ, BÀN LUẬN 3.1 Tổng hợp hóa học Khóa luận đã thực hiện tổng hợp Mesna qua trung gian guanidini 2mercaptoethansulfonat từ hai nguyên liệu ban đầu là 1,2-dibromoethan và 1,2dicloroethan 3.1.1 Phản ứng tổng hợp natri 2-halogenoethansulfonat... thể trắng Lọc lấy tủa và sấy chân không tới khô được sản phẩm mesna có màu trắng 1.2.2 Tổng hợp Mesna qua trung gian natri benzoylthioethansulfonat Tác giả Alberto Reiner và cộng sự tiến hành tổng hợp mesna theo hình 1.4 Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian natri benzoylthioethansulfonat theo tác giả Alberto Reiner và cộng sự a) Tổng hợp natri benzoylthioethansulfonat Chuẩn bị bình cầu 1 lít cùng... bị hỗn hợp 1 gồm 100 g natri 2-bromoethansulfonat trong 350 ml nước cất Chuẩn bị hỗn hợp 2 gồm 69 g acid thiobenzoic trong 350 ml nước cất Thêm dần 42 g natri bicarbonat vào hỗn hợp 2, sau đó lọc hỗn hợp 2 để loại bỏ hết tạp có chứa trong dung dịch acid thiobenzoic Dịch thu được cùng hỗn hợp 1 cho vào một bình cầu, sau đó được khuấy trộn và đun ở 85-90oC trong 16h Cuối phản ứng thu được hỗn hợp màu... mạch liều mesna bằng 60% tổng liều thuốc chống ung thư trong 12 giờ nữa Lần tiêm truyền cuối cùng 12 giờ có thể được thay thế bằng 3 lần tiêm tĩnh mạch, mỗi lần bằng 20% liều thuốc chống ung thư cách nhau 4 giờ, mũi tiêm đầu tiên cho 4 giờ sau khi ngừng truyền, một cách khác, có thể cho uống 3 liều, mỗi liều bằng 40% liều thuốc chống ung thư, liều thứ 1 cho khi ngừng truyền đã thực hiện trong 24 giờ,