Nghiên cứu tổng hợp mesna qua trung gian thioester

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ DUNG MÃ SINH VIÊN: 1201076 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MESNA QUA TRUNG GIAN THIOESTER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2017 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ DUNG MÃ SINH VIÊN: 1201076 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MESNA QUA TRUNG GIAN THIOESTER 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 – 2017 LỜI CÁM ƠN Lời xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Văn Hải Ths Đào Nguyệt Sương Huyền - hai người thầy tạo điều kiện cho theo đuổi đam mê nghiên cứu khoa học, tìm tòi mở mang kiến thức Tôi cảm thấy may mắn thầy cô tận tình hướng dẫn, bảo động viên, khích lệ từ ngày tham gia nghiên cứu khoa học suốt quãng thời gian thực khóa luận Tôi vô biết ơn xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Đình Luyện ThS Nguyễn Văn Giang cho nhiều lời khuyên, kinh nghiệm quý giá hành trang để vững bước đường đời Tôi xin chân thành cám ơn DS Đỗ Duy Trung bạn Nguyễn Gia Anh Tuấn nhiệt tình giúp đỡ từ ngày đầu làm khóa luận Đồng thời, xin cám ơn tất thầy cô thuộc Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia, phòng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình thực khóa luận Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới người bạn sát cánh bên suốt quãng thời gian sinh viên Đặc biệt bạn tổ Kỹ thuật hóa dược không ngần ngại giúp đỡ tôi, vượt qua khó khăn học tập sống Cuối cùng, dành lời cám ơn chân thành đến bố mẹ - người yêu thương nguồn động viên tinh thần lớn để có ngày hôm Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Dung MỤC LỤC DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 ĐẶC ĐIỂM HÓA HỌC CỦA MESNA 1.1.1 Cấu trúc hóa học 1.1.2 Tính chất lý hóa 1.2 ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ - DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA MESNA 1.2.1 Dược động học 1.2.2 Tác dụng dược lý 1.2.3 Chỉ định 1.2.4 Liều dùng cách dùng 1.2.5 Biệt dược 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MESNA 1.3.1 Tổng hợp nguyên liệu muối natri (kali) 2-halogenoethansulfonat 1.3.2 Tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat 1.3.3 Tổng hợp mesna qua trung gian thioester 11 1.3.4 Tổng hợp mesna qua trung gian muối ethyl 2-xanthogenatoethansulfonat 13 1.3.5 Tổng hợp mesna qua trung gian trithiocarbonat 15 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 NGUYÊN LIỆU 17 2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 18 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 18 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.4.1 Tổng hợp hóa học 19 2.4.2 Phương pháp tối ưu hiệu suất thí nghiệm 19 2.4.3 Kiểm tra độ tinh khiết 20 2.4.4 Xác định cấu trúc 20 2.4.5 Phương pháp định lượng 21 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ, BÀN LUẬN 22 3.1 TỔNG HỢP NATRI 2-CLOROETHANSULFONAT 22 3.1.1 Tổng hợp hóa học 22 3.1.2 Tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 22 3.2 TỔNG HỢP TRUNG GIAN THIOESTER 25 3.2.1 Tổng hợp hóa học 25 3.2.2 Tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 26 3.3 TỔNG HỢP MESNA 28 3.3.1 Tổng hợp hóa học 28 3.3.2 Tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 29 3.4 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT 32 3.4.1 SKLM 32 3.4.2 Đo nhiệt độ nóng chảy 32 3.4.3 Định lượng 32 3.4.4 Tinh chế mesna 33 3.5 KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC 34 3.5.1 Kết phân tích phổ khối lượng 34 3.5.2 Kết phân tích phổ hồng ngoại 34 3.5.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 35 3.5.4 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 35 3.6 BÀN LUẬN 36 3.6.1 Về tổng hợp hóa học 36 3.6.2 Về cấu trúc sản phẩm 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 4.1 KẾT LUẬN 45 4.2 KIẾN NGHỊ 45 DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR Carbon-13-Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon) H-NMR Proton - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử đvC Đơn vị cacbon h Giờ H% Hiệu suất phản ứng IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) m Khối lượng MeOH Methanol MS Mass spectrometry (Phổ khối lượng) Rf Retention factor (Hệ số lưu giữ) SKLM Sắc ký lớp mỏng Tonc Nhiệt độ nóng chảy xt Xúc tác V Thể tích DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục nguyên vật liệu 17 Bảng 2.2.Danh mục dụng cụ, thiết bị 18 ảng 3.1 M hóa yếu tố khảo sát thí nghiệm ……………………… 23 ảng 3.2 Kết phản ứng tổng hợp chất 23 Bảng 3.3 Dự đoán giá trị kết cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 24 ảng 3.4 Kết thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 24 Bảng 3.5 Mã hóa yếu tố khảo sát thí nghiệm 26 ảng Kết phản ứng tổng hợp chất 27 Bảng 3.7 Dự đoán giá trị kết cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 28 ảng 3.8 Kết thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 28 Bảng 3.9 Mã hóa yếu tố khảo sát thí nghiệm 30 ảng 3.1 Kết phản ứng tổng hợp chất 30 Bảng 3.11 Dự đoán giá trị kết cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 31 ảng 3.12 Kết thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 31 Bảng 3.13 Kết giá trị Rf , Tonc, hàm lượng chất tổng hợp 32 Bảng 3.14 Kết trình tinh chế mesna 33 ảng 3.15 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) chất 34 ảng 3.16 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) chất 34 ảng 3.1 Kết phân tích phổ 1H-NMR chất 35 ảng 3.18 Kết phân tích phổ 13C-NMR chất 36 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ H nh 1.1 Cấu trúc hóa học mesna H nh 1.2 Sơ đồ chuyển hóa mesna thể H nh 1.3 Cơ chế giải độc chất chuyển hóa ifosfamid mesna H nh 1.4 Cơ chế giải độc acrolein mesna H nh 1.5 Cơ chế giải độc mesna cách tăng đào thải cystein H nh Sơ đồ phản ứng Strecker H nh Sơ đồ tổng hợp natri 2-bromoethansulfonat H nh 1.8 Sơ đồ tổng hợp kali 2-cloroethansulfonat từ carbyl sulfat H nh Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat 10 H nh 1.1 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat 11 H nh 1.11 Sơ đồ tổng hợp mesna từ số thioester 12 H nh 1.12 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat 13 H nh 1.13 Tổng hợp mesna theo phương pháp C H Schramm 14 H nh 1.14 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo phương pháp J Leveque cộng - Hướng 14 H nh 1.15 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo phương pháp tác giả J Leveque cộng - Hướng 15 H nh 1.1 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian trithiocarbonat 15 H nh 2.1 Sơ đồ tổng hợp mesna từ 1,2-dicloroethan qua trung gian thioester 19 H nh 2.2 Nguy n tắc phương pháp chuẩn độ iod 21 H nh 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất từ 1,2-dicloroethan 22 H nh 3.2 Sơ đồ tổng hợp natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat 25 H nh 3.3 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian thioester 29 H nh 3.4 Sơ đồ phản ứng tạo sản phẩm phụ muối disulfonat 36 H nh 3.5 Cơ chế S-alkyl hóa 37 H nh Cơ chế tổng hợp mesna 39 ĐẶT VẤN ĐỀ Hóa trị liệu đóng vai trò quan trọng tr nh điều trị ung thư Tuy nhiên, bên cạnh hiệu mang lại gây tác dụng không mong muốn ảnh hưởng đến chất lượng sống bệnh nhân độc tính tr n đường tiết niệu sản phẩm chuyển hóa oxazaphosphorin [14, 22, 29] Để hạn chế độc tính này, mesna đ sử dụng chứng minh đem lại hiệu cao so với liệu pháp phòng ngừa độc tính tr n đường tiết niệu cổ điển (dùng thuốc lợi tiểu để kích thích niệu, kiềm hóa nước tiểu; nhỏ trực tiếp hợp chất thiol vào bàng quang) lại có hạn chế chi phí điều trị trung bình bệnh nhân cao nhiều [25, 28] Theo nghiên cứu dược lý cho thấy mesna tương đối không độc hại, có khoảng điều trị rộng, an toàn lâm sàng không can thiệp vào hệ thống tác dụng oxazaphosphorin [14] Do đó, nghiên cứu tổng hợp mesna đẩy mạnh để đáp ứng nhu cầu cung ứng nguồn nguyên liệu làm thuốc giảm thiểu chi phí Cho đến nay, đ có phương pháp tổng hợp chính, là: tổng hợp qua trung gian guanidin, thioester, trithiocarbonat ethyl 2-sulfoethyl xanthat Hiện nay, nước ta đ tổng hợp mesna theo đường guanidin trithiocarbonat [2, 3] Nhằm cung cấp th m sở cho việc phân tích, đánh giá phương pháp tổng hợp mesna để tối ưu hóa quy tr nh tổng hợp thực đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp mesna qua trung gian thioester” với mục tiêu là: Tổng hợp mesna đạt tiêu hàm lượng theo tiêu chuẩn dược điển Anh 2015 (BP 2015) từ nguyên liệu 1,2-dicloroethan qua trung gian thioester CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶC ĐIỂM HÓA HỌC CỦA MESNA 1.1.1 Cấu trúc hóa học H n 1.1 Cấu trúc hóa học mesna  Công thức phân tử: C2H5NaO3S2  Phân tử lượng: 164,2 đvC  Thành phần: 14,63% C; 3,07% H; 14% Na; 29,24% O; 39,06% S  Danh pháp IUPAC: natri 2-sulfanylethansulfonat 1.1.2 Tính chất lý hóa  Bột tinh thể trắng vàng nhạt, dễ hút ẩm Tan tự nước, tan ethanol (96o), không tan cyclohexan Nhiệt độ nóng chảy > 240oC [30]  Mesna hợp chất có chứa nhóm thiol, hóa tính thể tính chất nhóm -SH Nhóm thiol tương tự như nhóm hydroxyl, với nguyên tử oxi thay nguyên tử lưu huỳnh Do tạo thioether, thioester…[4] - Tính acid Hợp chất có chứa nhóm thiol thể tính acid rõ rệt (đặc biệt môi trường có pH từ 10,0 - 11,0) môi trường base tạo anion thiolat RSH + OH-→ H2O +RSDung dịch mesna % nước có pH từ 4,5 - 6,0 [30] - Tính khử: Dễ bị oxy hóa peroxyd, oxy, halogen, ion oxyd kim loại [4] - Vai trò nuclephil: Nhóm thiol phân tử đóng vai trò nucleophil, nên tham gia phản ứng cộng phản ứng [27] PHỤ LỤC P ụ lục 1.1 Phổ đồ IR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 1.2 Phổ đồ IR mesna tổng hợp từ 1,2 -dicloroethan P ụ lục 1.3 Phổ đồ IR mesna chuẩn P ụ lục 2.1 Phổ đồ MS trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 2.2 Phổ đồ MS mesna tổng hợp từ 1,2 dicloroethan P ụ lục 2.3 Phổ đồ MS mesna chuẩn P ụ lục 3.1 Phổ đồ 1H-NMR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 3.2 Phổ đồ 1H-NMR mở rộng trung gian natri 2-(benzoylthio)ethan sulfonat (1) P ụ lục 3.3 Phổ đồ 1H-NMR mở rộng trung gian natri 2-(benzoylthio)ethan sulfonat (2) P ụ lục 3.4 Phổ đồ 1H-NMR mesna tổng hợp từ 1,2 dicloroethan P ụ lục Phổ đồ 1H-NMR mesna chuẩn P ụ lục Phổ đồ 13C-NMR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục Phổ đồ 13C-NMR mesna tổng hợp từ 1,2 dicloroethan P ụ lục 1.1 P ổ đồ IR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 1.2 P ổ đồ IR mesna tổng ợp từ 1,2-dicloroethan P ụ lục 1.3 P ổ đồ IR mesna c uẩn P ụ lục 2.1 P ổ đồ MS trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 2.2 P ổ đồ MS mesna tổng ợp từ 1,2-dicloroethan P ụ lục 2.3 P ổ đồ MS mesna c uẩn P ụ lục 3.1 P ổ đồ 1H-NMR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục 3.2 P ổ đồ 1H-NMR mở rộng trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat (1) P ụ lục 3.3 P ổ đồ 1H-NMR mở rộng trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat (2) P ụ lục 3.4 P ổ đồ 13C-NMR trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat P ụ lục P ổ đồ 1H-NMR mesna tổng ợp từ 1,2-dicloroethan P ụ lục P ổ đồ 1H-NMR mesna c uẩn P ụ lục P ổ đồ 13C-NMR mesna tổng ợp từ 1,2-dicloroethan ... PHÁP TỔNG HỢP MESNA 1.3.1 Tổng hợp nguyên liệu muối natri (kali) 2-halogenoethansulfonat 1.3.2 Tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat 1.3.3 Tổng hợp mesna qua trung gian. .. tích, đánh giá phương pháp tổng hợp mesna để tối ưu hóa quy tr nh tổng hợp thực đề tài: Nghiên cứu tổng hợp mesna qua trung gian thioester với mục tiêu là: Tổng hợp mesna đạt tiêu hàm lượng theo... Tổng hợp mesna qua trung gian thioester Tác giả A Reiner cộng [31] đ tiến hành tổng hợp mesna sau (h nh 1.10) H n 1.10 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat Tổng