Nghiên cứu tổng hợp mesna qua trung gian thioester

Để hạn chế độc tính này, mesna đ được sử dụng và chứng minh là đem lại hiệu quả cao hơn so với các liệu pháp phòng ngừa độc tính tr n đường tiết niệu cổ điển dùng thuốc lợi tiểu để kích

LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành

nhất tới TS Nguyễn Văn Hải và Ths Đào Nguyệt Sương Huyền - hai người thầy

đã tạo điều kiện cho tôi theo đuổi đam mê nghiên cứu khoa học, tìm tòi mở mang kiến thức Tôi luôn cảm thấy may mắn vì đã được thầy cô tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và luôn động viên, khích lệ tôi ngay từ những ngày đầu tiên tham gia nghiên cứu khoa học cho đến suốt quãng thời gian tôi thực hiện khóa luận

Tôi vô cùng biết ơn và xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Đình Luyện

và ThS Nguyễn Văn Giang đã cho tôi rất nhiều lời khuyên, kinh nghiệm quý giá là

hành trang để tôi vững bước trên con đường đời

Tôi xin chân thành cám ơn DS Đỗ Duy Trung và bạn Nguyễn Gia Anh

Tuấn đã nhiệt tình giúp đỡ tôi từ những ngày đầu làm khóa luận Đồng thời, tôi

cũng xin cám ơn tất cả các thầy cô thuộc Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia, phòng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận

Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới những người bạn đã luôn sát cánh bên tôi trong suốt quãng thời gian sinh viên Đặc biệt là các bạn trong tổ Kỹ thuật hóa dược đã không ngần ngại giúp đỡ tôi, cùng tôi vượt qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống

Cuối cùng, tôi dành lời cám ơn chân thành nhất đến bố mẹ tôi - những người luôn yêu thương và là nguồn động viên tinh thần lớn nhất để tôi có được như ngày hôm nay

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 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 ĐẶC ĐIỂM HÓA HỌC CỦA MESNA 2

1.1.1 Cấu trúc hóa học 2

1.1.2 Tính chất lý hóa 2

1.2 ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ - DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA MESNA 3

1.2.1 Dược động học 3

1.2.2 Tác dụng dược lý 4

1.2.3 Chỉ định 6

1.2.4 Liều dùng và cách dùng 6

1.2.5 Biệt dược 7

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MESNA 7

1.3.1 Tổng hợp nguyên liệu muối natri (kali) 2-halogenoethansulfonat 7

1.3.2 Tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat 9

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 2 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 3 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 của 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 của 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 của 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 quả phân tích phổ khối lượng 34

3.5.2 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại 34

3.5.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 35

3.5.4 Kết quả 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 của sản phẩm 41

CHƯƠNG 4 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)

1

H-NMR Proton - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) CTCT Công thức cấu tạo

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 các nguyên vật liệu 17

Bảng 2.2.Danh mục các dụng cụ, thiết bị 18

ảng 3.1 M hóa các yếu tố khảo sát trong thí nghiệm 1 ……… 23

ảng 3.2 Kết quả của các phản ứng tổng hợp chất 1 23

Bảng 3.3 Dự đoán các giá trị kết quả cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 1 24

ảng 3.4 Kết quả thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 1 24

Bảng 3.5 Mã hóa các yếu tố khảo sát trong thí nghiệm 2 26

ảng 3 Kết quả của các phản ứng tổng hợp chất 2 27

Bảng 3.7 Dự đoán các giá trị kết quả cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 2 28

ảng 3.8 Kết quả thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 2 28

Bảng 3.9 Mã hóa các yếu tố khảo sát trong thí nghiệm 3 30

ảng 3.1 Kết quả của các phản ứng tổng hợp chất 3 30

Bảng 3.11 Dự đoán các giá trị kết quả cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 3 31

ảng 3.12 Kết quả thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 3 31

Bảng 3.13 Kết quả giá trị R f , Tonc, hàm lượng của các chất tổng hợp được 32

Bảng 3.14 Kết quả của quá trình tinh chế mesna 33

ảng 3.15 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) của các chất 34

ảng 3.16 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) của các chất 34

ảng 3.1 Kết quả phân tích phổ 1 H-NMR của các chất 35

ảng 3.18 Kết quả phân tích phổ 13 C-NMR của các chất 36

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

H nh 1.1 Cấu trúc hóa học của mesna 2

H nh 1.2 Sơ đồ chuyển hóa của mesna trong cơ thể 3

H nh 1.3 Cơ chế giải độc chất chuyển hóa của ifosfamid bằng mesna 4

H nh 1.4 Cơ chế giải độc acrolein bằng mesna 4

H nh 1.5 Cơ chế giải độc của mesna bằng cách tăng đào thải cystein 5

H nh 1 Sơ đồ phản ứng Strecker 8

H nh 1 Sơ đồ tổng hợp natri 2-bromoethansulfonat 9

H nh 1.8 Sơ đồ tổng hợp kali 2-cloroethansulfonat từ carbyl sulfat 9

H nh 1 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 một 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 của C H Schramm 14

H nh 1.14 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo phương pháp của J Leveque và cộng sự - Hướng 1 14

H nh 1.15 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo phương pháp của tác giả J Leveque và cộng sự - Hướng 2 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 của phương pháp chuẩn độ iod 21

H nh 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất 1 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 3 Cơ chế tổng hợp mesna 39

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hóa trị liệu đóng vai trò quan trọng trong quá tr nh điều trị ung thư Tuy nhiên, bên cạnh hiệu quả mang lại nó còn gây ra những tác dụng không mong muốn ảnh hưởng đến chất lượng sống của bệnh nhân như độc tính tr n đường tiết niệu do các sản phẩm chuyển hóa của oxazaphosphorin [14, 22, 29] Để hạn chế độc tính này, mesna đ được sử dụng và chứng minh là đem lại hiệu quả cao hơn so với các liệu pháp phòng ngừa độc tính tr n đường tiết niệu cổ điển (dùng thuốc lợi tiểu để kích thích bài niệu, kiềm hóa nước tiểu; nhỏ trực tiếp hợp chất thiol vào bàng quang) nhưng lại có hạn chế là chi phí điều trị trung bình trên mỗi bệnh nhân cao hơn rất nhiều [25, 28] Theo các nghiên cứu về dược lý cho thấy mesna tương đối không độc hại, có khoảng điều trị rộng, an toàn trên lâm sàng và không can thiệp vào hệ thống tác dụng của các oxazaphosphorin [14] Do đó, các nghiên cứu tổng hợp mesna được đẩy mạnh để đáp ứng nhu cầu về cung ứng nguồn nguyên liệu làm thuốc và giảm thiểu chi phí Cho đến nay, đ có 4 phương pháp tổng hợp chính, đó là: tổng hợp qua trung gian guanidin, thioester, trithiocarbonat và ethyl 2-sulfoethyl xanthat Hiện nay, nước ta đ tổng hợp mesna theo con đường guanidin và trithiocarbonat [2, 3] Nhằm cung cấp th m cơ sở cho việc phân tích, đánh giá các phương pháp tổng hợp mesna để tối ưu hóa quy tr nh tổng hợp chúng tôi thực hiện

đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp mesna qua trung gian thioester” với mục tiêu là:

Tổng hợp được mesna đạt chỉ tiêu về hàm lượng theo tiêu chuẩn dược điển Anh 2015 (BP 2015) từ nguyên liệu là 1,2-dicloroethan qua trung gian thioester

2

CHƯƠNG 1 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 của mesna

 Công thức phân tử: C2H5NaO3S2.

- Tính acid

Hợp chất có chứa nhóm thiol thể hiện tính acid rất rõ rệt (đặc biệt là trong môi trường có pH từ 10,0 - 11,0) vì thế trong môi trường base sẽ tạo ra các anion thiolat

RSH + OH-→ H2O +RS- Dung dịch mesna 1 % trong nước có pH từ 4,5 - 6,0 [30]

- Tính khử: Dễ bị oxy hóa bởi peroxyd, oxy, halogen, ion và các oxyd kim

loại [4]

- Vai trò như nuclephil: Nhóm thiol trong phân tử cũng đóng vai trò như một

nucleophil, nên có thể tham gia các phản ứng cộng hoặc phản ứng thế [27]

3

1.2 ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ - DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA MESNA

1.2.1 Dược động học

Hấp thu: Mesna hấp thu ở đường tiêu hóa, sinh khả dụng đường uống 45 -

79%, không bị ảnh hưởng bởi thức ăn Tuy hấp thu chậm hơn nhưng có tác dụng

kéo dài và tính thấm cao hơn so với đường tiêm tĩnh mạch [1, 24, 30]

Phân bố: Mesna là hợp chất thân nước, nhưng không thấm vào mô mà vẫn

còn ở khoang nội mạch – nơi nó được thải trừ nhanh nhờ thận Không qua được hàng rào máu não Thể tích phân bố Vd = 0,652 L/kg Thời gian đạt nồng độ đỉnh trong huyết tương là 2 - 4h và 3h tương ứng với mesna và dimesna Tỷ lệ mesna, dimesna liên kết với protein huyết tương là - 5%, độ thanh thải huyết tương là 1,23 L/kg/h[1, 18, 24]

Chuyển hóa: Không chuyển hóa qua gan, mesna bị oxy hóa nhanh thành dạng

disulfid (90% dimesna) (hình 1.2) ở dạng không có hoạt tính trong mội mạch [1, 15,

22, 24, 26]

H n 1.2 Sơ đồ chuyển hóa của mesna trong cơ thể

Sau khi lọc và loại bỏ ở cầu thận thì khoảng 33% dimesna chuyển về hợp chất

có nhóm thiol dạng tự do để tham gia giải độc nhờ hệ thống glutathion trong ống thận [15, 24, 25] Cơ chế này được giải thích là do dimesna (MSSM) phản ứng với glutathion (GSH) - là chất sinh lý có vai trò đặc biệt chuyển dimesna về mesna (MSH) trong biểu mô thận theo sơ đồ dưới đây [15]:

MSSM + GSH MSSG + MSH (1) MSSG + GSH GSSG + MSH (2) GSSG + NADPH + H+ 2 GSH + NADP+ (3)

Thải trừ: Mesna nhanh chóng được lọc, thải trừ bởi cầu thận sau đó được bài

tiết vào nước tiểu trong vòng 2 – 4h đầu sau tiêm, và 8h sau một liều uống [1, 22]

Thời gian bán thải (t1/2) của thuốc phụ thuộc vào đường dùng, chế độ liều

(không kể liều nhỏ) Với đường ti m, sau khi ti m tĩnh mạch một liều 800 mg thời

4

gian bán thải của mesna trong máu là 0,36 - 1,17h Phần lớn các liều được thải trừ trong vòng 4h [1, 15, 18, 22, 41] Còn nếu ti m tĩnh mạch cùng với uống thời gian bán thải của mesna dao động 1,2 - 8,3h [24]

1.2.2 Tác dụng dược lý

Mesna là hợp chất có nhóm thiol nên có tác dụng tiêu chất nhầy giống

N-acylcystein vì vậy được dùng làm thuốc long đờm [1, 26] Ngoài ra, mesna có vai trò như là một co-enzym (co-enzym M) tham gia vào quá trình tổng hợp khí methan

bởi vi khuẩn Methanobacterium hermoautotrophicum từ nguyên liệu hữu cơ [1, 36]

Đặc biệt, nó có vai trò như một sulhydryl của glutathion nội sinh, có tác dụng gắn với các chất chuyển hóa gây độc của một vài dẫn chất oxazaphosphorin thành chất không độc hại trong nước tiểu, đào thải ra bên ngoài nên có tác dụng giải độc các hóa trị liệu tr n Đồng thời, việc sử dụng phối hợp với mesna được chứng minh là không gây tác dụng tiêu cực đến hiệu lực chống ung thư và giảm nguy cơ mắc huyết niệu so với bệnh nhân sử dụng liệu pháp hóa trị liệu chuẩn (trừ trường hợp huyết niệu do giảm tiểu cầu) [15, 41]

Tác dụng giải độc của mesna được giải thích theo cơ chế sau:

Mesna bất hoạt chất chuyển hóa alkyl hóa của các thuốc oxazaphosphorin bằng cách hình thành một thioether trơ Nhóm thiol tự do của mesna kết hợp trực tiếp với một liên kết đôi của acrolein hoặc với 4-hydroxyoxazaphosphorin (như 4- hydroxycyclophosphamid và 4-hydroxyifosfamid) để tạo thành hợp chất không độc hại (hình 1.3) và ngăn cản hình thành acrolein (hình 1.4) [1, 22, 26, 29]

H n 1.3 Cơ chế giải độc chất chuyển hóa của ifosfamid bằng mesna

H n 1.4 Cơ chế giải độc acrolein bằng mesna

H n 1.5 Cơ chế giải độc của mesna bằng cách tăng đào thải cystein

Ngược lại với cystin, cystein vào hầu hết các tế bào Kết quả là khi có sự gia tăng cystein nội bào có thể cung cấp cho các tế bào khác cystein cần thiết để giải độc các chất chuyển hóa của ifosfamid (cylophosphamid) Đồng thời, số lượng lớn cystein được sử dụng cho sự hình thành của axit thiodiglycolic từ cloroacetic acid

n n có cũng tác dụng giải độc [12]

Cystein còn góp phần bổ sung glutathion - chất được sử dụng cho sự hình thành của carboxymethylthiocystein từ carboxymethylcystein và tham gia giải độc

acrolein và 4-hydroxyifosfamid (hình 1.5) [12]

1.2.4 Liều dùng và cách dùng

1.2.4.1 Liều mesna khi phối hợp với liều chuẩn ifosfamid

 Truyền ifosfamid ngắn (nhỏ hơn 4h), một liều duy nhất: Liều hàng ngày của mesna được tính toán để bằng 60% tổng liều hàng ngày của ifosfamid:

 Chia thành 3 liều truyền tĩnh mạch chậm (bolus) cho 15 phút trước và 4h và 8h sau mỗi liều ifosfamid (đối với liều ifosfamid ít hơn 2,5 g/m2/ngày) [1, 17, 22,

26, 29] Trong trường hợp không có tác dụng phụ này, có thể đưa ra một liều hóa trị liệu cao hơn để tăng lợi ích trị liệu [14]

 Có thể tăng liều lên 40% tổng liều oxazaphosphosphorin x 4 lần, mỗi lần cách nhau 3 tiếng (0, 3, 6, 9h) [15] Và sử dụng chế độ này trong 3 – 5 ngày, tỷ lệ huyết niệu có thể giảm từ 31 – 100% xuống 7% [1]

 Hoặc truyền ifosfamid liên tục, chia thành 2 liều: mesna truyền tĩnh mạch chậm bằng 20% tổng liều ifosfamid, liều tiếp theo bằng 40% tổng liều ifosfamid trong vòng 12 - 24h sau liều thứ nhất [1, 22, 26, 29]

 Khi truyền ifosfamid lâu hơn 4h, ifosfamid truyền lâu dài:

Tổng liều mesna = 180% tổng liều ifosfamid Trong đó

 20% tổng ifosfamid tiêm IV trước khi truyền ifosfamid

 100% tổng liều ifosfamid đưa đồng thời với ifosfamid trong 24h

 60% tổng liều ifosfamid tiêm IV trong 12h nữa [1, 17, 26, 29]

7

 Lưu ý:

 Để hiệu quả như đường tiêm với liều bằng 20% của liều ifosfamid (khối lượng/khối lượng) thì tổng liều hàng ngày của mesna uống là 100% liều ifosfamid Liều đầu ti n ti m tĩnh mạch bằng 20% tổng liều ifosfamid hàng ngày, 2 liều tiếp theo uống bằng 40% (khối lượng/khối lượng) của liều ifosfamid dùng sau 2 và 6h trong suốt quá trình sử dụng ifosfamid [1, 22, 26, 29]

 Tuy nhiên liều mesna lớn hơn 12 % tổng liều của oxazaphosphorin có thể gia tăng độc tính tr n đường tiêu hóa[29]

1.2.4.2 Liều mesna khi phối hợp với liều cao ifosfamid

Không đủ chứng cứ chứng minh hiệu quả của mesna với liều ifosfamid vượt quá 2,5 g/m2/ngày [15, 22, 25]

1.2.4.3 Liều mesna khi phối hợp với cyclophosphamid

Chế độ liều tương tự như tr n, tuy nhiên sử dụng mesna là không cần thiết với liều chuẩn của cyclophosphamid do tỷ lệ gây xuất huyết viêm bàng quang ở bệnh nhân dùng cyclophoaphamid thấp hơn đáng kể so với ifosfamid được rút ra từ các thử nghệm lâm sàng [22]

1.2.5 Biệt dược

Theo số liệu thống kê của Tổ chức Y tế thế giới, mesna được bán trên thị

trường: Uromitexan, Delinar, Mestian, Mesnex, Neper, Varimesna, Mesnil (2), Mitexan, Uroprot, Mexan, Mesoda, Uromes, Ziken,…gồm cả thuốc ti m tĩnh mạch hàm lượng 100 mg/ml, 200 mg/2ml, 400mg/4ml, 1 g/10 ml và viên nén, viên nén bao phim hàm lượng 300 mg, 400 mg, 600 mg [29] Biệt dược đang được sử dụng ở Việt Nam là Urometixan, Mistabron

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MESNA

Mesna được tổng hợp chủ yếu bằng 4 con đường thông qua các 4 chất trung

gian khác nhau: guanidin, ethyl 2-sulfonethyl xanthat, trithiocarbonat và thioester

1.3.1 Tổng hợp nguyên liệu muối natri (kali) 2-halogenoethansulfonat

Đây là mắt xích quan trọng trong tất cả các phương pháp tổng hợp mesna Nó được tổng hợp từ các nguyên liệu như: các 1,2-dihalogenoethan (gồm 1,2-

2-và hiệu suất thu được khoảng 75,0 – 80,0% [11, 20].

1.3.1.2 Từ ethylen clorobromid

Natri 2-cloroethansulfonat được tổng hợp bằng cách cho 1879 g ethylen clorobromid, natri sulfit, đun hồi lưu 18h, hiệu suất 89,1% (với tỉ lệ mol ethylen clorobromid : natri sulfit là 1,6 : 1,0) Khi thay đổi tỉ lệ là 3,27 : 1,00 phản ứng xảy

ra nhanh trong 4h, hiệu suất đạt 90,7% Nếu tăng lượng hỗn hợp dung môi sử dụng lên gấp đôi, đun hồi lưu 11h th hiệu suất thu được là 83,7% Nếu sử dụng kali sulfit thay thế natri sulfit và đun hồi lưu phản ứng trong 3,5h thì hiệu suất thu được là 84,6% [35]

1.3.1.3 Đi từ 1,2-dicloroethan

C H Schramm và cộng sự đ tiếp tục tiến hành tổng hợp natri 2-cloroethan sulfonat tương tự như ethylen clorobromid với tỉ lệ mol 1,2-dicloroethan : natri sulfit = 3,27 : 1,00, đun hồi lưu 28h, hiệu suất thu được là 42,0% Nếu thay natri sulfit bằng kali sulfit, thời gian đun hồi lưu giảm xuống còn 20h thì hiệu suất thu được là 64,3% [35]

9

Theo 2 nghiên cứu của E Otto, N Otto và R Bai cùng cộng sự phản ứng trên

có sử dụng bột đồng làm xúc tác và thay đổi tỷ lệ dung môi, đun hồi lưu trong 22h thu được hiệu suất 81,0% [11, 28]

1.3.1.4 Đi từ muối natri isethionat

Theo tác giả K Kawami và cộng sự [20] tiến hành phản ứng như sau: Nhỏ giọt dung dịch acid hydrobromic 47% vào dung dịch muối natri isethionat 60% (hình 1.7) Đun hồi lưu hỗn hợp và cất bớt dung môi rồi làm mát tới 50oC, tiếp tục thêm acid hydrobromic 47% vào, rồi làm lạnh đến 5oC

H n 1.7 Sơ đồ tổng hợp natri 2-bromoethansulfonat

Để kết tinh, lọc tinh thể và rửa với acid hydrobromic 4 % Sau đó rửa bằng hỗn hợp aceton và nước cất (5oC) 2 lần Rửa thêm 2 lần nữa bằng aceton ở 5oC Sấy chân không thu được natri 2-bromoethansulfonat, hiệu suất 48,0% [20]

1.3.1.5 Đi từ carbyl sulfat

Theo W E Catlin và A M Jenkins phản ứng được tiến hành như sau: Hỗn hợp carbyl sulfat và kali clorid được khuấy trộn và đun ở 107 – 125oC trong 3,25h Hỗn hợp này sau đó được hòa tan trong nước cất rồi được trung hòa vừa đủ bằng kali hydroxyd 50% (hình 1.8)

H n 1.8 Sơ đồ tổng hợp kali 2-cloroethansulfonat từ carbyl sulfat

Tiếp tục cất hỗn hợp tới khô, chiết pha rắn bằng ethanol nóng thu được sản phẩm trong pha ethanol Cất tới khô dịch chiết ethanol thu được kali 2-cloroethan sulfonat, hiệu suất 66% tính theo carbyl sulfat Nếu tiến hành ở 195oC và thời gian đun 1 phút, sản phẩm thu được có hiệu suất 90% hoặc có thể tiến hành tương tự với natri clorid, amoni clorid [16]

1.3.2 Tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat

Sơ đồ tổng hợp thể hiện ở hình 1.9

10

H n 1.9 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat

Giai đoạn điều chế 2-S-thiouroni ethansulfonat

Theo phương pháp của các tác giả J Jarý, C H Schramm: hòa tan hỗn hợp thioure và natri 2-bromoethansulfonat trong nước cất và đun hồi lưu trong 1h để thioure tan hết Sau đó hỗn hợp phản ứng được để nguội tới nhiệt độ phòng và khuấy qua đ m Lọc và rửa lấy tinh thể 2 lần với nước cất thu được sản phẩm, hiệu suất 68,0% Sản phẩm có thể được kết tinh lại trong nước cất để thu được tinh thể sạch hơn [19, 34, 35]

Giai đoạn điều chế guanidini 2–sulfanylethansulfonat

Đun nóng hỗn hợp gồm: 2-S-thiouroni ethansulfonat và dung dịch amoniac

25%, khuấy và duy trì ở nhiệt độ 60 - 65oC Phản ứng tỏa nhiệt xảy ra trong thời gian ngắn và kết thúc khi muối thiouroni tan hết Sau đó để yên ở nhiệt độ phòng 2h, rồi cất chân không tới khô thu được sản phẩm guanidini 2-sulfanylethansulfonat màu trắng Hiệu suất của phản ứng là 98,0% Sản phẩm có thể đem kết tinh lại trong ethanol tuyệt đối, có nhiệt độ nóng chảy từ 169 – 172oC [19, 34, 35]

Giai đoạn tổng hợp mesna

Chuyển guanidin 2–sulfanylethansulfonat thu được ở giai đoạn trên về dạng natri 2–sulfanylethansulfonat thông qua 2 hướng:

 Hướng thứ nhất: dung dịch guanidini 2-sulfanylethansulfonat được cho phản ứng trao đổi ion với natri nitrat tạo ra muối guanidini nitrat ít tan Lọc loại tủa thu được dung dịch mesna

11

 Hướng thứ hai: guanidini 2-sulfanylethansulfonat được đem chạy sắc kí trao đổi ion thông qua nhựa “Amberlite IR 12 ” hoặc nhựa “Ostion KS”, thu được acid 2-sulfanylethansulfonic Sau đó đem trung hòa bằng dung dịch NaOH tới pH = 6,6 thu được dung dịch sản phẩm mesna [19, 34, 35]

Đây là phương pháp phổ biến được sử dụng để tổng hợp mesna là nguyên liệu sản xuất thuốc Tuy nhi n phương pháp này cần nhiều thời gian (ít nhất 5 ngày cho 1 quy trình hoàn thiện), hiệu suất chưa cao, và kiểm soát điều kiện phản ứng chặt chẽ

1.3.3 Tổng hợp mesna qua trung gian thioester

Tác giả A Reiner và cộng sự [31] đ tiến hành tổng hợp mesna như sau (h nh 1.10)

H n 1.10 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat

Tổng hợp natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat

Chuẩn bị hỗn hợp 1 gồm: natri 2-bromoethansulfonat hòa tan trong nước cất Hỗn hợp 2 gồm: acid thiobenzoic, nước cất, sau đó thêm từ từ natri bicarbonat vào hỗn hợp trong một bình cầu, khuấy trộn và cho hỗn hợp 1 vào, đun ở 85 - 90oC trong 1 h cho đến khi dung dịch có màu hồng hơi vàng

Cất dung môi trong hỗn hợp sau phản ứng đến khi thấy các tinh thể sản phẩm natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat màu hồng Tiếp tục làm lạnh hỗn hợp về 20oC, lọc thu các tinh thể Kết tinh lại sản phẩm thô trong aceton, lọc và sấy khô ở 60oC thu được sản phẩm, hiệu suất 60,0% [31]

Tổng hợp mesna từ natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat

12

Thêm vào bình cầu gồm: nước cất, natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat và dung dịch amoniac 25% (tỷ lệ mol 1,0 : 1,5) Phản ứng được tiến hành ở 50oC, có khuấy trộn, sục khí trơ trong 3,5h Trong quá tr nh phản ứng có các tinh thể benzamid màu trắng tách ra

Kết thúc phản ứng, bình cầu được làm lạnh tới 5oC, lọc loại bỏ benzamid rồi cất bớt nước về còn 1/3 thể tích, tiếp tục loại benzamid thêm lần nữa Phần dịch có chứa natri thioethansulfonat được cất tới khô, thu được sản phẩm Thêm methanol (tỉ lệ 15 : 1 về thể tích/khối lượng mesna theo lý thuyết) vào trong bình cầu, đun ở

40oC có khuấy trộn Sau đó lọc lấy dịch, để kết tinh thu được sản phẩm, hiệu suất là 84,5% song hàm lượng mesna chưa được đề cập đến [31]

Mesna được tạo ra theo phương pháp này bằng phản ứng thủy phân thioester nhờ base yếu dung dịch amoniac 25%, tương đối đơn giản, cho hiệu suất là 50,7% tính từ nguyên liệu natri 2-bromoethansulfonat (hiệu suất toàn quá trình là 32,7% từ 1,2-dibromoethan) [31] Tuy nhi n tác nhân để sử dụng tổng hợp trong phương pháp này là acid thiobenzoic, đắt và không sẵn có ở điều kiện của Việt Nam

Cũng từ trung gian thioester, nhóm tác giả Trung Quốc đ tổng hợp mesna theo sơ đồ dưới đây (hình 1.11)

H n 1.11 Sơ đồ tổng hợp mesna từ một số thioester

Ở đây nhiều loại thioester đ được dùng để tổng hợp mesna song nghiên cứu chưa đề cập đến giai đoạn tổng hợp chất trung gian này Quy trình sử dụng acid HCl trong ethanol để thủy phân, đơn giản, cho hiệu suất cao

1.3.4 Tổng hợp mesna qua trung gian muối ethyl 2-xanthogenatoethansulfonat

Sơ đồ tổng hợp được trình bày ở hình 1.12

H n 1.12 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat

Tổng hợp muối ethyl 2-xanthogenatoethansulfonat

Theo C H Schramm và cộng sự [33] phản ứng được tiến hành bằng cách cho dung dịch bão hòa chứa 167 g natri 2-bromoethansulfonat phản ứng với dung dịch

14

bão hòa kali ethyl xanthat ở nhiệt độ phòng trong 2h Sau đó để kết tinh thu được tinh thể muối kali ethyl 2-xanthogenatoethansulfonat Lọc thu được sản phẩm có khối lượng 160 g, hiệu suất là 75,4%(hình 1.12)

Theo J Leveque và cộng sự [21] tổng hợp chất này sử dụng kali O-ethyl xanthat

( , mmol) được thêm vào dung dịch natri 2-bromoethansulfonat (2,00 mmol) trong acetonitril 3 lần, mỗi lần cách nhau 1,5h, đun nóng ở 85oC, có thổi khí nitơ và thời gian đun là h Sau đó làm lạnh để kết tinh, lọc lấy tủa rồi rửa với acetonitril, sấy khô thu được bột màu trắng đục Tuy nhiên tác giả chưa đề cập đến hiệu suất của phản ứng này

Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-xanthogenatoethansulfonat

 Theo C H Schramm và cộng sự [33]: Sản phẩm thu được của phản ứng trên được hòa tan trong hỗn hợp gồm 1 lít ethanol 95o và 1 lít dung dịch amoniac 25% (hoặc 500 ml dung dịch methylamin 30%) (hình 1.13)

H n 1.13 Tổng hợp mesna theo phương pháp của C H Schramm

Sau khi để yên 48h ở nhiệt độ phòng, hỗn hợp được cất chân không tới khô Chiết phần bột khô bằng hỗn hợp dung môi 30% ethanol tuyệt đối và 70% ethyl ether để loại bỏ ethylxanthamid

 Theo J Leveque và cộng sự [21] mesna được tổng hợp theo hai hướng:

Hướng thứ nhất: Tổng hợp dinatri 2-(2-sulfoethylsulfanylcarbonylsulfanyl)ethan

H n 1.14 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo

phương pháp của J Leveque và cộng sự - Hướng 1

15

Kết thúc phản ứng, làm lạnh để kết tinh hỗn hợp thu được tinh thể Lọc thu tủa, rửa với 1,2-dicloroethan Chất rắn thu được hòa tan trong ethanol, nước, đun nóng trong 2h Dung dịch sau đó được để kết tinh qua đ m, lọc lấy tinh thể và rửa bằng ethanol lạnh Sấy khô thu được sản phẩm, hiệu suất 75,0%

Sản phẩm đem thủy phân trong dung dịch NaOH 1N, đun nóng ở 80oC trong 3h Cất hết dung môi hỗn hợp sau phản ứng Khối bột thu được đem phân tán vào ethanol dưới môi trường khí N2, sau đó th m acid acetic băng vào hỗn hợp, khuấy 5 phút Lọc nhanh hỗn hợp, rửa tủa với ethanol, sấy chân không thu được mesna

Hướng thứ hai: Tiến hành tương tự như hướng thứ nhất nhưng có th m dung

dịch guanidin trong phản ứng đầu để tạo hợp chất trung gian có nhóm guanidino (–NHC(NH2)2) thay vì có nhóm carbonyl (–C=O) như hướng 1 (hình 1.15)

H n 1.15 Tổng hợp mesna qua trung gian ethyl 2-sulfoethyl xanthat theo phương

pháp của tác giả J Leveque và cộng sự - Hướng 2

1.3.5 Tổng hợp mesna qua trung gian trithiocarbonat

Vài năm gần đây, nhóm nghi n cứu bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội đ tổng hợp được mesna qua trung gian trithiocarbonat với hiệu suất khoảng 40,0% từ 1,2-dicloroethan [3] Trong đó giai đoạn 2 mesna được tổng hợp theo sơ đồ sau (hình 1.16)

H n 1.16 Sơ đồ tổng hợp mesna qua trung gian trithiocarbonat

Cách tiến hành như sau: Hỗn hợp gồm 20 g (0,12 mol) natri cloroethansulfonat và 51,0 ml (0,18 mol) natrithiocarbonat 40% được đun ở 55oC, đồng thời sục khí nitơ, duy trì phản ứng trong 5h

2-16

Sau đó điều chỉnh pH của hỗn hợp về 1,43 bằng dung dịch H2SO4 35% Tiếp tục đưa pH về , 0 bằng dung dịch NaOH 1,5 M Cất hỗn hợp tới kiệt ở 50o

C, chiết nóng cắn thu được bằng ethanol 96o (ở 55oC), kết tinh dịch lọc qua đ m, lọc thu lấy kết tinh và làm khô trong bình hút ẩm thu được sản phẩm [3]

Với phương pháp này mesna được tổng hợp theo 2 giai đoạn từ dicloroethan Tuy nhiên nó chưa đề cập rõ ràng về cấu trúc của hỗn hợp sản phẩm trung gian

1,2-Mặc dù mesna đ được tổng hợp thành công theo 4 phương pháp trên tại nhiều quốc gia trên thế giới Ở Việt Nam, nó đ được tổng hợp qua con đường guanidin, trithiocarcbonat cho hiệu suất trung bình toàn quá trình lần lượt là 42,6%; 40,0%[2, 3], trong khi đó con đường thioester được cho là đơn giản nhưng cho đến nay chưa

có một nghiên cứu nào nói về phương pháp này Để bổ sung vào các nghiên cứu trước đó, nhằm cung cấp th m cơ sở dữ liệu đánh giá các phương pháp tổng hợp mesna để tối ưu hóa quy tr nh với điều kiện ở nước ta, chúng tôi đề xuất tiến hành tổng hợp mesna qua trung gian thioester từ 1,2 dicloroethan Vì những lí do sau:

 1,2-dicloroethan là hóa chất phổ biến, rẻ tiền ($ 0,481/kg) so với hóa chất khác ($4,194/kg 1-bromo 2-cloroethan, $9,946/kg 1,2-dibromoethan [43, 44, 45])

 Quá trình tổng hợp nguyên liệu từ 1,2-dicloroethan dễ thực hiện, thao tác đơn giản, các điều kiện phản ứng dễ dàng được kiểm soát và có ưu điểm là phản ứng hạn chế sinh sản phẩm phụ là muối disulfonat so với nguyên liệu 1,2-dibromoethan, do đó sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao

 Cho đến nay chưa có tài liệu nào công bố về việc tổng hợp mesna từ dicloroethan qua trung gian thioester

1,2-17

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

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 – Trường đại học Dược

Hà Nội Danh sách được liệt kê ở bảng 2.1, 2.2 như sau:

2.1 NGUYÊN LIỆU

Bảng 2.1 Danh mục các nguyên vật liệu

STT Nguyên liệu, óa c ất Nguồn gốc Tiêu c uẩn

1 1,2 dicloroethan Merck 99%

2 Aceton Trung Quốc 99,5%

3 Acid acetic Trung Quốc 99,5%

4 Acid sulfuric Trung Quốc 98%

5 Acid thiobenzoic (d=1,174 g/ml) Nhật ản 90%

6 Amoniac bão hòa Việt Nam 25%

7 ột đồng Trung Quốc 98%

8 Ethanol 96o Việt Nam _

9 Ethanol tuyệt đối Trung Quốc 99,7%

10 Natri sulfit Trung Quốc 99%

12 Mesna chuẩn Merck USP

13 Natri hidrocarbonat Trung Quốc 95,5%

14 Methanol Trung Quốc 99,5%

2 nh sắc ký, đĩa petri, giấy lọc, giầy chỉ thị vạn năng Trung Quốc

3 nh cầu, cốc có mỏ, ống đong, pipet, Trung Quốc

5 ộ lọc hút chân không uchner Trung Quốc

6 Cân kỹ thuật Sartorius P 2 1S, độ nhạy 1 -2 Thụy Sỹ

9 Đèn sấy hồng ngoại Đức

10 Máy cất quay chân không uchi R21 Thụy Sỹ

11 Máy đo nhiệt động nóng chảy EZ-Melt Mỹ

12

Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân ruker AscendTM

500 (Khoa Hóa học - Trường ĐH KHTN - ĐH Quốc

Gia Hà Nội)

Mỹ

13

Máy đo phổ hồng ngoại Shimadzu ( ộ môn Hóa học

vô cơ - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học tự

nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội)

Mỹ

14 Máy đo phổ hồng ngoại Shimadzu (Viện công nghệ

Dược phẩm quốc gia - trường Đại học Dược Hà Nội) Mỹ

15

Máy đo phổ khối lượng LTQ Orbitrap XL (Viện công

nghệ Dược phẩm quốc gia – trường Đại học Dược Hà

Nội)

Mỹ

16 Máy khuấy từ có bộ phận gia nhiệt IKA Đức

17 Máy sinh khí nitơ Đức

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Tổng hợp Mesna qua trung gian thioester từ 1,2-dicloroethan [11, 31] (hình 2.1)

19

H n 2.1 Sơ đồ tổng hợp mesna từ 1,2-dicloroethan qua trung gian thioester

 Tối ưu hóa hiệu suất các thí nghiệm (xem th m mục 2.4.2)

 Sơ bộ kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM với hệ dung môi

n-butanol : acid acetic : nước = 5,0 : 2,5 : 2,5; đo nhiệt độ nóng chảy và định lượng

mesna thu được bằng phương pháp đo iod

 Tinh chế mesna đạt chỉ ti u về hàm lượng theo ti u chuẩn dược điển Anh

2015

 Xác định cấu trúc sản phẩm tổng hợp được bằng cách đo phổ hồng ngoại

(IR), phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.4.1 Tổng hợp hóa học

 Sử dụng các phương pháp thực nghiệm cơ bản trong hóa học hữu cơ để tổng

hợp các chất dự kiến như: phản ứng Strecker, S-alkyl hóa, thủy phân,…

 Theo dõi tiến triển của phản ứng bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng

(SKLM) thực hiện trên bản mỏng silicagel 60 F254 với các hệ dung môi khai triển

n-butanol : acid acetic: nước = 5,0 : 2,5 : 2,5; quan sát sắc ký đồ dưới bước sóng

254 nm của đèn tử ngoại hoặc hơ nóng bản mỏng trên ngọn lửa đèn cồn

 Sử dụng phương pháp cất, chiết rắn - lỏng, kết tinh,… để tinh chế sản phẩm

2.4.2 Phương pháp tối ưu hiệu suất thí nghiệm

Nguyên lý của p ương p áp [9, 10]

 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất (biến đầu vào) của thí nghiệm dựa trên các khảo sát, từ đó lựa chọn các biến đầu vào như: nhiệt độ, tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng, tỷ lệ dung môi nước : ethanol, lượng dung môi, đồng thời

20

lựa chọn các mức dưới (-), trên (+) và mức cơ sở (0) cho từng biến Sau đó sử dụng thiết kế mặt hợp tử tại tâm (CCF) với sự trợ giúp của phầm mềm Modde 8 để thiết

kế thí nghiệm, phầm mềm sẽ đưa ra các thí nghiệm cần tiến hành [10, 46]

 Thực nghiệm: Các thí nghiệm được tiến hành theo thứ tự ngẫu nhi n Theo dõi phản ứng bằng SKLM, sau khi tinh chế xác định khối lượng sản phẩm thu được qua đó tính được hiệu suất phản ứng

 Tối ưu hóa: Sau khi có kết quả làm thực nghiệm, nhờ phần mềm Modde 8.0

để phân tích ảnh hưởng của các biến đầu vào đến hiệu suất bằng việc thiết lập phương trình hồi quy bậc 2 về mối tương quan giữa các biến trên Các biến được cho là tương tác với nhau có ý nghĩa khi hệ số tương quan R2> 0,8; Q2 > 0,7

 Phần mềm sẽ đưa ra dự đoán điều kiện tối ưu để hiệu suất phản ứng cao nhất (Y = max) Sau khi thu được điều kiện tối ưu từ phần mềm, làm lại thí nghiệm để thẩm định kết quả tối ưu Nếu kết quả tối ưu th sơ bộ đánh giá độ ổn định của quy trình khi áp dụng nâng quy mô lên 4 - 10 lần (theo điều kiện của khóa luận) so với điều kiện đ khảo sát

2.4.3 Kiểm tra độ tinh khiết

 Sơ bộ kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM với các điều kiện

thực hiện ở mục 2.4.1

 Đo nhiệt độ nóng chảy tr n máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ - Melt Dựa vào

khoảng giá trị nhiệt độ nóng chảy để sơ bộ đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm

2.4.4 Xác định cấu trúc

Dựa tr n các kết quả phân tích phổ IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR

 P ổ ồng ngoại (IR): Được ghi tại ộ môn Hóa học vô cơ - Khoa Hóa học

- Trường Đại học Khoa học tự nhi n – Đại học Quốc gia Hà Nội, tr n máy

Shimadzu với kỹ thuật vi n nén kali bromid trong vùng 4 - 400 cm-1

 P ổ k ối lượng (MS): Được ghi tr n máy đo phổ khối lượng LC - MS/MS

Agilent 12 / 4 chế độ ESI, Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia - Trường

đại học Dược Hà Nội

 P ổ cộng ưởng từ ạt n ân ( 1

H-NMR, 13 C-NMR): Được ghi tr n máy

21

Bruker AscendTM 5 tại phòng thí nghiệm hóa Dược - Khoa Hóa Học - Trường

ĐH KHTN - ĐH Quốc Gia Hà Nội, dung môi D2O

2.4.5 Phương pháp định lượng

 Nguyên tắc: dựa tr n thế oxi hóa - khử của cặp I2/2I-[8]:

Thế oxi hóa - khử của cặp I2/2I- trung b nh (Eo(I2/2I) = ,54V) Do đó I2 là chất oxy hóa yếu đối với nhiều chất khử trung b nh như H2S, Sn2+, H2SO3, và I-

cũng thể hiện tính khử đối với chất oxy hóa trung b nh trở l n: e3+, Cr2O72-, MnO4 Iod oxi hóa mesna trong môi trường acid Iod dư được chuẩn độ bằng natri thiosulfat (hình 2.1), với chất chỉ thị màu là hồ tinh bột Hàm lượng đạt từ 96,0% -102,0% tính theo chế phẩm khan

H n 2.2 Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ iod

 Cách tiến hành: Hòa tan 12 mg (m) mesna trong 1 ml nước Th m 1 ml

H2SO4 1M, 1 ml dung dịch iod ,1N Chuẩn độ bằng natri thiosulfat 0,1N (chuẩn) đến khi dung dịch có màu vàng rơm th nhỏ 1 ml hồ tinh bột vào, tiếp tục chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển về không màu [37]

 Xây dựng công thức:

 1ml natri thiosulfat ứng với 1 ,42 mg mesna Gọi thể tích natri thiosulfat tại điểm tương đương là V (ml)

 Khối lượng mesna là: m’= V *1 ,42 (mg)

 Hàm lượng mesna có trong chế phẩm là: HL (%) = x 100%

Cho vào b nh cầu 1 lít 54,0 ml ( 81,82 mmol, tỉ trọng 1,250 g/ml)

1,2-dicloroethan, 22,00 g (174,60 mmol) natri sulfit, 0,80 g bột đồng, hỗn hợp 24 ml

nước và 22 ml ethanol 96o Khuấy và đun hồi lưu cách thủy trong 22h [11] (hình

3.1)

H n 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất 1 từ 1,2-dicloroethan

Sau phản ứng, lọc nóng để loại bỏ đồng Cất chân không dịch lọc tới kiệt

Thêm 200 ml ethanol 96o nóng vào cắn, khuấy Lọc nóng loại tạp vô cơ, kết tinh

dịch lọc qua đ m Sau đó lọc lấy tủa, sấy khô, thu được sản phẩm là natri

2-cloroethansulfonat Dịch lọc còn lại được cô bớt dung môi, kết tinh lại bằng

3.1.2 Tối ưu hóa hiệu suất của thí nghiệm

3.1.2.1 Sự ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất tổng hợp chất 1

Các nghiên cứu trước đ chỉ ra rẳng: Khi tiến hành thí nghiệm theo phương pháp của R ai, tỷ lệ mol 1,2-dicloroethan : natri sulfit và tỷ lệ nước : ethanol 96o

ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phản ứng và kết quả cho hiệu suất cao nhất là 76,7% [2] Trong khi đó tác giả này thu được hiệu suất là 81,0% [11] Chính vì vậy,

Mức cơ

sở (0)

Mức trên (+)

3.1.2.3 Tối ưu hóa

 Phương tr nh hồi quy thực nghiệm được thiết lập, các hệ số tương quan R2

= 0,985, Q2 = 0,880 cho thấy các biến có tương tác với nhau Phần mềm cho ra kết

quả dự đoán tối ưu như sau (bảng 3.3)

Bảng 3.3 Dự đoán các giá trị kết quả cho hiệu suất tối ưu tổng hợp chất 1

2 4,2840 1,4598 49,0242 80,8391 67 -10

3 4,2886 1,4614 48,9984 80,8379 92 -10

 Tiến hành lặp lại thí nghiệm 3 lần theo các giá trị của các biến: X1 = 4,30; X2

= 1,46; X3 = 49 thu được kết quả như bảng 3.4 sau:

Bảng 3.4 Kết quả thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 1

25

 Nhận xét:

- Mô h nh đáp ứng tốt, các giá trị chọn để khảo sát tối ưu được hiệu suất

- Phản ứng cho hiệu suất cao nhất (8 , %) gần tương đương với kết quả của

R Bai (81%) khi sử dụng tỷ lệ mol 1,2 dicloroethan: natri sulfit bằng 4,3 : 1,0; tỷ lệ dung môi nước : ethanol 96o bằng 1,4 ( ,3 : 5, ) với tổng lượng dung môi là 133

ml (trong đó có 4 ml ethanol o)

3.2 TỔNG HỢP TRUNG GIAN THIOESTER

3.2.1 Tổng hợp hóa học

Cách tiến hành

Cho hỗn hợp 1 gồm: 7,00 g (54,80 mmol) acid thiobenzoic (d = 1,174 g/ml, V

= 6,0 ml), 35,0 ml nước cất và 4,20 g (50,00 mmol) NaHCO3 vào b nh cầu 25 ml, khuấy cho tan hết Phối hợp vào b nh cầu hỗn hợp 2 gồm: 7,90 g (47,45 mmol) natri 2-cloroethansulfonat, 35,0 ml nước cất Khuấy, duy tr ở nhiệt độ 85 - 90oC trong 24h đến khi dung dịch có màu hồng hơi vàng (hình 3.2) [31]

H n 3.2 Sơ đồ tổng hợp natri 2-(benzoylthio)ethansulfonat

Hỗn hợp sau phản ứng đem cất bớt nước (còn 2/3 thể tích), rồi kết tinh ở 5o

C, sản phẩm kết tinh có màu hồng Sau đó lọc lấy tủa, rửa tủa bằng aceton lạnh Hòa tan lại tủa bằng 50,0 ml acteton (50oC) rồi đem lọc, kết tinh dịch lọc Lọc lấy tủa, sấy khô ở oC (đến khối lượng không đổi) thu được sản phẩm Phần nước cái đem cất bớt dung môi rồi kết tinh lại, lọc và rửa tủa bằng acteton lạnh, sấy khô tủa để thu

26

 SKLM: Rf = 0,74

 Nhiệt độ nóng chảy: 314,0 - 316,0o

C

3.2.2 Tối ưu hóa hiệu suất của thí nghiệm

3.2.2.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất tổng hợp chất 2

Khảo sát các biến độc lập với nhau, khi đó giữ nguy n các thông số còn lại

như ở quy tr nh (với quy mô nhỏ bằng 1/1 ), kết quả thu được như sau:

 Khi nhiệt độ tăng hiệu suất càng cao, nhưng khi nhiệt độ 85 - 100o

C hầu như không ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng ( ,8 - ,2%) ở - 75oC hiệu suất là 63,0%

 Tỷ lệ mol acid thiobenzoic : chất 1: Hiệu suất càng cao khi tỷ lệ này tăng, đạt

cao nhất và hầu như không đổi khi tỷ lệ này dao động từ 1,1 - 1,4 (70,2 -71,4%)

 Theo dõi phản ứng sơ bộ bằng SKLM cho thấy 24h phản ứng hoàn toàn

 Lượng dung môi phản ứng vừa có vai trò hòa tan nguy n liệu, là môi trường phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phản ứng

1

Tỷ lệ mol acid thiobenzoic : natri 2-

3.2.2.3 Tối ưu hóa

 Phương tr nh hồi quy thực nghiệm được thiết lập, các biến tương tác với nhau có ý nghĩa (hệ số tương quan R2 = 0,992, Q2 = 0,920) Phần mềm cho ra kết

quả dự đoán tối ưu như sau (bảng 3.7)

 Tiến hành lặp lại thí nghiệm 3 lần theo các giá trị của các biến: X1 = 1,3; X2

= 9; X3 = 3, kết quả tr nh bày theo bảng 3.8 sau:

Bảng 3.8 Kết quả thẩm định tối ưu hóa hiệu suất thí nghiệm 2

- Mô h nh đáp ứng tốt, các giá trị chọn để khảo sát tối ưu được hiệu suất

- Hiệu suất phản ứng được cải thiện khi dùng dư nhiều acid thiobenzoic hơn quy trình [31], cụ thể là ở tỷ lệ 1,3 : 1 cho hiệu suất là ,2%