Đề xuất qui trình sản xuất niclosamide.

Sán là một loại kí sinh trùng phổ biến, đặc biệt ở những vùng nhiệt đối nóng ẩm như nước ta. Hơn nữa do vệ sinh ăn uống chưa tốt, nguồn nước chưa sạch nên đa số nhân dân ta rất dễ bị nhiễm sán. Sán khi bị nhiễm vào cơ thể sẽ gây nhiều tác hại như đau bụng, đi loãng, táo bón, thiếu máu, rối loạn thần kinh, dị ứng, viêm tắc ruột…Ngoài ra, nó còn gây thiệt hại đáng kể cho nông nghiệp và chăn nuôi, trong đó sên và sên trần đóng vai trò vật chủ cho rất nhiều kí sinh trùng như sán lá (truyền bệnh kinh niên bilharzia). Từ những thiệt hại trên với nông nghiệp và tác hại lớn với sức khỏe cộng đồng mà từ lâu con người đã tìm cách không chỉ điều trị bệnh mà còn tiêu diệt chúng. Lúc đầu đồng sunfat được dùng để tiêu diệt sán; sên và sên trần như vật trung gian truyền sán cho người và động vật nhưng tác nhân này không có hiệu quả nhiều. Sau đó người ta dùng 5,5’-dibrom-salixylic và pantaclophenol,tuy nhiên muốn phát huy hiệu quả phải dùng nồng độ cao.Vấn đề đưa ra là phải nghiên cứu phát minh ra một loại thuốc để đẩy lùi bệnh sán, đặc biệt là các loại sán kí sinh trùng ở ngừơi và động vật.

PHẦN MỞ ĐẦU Sán là một loại kí sinh trùng phổ biến, đặc biệt ở những vùng nhiệt đối nóng ẩm như nước ta. Hơn nữa do vệ sinh ăn uống chưa tốt, nguồn nước chưa sạch nên đa số nhân dân ta rất dễ bị nhiễm sán. Sán khi bị nhiễm vào cơ thể sẽ gây nhiều tác hại như đau bụng, đi loãng, táo bón, thiếu máu, rối loạn thần kinh, dị ứng, viêm tắc ruột…Ngoài ra, nó còn gây thiệt hại đáng kể cho nông nghiệp và chăn nuôi, trong đó sên và sên trần đóng vai trò vật chủ cho rất nhiều kí sinh trùng như sán lá (truyền bệnh kinh niên bilharzia). Từ những thiệt hại trên với nông nghiệp và tác hại lớn với sức khỏe cộng đồng mà từ lâu con người đã tìm cách không chỉ điều trị bệnh mà còn tiêu diệt chúng. Lúc đầu đồng sunfat được dùng để tiêu diệt sán; sên và sên trần như vật trung gian truyền sán cho người và động vật nhưng tác nhân này không có hiệu quả nhiều. Sau đó người ta dùng 5,5’-dibrom-salixylic và pantaclophenol,tuy nhiên muốn phát huy hiệu quả phải dùng nồng độ cao.Vấn đề đưa ra là phải nghiên cứu phát minh ra một loại thuốc để đẩy lùi bệnh sán, đặc biệt là các loại sán kí sinh trùng ở ngừơi và động vật. Từ ngày 21-10-1959 một phát minh có ý nghĩa lớn về một loại hoạt chất có tác dụng hữu hiệu chống lại bệnh do kí sinh trùng sán đã được đưa ra. Đó là một loạt những dẫn chất của 2-hidroxi-benzoic-anilit. Trong đó niclosamide (tên khoa học là 2’,5, dichloro-4’-nitrosalicylanilide) là một trong những dẫn chất có tác dụng hiệu quả. Niclosamide được tổng hợp đầu tiên vào năm 1959 và hiện nay vẫn được sử dụng như một loại thuốc có tác dụng hữu hiệu và chọn lọc trên sán dây như sán bò (tanenia saginata), sán lợn (T. solium), sán cá(Diphyllobothrium lactum) và còn dùng điều trị sán lá do Hymenolepis nana mà trẻ em hay mắc. Hiện nay ở nước ta niclosamide được sử dụng với biệt dược Yomesan, Tremedin, Phenasal và được bào chế dưới dạng viên nén 500mg. Thuốc có tác dụng ức chế quá trình 1 trao đổi chất của sán, ngăn cản quá trình photphoryl- oxi hóa của sán và tiêu diệt sán. Tuy niclosamide là một loại thuốc được sử dụng rộng rãi ở nước ta và đã được tổng hợp từ lâu trên thế giới nhưng hiện nay nước ta vẫn chưa tổng hợp được. Chính vì vậy mà trong phạm vi đồ án môn họcem đã được giao nhiệm vụ xây dựng qui trình sản xuất niclosamide. Với sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo, PGS, TSKH Phan Đình Châu em đã nghiên cứu, tìm hiểu và mạnh dạn đưa ra một phương pháp phù hợp với điều kiện, trình độ công nghệ để xây dựng lên một qui trình sản xuất niclosamide phục vụ cho việc sản xuất thuốc điều trị bệnh sán nói riêng và ngành công nghiệp hóa dược nói chung. Đồ án của em gồm hai phần: Phần 1: Tổng quan. Phần 2: Đề xuất qui trình sản xuất niclosamide. 2 Phần I: TỔNG QUAN. I.1. TÊN, TÍNH CHẤT LÍ, HOÁ, TÁC DỤNG DƯỢC LÝ CỦA NICLOSAMIDE. I.1.1. Các loại tên và công thức của niclosamide. [1] - Tên riêng: niclosamide. - Tên khoa học: + 2’,5- dicloro-4’-nitrosalixylanilit. + 5- cloro-N (2’-cloro-4’- nitrophenyl ) salixyamit. + 5- cloro salixyloyl-( o-cloro-p- nitroanilin). + N-(2’-cloro-4’- nitrophenyl)- 5 clorosalixylamit. - Công thức cấu tạo. OH CO Cl Cl NO 2 N H - Công thức nguyên: C 13 H 8 Cl 2 N 2 O 4 - Khối lượng mol phân tử M= 327,13 - Thành phần phần trăm các nguyên tố: C 47,73%; H 2,46%; Cl 21,68%; N 8,57%; O 19,56%. - Các biệt dược: [2] Anti-tenia (Uranium,TR-izmit); Cestosda( Bayer); Davermin(Chinoin,Budapest); Defaten(dif-dogu,Istanbul); Lintex(Bayer); Niclocide(Miles Pharm, USA); Phenasal; Radeverm( Đức); Tamox(Hàn Quốc); Tepacide(Thái Lan); Vermitin; Teniarene( A.M.S.A); Tenisid( Liba, Istabul); Tredemine(Roger Bellon,Neuilly); 3 Yomesan( Bayer). I.1.2. Tính chất vật lý của niclosamide: [1] - Niclosamide có dạng tinh thể màu vàng nhạt. - Độ chảy: 230 o C - Thực tế không tan trong nước, tan ít trong etanol, cloroform, ete. I.1.3. Tính chất hoá học: [3] Hoá tính của niclosamide gây ra bởi nhóm chức phenol, chức amin, nhóm nitro và của nhân thơm. - Do nhóm chức OH của phenol mà niclosamide tan được trong các dung dịch kiềm, tác dụng được với dung dịch sắt (III) clorit cho muối phức có màu, dễ tham gia vào phản ứng thế vào vị trí số 3, dễ bị oxi hoá có màu (đặc biệt trong môi trường kiềm hay có ánh sáng). Những tính chất này được ứng dụng trong việc định tính , bảo quản niclosamide và định lượng niclosamide bằng phương pháp đo kiềm trong môi trường khan (dung môi: dimetylformamit, dung dịch chuẩn: tetrabutylamoni hidroxit, chỉ thị đo thế). - Nhóm chức amit làm cho niclosamide dễ bị thuỷ phân giải phóng axit 5- clorosalixylic và 2- cloro-4- nitroanilin (đây là hai nguyên liệu đầu dùng tổng hợp niclosamide Trong dược điển quy định niclosamide không được chứa hai tạp chất trên. Dựa vào hai chất này có thể định lượng hay định tính niclosamide. Axit 5- clorosalixylic được xác định bằng thuốc thử sắt(III) clorit, còn 2- cloro-4- nitroanilin được xác định bằng phản ứng tạo phẩm màu azo. - Nhóm nitro: Khử hoá thành nhóm amin thơm rồi định tính bằng phản ứng tạo phẩm màu azo hoặc định lượng bằng phép đo nitrit. - Nhân thơm làm cho niclosamide hấp thụ mạnh bức xạ tử ngoại, ứng dụng để định tính, định lượng niclosamide bằng phương pháp hấp thụ tử ngoại. 4 I.1.4. ứng dụng của niclosamide: [1] Dùng làm thuốc trị các loại sán lớn: sán bò, sán lợn, sán cá, sán lùn. I.1.5. Tác dụng dược lí của niclosamide: [4] - Niclosamide, là thuốc chống giun sán có hiệu quả cao trên sán bò (Taeniasagitata), sán lợn (T. solium), sán cá (Diphyllobothrium lactum) và sán lùn (Hymenlepisnana). - Cơ chế tác dụng của thuốc: niclosamide tác dụng tại chỗ do tiếp xúc trực tiếp trên đầu sán. Thuốc can thiệp vào sự chuyển hoá năng lượng của sán có thể do ức chế sự sản sinh ra adrenosin triphotphat (ATP) ở ti lạp thể. Thuốc cũng ứ chế sự thu nhận glucóe của kí sinh vật. Kêt quả là đầu sán và các đoạn liền kề bị chết. Toàn bộ sán không giữ lại được trong ruột và bị tống ra ngoài theo phân cả con hoặc thành các đoạn nhỏ. - Dược động học của niclosamide còn chưa được biết rõ. Nói chung thuốc được hấp thụ không đáng kể qua ruột và tác dụng diệt sán xảy ra ở ruột. - Chỉ định: Niclosamide được dùng khi bị nhiễm sán bò, sán cá, sán lợn, sán lùn.Thuốc tống sán ra khỏi ruột. Thuốc không có tác dụng trong trường hợp bị ấu trùng sán dây hoặc ấu trùng sán Echinocccus do các Teaniasolium, Echinôcccus multilocularis hoặc E.granulosis kí sinh ở các mô ngoài ruột. Niclosamide cũng có tác dụng lên sán lợn nhưng không có tác dụng đối với trứng của các loại sán này do đó có thể có nguy cơ nhiễm bệnh ấu trùng sán lợn, vì vậy trong trường hợp này nên dùng thuốc praziquantel. - Chống chỉ định: Người quá mẫn cảm với thuốc niclosamide. Trong thời gian dùng thuốc không được uống rượu. - Dạng thuốc: viên nén 500mg. - Liều lượng và cách dùng: Viên thuốc nên nhai rồi nuốt với một ít nước sau bữa ăn sáng. Đối với trẻ nhỏ nên nghiền ra, trộn với một ít nước rồi cho uống. 5 +Trường hợp sán bò, sán cá, sán lợn: Người lớn : 2g vào buổi sáng. Trẻ em 11- 34 kg: 1g vào buổi sáng. Trẻ em > 34 kg : 1.5 kg vào buổi sáng. + Trường hợp nhiễm H.nana: Người lớn : 2g/lần trong 7 ngày liên tiếp. Trẻ em 11- 34 kg: Ngày đầu dùng 1 lần 1g. Sau đó mỗi ngày một lần 0.5g trong 6 ngày liên tiếp. Trẻ em > 34 kg: Ngày đầu dùng 1 lần 1.5 kg. Sau đó mỗi ngày 1 lần 1g trong 6 ngày. Khi bị nhiễm sán thường có rất nhiều niêm dịch ruột nên lúc dùng thuốc cần uống nhiều dịch quả chua để hoà loãng và loại bỏ niêm dịch, tạo điều kiện cho thuốc tiếp xúc nhiều hơn với sán. Khi bị táo bón, cần làm sạch ruột trước khi điều trị. Không cần phải có chế độ ăn uống gì đặc biệt. Nếu sau khi dùng thuốc, muốn tống sán ra nhanh hơn và nguyên con cần dùng thuốc tẩy muối có tác dụng mạnh như natrisunfat hoặc magiesunfat, 2 giờ sau khi dùng (hoặc sau khi dùng liều cuối cùng trong trường hợp nhiễm H.nana). Dùng thuốc tẩy sẽ làm cho phân lỏng và sán xổ dễ hơn. Nếu không tẩy, sán sẽ bị tống ra ngoài thành mảnh hoặc đoạn vào những ngày sau. Nhờ sự tiêu một phần do enzim nên chẳng bao lâu sẽ không nhận ra được đầu sán ở phân thậm chí có dùng thuốc tẩy. Rồi sau đó sẽ không thấy các đoạn sán hoặc trứng sán ở phân nữa. Chỉ khi bị tái nhiễm với T.saginata hoặc T.solium, những đoạn sán mới hoặc trứng sán sẽ có thể thấy trong phân sau 3 tháng. Trong nhiễm sán lùn chỉ 14 ngày sau đầu sán còn sống sót sẽ phát triển rất nhanh thành sán trưởng thành, rồi chỉ sau khoảng 10 ngày sẽ thấy trứng sán trong phân. - Tương tác thuốc: 6 Niclosamide có thể tương tác với rượu làm cho sự hấp thu thuốc tăng lên. Vì vậy không được dùng rượu trong khi điều trị. - Độ ổn định của thuốc và bảo quản: Để ở nhiệt độ phòng và tránh ánh sáng. - Những chú ý khi dùng thuốc: + Khi mang thai, việc dùng thuốc phải hết sức thận trọng, đặc biệt trong 3 tháng đầu. Nói chung thuốc dùng được cho người mang thai, nhưng không dùng khi bị nhiễm sán lợn vì có nguy cơ bị nhiễm ấu trùng sán lợn. + Tác dụng không mong muốn (ADR): Niclosamide nói chung không gây tác hại đáng kể: chỉ gây nôn, nôn, đau bụng, ỉa chảy. Có thể gặp trường hợp ban đỏ và ngứa nhưng rất hiếm. Cách xử trí tác dụng không mong muốn: Không dùng phối hợp với các thuốc gây nôn để tránh trứng trào ngược từ ruột lên, gây bội nhiễm. + Việc dùng niclosamide khi bị nhiễm sán lợn có nguy cơ nhiễm bệnh ấu trùng sán lợn. Để tránh nguy cơ này, sau khi dùng niclosamide 2 giờ phải dùng thuốc tẩy muối. Việc tống các đoạn sán ở phía dưới chứa đầy trứng sán trưởng thành ra ngoài phải làm càng nhanh càng tốt. Khi tẩy trứng sán ra ngoài phải hết sức tránh trứng dính vào tay, vào miệng người bệnh vì sẽ dẫn đến bệnh ấu trùng sán lợn rất nguy hiểm. I.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP: Phương pháp duy nhất để sản xuất niclosamide là thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa 5- cloro-salixylic axit với 2- cloro-4- nitroanilin với sự có mặt của PCl 3 hoặc POCl 3 trong các dung môi khác nhau: I.2.1. Phương pháp 1: [5] CO NO 2 HN OH Cl Cl Cl OH COOH H 2 N Cl NO 2 + PCl 3 /xylen 140- 150 o C axit 5-clorosalixylic 2-cloro-4-nitroanilin niclosamid 7 Trong đó: * Axit 5- clorosalixylic được điều chế bằng phản ứng cloro hoá axit salixylic với khí clo có mặt xúc tác FeCl 3 : OH COOH + Cl 2 FeCl 3 Cl OH COOH axit 5-clorosalixylic axit salixylic * 2- cloro-4- nitroanilin được điều chế từ 2- cloro- 4- nitroaxetanilit: ClO 2 N NHCOCH 3 H 2 O /H + H 2 N Cl NO 2 2-cloro-4-nitroanilin I.2.2. Phương pháp 2: [5],[6]. CO NO 2 HN OH Cl Cl Cl OH COOH H 2 N Cl NO 2 + axit 5-clorosalixylic 2-cloro-4-nitroanilin niclosamid clorobenzen PCl 3 I.2.3. Phương pháp 3: [7, 71-72] CO NO 2 HN OH Cl Cl Cl OH COOH H 2 N Cl NO 2 + axit 5-clorosalixylic 2-cloro-4-nitroanilin niclosamid clorobenzen POCl 3 I.3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT: Có 3 ccong nghệ đưa ra để thực hiện phản ứng ngưng tụ axit 5 – clorosalixylic và 2 – cloro – 4 – nitroanilin. I.3.1. Công nghệ 1: [ 5 ]. Cho từ từ PCl 3 vào dung dịch xylen sôi có chứa axit 5- clorosalixylic và 2- cloro-4- nitroanilin với tỉ lệ mol như nhau. Đun tiếp trong 3 giờ. Để nguội, tinh thể niclosamid kết tinh được tách ra và lọc bằng cách hút. Tinh thể thô được kết tinh lại bằng etanol thu được niclosamid tinh khiết. 8 I.3.2. Công nghệ 2: [ 5 ], [ 6 ] Hỗn hợp gồm 346 gam axit 5-clorosalixylic và 346 gam 2-cloro-4- nitroanilin dưới dạng huyền phù trong clorobenzen được đun nóng tới 140 0 C, sau đó nhỏ từ từ cho đến hết 64 ml photpho triclorit vào hỗn hợp huyền phù trên. Đun hỗn hợp này tới 160 0 C trong thời gian ngắn. Clorobenzen được loại bỏ bằng cách cất hơi, chất còn lại được lọc hút. Sản phẩm thu được là niclosamid tương đối tinh khiết đủ để gây ra tác dụng diệt sán. Sau đó niclosamid được tinh chế lại bằng etanol. I.3.3. Công nghệ 3: [ 7, 71 – 72 ]. Hòa tan 75,9g (0,44 mol) 2-cloro-4-nitroanilin ở 100 0 C trong 30ml clorobenzen. Hỗn hợp vừa hòa tan được khuấy trộn với than hoạt tính (3,5g) trong 15 phút và lọc. Thêm vào phần dịch lọc 69g ( 0,4 mol) 5-cloro-salixylic axit trong 20 phút ở 60- 80 0 C, cho tiếp 40,2g ( 0,26 mol) POCl 3 vào. Tăng nhiệt độ lên đến 102- 104 0 C và giữ nhiệt độ này trong vòng 1 giờ Tiếp theo làm lạnh xuống 15- 17 0 C, bổ xung 250ml nước, kết tủa được lọc và rửa bằng 500ml nước sôi. Rửa lại một lần nữa bằng 50ml dung dịch Na 2 CO 3 5%. Dùng nước rửa kết tủa đến pH =7 và rửa bằng clorobenzen nóng đến khi tách loại hết 2-cloro-4-nitroanilin (kiểm tra định tính xem đã hết kết tủa chưa bằng cách thử phản ứng diazo). Thu được 92g ( 70%) niclosamid. I.4. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN: I.4.1. Sơ đồ các quá trình phản ứng : 9 OH COOH + Cl 2 FeCl 3 Cl OH COOH axit 5-clorosalixylic axit salixylic ClO 2 N NHCOCH 3 H 2 O /H + H 2 N Cl NO 2 2-cloro-4-nitroanilin I.4.1.1. Điều chế 2- cloro-4- nitroanilin: [8] Trộn hỗn hợp gồm 10g 2-cloro-4-nitroaxetanilit và 370ml axit H 2 SO 4 25% trong bình cầu, hỗn hợp có màu da cam. Đun trên bếp cách cát hỗn hợp trên đến khi 2-cloro-4-nitroaxetanilit tan hết. Kết thúc phản ứng để nguội. Hỗn hợp tạo thành được lọc, sau đó cho nước lọc vào cốc và giải phóng 2-cloro-4-nitroanilin bằng cách trung hòa bởi NaOH 10% đến khi có phản ứng kiềm. Kết tủa tạo thành là 2- cloro –4- nitroanilin được lọc và kết tinh lại trong nước sôi. Sau đó kết tủa được làm khô dưới 60 0 C. I.4.1.2. Điều chế 5-cloro-salixylic axit: [9] Hòa tan 100g (0,72 mol) axit salixylic trong 850 ml clorobenzen và đun nóng ở 115- 117 0 C. Sục khí clo qua hỗn hợp trong khoảng 2,5-3,5 giờ cho tới khi khối lượng hỗn hợp tăng lên 24- 27g (0,67- 0,76 mol). Làm lạnh hỗn hợp phản ứng xuống 15- 17 0 C. Sản phẩm axit 5-cloro salixylic tạo ra được lọc và rửa bằng 200 ml clorobenzen, sấy khô thu được 109g sản phẩm. 10 CO NO 2 HN OH Cl Cl Cl OH COOH H 2 N Cl NO 2 + axit 5-clorosalixylic 2-cloro-4-nitroanilin niclosamid clorobenzen POCl 3 . phương pháp phù hợp với điều kiện, trình độ công nghệ để xây dựng lên một qui trình sản xuất niclosamide phục vụ cho việc sản xuất thuốc điều trị bệnh sán nói. Tổng quan. Phần 2: Đề xuất qui trình sản xuất niclosamide. 2 Phần I: TỔNG QUAN. I.1. TÊN, TÍNH CHẤT LÍ, HOÁ, TÁC DỤNG DƯỢC LÝ CỦA NICLOSAMIDE. I.1.1.