Nghiên cứu các phản ứng định hướng trong tổng hợp valacyclovir hydroclorid

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VĂN THỊ HỒNG NHUNG MÃ SINH VIÊN: 1301308 NGHIÊN CỨU CÁC PHẢN ỨNG ĐỊNH HƯỚNG TRONG TỔNG HỢP VALACYCLOVIR HYDROCLORID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2018 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VĂN THỊ HỒNG NHUNG MÃ SINH VIÊN: 1301308 NGHIÊN CỨU CÁC PHẢN ỨNG ĐỊNH HƯỚNG TRONG TỔNG HỢP VALACYCLOVIR HYDROCLORID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Giang Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2018 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài khóa luận tốt nghiệp, tơi gặp nhiều khó khăn Nhờ có giúp đỡ từ thầy cơ, gia đình bạn bè mà tơi hồn thành khóa luận Hơm nay, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến họ Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới người thầy – Ths Nguyễn Văn Giang, người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình cho tơi Trong suốt q trình thực đề tài, thầy ln động viên, cổ vũ khích lệ tinh thần nghiên cứu khoa học, dìu dắt, giúp đỡ tơi tơi gặp khó khăn q trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Hải, người thầy quan tâm sát giải đáp thắc mắc nghiên cứu Tôi vô biết ơn PGS TS Nguyễn Đình Luyện thầy thuộc môn Công nghiệp Dược, thầy cô Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho học tập hồn thành khố luận Tơi xin cảm ơn anh, chị, bạn em nghiên cứu tổ Tổng hợp hóa dược, mơn Công nghiệp Dược giúp đỡ nhiều thời gian thực đề tài Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới anh Nguyễn Minh Tuấn anh Nguyễn Gia Anh Tuấn, sinh viên lớp M1K67, hai người ủng hộ, giúp đỡ suốt quãng thời gian vừa qua Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ tôi, người yêu thương, ủng hộ đường mà chọn Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất tình cảm, quan tâm, giúp đỡ mà thầy cơ, gia đình bạn bè dành cho Hà Nội, ngày 17 tháng năm 2018 Sinh viên Văn Thị Hồng Nhung MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Trang DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các thuốc chống virus Herpes 1.2 Tổng quan valacyclovir hydroclorid 1.2.1 Cấu trúc hóa học 1.2.2 Tính chất lý hóa số tiêu chuẩn kiểm nghiệm valacyclovir hydroclorid 1.2.3 Biệt dược 1.2.4 Tính chất dược động học 1.2.5 Cơ chế tác dụng, định, liều dùng 1.2.6 Tác dụng không mong muốn thận trọng 1.2.7 Tương tác thuốc 1.3 Các phương pháp tổng hợp valacyclovir hydroclorid 1.3.1 Phương pháp sử dụng chất bảo vệ benzyl cloroformat 10 1.3.2 Phương pháp sử dụng chất bảo vệ ethyl acetoacetat 11 1.3.3 Phương pháp sử dụng chất bảo vệ di-tert-butylpyrocarbonat (Boc2O) 12 1.3.4 Phương pháp sử dụng chất bảo vệ fluorenylmethyloxycarbonyl clorid (Fmoc-Cl) 13 1.3.5 Phương pháp sử dụng chất bảo vệ anhydrid phthalic 13 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Nguyên liệu thiết bị 15 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.3 Phương pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Tổng hợp hóa học 17 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết chất tổng hợp 18 2.3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp 18 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết thực nghiệm 3.1.1 Tổng hợp acid 2-(1,3-dioxoisoindolin-2-yl)-3-methylbutanoic (1) 19 19 19 3.1.2 Tổng hợp ester 2-((2-amino-6-oxo-1,6-dihydro-9H-purin-9-yl)methoxy) ethyl-2-(1,3-dioxoisoindolin-2-yl)-3-methylbutanoat (2) 21 3.1.3 Phản ứng thủy phân tạo valacyclovir hydroclorid (3) 3.2 Xác định cấu trúc chất tổng hợp phương pháp phổ 26 28 3.2.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 28 3.2.2 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) 28 3.2.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) 29 3.2.4 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C-NMR) 29 3.3 Bàn luận 30 3.3.1 Bàn luận phản ứng tổng hợp hóa học 30 3.3.2 Bàn luận kết phân tích phổ 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 KẾT LUẬN 43 KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT δ 13 Độ chuyển dịch hóa học Carbon 13 nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân C-NMR H-NMR carbon 13) Proton nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân proton) CDCl3 Deuterated chloroform ( Cloroform deutori hóa) CHCl3 Cloroform CMV Cytomegalo virus CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DCC Dicyclohexylcarbodiimid DCM Dicloromethan DCU Dicyclohexylurea DMAP 4-Dimethylaminopyridin DMF N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid đvC Đơn vị carbon EBV Epsteinbarr virus EDC.HCl GMP N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimid hydroclorid The Food and Drug Administration (Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ) Guanosin monophosphat h Giờ HIV Human immunodeficiency virus (Virus gây suy giảm miễn dịch người) HPLC High performance liquid chromatography (Sắc kí lỏng hiệu cao) HSV Herpes simplex virus HSV Herpes simplex virus HSV Herpes simplex virus IR Infrared (Phổ hồng ngoại) KLPT Khối lượng phân tử m/z Tỷ số khối lượng điện tích ion MS Mass spectrometry (Phổ khối lượng) ppm Part per milion (Một phần triệu) FDA Rf Retention factor (Hệ số lưu giữ) SKLM Sắc ký lớp mỏng STT Số thứ tự to Nhiệt độ TEA Triethylamin TDKMM Tác dụng không mong muốn THF Tetrahydrofuran TMS Tetramethylsilan USP United States Pharmacopoeia (Dược điển Mỹ) VZV Varicella zoster virus DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số loại virus Herpes Trang Bảng 1.2 Các tạp hữu tiêu chuẩn USP 40 Bảng 1.3 Liều dùng điều chỉnh cho bệnh nhân suy thận Bảng 2.1 Danh mục dung mơi, hóa chất 15 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 16 Bảng 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất phản ứng 20 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ mol nguyên liệu đến hiệu suất phản ứng 20 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng 21 Bảng 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ mol acid : DCC đến hiệu suất phản ứng 22 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mol acyclovir : acid đến hiệu suất phản ứng 22 Bảng 3.6 Ảnh hưởng dung môi kết tinh lại đến hiệu suất tinh chế 23 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng 23 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỉ lệ mol acyclovir : acid đến hiệu suất phản ứng 25 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất 25 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng tới hiệu suất 266 Bảng 3.11 Ảnh hưởng thời gian tới phản ứng thủy phân 27 Bảng 3.12 Khảo sát tác nhân thủy phân 27 Bảng 3.13 Kết phân tích phổ hồng ngoại 288 Bảng 3.14 Kết phân tích phổ khối lượng 28 Bảng 3.15 Kết phân tích phổ 1H-NMR 299 Bảng 3.16 Kết phân tích phổ 13C-NMR 29 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo valacyclovir hydroclorid Trang Hình 1.2 Các tạp hữu tiêu chuẩn USP 40 Hình 1.3 Cơ chế hoạt động acyclovir thể Hình 1.4 Sơ đồ tổng quát phương pháp tổng hợp valacyclovir hydroclorid Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid sử dụng Cbz-Cl 10 Hình 1.6 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid sử dụng ethyl acetoacetat 11 Hình 1.7 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid sử dụng Boc2O 12 Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid sử dụng Fmoc-Cl 13 Hình 1.9 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid sử dụng anhydrid phthalic 14 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir hydroclorid 17 Hình 3.1 Các vị trí xảy thủy phân chất 277 Hình 3.2 Cơ chế phản ứng ngưng tụ tổng hợp chất 30 Hình 3.3 Cơ chế phản ứng DCC DMAP 31 Hình 3.4 Cơ chế phản ứng sử dụng tác nhân SOCl2 32 Hình 3.5 Các vị trí cắt phân tử phản ứng thủy phân 33 Hình 3.6 Phổ MS sản phẩm phản ứng sử dụng methylamin 40% Bookmark not defined Error! Hình 3.7 Phổ MS sản phẩm phản ứng sử dụng hydrazin hydrat 80% Bookmark not defined Error! Hình 3.8 Phổ IR chất 35 Hình 3.9 Phổ IR chất 366 Hình 3.10 Phổ MS chất 377 Hình 3.11 Phổ MS chất 37 Hình 3.12 Mơ tả tách H từ phân tử trình đo phổ MS Hình 3.13 Mơ tả hình thành pic có m/z = 255 388 38 Hình 3.14 Phổ 1H-NMR chất 399 Hình 3.15 Phổ 1H-NMR chất 40 Hình 3.16 Phổ 13C-NMR chất 411 Hình 3.17 Phổ 13C-NMR chất 422 ĐẶT VẤN ĐỀ Các bệnh nhiễm virus Herpes không gây nhiều ảnh hưởng xấu tới sức khỏe thẩm mỹ cho bệnh nhân mà gây nguy hiểm tới tính mạng người bệnh suy giảm miễn dịch [28] Do loại virus Herpes dễ bị lây nhiễm từ người sang người có khả gây bệnh tiềm ẩn nên năm gần đây, bệnh virus gây phổ biến Việt Nam [23], [28] Để điều trị dự phòng bệnh virus Herpes gây ra, nhà khoa học nghiên cứu tìm thuốc chống virus Herpes Đó dẫn xuất nucleotid, có tác dụng ức chế ADN polymerase ngăn cản nhân đơi virus [5] Trong số đó, acyclovir thuốc sử dụng phổ biến Tuy nhiên, acyclovir có sinh khả dụng đường uống thấp (15-20%), thời gian bán thải ngắn, nên để trì nồng độ điều trị thuốc liều dùng với người lớn thường 200-800 mg/lần x lần/ngày, đợt điều trị 5-7 ngày [13] Số lần dùng thuốc nhiều khiến bệnh nhân khó tuân thủ điều trị Để khắc phục nhược điểm này, nhà khoa học nghiên cứu valacyclovir, tiền thuốc acyclovir Valacyclovir có sinh khả dụng đường uống khoảng 50-55%, cao gấp 3-5 lần so với acyclovir, từ hạn chế số lần dùng thuốc ngày, giúp bệnh nhân dễ tuân thủ điều trị đảm bảo hiệu điều trị dự phòng [14], [22] Năm 1995, FDA phê duyệt cho phép lưu hành valacyclovir hydroclorid với tên biệt dược Valtrex Hiện nay, valacyclovir hydroclorid sử dụng phổ biến Việt Nam Tuy nhiên, có nghiên cứu tổng hợp valacyclovir hydroclorid nước ta Vì vậy, để góp phần nghiên cứu tổng hợp valacyclovir hydroclorid quy mơ phòng thí nghiệm, tiến xa nâng quy mơ đưa vào sản xuất nguyên liệu Việt Nam, tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phản ứng định hướng tổng hợp valacyclovir hydroclorid” Với mục tiêu sau: Tổng hợp chất trung gian quy trình tổng hợp valacyclovir hydroclorid từ acyclovir KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tổng hợp chất trung gian quy trình tổng hợp valacyclovir hydroclorid từ acyclovir với nhóm bảo vệ phthalyl, cụ thể: - Khẳng định cấu trúc chất trung gian - Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chọn điều kiện để nâng cao hiệu suất phản ứng KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu phản ứng loại bỏ nhóm bảo vệ phthalyl với độ chọn lọc cao để thu valacyclovir hydroclorid khẳng định cấu trúc sản phẩm 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Đình Luyện (2014), Kỹ Thuật Hố Dược Tập 1, tr.60, tr.77, NXB Y Học, Hà Nội Trần Mạnh Bình, Nguyễn Quang Đạt (2007), Hoá Học Hữu Cơ Tập 2, tr.50, tr.58, tr.64, NXB Y Học, Hà Nội Tiếng Anh Akhtar J and Shukla D (2009), "Viral entry mechanisms: cellular and viral mediators of Herpes simplex virus entry", The FEBS Journal, 276(24), pp.7228–7236 Anderson RD., et al (1995), ''Ganciclovir absolute bioavailability and steady-state pharmacokinetics after oral administration of two 3000-mg/d dosing regimens in human immunodeficiency virus- and cytomegalovirus-seropositive patients'', Clin Ther, (17) pp.425-432 Balfour H.H., (1999), "Antiviral drugs", The New England Journal of Medicine, 340(16), pp.1255–1268 Beauchamp L.M (1990), “Therapeutic valine esters of acyclovir and pharmaceutically acceptable salts thereof”, United States Patent, US 4957924A Beutner K.R., et al (1995), "Valaciclovir compared with acyclovir for improved therapy for Herpes zoster in immunocompetent adults", Antimicrob Agents Chemother, 39(7), pp.1546–1553 Biron KK Stanat SC, et al (1985), "Metabolic activation of the nucleoside analog 9-{[2-hydroxy-1-(hydroxymethyl)ethoxy]methyl}guanine in human diploid fibroblasts infected with human cytomegalovirus", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, (82), pp.2473-2477 Carter, et al (2000), “Guanine derivative”, United States Patent, US 6107302 10 Elion GB Furman PA, et al (1997), "Selectivity of action of an antiherpetic agent, 9-(2-hydroxyethoxymethyl) guanine", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, (74), pp.5716-5720 11 Etinger M.Y., et al (2005), “Synthesis and purification of valacyclovir”, United States Patent, US 6849737 B2 12 Fyfe JA Keller PM, et al (1978), "Thymidine kinase from Herpes simplex virus phosphorylates the new antiviral compound, 9(2-hydroxyethoxymethyl)guanine", The Journal of Biological Chemistry, (253), pp.8721-8727 13 I Shinkai and Y Ohta, (1996), "New drugs reports of new drugs recently approved by the FDA Valacyclovir", Bioorganic & Medicinal Chemistry, (4), pp.1-2 14 Jadhav, A.S., et al (2007), "Development and validation of enantioselective high performance liquid chromatographic method for Valacyclovir, an antiviral drug in drug substance'', Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, (43), pp.1568-1572 15 Keshava N.K.R., et al (2014), "Improved Synthesis of Antiviral Drug Valacyclovir Hydrochloride" Letters in Drug Design & Discovery, 11(4), pp 484-487 16 MacDougall C and Guglielmo B.J., (2004), "Pharmacokinetics of valaciclovir", Journal Antimicrob Chemother, 53(6), pp.899–901 17 Montoro M and Pirovano S., (2003), "Process of preparation of valacyclovir and relevant intermediates", European patent, EP 0915874A2 18 O’Brien J.J and Campoli-Richards D.M., (1989), "Acyclovir An updated review of its antiviral activity, pharmacokinetic properties and therapeutic efficacy", Drugs, 37(3), pp.233–309 19 Patel R Bodsworth NJ, et al (1997), "Valaciclovir for the suppression of recurrent genital HSV infection-a placebo controlled study of once daily therapy: International Valaciclovir HSV Study Group", Genitourin Medicine, (73), pp.105-109 20 Perry C.M and Faulds D., (1996), "Valaciclovir", Drugs, 52(5), pp.754-772 21 Reichman RC., et al (1984), "Treatment of recurrent genital Herpes simplex infection with oral aciclovir: controlled trial", Journal of the American Medical Association, (251), pp.2103–2107 22 Soul-Lawton J., et al (1995), "Absolute bioavailability and metabolic disposition of valaciclovir, the L-valyl ester of acyclovir, following oral administration to humans", Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 39(12), 2759–2764 23 Stevens JG and Cook ML, (1971), "Latent Herpes simplex virus in spinal ganglia", Science, (173), pp.843–845 24 USP 40 (2016), The United States Pharmacopeia, The United States Pharmacopedial convention, pp.6635 25 Valacyclovir Label Approved for VALTREX, FDA, NDA 20-487/S-007 26 Vetukuri P.R., et al (2010), "An Efficient and Large Scale Process for Synthesis of Valacyclovir", Asian Journal of Chemistry, (22), pp.4092–4098 27 Vetukuri P.R., et al (2011), "A Concise Route to Valacyclovir Hydrochloride", Helvetica Chimica Acta, 94(4), pp.592–596 28 Whitley R.J., et al (1998), “Herpes simplex virus”, Clinical Infectious Diseases, (26), pp.541-555 29 Whitley R.J and Roizman B., (2001), "Herpes simplex virus infections", The Lancet, 357(9267), pp.1513–1518 30 Yan Mei, et al (2007), “Preparation of valaciclovir hydrochloride and pharmaceutically acceptable salt thereof”, China Patent, CN 101372487 A PHỤ LỤC Phụ lục Phổ IR chất Phụ lục Phổ IR chất Phụ lục Phổ MS chất Phụ lục Phổ MS chất Phụ lục Phổ MS sản phẩm phản ứng thủy phân methylamin 40% Phụ lục Phổ MS sản phẩm phản ứng thủy phân hydrazin hydrat 80% Phụ lục Phổ 1H-NMR chất Phụ lục Phổ 1H-NMR chất Phụ lục Phổ 13C-NMR chất Phụ lục 10 Phổ 13C-NMR chất Phụ lục Phổ IR chất Phụ lục Phổ IR chất Phụ lục Phổ MS chất Phụ lục Phổ MS chất Phụ lục Phổ MS sản phẩm phản ứng sử dụng methylamin 40% Phụ lục Phổ MS sản phẩm phản ứng sử dụng hydrazin hydrat 80% Phụ lục Phổ 1H-NMR chất Phụ lục Phổ 1H-NMR chất Phụ lục Phổ 13C-NMR chất Phụ lục 10 Phổ 13C-NMR chất ... phần nghiên cứu tổng hợp valacyclovir hydroclorid quy mơ phòng thí nghiệm, tiến xa nâng quy mơ đưa vào sản xuất nguyên liệu Việt Nam, tiến hành đề tài: Nghiên cứu phản ứng định hướng tổng hợp valacyclovir. .. dung nghiên cứu Tổng hợp hố học Chúng tơi tiến hành phản ứng hoá học để tổng hợp chất trung gian sản phẩm cuối valacyclovir hydroclorid theo sơ đồ tổng hợp Hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp valacyclovir. .. VĂN THỊ HỒNG NHUNG MÃ SINH VIÊN: 1301308 NGHIÊN CỨU CÁC PHẢN ỨNG ĐỊNH HƯỚNG TRONG TỔNG HỢP VALACYCLOVIR HYDROCLORID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Giang Nơi thực