Nghiên cứu tổng hợp dimesna làm tạp chuẩn

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐOÀN LƯƠNG HƯNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DIMESNA LÀM TẠP CHUẨN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2018 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐOÀN LƯƠNG HƯNG MÃ SINH VIÊN: 1301195 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DIMESNA LÀM TẠP CHUẨN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS Đào Nguyệt Sương Huyền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi tới ThS Đào Nguyệt Sương Huyền, người trực tiếp hướng dẫn, bảo, tận tình giúp đỡ, động viên tơi suốt thời gian làm khóa luận lòng biết ơn lời cảm ơn chân thành Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Đình Luyện, TS Nguyễn Văn Hải, ThS Nguyễn Văn Giang lời khuyên quan tâm, hỗ trợ tới mức tối đa q trình tơi làm thực nghiệm môn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu tồn thể thầy giáo Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện tốt cho tơi suốt q trình học tập trường Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè ln chỗ dựa vững chắc, nguồn động viên to lớn sống học tập Mặc dù cố gắng tạo điều kiện song thời gian nghiên cứu ngắn, kiến thức thân hạn chế nên chắn khóa luận nhiều thiếu sót Rất mong nhận đóng góp q báu thầy bạn để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Đoàn Lương Hưng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ,SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 MESNA VÀ CÁC TẠP CHẤT LIÊN QUAN 1.2.1 Cấu trúc hóa học 1.2.2 Tính chất lí hóa 1.2.3 Sự hình thành dimesna thể 1.2.4 Một số nghiên cứu hoạt tính sinh học dimesna 1.3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DIMESNA 1.3.1 Một số phương pháp tổng hợp disulfid 1.3.2 Tổng hợp dimesna từ vinyl sulfonat 10 1.3.3 Tổng hợp dimesna từ nguyên liệu mesna 11 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ 15 2.1.1 Nguyên liệu, hóa chất 15 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 16 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 18 2.3.3 Xác định cấu trúc 18 2.3.4 Phương pháp định lượng 18 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ, BÀN LUẬN 20 3.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 20 3.1.1 Tổng hợp hóa học 20 3.1.2 Kiểm tra độ tinh khiết 25 3.1.3 Xác định cấu trúc hóa học 29 3.2 BÀN LUẬN 31 3.2.1 Tổng hợp hóa học 31 3.2.2 Kiểm tra độ tinh khiết 35 3.2.3 Xác định cấu trúc hóa học 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 KẾT LUẬN 40 KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 46 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ac Acetyl APN Aminopeptidase N CCBL Enzym cystein-dị hợp β lyase (Cysteine-conjugated-β-lyase) DMF Dimethyl formamid DMSO Dimethyl sulfoxyd đvC Đơn vị carbon Et Ethyl GGT Gamma-glutamyl transpeptidase GSH Glutathion GSSG Glutathion disulfid i-Pr Isopropyl IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) m/z Tỉ số khối lượng điện tích MS Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) MTP Protein vi ống (Microtube protein) n-Bu Butyl (mạch thẳng) NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) OAT: Kênh vận chuyển anion hữu (Organic anion transporters) SKLM Sắc kí lớp mỏng STT Số thứ tự t°C: Nhiệt độ (độ C) xt Xúc tác DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu hóa chất 15 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 16 Bảng 3.1 Ảnh hưởng dung môi tới hiệu suất phản ứng 22 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thể tích dung mơi tới hiệu suất phản ứng 22 Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH khối phản ứng tới sản phẩm 23 Bảng 3.4 Khảo sát độ lặp lại qui trình tinh chế mesna 25 Bảng 3.5 Nhiệt độ nóng chảy mẫu dimesna tổng hợp 26 Bảng 3.6 Kết định lượng HPLC dimesna 27 Bảng 3.7 Kết phổ hồng ngoại IR dimesna tổng hợp 29 Bảng 3.8 Kết phổ khối lượng MS dimesna tổng hợp 29 Bảng 3.8 Kết phổ 1H-NMR dimesna tổng hợp 30 Bảng 3.9 Kết phổ 13C-NMR dimesna tổng hợp 30 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ,SƠ ĐỒ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo mesna…………………………… ……… Hình 1.2 Cấu trúc hóa học di mesna…………………………………………3 Hình 1.3 Phản ứng tạo muối sulfonat từ acid sulfonic….…………….….… Hình 1.4 Cơ chế phản ứng disulfid với ion kim loại……………………… Hình 1.5 Phản ứng disulfid với muối sulfit…………………………………5 Hình 1.6 Phản ứng disulfid với muối cyanid……………………………….5 Hình 1.7 Phản ứng phân hủy liên kết disulfid mơi trường kiềm đặc nóng Hình 1.8 Cơ chế phản ứng thủy phân disulfid môi trường acid………… Hình 1.9 Sơ đồ chuyển hóa mesna thành dimesna thể………………….6 Hình 1.10 Phản ứng thiol sulfuryl clorid……………………………….8 Hình 1.11 Phản ứng oxy hóa thiol oxy khơng khí ………….…………….9 Hình 1.12 Phản ứng oxy hóa thiol H2O2………………………………….10 Hình 1.13 Tổng hợp dimesna từ vinyl sulfonat… ………………………….10 Hình 1.14 Sơ đồ tổng quan phương pháp tổng hợp mesna……………… 12 Hình 1.15 Tổng hợp Dimesna từ Mesna 2,2’-dithiobis(benzothiozol)….….13 Hình 1.16 Tổng hợp dimesna oxy hóa mesna acid với iod/NaOH……… 14 Hình 2.1 Tổng hợp dimesna từ phản ứng oxy hóa mesna H2O2……………17 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp mesna từ 1,2-dicloethan……………………….…….20 Hình 3.2 Phản ứng oxy hóa mesna oxy khơng khí sử dụng sóng siêu âm…20 Hình 3.3 Hình ảnh mơ sắc kí lớp mỏng phản ứng mesna với oxy khơng khí sử dụng sóng siêu âm………………………………………… ……21 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp dimesna từ mesna H2O2………………………… 21 Hình 3.5 Sơ đồ mơ SKLM dimesna tổng hợp dimesna chuẩn……………………………………………………… ……………….…26 Hình 3.6 Kết HPLC theo phương pháp đường chuẩn…………………… 28 Hình 3.7 Sơ đồ chế phản ứng oxy hóa mesna thành dimesna H2O2/NaI 31 Hình 3.8 Phản ứng natri thiosulfat Na2S2O3 iod dư………… …… …33 Hình 3.9 Tạp khơng tách xử lí hỗn hợp sản phẩm với Na2S2O3… … 34 Hình 3.10 Phổ IR dimesna tổng hợp…………… ……………………… 35 Hình 3.11 Phổ MS dimesna tổng hợp…………………… ………………36 Hình 3.12 Phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR dimesna………………… 37 Hình 3.13 Phổ cộng hưởng từ carbon-13 13C-NMR dimesna….………….38 ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư số bệnh đe dọa nhiều tới sức khỏe cộng đồng Hóa trị liệu số liệu pháp để điều trị bệnh ung thư Một vài phác đồ sử dụng thuốc thuộc nhóm oxazaphosphorin (ifosfamid, cyclophosphamid) mang lại hiệu điều trị với nhiều bệnh ung thư khác (ung thư tinh hoàn, ung thư vú) đồng thời thuốc đem lại tác dụng không mong muốn đường tiết niệu (xuất huyết, viêm bàng quang) [10] Để khắc phục tác dụng không mong muốn này, mesna định bắt buộc thuốc thiết yếu phác đồ điều trị ung thư nhằm dự phòng độc tính sử dụng hóa trị liệu này.[1] Mesna hợp chất bền, dễ bị oxy hóa nhiệt độ oxy khơng khí tạo sản phẩm oxy hóa dimesna, tạp chất D mesna qui định dược điển Anh 2014 [40] Do đó, việc kiểm tra hàm lượng tạp dimesna có sản phẩm mesna đóng vai trò quan trọng việc xác định độ tinh khiết hàm lượng thực tế mesna sản phẩm thu từ đánh giá hiệu điều trị độ an tồn chế phẩm Vì tiến hành đề tài “Nghiên cứu tổng hợp dimesna làm tạp chuẩn” với mục tiêu: Tổng hợp tinh chế dimesna đạt hàm lượng 95% từ nguyên liệu mesna ban đầu đồng thời khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp dimesna Hình 3.12 Phổ cộng hưởng từ carbon-13 13C-NMR dimesna Phổ 13C-NMR cho nhiều thông tin trực tiếp khung cacrbon phân tử Phổ 13 C-NMR cho biết số lượng cacbon / nhóm carbon tương đương khác phân tử, tách vạch tín hiệu cho ta biết có hidro gắn vào carbon, độ dịch chuyển hóa học cho ta biết lai hóa sp3, sp2, sp carbon, ngồi ra, độ dịch chuyển hóa học cho ta biết môi trường electron bao quanh carbon nhau, carbon gắn bên cạnh hay nhóm chức [5] Trên phổ đồ dimesna có tín hiệu đặc trưng carbon nhóm methylen số số Tín hiệu carbon nhóm methylen số có độ dịch chuyển hóa học δ = 51,75 ppm, carbon nhóm methylen số có độ dịch chuyển hóa học δ = 34,41 Nhóm methylen số gắn với gốc sulfonat –SO3Na hút điện tử mạnh so với nhóm disulfid -S-S- nên có tín hiệu trường yếu (δ = 51,75 ppm), nhóm methylen số cho tín hiệu trường mạnh (δ = 34,41 ppm) 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trình bày đây, rút số kết luận sau: - Tổng hợp dimesna phản ứng oxy hóa mesna với hydroperoxyd xúc tác NaI qui mơ phòng thí nghiệm với hiệu suất 70,48% - Khảo sát số yếu tố (dung môi, lượng dung môi, pH phản ứng ) ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng tổng hợp dimesna - Tinh chế dimesna đạt hàm lượng 100,6% KIẾN NGHỊ Từ kết đạt được, đề xuất hướng nghiên cứu sau phù hợp với điều kiện Việt Nam: Tiếp tục nghiên cứu, khảo sát số phương pháp khác tổng hợp dimesna điều kiện phản ứng nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp dimesna Nâng cấp quy mô tổng hợp dimesna từ mesna Nghiên cứu phương pháp tổng hợp dimesna 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Y tế, (2009), Dược thư quốc gia Việt Nam, tr.2216 Bộ Y tế (2005), Kiểm nghiệm dược phẩm, tr.84-102 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, (1), Chương 2, 4, 5, Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB-GD, tr.62-80, 205-251 Đào Nguyệt Sương Huyền, Nguyễn Văn Hải, Bùi Thị Hồng Nhung, Nguyễn Đình Luyện, (2017), “Nghiên cứu tổng hợp mesna từ 1,2-dicloroethan qua trung gian muối Bunte”, Tạp chí Dược học, số: 495, tr.2-5 Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận, (2014), Hóa học hữu tập 1, NXB-GD, tr.470, 503, 543 Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận, (2014), Hóa học hữu tập 2, NXB-GD, tr.671-674 Đỗ Duy Trung (2017), Nghiên cứu quy trình tổng hợp mesna qua trung gian alkyl trithiocarbonat quy mô 100g/mẻ, Luận văn thạc sỹ dược học, Trường Đại học Dược Hà Nội Đỗ Thị Trung Anh (2016), Nghiên cứu qui trình tổng hợp mesna từ 1,2dicloroethan qui mô 5g/mẻ, Trường Đại học Dược Hà Nội Tiếng Anh Brock N., Pohl J., and Stekar J (1981), “Detoxification of Urotoxic Oxazaphosphorines by Sulfhydryl Compounds”, Journal of Cancer Research, Clinical Oncology Springer-Verlag, 100, pp.311-320 10 Brock N.,et.al (1980), “The Development of Mesna for the Inhibition of Urotoxic Side Effects of Cyclophosphamide, Ifosfamide, and Other Oxazaphosphorine Cytostatics”, Cancer Chemo-and Immunopharmacology, Springer-Verlag Berlin Heidelberg: pp.274-278 11 Brock N (1989), “Oxazaphosphorine cytosiatics: pasl-presenl-futureSeventh Cain Memorial Award lecture”, Cancer Res., 4V: pp.1-7 12 Brock N., Pohl J Slekar J and Schecf W (1982), “Studies on the urotoxicity of oxazaphosphorine cytosiatics and its prevention-Ill Profile of action of sodium 2-mercap-toethanesulfonate (mesna)” Eur J Cancer Clin Oncol, 18: pp.1377-1387 13 Brock N and Pohl J (1983), “The development of mesna for regional detoxification” Cancer Treat Rev, 10 (Suppl A): pp.33-43 14 Brzezinska E, (1994), “Disulfides.1 Syntheses using 2,2' –dithiobis (benzothiazole)”, J.Org Chem, 59: pp.8239-8244 15 Cutler MJ, (2012), "In vitro and in vivo assessment of renal drug transporters in the disposition of mesna and dimesna”, J Clin Pharmacol, 52(4): pp.530-42 16 E.Bovena, M.Verschraagena, (2002), “BNP7787, a novel protector against platinum-related toxicities, does not affect the efficacy of cisplatin or carboplatin in human tumour xenografts”, European Journal of Cancer, 38, pp.1148-1156 17 E Boven, M Westerman, (2005), “Phase I and pharmacokinetic study of the novel chemoprotector BNP7787 in combination with cisplatin and attempt to eliminate the hydration schedule”, British Journal of Cancer, 92(9), pp.1636 – 1643 18 Habs MR, (1983), “Prevention of urinary bladder tumors in cyclophosphamide-treated rats by additional medication with the uroprotectors sodium 2-mercaptoethane sulfonate (mesna) and disodium 2,2'-dithio-bis-ethane sulfonate (dimesna)”, et al Cancer 51(4), pp.606-609 19 Haridas Kochat, (1997), “Process for making mesna, dimesna and derivatives thereof”, US5808140A 20 Hausheer FH, Kanter P, (1998), “Modulation of platinum-induced toxicities and therapeutic index: mechanistic insights and first- and second-generation protecting agents” Semin Oncol 25: pp.584–599 21 Henry Lemaire, Martin Riege, (1961), “The Synthesis of 2-Mercaptoethanesulfonamide”, J.Org.Chem., 26 (4), pp.1330–1331 22 J Elks, C.R Ganellin (1990), “Dictionary of Drugs Chemical data, structures and bibliographies ”, pp.461 23 Jose Ruano, (2008), “Efficient synthesis of disulfides by air oxidation of thiols under sonication”, Green Chem., 10, pp.706–711 24 Leveque J., Barbarin N., Palacio M.(2011), “Sulfanyl derivatives and their use as synthesis intermediates”, US 8084638 25 Masayuki Kirihara, Yasutaka Asai, (2007), “A Mild and Environmentally Benign Oxidation of Thiols to Disulfides”, Synthesis, No 21, pp.3286–3289 26 Mississauga, Ontario (2006), “UROMITEXAN®”, Product monograph, BC Cancer Agency Cancer Drug Manual, pp.1-6 27 Mississauga, Ontario (2013), “Uromitexan (mesna injection)”, Product monograph, Baxter Corporation, pp.15-20 28 Ormstad, K., Jones, D P., and Orrenius, (1980), “S Characteristics of glutathione biosynthesis by freshly isolated kidney cells” J Biol Chem.,.255: pp.175-181 29 Ormstad K and Ohno Y (1984), “N-acetylcysteine and sodium 2- mercaptoethane sulfonate as sources of urinary thiol groups in the rat” Cancer Res.44: pp.3797-3800 30 Ormstad K Orrenius S Lasthom T Uehara N Pohl J Stekar J and Brock N (1983), “Pharmacokinetics and metabolism of sodium 2mercaptoethanesulfonate in the rat” Cancer Res -1.1:pp.333-338 31 Parker AR, (2010), “BNP7787-mediated modulation of paclitaxel- and cisplatin-induced aberrant microtubule protein polymerization in vitro.” et al Mol, Cancer Ther, 9(9), pp.2558-2567 32 Reiner A, (1990), “Process for the preparation of mercaptoethansulfonic acid and sodium salt thereof”, US 4939291 33 Reko Leino, Jan-Erik Lonnqvist, (2004), “A very simple method for the preparation of symmetrical disulfides”, Tetrahedron Letters, 45, pp.8489–8491 34 Schramm C H., Karlson R H., (1954), “Preparation of guanidinium mercaptoalkanesulfonate”, US2695310, The Unites States Patent and Trademark Office 35 Schramm C H., (1954), “Xanthogenato-sulfonates and process for the preparation of mercaptoalkanesulfonates”, US 2694723 36 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 37 Shaw I C Graham M I and Jones M S (1986), “The fate of [MC]-mesna in the rat”.Arzneim-forsch 36: pp.487-489 38 Shaw I C and Graham M I (1987), “Mesna-a short review” Cancer Treat Rev 14: pp.67-86 39 T J Mason, (1997) “Sonochemistry: The uses of ultrasound in chemistry”, Chem Soc Rev., 26, pp.443 40 The British Pharmacopoeia Commission (2014), Bristish Pharmacopoeia, the edition on CD-rom 41 Yu M Torchinskii (1971), “Sulfhydryl and disulfide groups of proteins”, pp.65-94 Tài liệu trực tuyến 42 https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/65625, truy cập 20h30 ngày 30/4/2018 43 http://www.selleckchem.com/products/Dimesna.html, truy cập 20h40 ngày 30/4/2018 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ hồng ngoại IR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ khối lượng MS dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ khối lượng mở rộng dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ proton mở rộng 1H-NMR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ carbon-13 13C-NMR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ hồng ngoại IR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ khối lượng MS dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ khối lượng mở rộng dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ proton 1H-NMR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ proton mở rộng 1H-NMR dimesna tổng hợp Phụ lục Phổ cộng hưởng từ carbon-13 13C-NMR dimesna tổng hợp ... tài Nghiên cứu tổng hợp dimesna làm tạp chuẩn với mục tiêu: Tổng hợp tinh chế dimesna đạt hàm lượng 95% từ nguyên liệu mesna ban đầu đồng thời khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng tổng hợp. .. phù hợp với điều kiện Việt Nam, chúng tơi khơng áp dụng phương pháp để nghiên cứu tổng hợp dimesna 1.3.3 Tổng hợp dimesna từ nguyên liệu mesna 1.3.3.1 Tổng quan phương pháp tổng hợp mesna Dimesna. .. 1.2.4 Một số nghiên cứu hoạt tính sinh học dimesna 1.3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DIMESNA 1.3.1 Một số phương pháp tổng hợp disulfid 1.3.2 Tổng hợp dimesna từ vinyl