Bài viết Tối ưu hóa qui trình điều chế felodipin từ (E) methyl 2-(2,3-dichlorobenzylidene)-3-oxobutanoat và ethyl 3-aminocrotonat có mục tiêu tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp để có thề áp dụng vào sản xuất.
Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học TỐI ƯU HĨA QUI TRÌNH ĐIỀU CHẾ FELODIPIN TỪ (E)-METHYL 2-(2,3-DICHLOROBENZYLIDENE)-3-OXOBUTANOAT VÀ ETHYL 3-AMINOCROTONAT Nguyễn Thị Thu Hà*, Truong Ngoc Tuyen*, Lê Minh Trí*, Trần Bội Châu**, Trần Thành Đạo* TĨM TẮT Đặt vấn đề: Felodipin thuộc nhóm chẹn kênh calci chọn lọc, sử dụng rộng rãi điều trị bệnh tim mạch Hiện nhu cầu felodipin nước lớn, nghiên cứu qui trình tổng hợp nguyên liệu felodipin điều kiện nước ta cần thiết Mục tiêu: Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp để có thề áp dụng vào sản xuất Phương pháp: Felodipin điều chế dựa theo phản ứng tổng hợp dẫn chất dihydropyridin Hantzsch Bố trí thí nghiệm theo qui hoach thực nghiệm “thiết kế bề mặt đáp ứng” mơ hình Box-Behnken, với hỗ trợ phần mềm thống kê JMP Kết quả: Chúng xác định yếu tố ảnh hưởng lên hiệu suất tổng hợp felodipin điều kiện tối ưu xây dựng qui trình tổng hợp qui mơ phòng thí nghiệm Kết luận: qui trình tổng hợp felodipin với thơng số tối ưu thơng qua mơ hình Box-Behnken ứng dụng sản xuất felodipin điều kiện Việt Nam Từ khóa: felodipin, tối ưu qui trình, mơ hình Box-Behnken ABSTRACT OPTIMIZATION OF PARAMETERS FOR PROCEDURE OF SYNTHESIS OF FELODIPINE Nguyen Thi Thu Ha, Truong Ngoc Tuyen, Le Minh Tri, Tran Boi Chau, Tran Thanh Dao * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 18 - Supplement of No - 2014: 381 - 385 Background: Felodipine, a dihydropyridin calcium blocker is commonly used for treatment of cardiovascular diseases such as anti-anginal and anti-hypertensive Felodipine is imported costly with a large scale for formulation Therefore, setting up an optimal process for synthesis of felodipine is critical need towards local pharmaceutical factories Methods: Felodipine was synthesized via the Hantzsch reaction, in which the conditions were established via the Box-Behnken design Results: The suitable procedure for making felodipine with high yield in laboratory conditions was set up successfully Conclusion: This optimal and possible procedure of synthesis of felodipine could be developed to apply in bigger scale Keywords: felodipine, Box-Behnken design, optmal procedure nhóm ức chế kênh calcium, dùng ĐẶT VẤN ĐỀ rộng rãi với số lượng lớn nhờ vào tính chất Felodipin thuốc trị cao huyết áp thuộc dược động học thuận lợi (thời gian bán hủy * Khoa Dược, Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh ** Trường Đại học Tơn Đức Thắng TP Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: Nguyễn Thị Thu Hà ĐT: 01654199567 Chuyên Đề Dược Học Email: nthithuha2002@yahoo.com 381 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học NGUYÊNLIỆU -PHƯƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU dài, tác dụng phụ, tác dụng hạ huyết áp ổn định)(9) Nguyên liệu trang thiết bị Hiện nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu tổng hợp felodipin công bố(7,1,2,4,6) công bố trước chưa thể điều kiện phản ứng tối ưu áp dụng chưa thể thu felodipin có hiệu suất cao đạt chất lượng dược dụng Bộ phản ứng chỗ Eyela/Tokyo Ribakikai, model PPV3000; máy khuấy từ gia nhiệt, máy hút chân không, Máy đo điểm chảy Gallenkamp, sắc ký lớp mỏng tráng sẵn Kieselgel 60F 254 (Merck); máy đo IR FTIR8210 PC (Shimadzu); máy sắc ký lỏng hiệu cao Waters 2695 với detector PDA; máy đo 1H-NMR Bruker 500 MHz Chương trình phát triển nguồn nguyên liệu dược nước Nhà nước khởi động bắt đầu tiến hành nhằm mục tiêu cung cấp nguyên liệu hóa dược cho sản xuất thuốc nước, khó khăn hóa chất nguyên liệu trung gian phải nhập ngoại Hóa chất Acetonitril; (E)-methyl 2-(2,3dichlorobenzylidene)-3-oxobutanoat (viết tắt M.B.I = methyl benzyliden itermidiate); ethyl 3aminocrotonat; dicloromethan; isopropanol… Trong nghiên cứu công bố trước đây, khảo sát thành công phương pháp điều chế felodipin, nhiên kết thu dựa số liệu thống kê mô tả, chưa thực qui hoạch thực nghiệm theo phương pháp biến ngẫu nhiên nên kết chưa thể tính chất tối ưu, đặc biệt giai đoạn hiệu suất thấp(6) Qui trình tổng hợp tổng quát Qui trình tổng hợp felodipin thực theo Sơ đồ Cho M.B.I ethyl-3-aminocrotonate vào bình cầu 250 ml, thêm vào 30 ml etanol tuyệt đối lượng thích hợp pyridin làm xúc tác, cho cá từ vào bình phản ứng, đặt bình phản ứng lên bếp từ gắn hệ thống sinh hàn hồi lưu, cài đặt nhiệt độ phản ứng 40-90 oC, tốc độ khuấy 185 vòng/phút Tiến hành phản ứng theo dõi SKLM phản ứng kết thúc, thời gian phản ứng thí nghiệm Hỗn hợp sau phản ứng đem tinh chế cách kết tinh ethanol sấy khô ngày đêm nhiệt độ 40 oC Nghiên cứu áp dụng mơ hình qui hoạch thực nghiệm tối ưu hóa điều kiện phản ứng đóng vòng Hantzsch kiểu đáp ứng bề mặt (mơ hình Box-Benhken), có hỗ trợ phần mềm JMP (version 4.0) (5) Đây điểm đề tài, theo kết thu có độ tin cậy cao phương pháp thống kê mô tả nhiều nghiên cứu khác thực Kết thu làm sở cho bước nghiên cứu chuyển qui mơ sản xuất từ phòng thí nghiệm sang qui mô pilot thuận tiện Cl Cl Cl COOR O EtOOC + MeOOC H3C NH H 3C CH M.B.I Cl COOEt ethyl 3-aminocrotonat N CH H f elodipin Sơ đồ Sơ đồ tổng hợp felodipin theo phản ứng Hanzsch 382 Chuyên Đề Dược Học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Phương pháp xác định thông số tối ưu phản ứng phần mềm JMP Với mức giới hạn yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng xác định sơ bộ, phần mềm JMP dùng để bố trí thí nghiệm phương pháp đáp ứng bề mặt theo mô hình Box-Behnken Ma trận quy hoạch thực nghiệm thu gồm 15 phản ứng Thông số đáp ứng ma trận quy hoạch thực nghiệm hiệu suất Kết thu từ 15 thí nghiệm xử lý phần mềm thống kê JMP Từ kết thu đươc xác định mối tương quan yếu tố nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ mol chất hiệu suất phản ứng; xây dựng phương trình bề mặt đáp ứng dự đoán điều kiện phản ứng cho hiệu suất tối ưu KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Tổng hợp felodipin Thực phản ứng tổng hợp theo mô tả phương pháp nghiên cứu Felodipin tinh chế cách kết tinh lại ethanol Nhiệt độ nóng chảy: 143 oC Phổ IR: (KBr, cm1): có đỉnh 1698, 1496, 1206, 1097 tương đương với phổ felodipin đối chiếu Phổ H1NMR (CDCl3, δppm): 1,09 - 1,12 (t, 3H, -CH2CH3); 2,22 (s, 3H, CH3 nhân pyridinyl); 2,23 (s, 3H, -CH3 nhân pyridinyl); 3,54 (s, 3H, COOCH3); 3,98 - 4,02 (q, 2H, CH2-CH3); 5,39 (s, 1H, H nhân pyridin); 5,72 (bs, 1H, NHpyridinyl); 6,98 – 7,01 (t, 1H, H-phenyl); 7,16 – 7,20 (dd, 1H, J-8Hz, J=1,5Hz, H-phenyl); 7,22 – 7,24 (dd, 1H, J = 8Hz, J = 1,5 Hz, H-phenyl) Khảo sát sơ yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp felodipin Dựa theo phản ứng tổng hợp felodipin, nhận thấy có yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng nhiệt độ, tỷ lệ mol tác chất, thời gian phản ứng… Do đó, chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất phản ứng, khảo sát khoảng giới hạn ảnh hưởng chọn yếu tố có ảnh hưởng để tiến hành tối ưu hóa nhờ trợ giúp Chuyên Đề Dược Học Nghiên cứu Y học phần mềm JMP Nhiệt độ phản ứng thay đổi khoảng từ 40 - 90 oC, kết thực nghiệm cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng Khoảng nhiệt độ cho hiệu suất cao 75-85 oC, giới hạn khoảng khảo sát tối ưu yếu tố nhiệt độ 75 – 85 oC Tỉ lệ mol M.B.I ethyl-3aminocrotonat khảo sát sơ khoảng từ 0,8 đến 1,3 Kết cho thấy hiệu suất cao tỉ lệ mol khoảng 0,9-1,1, giới hạn khoảng khảo sát tối ưu yếu tố tỉ lệ mol chọn 0,9 – 1,1 Trong khoảng thời gian từ 2-12 giờ, tăng thời gian hiệu suất phản ứng tăng Từ 8-10 giờ, hiệu suất phản ứng có thay đổi khơng đáng kể Sau đó, từ 10-12 giờ, thời gian tăng không làm hiệu suất tăng mà hiệu suất phản ứng giảm Kết cho thấy hiệu suất cao thời gian khảo sát khoảng 4-8 Tối ưu hóa hiệu suất phản ứng tổng hợp felodipin Từ kết sơ nêu trên, ma trận phản ứng tối ưu thiết lập với yếu tố biến thiên: nhiệt độ, tỉ lệ mol chất phản ứng thời gian phản ứng Mỗi yếu tố biến thiên chia thành mức Yếu tố nhiệt độ có mức 75 - 80 85; yếu tố tỉ lệ mol M.B.I ethyl 3aminocrotonat có mức 0,9 – 1,0 – 1,1; yếu tố thời gian có mức – – Ma trận thực nghiệm gồm có 15 thí nghiệm (Bảng 2.), thí nghiệm lặp lại lần Bảng Mã hóa ma trận quy hoạch thực nghiệm hiệu suất thu STT Mã thí Nhiệt độ Tỉ lệ mol Thời gian Hiệu suất nghiệm 75 0,9 0,604 -075 1,0 0,448 -0+ 75 1,0 0,469 -+0 75 1,1 0,850 0-80 0,9 0,351 0-+ 80 0,9 0,780 000 80 1,0 0,828 383 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học Mã thí Nhiệt độ Tỉ lệ mol Thời gian Hiệu suất nghiệm 000 80 1,0 0,843 000 80 1,0 0,823 0+80 1,1 0,519 0++ 80 1,1 0,600 +-0 85 0,9 0,747 +085 1,0 0,552 +0+ 85 1,0 0,776 ++0 85 1,1 0,897 STT 10 11 12 13 14 15 phương trình bề mặt đáp ứng xác định sau: Y = 0,8276667 + 0,96875X1 + 0,04325X2 + 0,113625X3 + 0,0495X1X3 –0.07325X2X3 – 0,24108X32 (1) Trong đó: Y: hiệu suất; X1: nhiệt độ; X2: tỉ lệ mol chất; X3: thời gian phản ứng Kết phân tích phần mềm JMP thể tương quan yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xuất phản ứng (Hình 1) Theo đó, tương quan tuyến tính yếu tố hiệu suất có ý nghĩa với giá trị R2 = 0,91, độ tin cậy 95% (Hình 1A) Từ giá trị Bảng 2, sử dụng phần mềm JMP để phân tích ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ, tỉ lệ mol chất phản ứng, thời gian phản ứng lên hiệu suất tổng hợp felodipin, Actual by Predicted Plot Scaled Estimates Term 0.9 Y Actual 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Scaled Estimate Intercept 0.8276667 Nhietdo(75,85)&RS 0.096875 Tile mol(0.9,1.1)&RS 0.04325 Thoi gian(4,8)&RS 0.113625 Nhietdo(75,85)*Tile mol(0.9,1.1) -0.01675 Nhietdo(75,85)*Thoi gian(4,8) 0.0495 Tile mol(0.9,1.1)*Thoi gian(4,8) -0.07325 Nhietdo(75,85)*Nhietdo(75,85) -0.027583 Tile mol(0.9,1.1)*Tile mol(0.9,1.1) -0.017833 Thoi gian(4,8)*Thoi gian(4,8) -0.241083 1.0 Y Predicted P=0.0385 RSq=0.91 RMSE=0.0949 Std Error t Ratio Prob>|t| 0.054811 0.033564 0.033564 0.033564 0.047467 0.047467 0.047467 0.049406 0.049406 0.049406 15.10 2.89 1.29 3.39 -0.35 1.04 -1.54 -0.56 -0.36 -4.88