Nghiên cứu được tiến hành với mục tiêu nhằm xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin. Tối ưu hóa các thông số phản ứng, nâng cỡ lô lên 10 lần và xác định các chỉ tiêu lý hóa của sản phẩm.
Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ Số * 2011 Nghiên cứu Y học XÂY DỰNG QUI TRÌNH TỔNG HỢP 2-O-(2-HYDROXYPROPYL) BETA CYCLODEXTRIN Phùng Đức Truyền*, Võ Hồ Lan Chi*, Huỳnh Văn Hóa*, Đặng Văn Tịnh* TÓM TẮT Đặt vấn đề: tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl) beta cyclodextrin ứng dụng bào chế để nâng cao sinh khả dụng thuốc Mục tiêu: Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin Tối ưu hóa thơng số phản ứng, nâng cỡ lô lên 10 lần xác định tiêu lý hóa sản phẩm Phương pháp: Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin Tối ưu hóa thơng số xác định tiêu lý hóa sản phẩm Kết quả: Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin thơng số tối ưu, nâng cỡ lô lên 10 lần, xác định tiêu lý hóa cấu trúc sản phẩm Kết luận: Tìm tỷ lệ mol tối ưu cho phản ứng, tiêu lý hóa đạt yêu cầu qui định dược dụng Từ khóa: tổng hợp, 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin ABSTRACT PERFORMING THE SYNTHESIS PROCESS OF 2-O-(2-HYDROXYPROPYL) – β-CYCLODEXTRIN Phung Duc Truyen, Vo Ho Lan Chi, Huynh Van Hoa, Dang Van Tinh * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 15 - Supplement of No - 2011: 469 - 475 Background: 2-O-(2-hydroxypropyl)- beta- cyclodextrin was used in pharmaceutics to enhance the bioavailability of drugs Objectives: To perform the synthetic process of 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin Optimization of reaction parameters, improving the lot size by scale up ten times and identify structure of products Method: Construction of synthetic process of 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin via reaction between βcyclodextrin and 1,2-propylen oxide in NaOH Optimization of reaction parameters and define the physical and chemical indicators of the product Results: To obtain synthetic process 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin and the optimal parameters, improving the lot size by ten times Conclusion: Find the optimal molar ratio for the reaction and the physical and chemical indicators The products meet the requirements of excipient Keywords: synthesis of 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin ĐẶT VẤN ĐỀ Xu hướng bào chế đại nước giới nâng cao sinh khả dụng thuốc, giảm tác dụng phụ, độc tính hạ giá thành sản phẩm Với đời loại tá dược việc áp dụng kỹ thuật bào chế đại, sinh khả dụng nhiều loại dược chất nâng cao, góp phần tăng hiệu trị liệu giảm thiểu tác dụng không mong muốn cho người sử dụng Sinh khả dụng thuốc *Khoa Dược, Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: PGS TS Đặng Văn Tịnh ĐT: 0909 382233 Chuyên Đề Dược Khoa Email: vantinhdang62@yahoo.com.vn 469 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ Số * 2011 phụ thuộc nhiều vào độ tan tính thấm dược chất, đặc biệt dược chất khó tan Trong loại tá dược sử dụng ngành dược β-cyclodextrin (BCD) tá dược ứng dụng vào nhiều loại thuốc(4) BCD loại tá dược có khả tạo phức với nhiều dược chất, làm tăng độ tan làm tăng sinh khả dụng thuốc Tuy nhiên nhược điểm loại tá dược tan nước (Độ tan BCD nước nhiệt độ mơi trường 1,8 %) Để ứng dụng tính ưu việt tá dược đồng thời khắc phục nhược điểm nó, cần phải tạo dẫn chất dễ tan Với đời dẫn chất hydroxyalkyl-β-cyclodextrin làm tăng độ tan hoạt chất lên nhiều so với BCD (1,3) Tuy có nhiều ưu điểm song tá dược dẫn chất β-cyclodextrin đắt tiền khó mua thị trường Việt nam Nhằm chủ động việc tạo tá dược, phát huy ưu điểm khắc phục nhược điểm tan nước BCD, phục vụ tốt cho công tác nghiên cứu phát triển thuốc, đề tài: Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl) beta cyclodextrin ứng dụng bào chế tiến hành Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-βcyclodextrin dược dụng với giá thành hợp lý điều kiện Việt nam Mục tiêu chuyên biệt Nghiên cứu qui trình tổng hợp 2-O-(2hydroxypropyl)- β-cyclodextrin điều kiện phòng thí nghiệm Tối ưu hóa thơng số phản ứng như: tỷ lệ mol, thời gian phản ứng tổng hợp 2-O-(2hydroxypropyl)- β-cyclodextrin Nâng cỡ lô từ mức lên 10 lần Xác định tiêu lý hóa điểm chảy, độ tan, khối lượng làm khô, suất quay cực, đo phổ IR, MS, NMR 470 ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin Hóa chất, nguyên liệu dùng cho tổng hợp βcyclodextrin, 1,2-propylen oxid, NaOH, aceton, CH2Cl2, DMF, cồn tuyệt đối, Isopropanol, nước cất, dung dịc amoniac 25% Trang, thiết bị nghiên cứu Dùng cho tổng hợp: Máy khuấy từ điều nhiệt, máy quay chân khơng, bình phản ứng… Dùng cho kiểm nghiệm: Máy đo điểm chảy, đo xuất quay cực, đo phổ IR, máy móc thiết bị dùng phân tích, kiểm nghiệm Phương pháp nghiên cứu Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O(hydroxypropyl)-β-cyclodextrin Hòa tan 1,5g NaOH 100ml nước bình cầu 250ml, thêm 5,68g BCD (0,005mmol), hỗn hợp khuấy trộn 1,5giờ 3,5ml 1,2-propylen oxid thêm vào lượng nhỏ 1giờ Sau hỗn hợp khuấy trộn nhiệt độ phòng 24giờ khơng vết nguyên liệu (theo dõi SKLM) Sau kết thúc phản ứng, dung dịch HCl 1M sử dụng để trung hòa hỗn hợp phản ứng Dung mơi loại máy quay chân khơng, cắn hòa tan lượng tối thiểu DMF (dimethyl formamid), lọc loại muối Thêm aceton vào dịch lọc, tủa thu đem lọc sấy khô áp suất giảm Tinh chế lặp lại nhiều lần để sản phẩm tinh khiết Để thu sản phẩm đạt độ tinh khiết phân tích PA (pure analysis) sử dụng sắc ký cột Tính tốn mức độ thay O-alkyl hóa từ phổ MS, phổ 13C-NMR Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-O-(2hydroxypropyl)-β-cyclodextrin mô tả sơ đồ Chuyên Đề Dược Khoa Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ Số * 2011 Nghiên cứu Y học Tiến hành phản ứng với thay đổi tỉ lệ propylen oxyd tham gia phản ứng để khảo sát hiệu suất so sánh với chất chuẩn sắc ký lớp mỏng mức độ phản ứng, mức độ nhằm xác định nồng độ tối ưu nồng độ khảo sát Phản ứng xảy hoàn toàn, vết sản phẩm tương đối ngắn chứng tỏ độ phân tử tương đối đồng Sơ đồ Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-O-(2hydroxypropyl)- β-cyclodextrin Tối ưu hóa qui trình tổng hợp nâng cỡ lô lên 10 lần Xác định yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Cố định yếu tố, cho yếu tố thay đổi số mol, thời gian phản ứng, để khảo sát Theo dõi sắc ký lớp mỏng (TLC) Xác định tiêu lý hóa Các tiêu sản phẩm tổng hợp 2-O(hydroxypropyl)-β-cyclodextrin kiểm tra phương pháp hóa lý như: điểm chảy, độ tan, khối lượng làm khô, suất quay cực, Đo phổ IR, NMR, MS…(1,2,3) KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Xây dựng qui trình tổng hợp 2-O-(2hydroxypropyl)-β-cyclodextrin tối ưu hóa yếu tố tham gia phản ứng Các yếu tố cố định Nhiệt độ: nhiệt độ phòng thí nghiệm từ 25O 30 C, tốc độ khuấy: 1200 vòng/phút, thời gian phản ứng: 25 giờ, chất tham gia phản ứng: BCD: 5,68 g (5 mmol) NaOH: 1,5g (37,5 mmol) Nước cất:100 ml Các yếu tố biến thiên khảo sát: Lượng propylen oxyd là: 3,5ml; 4,0ml; 4,5ml; 5,0 ml; 5,5 ml; 6,0 ml; 6,5 ml Chuyên Đề Dược Khoa Lượng sản phẩm thu Bảng Lượng sản phẩm thu ứng với thể tích propylenoxyd thêm vào 3,5 V propylenoxyd (ml) thêm vào Lân 3,05 Lượng sản phẩm Lần 3,1 thu Lần 3,0 (g) Trung bình 3,05 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 3,1 3,2 3,15 3,15 3,25 3,36 3,2 3,40 3,3 3,33 3,25 3,36 5,82 5,9 6,1 5,94 4,44 5,0 4,52 4,65 5,2 5,6 5,7 5,5 Trong sản phẩm (sp) thu ứng với thể tích propylen oxyd thêm vào: sp ứng với thể tích ml cho khối lượng sp cao 5,94 g Trong sản phẩm ứng với thể tích 3,5ml; 4,0ml; 4,5ml; 5,5 ml; 5,5 ml; 6,0ml khối lượng sản phẩm tăng dần theo thứ tự Khảo sát thời gian tối ưu Cố định chất tham gia phản ứng BCD: 5,68 g (5mmol) NaOH: 1,5g (37,5 mmol) Nước cất: 100 ml Propylen oxyd: 6,0 ml (85,7 mmol) Thời gian khuấy trộn 24h, 30h, 35h Lượng sản phẩm thu Bảng Lượng sp thu với thời gian phản ứng 24h, 30h, 35h Thời gian (h) Lần Lượng sản Lần phẩm thu Lần (g) Trung bình 24 5,82 5,9 6,1 5,94 30 6,1 6,0 6,03 6,04 35 6,0 6,21 6,1 6,1 471 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ Số * 2011 Nghiên cứu Y học Các phản ứng có thời gian 30h, 35h đa số cho lượng sp thu cao so với làm 24h Độ ẩm Sản phẩm sau sấy giờ, nghiền mịn thành bột, đem sấy thêm giờ: Các sp với thời gian phản ứng 30h 35h không khác nhiều lượng sp thu Bảng Độ ẩm sau sấy nghiền mịn sấy thêm tiếng Về sắc kí: khơng thấy có khác biệt rõ sản phẩm ứng với thời gian phản ứng khác Về lượng sản phẩm thu được: lượng sản phẩm phản ứng 24h thu thấp so với phản ứng 30h 35h, lượng sp thu phản ứng 30h 35h không thấy có khác biệt nhiều thời gian tối ưu cho phản ứng thời gian khảo sát từ 30-35h Nâng cỡ lô lên 10 lần Tiến hành phản ứng với tỉ lệ mol thời gian tối ưu hóa lượng chất tham gia phản ứng từ mức đươc nâng lên 10 lần, đánh giá sp thu nhằm đưa đến việc tổng hợp HPBCD quy mô lớn Lượng sản phẩm thu Bảng Lượng sp thu nâng cở lô lên 10 lần Lần Lượng sản phẩm thu (g) Trung bình 63.0 63,6 62,2 62,93 Nâng cở lô lên 10 lần hiệu suất sản phẩm tăng nhẹ (6,3 so với 6,1) giảm tỷ lệ hao hụt trình tinh chế Sản phẩm kiểm tra SKLM có Rf tương đương với Rf sản phẩm tổng hợp cỡ lô nhỏ điều kiên Lần đo Độ ẩm (%) 3,67 3,58 3,41 3,55 Trung bình (%) Độ ẩm đạt tiêu chuẩn (