Nghiên cứu điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid quy mô phòng thí nghiệm

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐỖ THỊ PHƯƠNG NGA NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BERBERIN BISULFAT TỪ BERBERIN CLORID QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2020 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - ĐỖ THỊ PHƯƠNG NGA Mã sinh viên: 1501338 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BERBERIN BISULFAT TỪ BERBERIN CLORID QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Đào Nguyệt Sương Huyền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược HÀ NỘI – 2020 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Đào Nguyệt Sương Huyền, TS Nguyễn Văn Hải, TS Nguyễn Văn Giang thầy cô nhiệt huyết trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo truyền cảm hứng vơ tận suốt q trình làm khóa luận Nếu khơng có giúp đỡ thầy cơ, có lẽ tơi khơng thể hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường tồn thể thầy giáo trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện tốt cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu trường Ngồi ra, để hồn thành khóa luận không kể đến giúp đỡ nhiệt tình tất thành viên tổ Tổng hợp Hóa dược – mơn Cơng nghiệp Dược, người bạn chân thành, sẵn sàng chia sẻ, sát cánh vượt qua khó khăn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình tơi, người thân u ln động viên, tạo chỗ dựa vững để vượt qua trắc trở sống Bài khóa luận hồn thành với giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, gia đình, bạn bè cố gắng khơng ngừng nghỉ thân Tuy nhiên khóa luận khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót thời gian nghiên cứu ngắn kiến thức hạn chế thân Tơi mong nhận đóng góp q báu thầy bạn để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2020 Sinh viên Đỗ Thị Phương Nga MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan muối dược phẩm 1.1.1.Muối dược phẩm 1.1.2.Mục đích tạo muối 1.1.3.Phương pháp tạo muối 1.1.4.Muối sulfat/bisulfat 1.2.Tổng quan berberin 1.2.1.Công thức 1.2.2.Tính chất 1.2.3.Ưu điểm berberin bisulfat 12 1.2.4.Phương pháp điều chế 13 1.3.Lựa chọn phương pháp điều chế 14 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1.Nguyên vật liệu thiết bị 16 2.1.1.Nguyên liệu 16 2.1.2.Thiết bị, dụng cụ 16 2.2.Nội dung nghiên cứu 17 2.3.Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1.Phương pháp điều chế 18 2.3.2.Phương pháp khảo sát số yếu tố ảnh hưởng 18 2.3.3.Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết 18 2.3.4.Phương pháp xác định pH 19 2.3.5.Phương pháp xác định độ tan 19 2.3.6.Phương pháp xác định cấu trúc phổ 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21 3.1.Kết thực nghiệm 21 3.1.1.Điều chế berberin bisulfat 21 3.1.2.Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng 21 3.1.3.Kiểm tra độ tinh khiết 25 3.1.4.Xác định cấu trúc hóa học phổ 26 3.2.Bàn luận 31 3.2.1.Điều chế berberin bisulfat 31 3.2.2.Độ tinh khiết berberin bisulfat 32 3.2.3.Xác định cấu trúc sản phẩm 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 1.Kết luận 40 2.Kiến nghị 40 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BBR Berberin BBR.Cl Berberin clorid BBR.HSO4 Berberin bisulfat COX Cyclooxygenase DMSO Dimethyl sulfoxid ĐTĐ Đái tháo đường đvC Đơn vị Cacbon g Gam h Giờ HbA1c Hemoglobin A1c KH&CN Khoa học công nghệ LD50 Liều lượng hóa chất phơi nhiễm gây chết cho 50% nhóm thử nghiệm (Lethal Dose) Lipoprotein tỉ trọng thấp (Low Density Lipoprotein) LDL LDLR m/z MIC MRSA MS Gen thụ thể lipoprotein mật độ thấp (low density lipoprotein receptor) Tỉ số khối lượng điện tích Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration) Tụ cầu vàng kháng methicillin (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) Khối phổ (Mass Spectrometry) STT Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance spectroscopy) Số thứ tự TG Triglycerid NMR DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục dung mơi hóa chất 16 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ 16 Bảng 3.1 Kết khảo sát dung môi ảnh hưởng tới phản ứng điều chế 22 Bảng 3.2 Kết khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng tới phản ứng điều chế 22 Bảng 3.3 Kết khảo sát tỷ lệ mol H2SO4 45%: BBR.Cl ảnh hưởng tới phản ứng điều chế 23 Bảng 3.4 Kết khảo sát thời gian ảnh hưởng tới phản ứng điều chế 24 Bảng 3.5 Kết so sánh nhiệt độ nóng chảy muối berberin bisulfat, clorid sulfat 25 Bảng 3.6 Kết xác định pH berberin bisulfat berberin clorid 25 Bảng 3.7 Kết xác định độ tan berberin bisulfat berberin clorid 26 Bảng 3.8 Kết so sánh phổ UV berberin bisulfat berberin clorid 27 Bảng 3.9 Kết phổ IR berberin bisulfat 28 Bảng 3.10 Kết phổ khối (MS) berberin bisulfat 29 Bảng 3.11 Phổ 1H-NMR hợp chất berberin bisulfat (DMSO-d6, 500 MHz) 29 Bảng 3.12 Phổ 13C-NMR hợp chất berberin bisulfat (DMSO-d6, 500 MHz) 30 Bảng 3.13 Sự khác biệt phổ IR berberin bisulfat berberin sulfat 35 Bảng 3.14 Bảng so sánh phổ 1H-NMR berberin bisulfat berberin clorid (DMSO-d6, 500 MHz) 37 Bảng 3.15 Bảng so sánh phổ 13C-NMR berberin bisulfat berberin clorid (DMSO-d6, 500 MHz) 37 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Phản ứng khử berberin Hình 1.2 Phản ứng muối berberin mơi trường kiềm Hình 1.3 Phản ứng tạo dẫn chất 8-alkyldihydroberberin Hình 1.4 Phản ứng oxy hóa berberin Hình 1.5 Phản ứng tạo dẫn chất nitril berberin Hình 1.6 Điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid 14 Hình 3.2 Phổ UV hợp chất berberin clorid 27 Hình 3.3 So sánh phổ IR berberin clorid berberin bisulfat 34 ĐẶT VẤN ĐỀ Berberin alcaloid thuộc nhóm isoquinolin, có nguồn gốc từ số loài thực vật Hydrastis, Berberis, Coptis, Thalictrum, Phellodendron [21] Các loài sử dụng 2500 năm y học Ấn Độ Trung Quốc với mục đích chủ yếu điều trị bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hóa Bên cạnh berberin thể nhiều tác dụng tim mạch chuyển hóa: điều trị rối loạn lipid, đái tháo đường,…[6] Theo [50] tính đến tháng năm 2020 có 40 nghiên cứu lâm sàng berberin bệnh lý: nhiễm khuẩn, đái tháo đường, viêm gan, gan nhiễm mỡ không rượu, bệnh tim mạch, hội chứng buồng trứng đa nang tâm thần phân liệt Do phạm vi điều trị lâm sàng mở rộng, nghiên cứu phát triển berberin có triển vọng Các dạng dược dụng chấp nhận lâm sàng bao gồm có: berberin clorid, berberin sulfat, berberin bisulfat, berberin tannat [7] Dạng dược dụng berberin quy định Dược điển Việt Nam V [3] berberin clorid dihydrat Bên cạnh muối clorid, muối berberin bisulfat quan tâm thể ưu điểm độ hòa tan tác dụng dược lý Berberin bisulfat sử dụng số nước Nga, Trung Quốc, Ấn Độ với mục đích điều trị trường hợp viêm gan, trĩ, giảm tiểu cầu [5], [47], [51] Hiện tại, berberin bisulfat sản xuất từ hai nguồn: chiết xuất tổng hợp hóa học Tuy nhiên, khai thác tràn lan mức mà chưa có chiến lược bảo tồn hợp lý, nguồn nguyên liệu chiết xuất berberin đứng trước nguy cạn kiệt Do đó, thực tế địi hỏi cần phải có giải pháp thay cho phương pháp chiết xuất berberin truyền thống Một hướng hứa hẹn nhiều triển vọng phương pháp tổng hợp hóa học, đặc biệt từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm Xuất phát từ lý trên, thực đề tài “Nghiên cứu điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm” với mục tiêu: Điều chế berberin bisulfat CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan muối dược phẩm 1.1.1 Muối dược phẩm Theo ước tính, khoảng 50% phân tử thuốc dùng y tế dạng muối [42] Trong khoảng 300 thuốc FDA phê chuẩn giai đoạn từ 1995 đến 2006, 120 thuốc dạng muối [33] Cation Na+ sử dụng rộng rãi cho hình thành muối từ phân tử chất acid anion Cl- sử dụng thường xuyên cho hình thành muối từ phân tử có chất base [35] Trong Journal of Medicinal Chemistry (2007) [35], từ năm 2002-2006, anion sử dụng phổ biến hình thành muối bao gồm: clorid (38,9%), bromid (8,3%), mesylat (8,3%), tartrat (8,3%), sulfat (5,6%), phosphat (5,6%),… Cation dùng nhiều nhất: natri (62,5%), canxi (18,8%),… 1.1.2 Mục đích tạo muối - Tăng độ tan thuốc Tốc độ hòa tan chất rắn quan trọng việc phát triển dược phẩm kiểm soát chất lượng thuốc [17] Muối thuốc có tính acid base thường có độ tan cao dạng tự tương ứng, hình thành muối cách điều chế hữu dụng phát triển công thức thuốc tiêm [17] Muối anion clorid, sulfat, acetat cation natri, canxi lựa chọn hàng đầu cho chế phẩm thuốc tiêm [15] Sự hình thành muối cách tiếp cận phổ biến nhằm tăng độ hòa tan, tốc độ hòa tan, sinh khả dụng thuốc ion hóa tan nước dạng bào chế rắn [35] Juncher Raaschou so sánh tỷ lệ hòa tan tương ứng với nồng độ đỉnh thuốc máu penicillin V Kết muối kali> muối canxi> acid tự do>muối benzathin [16] Do ion đối khác gắn với thuốc ảnh hưởng đến độ tan thuốc khác nhau, làm tăng giảm độ tan sinh khả dụng thuốc - Kéo dài tác dụng chế phẩm thuốc Theo Stephen M Berge cộng [16], hình thành muối kéo dài thời gian tác dụng thuốc Nghiên cứu phân bố số loại kháng Analysis of the Orange Book Database", Journal of Medicinal Chemistry, 50(26), pp 6665-6672 [36] Tsoumani M E., Ntalas I V et al (2015), "Evaluating the bioequivalence of clopidogrel generic formulations", Current medical research and opinion, 31(5), pp 861-864 [37] Boldyrev V (2001), "Method of preparing preparations from vegetable medicinal raw" [38] Vietnam United Nations Industrial Development Organization (1988), Analysis of and improvement on traditional drugs and laboratory processes for some drugs and intermediates based on plants and their analysis [39] Wang Y X., Yao X J., Tan Y H (1994), "Effects of berberine on delayed afterdepolarizations in ventricular muscles in vitro and in vivo", Journal of cardiovascular pharmacology, 23(5), pp 716-722 [40] Wenge Yang, Zhaoguo Chen et al (2013), "Solubility of succinic anhydride in different pure solvents and binary solvent mixtures with the temperature range from 278.15 to 333.15 K", Journal of Molecular Liquids, 180, pp 7-11 [41] Xiaoming (Sean) Chen, Stephen R Byrn, George Zografi (2017), SolidState Properties of Pharmaceutical Materials [42] Yogesh Shripad Throat (2012), "Study of solubility enhancement techniques for better bioavailability of certain drugs" [43] Yu H H., Kim K J et al (2005), "Antimicrobial activity of berberine alone and in combination with ampicillin or oxacillin against methicillin-resistant Staphylococcus aureus", J Med Food, 8(4), pp 454-461 [44] Zeng X H., Zeng X J., Li Y Y (2003), "Efficacy and safety of berberine for congestive heart failure secondary to ischemic or idiopathic dilated cardiomyopathy", Am J Cardiol, 92(2), pp 173-176 [45] Zhang W., Chen S.G., Ju H.S (1992), "Mechanisms of protective effects of berberine on ischemia/reperfusion injury in isolated rat heart", Methods Find Exp Clin Pharmacol, 14(9), pp 677-684 [46] Zhu J I E., Picha Frantisek (2004), "Pioglitazone salts, such as pioglitazone sulfate, and pharmaceutical compositions and processes using the same" Tiếng Trung Quốc [47] 刘秋江，林康泉，谢翔宇 (2015), "复方硫酸氢黄连素软膏用于肛裂术 后止痛促愈的临床研究", 中国医药科学, pp 30-33 Trang web [53] Cảnh giác Dược, “http://canhgiacduoc.org.vn/”, truy cập ngày 22-06-2020 [54] National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (1999), " https://sdbs.db.aist.go.jp/", truy cập ngày 22-06-2020 [55] Stanford Research Systems, “https://www.thinksrs.com/”, truy cập ngày 22-06-2020 [56] VIFITEH, " https://vifiteh.ru/", truy cập ngày 22-06-2020 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ IR hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ IR berberin sulfat Phụ lục Phổ IR hợp chất berberin clorid Phụ lục Phổ MS hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ 1H – NMR hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ 1H – NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 3.0-6.5 ppm) Phụ lục Phổ 1H–NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 7.0-10.0 ppm) Phụ lục Phổ 13C – NMR hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ 13C– NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 30-150 ppm) Phụ lục 10 Phổ 13C–NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 105-150 ppm) Phụ lục 11 Phổ UV hợp chất berberin bisulfat Phụ lục 12 Phổ UV hợp chất berberin clorid Phụ lục Phổ IR hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ IR berberin sulfat Phụ lục Phổ IR hợp chất berberin clorid Phụ lục Phổ MS hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ 1H – NMR hợp chất berberin bisulfat Phụ lục Phổ 1H – NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 3.0-6.5 ppm) Phụ lục Phổ 1H – NMR giãn rộng hợp chất berberin bisulfat (vùng 7.0-10.0 ppm) Phụ lục Phổ 13C-NMR berberin bisulfat Phụ lục Phổ 13C-NMR giãn rộng berberin bisulfat (vùng 30-150 ppm) Phụ lục 10 Phổ C-NMR giãn rộng berberin bisulfat (vùng 105-150 ppm) Phụ lục 11 Phổ UV hợp chất berberin bisulfat Phụ lục 12 Phổ UV hợp chất berberin clorid ... nghiệm 3.1.1 Điều chế berberin bisulfat Berberin bisulfat điều chế theo sơ đồ: Hình 1.6 Điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid Quy trình điều chế: Cho 2,00 g berberin clorid 46 ml nước... biệt từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm Xuất phát từ lý trên, thực đề tài ? ?Nghiên cứu điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm? ?? với mục tiêu: Điều chế berberin bisulfat. .. berberin bisulfat [38] b Phương pháp điều chế An Xiaoxia cộng Theo An Xiaoxia cộng sự, phản ứng điều chế diễn theo sơ đồ: Hình 1.6 Điều chế berberin bisulfat từ berberin clorid Quy trình điều chế: Berberin