Nghiên cứu tổng hợp pralidoxime chloride ứng dụng làm nguyên liệu dược

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHAN TRỌNG NGHĨA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP PRALIDOXIME CHLORIDE ỨNG DỤNG LÀM NGUYÊN LIỆU DƯỢC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHAN TRỌNG NGHĨA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP PRALIDOXIME CHLORIDE ỨNG DỤNG LÀM NGUYÊN LIỆU DƯỢC Chuyên ngành: Hóa Hữu Mã số: 8440112.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Ngọc Tốn GS.TS Nguyễn Đình Thành Hà Nội - Năm 2020 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Trung tá, TS Vũ Ngọc Toán (Phịng Hóa Kỹ thuật, Viện Hóa học - Vật liệu/Viện KH-CN quân sự) GS TS Nguyễn Đình Thành (Bộ mơn Hóa Hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học Quốc gia Hà Nội) giao đề tài trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn trân thành đến tập thể cán Phịng Hóa Kỹ thuật, Viện Hóa học - Vật liệu/Viện KH-CN quân Lãnh đạo, Chỉ huy Viện Hóa học - Vật liệu/Viện KH-CN quân giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực luận văn đơn vị Tôi xin trân trọng cảm ơn Q thầy, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học Quốc gia Hà Nội giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập Khoa Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2020 Học viên Phan Trọng Nghĩa MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chất độc họ phospho hữu 1.1.1 Giới thiệu chung thuốc bảo vệ thực vật họ phospho hữu 1.1.1.1 Lịch sử phát triển thuốc BVTV họ phospho hữu 1.1.1.2 Độc tính đường xâm nhập thuốc BVTV họ phospho hữu 1.1.2 Giới thiệu chung chất độc thần kinh 1.2 Cơ chế gây độc chất độc họ phospho hữu 12 1.3 Giới thiệu chung pralidoxime chloride 14 1.4 Một số phương pháp tổng hợp pralidoxime chloride 15 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Tổng hợp tinh chế sản phẩm pralidoxime chloride 3b 19 2.1.1 Tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl iodide xuất phát từ 2-pyridinecarboxaldehyde 20 2.1.1.1 Tổng hợp syn-2-pyridinealdoxime 20 2.1.1.2 Tổng hợp pralidoxime iodide 3a 21 2.1.1.3 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b 21 2.1.2 Tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl tosylate 22 2.1.2.1 Tổng hợp pralidoxime tosylate 3d 22 2.1.2.2 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b 23 2.1.3 Tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl methanesulfonate 24 2.1.3.1 Tổng hợp pralidoxime mesylate 3c 24 2.1.3.2 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 2.2.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 25 2.2.2 Phương pháp kết tinh lại 25 2.2.3 Phương pháp xác định cấu trúc 26 2.2.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm pralidoxime chloride 26 2.2.4.1 Tính chất 26 2.2.4.2 Đánh giá tiêu định tính 27 2.2.4.3 Đánh giá tiêu nhiệt độ nóng chảy 27 2.2.4.4 Đánh giá tiêu khối lượng làm khô 27 2.2.4.5 Đánh giá tiêu cắn sau nung (tro sulfate) 28 2.2.4.6 Đánh giá tiêu hàm lượng chloride 28 2.2.4.7 Đánh giá tiêu định lượng 29 2.2.4.8 Đánh giá tiêu hàm lượng kim loại nặng 30 2.2.5 Phương pháp tối ưu hóa 31 2.2.6 Xác định giá trị LD50 sản phẩm pralidoxime chloride tổng hợp 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Tổng hợp tinh chế sản phẩm pralidoxime chloride qua tác nhân methyl iodide .34 3.1.1 Kết tồng hợp syn-2-pyridinealdoxime 34 3.1.2 Kết tổng hợp pralidoxime iodide 3a 35 3.1.2.1 Phổ hồng ngoại 36 3.1.2.2 Phổ NMR 36 3.1.3 Kết tổng hợp pralidoxime chloride 40 3.1.3.1 Phổ hồng ngoại 40 3.1.3.2 Phổ NMR 41 3.2 Tổng hợp tinh chế sản phẩm pralidoxime chloride qua tác nhân methyl tosylate 42 3.2.1 Kết tổng hợp pralidoxime tosylate 42 3.2.1.1 Phổ hồng ngoại 43 3.2.1.2 Phổ NMR 44 3.2.2 Kết tổng hợp pralidoxime chloride 48 3.2.2.1 Phổ hồng ngoại 48 3.2.2.2 Phổ NMR 49 3.3 Tổng hợp tinh chế sản phẩm pralidoxime chloride qua tác nhân methyl methanesulfonate 53 3.3.1 Kết tổng hợp pralidoxime mesylate 53 3.3.1.1 Phổ 1H NMR 53 3.3.1.2 Phổ 13C NMR 54 3.3.2 Kết tổng hợp pralidoxime chloride 55 3.3.2.1 Phổ 1H NMR 55 3.3.2.2 Phổ 13C NMR 56 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl tosylate 57 3.4.1 Kết khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate 57 3.4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride 61 3.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate 65 3.6 Xác định giá trị LD50 sản phẩm pralidoxime chloride 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Tổng hợp muối 2-PAM phản ứng methyl hóa 2-pyridinealdoxime 16 Sơ đồ 1.2 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b từ α-picoline qua tác nhân CH3I 16 Sơ đồ 2.1 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b qua tác nhân methyl iodide 19 Sơ đồ 2.2 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b qua tác nhân methyl tosylate 19 Sơ đồ 2.3 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b qua tác nhân methyl methanesulfonate 20 Sơ đồ 3.1 Cơ chế phản ứng tổng hợp pralidoxime tosylate 43 Sơ đồ 3.2 Cơ chế phản ứng tổng hợp pralidoxime mesylate 53 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị LD50 số thuốc BVTV họ phospho hữu thử nghiệm chuột Bảng 1.2 Một số đặc tính chất độc thần kinh điển hình 10 Bảng 3.1 Kết phổ HSQC HMBC pralidoxime iodide 38 Bảng 3.2 Kết phổ HSQC HMBC pralidoxime tosylate 46 Bảng 3.3 Kết phổ HSQC, HMBC pralidoxime chloride 51 Bảng 3.4 Hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime tosylate 58 Bảng 3.5 Kết phân tích phương sai hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime tosylate 59 Bảng 3.6 Kết thẩm định lại hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime tosylate 61 Bảng 3.7 Hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime chloride 61 Bảng 3.8 Kết phân tích phương sai tổng hợp pralidoxime chloride 63 Bảng 3.9 Kết thẩm định lại hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime chloride 64 Bảng 3.10 Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu pralidoxime chloride theo USP 38 65 Bảng 3.11 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng 68 Bảng 3.12 Kết thử độc tính cấp (LD50) mẫu pralidoxime chloride 69 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Enzyme AChE thủy phân acetyl choline 12 Hình 1.2 Chất độc phospho hữu tương tác với serine AChE 13 Hình 1.3 Phospho hữu gắn chặt với enzyme AChE 13 Hình 1.4 Liên kết P-O bị thủy phân chưa bị "lão hóa" 14 Hình 1.5 Liên kết P-O bị "lão hóa" 14 Hình 1.6 Ngun tử nitơ mang điện dương cơng vị trí mang điện âm enzyme cholinesterase 15 Hình 3.1 Hình ảnh sản phẩm syn-2-pyridinealdoxime 34 Hình 3.2 Phổ IR syn-2-pyridinealdoxime 35 Hình 3.3 Hình ảnh sản phẩm pralidoxime iodide 35 Hình 3.4 Phổ IR pralidoxime iodide 36 Hình 3.5 Phổ 1H NMR pralidoxime iodide 37 Hình 3.6 Phổ COSY pralidoxime iodide 38 Hình 3.7 Phổ tương tác gần HSQC pralidoxime iodide 39 Hình 3.8 Một phần phổ tương tác xa HMBC pralidoxime iodide 39 Hình 3.9 Phổ IR pralidoxime chloride 40 Hình 3.10 Phổ 1H NMR pralidoxime chloride 41 Hình 3.11 Phổ 13C NMR pralidoxime chloride 42 Hình 3.12 Phổ IR pralidoxime tosylate 43 Hình 3.13 Đánh số phân tử pralidoxime tosylate 44 Hình 3.14 Phổ 1H NMR pralidoxime tosylate 44 Hình 3.15 Một phần phổ COSY (vùng thơm) pralidoxime tosylate 47 Hình 3.16 Một phần phổ HSQC (vùng thơm) pralidoxime tosylate 47 Hình 3.17 Phổ IR pralidoxime chloride 49 Hình 3.18 Một phần phổ 1H NMR pralidoxime chloride (phần thơm) 49 Hình 3.19 Một phần phổ 13C NMR pralidoxime chloride (phần thơm) 50 Hình 3.20 Một phần phổ COSY pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate 51 Hình 3.21 Một phần phổ HSQC pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate 52 Hình 3.22 Một phần phổ HMBC pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate 52 Hình 3.23 Phổ 1H NMR pralidoxime mesylate 54 Hình 3.24 Phổ 13C NMR pralidoxime mesylate 54 Hình 3.25 Một phần phổ 1H NMR pralidoxime chloride (phần thơm) 55 Hình 3.26 Phổ 13 C NMR pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl methanesulfonate 56 Hình 3.27 Điều kiện tối ưu phản ứng tổng hợp pralidoxime tosylate phần mềm Minitab 17 dự kiến 60 Hình 3.28 Điều kiện tối ưu phản ứng tổng hợp pralidoxime chloride phần mềm Minitab 17 dự kiến 64 Phụ lục 8.4 Một phần phổ COSY pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate Phụ lục 8.5 Một phần phổ HSQC pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate Phụ lục 8.6 Một phần phổ HMBC pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl tosylate Phụ lục 9: Phổ NMR pralidoxime mesylate Phụ lục 9.1 Phổ 1H NMR pralidoxime mesylate Phụ lục 9.2 Phổ 13C NMR pralidoxime mesylate Phụ lục 10: Phổ NMR pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl methanesulfonate Phụ lục 10.1 Một phần phổ 1H NMR pralidoxime chloride (phần thơm) tổng hợp qua tác nhân methyl methanesulfonate Phụ lục 10.2 Phổ 13C NMR pralidoxime chloride tổng hợp qua tác nhân methyl methanesulfonate Phụ lục 11: Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate 80 H iệu s u ất (%) 60 40 Nh iệt đ ộ -1 T ỷ lệ mol -1 Phụ lục 11.1 Mối quan hệ tỷ lệ mol nhiệt độ tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate 70 60 H iệu su ất (%) 50 40 T h i gi an -1 -1 T ỷ lệ mol Phụ lục 11.2 Mối quan hệ tỷ lệ mol thời gian tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate 70 H i ệu s u ất (%) 60 50 40 T h i g ia n -1 Nh i ệt đ ộ -1 Phụ lục 11.3 Mối quan hệ nhiệt độ thời gian tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate A 1.0 [0.2727] -1.0 Optimal High D: 1.000 Cur Predict Low B 1.0 [1.0] -1.0 C 1.0 [0.0101] -1.0 Y Maximum y = 78.3394 d = 1.0000 Phụ lục 11.4 Điều kiện tối ưu hiệu suất tổng hợp pralidoxime tosylate dự kiến phần mềm Minitab 17 Phụ lục 12: Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl tosylate 90 H iệu su ất (% ) 75 60 Nh iệt đ ộ -1 T ỷ lệ mol -1 Phụ lục 12.1 Mối quan hệ tỷ lệ mol nhiệt độ tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride 90 80 H iệu su ất (% ) 70 60 T h i gi a n -1 T ỷ lệ mol -1 Phụ lục 12.2 Mối quan hệ tỷ lệ mol thời gian tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride 80 H i ệu s u ất (%) 70 60 50 T h i gi an -1 Nh i ệt đ ộ -1 Phụ lục 12.3 Mối quan hệ nhiệt độ thời gian tới hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride Optimal High D: 1.000 Cur Predict Low A 1.0 [0.4949] -1.0 B 1.0 [-0.0505] -1.0 C 1.0 [0.3131] -1.0 H Maximum y = 89.3883 d = 1.0000 Phụ lục 12.4 Điều kiện tối ưu hiệu suất tổng hợp pralidoxime chloride dự kiến phần mềm Minitab 17 ... nguồn pralidoxime chloride cho ngành Y tế tương lai Đó lý tơi chọn đề tài "Nghiên cứu tổng hợp pralidoxime chloride ứng dụng làm nguyên liệu dược" làm đề tài luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng. .. 2.1.1.3 Tổng hợp pralidoxime chloride 3b 21 2.1.2 Tổng hợp pralidoxime chloride qua tác nhân methyl tosylate 22 2.1.2.1 Tổng hợp pralidoxime tosylate 3d 22 2.1.2.2 Tổng hợp pralidoxime. .. phương sai tổng hợp pralidoxime chloride 63 Bảng 3.9 Kết thẩm định lại hiệu suất phản ứng tổng hợp pralidoxime chloride 64 Bảng 3.10 Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu pralidoxime chloride theo