luận án tiến sĩ nghiên cứu quy trình tổng hợp berberin clorid (the research on the berberine chloride synthesis process)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN MINH NGỌC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP BERBERIN CLORID LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC N G HI Ê N C Ứ U XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP BERBERIN CLORID CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM & B ÀO CH Ế M Ã SỐ : 627 204 02 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Đình Luyện HÀ NỘI – 2020 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan phần cơng trình nghiên cứu tập thể mà tơi thành viên Tơi tồn thành viên đồng ý cho phép sử dụng số liệu luận án Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác NCS Nguyễn Minh Ngọc LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Đình Luyện người Thầy nhiệt tình hướng dẫn, hết lịng giúp đỡ, dìu dắt, bảo, động viên, khích lệ tơi để tơi có động lực hồn thành luận án Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới TS Nguyễn Văn Hải, TS Nguyễn Văn Giang, TS Nguyễn Thị Hường, TS Đào Nguyệt Sương Huyền quan tâm đặc biệt, hỗ trợ đa cho trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đăng Hòa, GS.TS Nguyễn Hải Nam, PGS.TS Từ Minh Koóng, PGS.TS Đàm Thanh Xuân, PGS.TS Đinh Thị Thanh Hải cho gợi ý quý báu trình thực luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tồn thể Thầy, Cơ giáo Bộ Mơn công nghiệp Dược, trường Đại Học Dược Hà Nội, Ban giám hiệu trường Cao Đẳng Dược TW Hải Dương, Bộ mơn Bào chế, Phịng nghiên cứu khoa học, phịng tài kế tốn trường Cao Đẳng Dược TW Hải Dương, ủng hộ động viên suốt trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn đến giúp đỡ, cộng tác Thầy cô, anh chị Quý quan: Cục khoa học công nghệ đào tạo – Bộ Y Tế, Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung Ương, Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm khoa học Cơng Nghệ Việt Nam, Khoa hóa học – Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Bộ môn Dược lý – Đại học Dược Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, Phòng tổ chức Cán bộ, Phịng chức năng, Bộ mơn chuyên ngành công nghệ Dược phẩm Bào chế thuốc – Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Song Hà, PGS.TS.Nguyễn Thị Thanh Duyên, TS Đỗ Hồng Quảng, TS Nguyễn Trần Linh, TS Đỗ Huy Hoàng tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn học viên cao học, hệ sinh viên dược tơi làm việc để hồn thành kết luận án Cuối cùng, xin cảm ơn bố mẹ, anh chị người thân bạn bè động viên, giúp đỡ suốt năm qua NCS Nguyễn Minh Ngọc MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ .6 ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN .2 1.1 Khái quát chung berberin clorid 1.1.1 Đặc điểm cấu trúc hóa học 1.1.2 Tính chất hóa lý 1.1.3 Ứng dụng lâm sàng 1.1.4 Tác dụng dược lý .5 1.2 Phương pháp sản xuất berberin 1.2.1 Phương pháp chiết xuất từ dược liệu 1.2.2 Phương pháp tổng hợp hóa học .10 1.3 Phân tích lựa chọn phương pháp tổng hợp berebrin 20 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Nguyên liệu, thiết bị .23 2.1.1 Nguyên liệu .23 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ .24 2.2 Nội dung nghiên cứu 26 2.3 Phương pháp nghiên cứu .26 2.3.1 Tổng hợp hóa học tinh chế sản phẩm, khảo sát thông số tối ưu 26 2.3.2 Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết 28 2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học 28 2.3.4 Phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu berberin clorid .28 2.3.5 Phương pháp nghiên cứu độ ổn định nguyên liệu tổng hợp 29 2.3.6 Phương pháp thử độc tính cấp nguyên liệu tổng hợp 30 Chương THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ 32 3.1 Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm 32 3.1.1 Phương pháp tổng hợp berberin clorid thông qua trung gian homopiperonylamin hydroclorid .32 3.1.2 Phương pháp tổng hợp berberin clorid từ 2,3dimethoxybenzaldehyd qua chất trung gian 2,3-dimethoxybenzaldoxim 52 3.1.3 So sánh phương pháp tổng hợp berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm 56 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết khẳng định cấu trúc hóa học chất tổng hợp 56 3.2.1 Kiểm tra độ tinh khiết 56 3.2.2 Khẳng định cấu trúc sản phẩm tổng hợp 58 3.3 Xây dựng quy trình tinh chế berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam V 65 3.3.1 Quy trình tiến hành 65 3.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng .65 3.3.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh chế theo tiêu chuẩn DĐVN V 66 3.4 Xây dựng quy trình tổng hợp tinh chế berberin clorid quy mô 100 g/mẻ 68 3.4.1 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal 68 3.4.2 Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4-methylendioxyβ-nitrostyren (61) 68 3.4.3 Tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) từ homopiperonylamin hydroclorid (6a) 75 3.4.4 Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) 76 3.4.5 Tinh chế sản phẩm berberin thô đạt tiêu chuẩn theo Dược điển Việt Nam V quy mô 100 g/mẻ .77 3.5 Xây dựng quy trình tổng hợp tinh chế berberin clorid quy mô 500 g/mẻ 80 3.5.1 Giai đoạn - tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal 80 3.5.2 Giai đoạn - tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (61) với tác nhân khử Fe 83 3.5.3 Giai đoạn - tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) từ homopiperonylamin hydroclorid (6a) 86 3.5.5 Giai đoạn - tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N(2,3-dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) 89 3.5.6 Tinh chế sản phẩm berberin quy mô 500g/mẻ 92 3.6 Đề xuất tiêu chuẩn sở nguyên liệu berberin clorid tổng hợp 94 3.7 Kết nghiên cứu độ ổn định thử độc tính cấp nguyên liệu berberin tổng hợp 97 3.7.1 Kết nghiên cứu độ ổn định .97 3.7.2 Kết thử độc tính cấp sản phẩm berberin clorid tổng hợp 101 Chương BÀN LUẬN .111 4.1 Một số bàn luận quy trình tổng hợp 111 4.1.1 Về quy trình tổng hợp quy mơ thí nghiệm 111 4.1.2 Về phương pháp tổng hợp berberin .116 4.1.3 Về quy trình tổng hợp quy mơ 500g/mẻ .121 4.2 Bàn luận q trình tổng hợp hóa học, tinh chế độ ổn định nguyên liệu berberin clorid tổng hợp .127 4.2.1 Về trình tổng hợp chất trung gian sản phẩm cuối 127 4.2.2 Cấu trúc hóa học hợp chất tổng hợp 139 4.3 Về độ ổn định sản phẩm berberin clorid tổng hợp 144 4.5 Về tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm berberin clorid tổng hợp 148 4.6 Về độc tính cấp sản phẩm berberin clorid tổng hợp 148 Kết luận Và kiến nghị 151 Ac ACC AChE ADN AR AMPK BBR BChE Bu COX DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Acetyl Acetyl coenzym-A carboxylase Acetylcholinesterase Acid deoxyribonucleic Tiêu chuẩn phân tích (Analytical Reagent) Protein kinase hoạt hóa adenosin monophosphat (Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase) Berberin clorid Butyrylcholinesterase n-Butyl Cyclooxygenase db Tỷ trọng biểu kiến DCM DĐVN DMSO đvC Et FBG HbA1c Dicloromethan Dược điển Việt Nam Dimethyl sulfoxid đơn vị Carbon Ethyl Đường huyết lúc đói (Fasting Blood Glucose) Hemoglobin A1c HPMC Hydroxypropyl methyl cellulose LDL Lipoprotein tỉ trọng thấp (Low Density Lipoprotein) LDLR Thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp LPS m/z MAO mARN MD Me MHz MMP Phân tử gồm lipid polysaccharid (Lipopolysaccharide) Tỉ lệ khối lượng điện tích Monoamin-oxidase Acid ribonucleic thông tin (Messenger Ribonucleic Acid) Kháng nguyên biệt hóa myeloid (Myeloid Differentiation) Methyl Megahertz Proteinkinase kim loại chất ngoại bào (Matrix Metalloproteinkinase) Phổ khối (Mass Spectrometry) MS NMR PBG Ph Rf SKLM T2MD TC TFA TG THF Tlag Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) Đường huyết sau bữa ăn (Postprandial blood glucose) Phenyl Hệ số lưu giữ (Retention factor) Sắc ký lớp mỏng Đái tháo đường typ Tổng nồng độ cholesterol toàn phần (Total Cholesterol) Acid trifluoroacetic Triglycerid Tetrahydrofuran Thời gian tiềm tàng TL R Ts OE CD Thụ thể giống Toll (Toll - like receptor) p-Toluensulfonyl (tosyl) Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development;) ICH Hội đồng quốc tế hài hòa yêu cầu kỹ thuật dược phẩm LD5 cho người (International Conference on Harmonization) Liều lượng gây chết 50% (Lethal Dose 50%) Phụ lục 31 Phổ MS hợp chất 62 Phụ lục 32 Phổ H – NMR hợp chất 62 Phụ lục 33 Phổ H – NMR giãn rộng hợp chất 62 (Vùng 3,5 – 11,5 ppm) Phụ lục 34 Phổ H – NMR giãn rộng hợp chất 62 (Vùng 7,0 – 7,4 ppm) Phụ lục 35 Phổ 13 C – NMR hợp chất 62 Phụ lục 36 Phổ 13 C – NMR giãn rộng hợp chất 62 (Vùng 50 - 160 ppm) Phụ lục 37 Phổ IR hợp chất 62 Inten.(x 2.50 2.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 11 0.00 Phụ lục 38 Phổ MS hợp chất 63 Phụ lục 39 Phổ H – NMR hợp chất 63 Phụ lục 40 Phổ 13 C – NMR hợp chất 63 Phụ lục 41 Phổ IR hợp chất 63 Phụ lục 42 Phiếu kiểm nghiệm berberin clori quy mô 100 g/mẻ theo tiêu chuẩn dược điển Việt Nam V Phụ lục 43 Phiếu kiểm nghiệm berberin clorid quy mô 500 g/mẻ theo tiêu chuẩn sở đề xuất ... Vì vậy, thực luận án ? ?Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid? ?? với mục tiêu sau: Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô 500g/mẻ đạt tiêu chuẩn dược dụng Đánh giá độc... pháp tổng hợp berberin clorid để nâng cấp trình tổng hợp - Tinh chế nguyên liệu berberin tổng hợp đạt tiêu chuẩn dược dụng quy mơ phịng thí nghiệm - Nâng cấp quy mơ tổng hợp berberin clorid quy. .. sulfat [92] Trong thực vật, berberin sinh tổng hợp từ L-tyrosin, 20 acid amin sở trình sinh tổng hợp protein tế bào Hình 1.1 Con đường sinh tổng hợp berberin Trong trình sinh tổng hợp berberin [32]