KHÓA LUẬN tốt NGHIỆP dược học FULL (CND và BC) nghiên cứu thăm dò tổng hợp propacetamol hydroclorid

LỜI CẢM ƠN Với tất lịng kính trọng, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành sâu sắc tới DS Nguyễn Văn Giang với PGS.TS Nguyễn Đình Luyện chủ nhiệm mơn Cơng nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Cảm ơn DS Phạm Thị Hiền, CN Phan Tiến Thành bạn làm thực nghiệm Phòng Tổng hợp Hóa dược giúp đỡ tơi tìm tài liệu, dẫn thao tác thực nghiệm giúp đỡ suốt q trình làm đề tài Bộ mơn Tôi xin cảm ơn thầy cô môn Công nghiệp Dược thầy cô Trường Đại học Dược Hà Nội dìu dắt tơi năm vừa qua Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè ln giúp đỡ, khích lệ thời gian qua Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm Sinh viên MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan propacetamol hydroclorid 1.1.1 Công thức cấu tạo, công thức phân tử 1.1.2 Tính chất lý hóa 1.1.3 Các phương pháp định tính, định lượng theo BP 2010 1.1.4 Dược động học, chế tác dụng, tác dụng công dụng 1.1.5 Ưu nhược điểm sử dụng propacetamol 1.2 Đôi nét tiền thuốc (prodrug) 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Mục đích tiền thuốc 1.2.2.1 Tiền thuốc cải thiện độ thấm qua màng/khả vận chuyển qua màng 1.2.2.2 Tiền thuốc kéo dài tác dụng 1.2.2.3 Tiền thuốc làm thay đổi độ tan nước 1.2.2.4 Tiền thuốc làm tăng độ bền hóa học, giảm chuyển hóa .9 1.2.2.5 Tiền thuốc để đưa thuốc đến đích tác dụng 10 1.2.2.6 Tiền thuốc làm giảm độc tính tác dụng phụ 10 1.2.2.7 Tiền thuốc cải thiện mùi vị .10 1.3 Phƣơng pháp tổng hợp propacetamol hydroclorid từ paracetamol 11 1.3.1 Tổng hợp tác nhân acyl hóa monocloroacetyl clorid 11 1.3.2 Các phương pháp tổng hơp propacetamol hydroclorid với tác nhân acyl hóa-monocloroacetyl clorid .11 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Dụng cụ, hóa chất phƣơng pháp nghiên cứu .16 2.1.1 Dụng cụ, hóa chất .16 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.1.3.1 Tổng hợp hóa học kiểm tra độ tinh khiết 18 2.1.3.2 Xác định cấu trúc .18 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .20 3.1 Kết thực nghiệm 20 3.1.1 Giai đoạn 20 3.1.2 Giai đoạn 20 3.1.3 Giai đoạn 26 3.1.4 Giai đoạn 27 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 30 3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp 30 3.3.1 Kết phân tích phổ PAPC 30 3.3.2 Kết phân tích phổ propacetamol 33 3.4 Bàn luận 35 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BP 2010 : British Pharmacopoeia 2010 DEA : Diethylamin DMSO : Dimethyl sunfoxid Gly : Glycin IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MP : Methylpresnisolon MS : Phổ khối lượng (Mass spectroscopy) PAPC : p-acetamidophenyl monocloroacetat Rf : Hệ số lưu giữ (retension factor) tonc TEA : Nhiệt độ nóng chảy : Triethylamin THF : Tetrahydrofuran TLC : Sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography) : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( H nuclear H-NMR magnetic resonance) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Dụng cụ sử dụng khóa luận 16 Bảng 2.2 Ngun liệu dung mơi sử dụng khóa luận 17 Bảng 3.1 Khảo sát tỷ lệ mol PAPC: monocloroacetic đến hiệu suất 22 Bảng 3.2 Khảo sát tỷ lệ mol PAPC: DEA đến hiệu suất phản ứng 26 o Bảng 3.3 Rf t Bảng 3.4 Kết phân tích phổ hồng ngoại PAPC 31 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ khối lượng PAPC 31 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton nc paracetamol chất tổng hợp PAPC Bảng 3.7 30 32 Kết phân tích phổ hồng ngoại propacetamol hydroclorid 33 Bảng 3.8 Kết phân tích phổ khối lượng propacetamol base 33 Bảng 3.9 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton propacetamol hydroclorid 34 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Tiền thuốc ester enalaprilat Hình 1.2 Cơ chế tác dụng levodopa Hình 1.3 Tiền thuốc tạo tác dụng kéo dài ampicillin Hình 1.4 Tiền thuốc 6-mercaptopurin Hình 1.5 Tiền thuốc albendazol Hình 1.6 Tiền thuốc carbamazepin Hình 1.7 Tiền thuốc dexamethason Hình 1.8 Tiền thuốc paracetamol Hình 1.9 Tiền thuốc hectacillin ampicillin Hình 1.10 Mepredex, tiền thuốc gắn dextran methylprednisolon 10 Hình 1.11 Carbecitabin tiền thuốc 5-fluorouracil 10 Hình 1.12 Tiền thuốc chloramphenicol 11 Hình 3.1 Sắc ký lớp mỏng paracetamol (trái) PAPC (phải) 21 Hình 3.2 Biểu đồ khảo sát tỷ lệ mol pracetamol/monocloroacetic 22 Hình 3.4 Biểu đồ khảo sát tỷ lệ mol PAPC/DEA 27 Hình 3.3 Sắc ký lớp mỏng sản phẩm paracetamol (trái), PAPC (giữa), propacetamol hydroclorid (phải) 28 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1 Tính chất hóa học propacetamol Sơ đồ 1.2 Sự thủy phân propacetamol esterase Sơ đồ 1.3 Tổng hợp monocloroacetyl clorid 11 Sơ đồ 1.4 Tổng hợp propacetamol hydroclorid 12 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp propacetamol hydroclorid 13 Sơ đồ 1.6 Tổng hợp monocloroacetyl clorid theo nghiên cứu nước 14 Sơ đồ 1.7 Tổng hợp p-acetamidophenyl monocloroacetat 14 Sơ đồ 1.8 Tổng hợp propacetamol hydroclorid 14 Sơ đồ 1.9 Tổng hợp tác nhân anhydrid acid hỗn tạp 15 Sơ đồ 3.1 Tổng hợp tác nhân acyl hóa anhydrid acid hỗn tạp 20 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp p-acetamidophenyl monocloroacetat 20 Sơ đồ 3.3 Quy trình tổng hợp PAPC K2CO3/aceton 23 Sơ đồ 3.4 Quy trình tổng hợp PAPC NaOH 10% 23 Sơ đồ 3.5 Quy trình tổng hợp PAPC 25 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp propacetamol base 26 Sơ đồ 3.7 Quy trình tổng hợp propacetamol hydroclorid 27 Sơ đồ 3.8 Quy trình tổng hợp propacetamol hydroclorid 29 Sơ đồ 3.9 Cơ chế phản ứng acyl hóa 35 Sơ đồ 3.10 Phản ứng N-acyl hóa 36 Sơ đồ 3.11 Cơ chế xúc tác KI 36 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển xã hội mơ hình bệnh tật ngày trở nên phức tạp Khi mà người dân ngày sử dụng thuốc nhiều với nguy tác dụng phụ độc tính thuốc ngày tăng cao Thiết kế tiền thuốc lĩnh vực thu hút nhiều quan tâm nhà tổng hợp hóa dược ngồi nước Việc thay đổi thơng số vật lý, hóa lý giúp tăng hiệu điều trị đồng thời giảm tác dụng phụ độc tính thuốc Trên giới nay, paracetamol thuốc giảm đau, hạ sốt dùng phổ biến thuốc an toàn, hiệu dung nạp tốt [20] Trong trường hợp cấp tính, bệnh nhân hôn mê, chấn thương nặng phẫu thuật…thuốc tiêm paracetamol lựa chọn cho bác sĩ để giảm nhanh chóng triệu chứng Nhưng tan dễ bị thủy phân nước nên paracetamol gặp nhiều hạn chế việc bào chế dạng thuốc tiêm Chính nhược điểm vậy, tiền thuốc propacetamol hydrochlorid điều chế đưa vào sử dụng rộng rãi dạng bột pha tiêm đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày đa dạng xã hội Với vai trò to lớn propacetamol hydroclorid thực tế điều trị chúng tơi thực đề tài “Nghiên cứu thăm dò tổng hợp propacetamol hydroclorid” với mục tiêu sau: Nghiên cứu xây dựng, tổng hợp propacetamol hydroclorid quy mô phịng thí nghiệm CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan propacetamol hydroclorid 1.1.1 Công thức cấu tạo, công thức phân tử CTPT: C14 H21ClN2O3 KLPT: 300,8 đvC - Tên khoa học: 4-(Acetylamino)phenyl (diethylamino)acetat hydroclorid - Tên gọi khác: + N, N-diethylglycin 4-(acetylamino)phenyl ester hydroclorid + Propacetamol hydroclorid - Thành phần C: 55,91% H: 6,99% Cl: 11,81% N: 9,32% O: 15.97% 1.1.2 Tính chất lý hóa  Tính chất lý học: Bột kết tinh màu trắng gần trắng Tan tự nước, tan ethanol, thực tế khơng tan aceton  Tính chất hóa học Hóa tính propacetamol có nhóm ester nối với nhân thơm, nhóm chức acetamid, N bậc nhân thơm - Dễ bị thủy phân tạo paracetamol - N bậc ba tạo tủa vàng với acid picric + - - Cho kết tủa trắng với Ag ion Cl - Nhân thơm hấp thụ ánh sáng tử ngoại dùng để định tính định lượng - Thủy phân môi trường HCl tạo 4-aminophenol, sản phẩm thủy phân tác dụng với FeCl3 cho phức màu hồng tạo tủa màu tím với thuốc thử kalibicromat [2,12] Phức màu hồng Sơ đồ 1.1 Tính chất hóa học propacetamol 1.1.3 Các phương pháp định tính, định lượng theo BP 2010  Định tính a Phổ hồng ngoại chế phẩm phải phù hợp với phổ hồng ngoại propacetamol chuẩn b Cho phản ứng ion clorid  Định lượng: Phương pháp định lượng môi trường khan Chuẩn độ acid percloric môi trường acid acetic khan anhydrid acetic, phát điểm tương đương thị đo 1ml acid pecloric 0,1M tương đương với 30,08 mg propacetamol hydroclorid Hàm lượng đạt từ 98,0% -102,0% tính theo chế phẩm khan [12] 1.1.4 Dược động học, chế tác dụng, tác dụng công dụng  Dƣợc động học Propacetamol tiền chất paracetamol Khi vào máu chất thủy phân nhanh chóng enzym esterase huyết tương giải phóng paracetamol [20] Paracetamol chuyển hóa chủ yếu qua gan thải trừ qua thận Thải trừ qua thận chủ yếu dạng liên hợp với acid glucuronic sulfat, 5% dạng không đổi Chuyển hóa cytocrom P450 gan tạo N-acetyl benzoquinonimin chất trung gian, chất tiếp tục liên hợp với nhóm sulfydrid glutathion để tạo chất khơng cịn hoạt tính Nếu dung liều cao tạo nhiều N-acetyl benzoquinonimin làm cạn kiệt glutathion gan N-acetyl benzoquinonimin phản ứng với nhóm sulfydrid protein gan gây tổn thương gan, hoại tử gan không hồi phục [9,19]  Cần phải hòa tan hết paracetamol THF pyridin thu hiệu suất cao  Sản phẩm thường có lẫn tạp ester acid acetic qua thự nghiệm nhận thấy tinh chế ethanol 96% loại tạp  Hỗn hợp sau phản ứng xuất kết tủa lọc tủa sau tinh chế lại ethanol 96%, cịn dịch sau lọc cất áp suất giảm loại bớt THF sau rót từ từ vào nước, lọc tủa tinh chế - Phản ứng alkyl hóa tạo propacetamol dạng base - Sơ đồ phản ứng: Amin bậc Muối amoni bậc Sơ đồ 3.10 Các phản ứng N-alkyl hóa Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất:  Xúc tác K2CO3 KI aceton qua khảo sát cho cho hiệu suất cao, cần dùng DEA trình thực phản ứng đơn giản Cơ chế xúc tác KI sau: Sơ đồ 3.11 Cơ chế xúc tác KI o Với dung môi aceton cần phải hịa tan hịa tồn PAPC 40-45 C PAPC tan tránh thủy phân PAPC, sau cho thêm K2CO3 KI vào, khuấy 30 phút để KI hoạt hóa cho phản ứng o  Nhiệt độ phản ứng khoảng: 45-50 C để tránh thủy phân PAPC  Thời gian hồi lưu khoảng 2h đủ để phản ứng hết với PAPC  Sau phản ứng cần cất quay dịch áp suất giảm loại hết aceton DEA để acid hóa khơng có tạp muối clorid DEA - Q trình acid hóa tạo propacetamol  Cần hịa tan propacetamol aceton dùng HCl khí aceton để làm phản ứng giảm thủy phân propacetamol HCl  Qua trình thực cần nhỏ từ từ HCl khí/aceton vào dung dịch propacetamol để giảm thủy phân Khi nhỏ đến pH=2 dừng tiếp tục khuấy 30 phút để phản ứng hồn tồn  Qua q trình khảo sát nhận thấy tinh chế methanol loại bớt tạp paracetamol 4-aminophenol KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT - Kết luận Trong trình thực khóa luận chúng tơi thu số kết sau: Tổng hợp thành công propacetamol hydroclorid từ paracetamol  Khẳng định cấu trúc chất trung gian sản phẩm tổng hợp phương pháp phân tích phổ IR, MS, H-MNR  Đánh giá sơ độ tinh khiết propacetamol TLC đo nhiệt độ nóng chảy Khảo sát ảnh hưởng xúc tác đến hiệu suất trình phản ứng  Khảo sát ảnh hưởng K2CO3/aceton; dung dịch NaOH 10% đến hiệu suất tổng hợp PAPC  Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol đến hiệu suất tổng hợp PAPC propacetamol - Đề xuất Nghiên cứu khảo sát thêm yếu tố, tối ưu hóa quy trình làm tăng hiệu suất trình tổng hợp propacetamol Kiểm nghiệm propacetamol đạt BP 2010 triển khai tổng hợp quy mô pilot TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Mạnh Bình, Nguyễn Quang Đạt (2007), Hóa hữu tập II, Nhà xuất Y học, Hà Nội, tr 50,107 Trần Đức Hậu (2007), Hóa dược tập I, Nhà xuất y học, Hà Nội, tr 101-103 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, tr 27-351 Từ Minh Koóng (2007), Kỹ thuật sản xuất dược phẩm tập I, Nhà xuất Y học, Hà Nội, tr 49-62 Nguyễn Hải Nam (2010), Nghiên cứu phát triển thuốc mới, Trường Đại học Dược Hà Nội-Bộ mơn hóa Dược, Hà Nội, tr 143-170 Trương Phương, Huỳnh Thị Hải Vân, Trịnh Mỹ Hoàng (2009), "Nghiên cứu điều chế số dẫn chất paracetamol", Tạp chí dược học - 9/2009, Số 401, tr 50-55 Bộ Y Tế (2001), Vidal 2001, tr 461-462 Phạm Thiệp, Vũ Ngọc Thúy (2004), Thuốc biệt dược & cách sử dụng, Nhà xuất Y Học, Hà Nội, tr 783 Mai Tất Tố, Vũ Thị Trâm (2007), Dược lý học tập II, Nhà xuất Y Học, Hà Nội, tr 264-276 Tiếng Anh 10 Barbaud A., Trechot P., Bertrand O., et al (1995), "Occupational allergy to propacetamol", Lancet, 346(8979), pp 902 11 Berl V., Barbaud A., Lepoittevin J P (1998), "Mechanism of allergic contact dermatitis from propacetamol: sensitization to activated N, Ndiethylglycine", Contact dermatitis, 38(4), pp 185-188 12 British Pharmacopoeia (2009), British Pharmacopoeia volume II, pp 1779 13 Cognacq J C., P-acetamidophenyl diethylaminoacetate 1978, United States Patent US 4127671 14 Depré M., Hecken A., Verbesselt R., et al (1992), "Tolerance and pharmacokinetics of propacetamol, a paracetamol formulation for intravenous use", Fundamental & clinical pharmacology, 6(6), pp 259262 15 Friedel H A., Langtry H D., Buckley M M (1993), "Nabumetone", Drugs, 45(1), pp 131-156 16 Hersch M., Raveh D., Izbicki G (2008), "Effect of intravenous propacetamol on blood pressure in febrile critically ill patients", Pharmacotherapy: The Journal of Human Pharmacology and Drug Therapy, 28(10), pp 1205-1210 17 Huttunen K M., Rautio J (2011), "Prodrugs-an efficient way to breach delivery and targeting barriers", Current Topics in Medicinal Chemistry, 11(18), pp 2265-2287 18 Lei M (2009), Synthesis of Amphibian Alkaloids and Development of Acetaminophen Analogue, University of Science & Technology of China, China 19 Martindale (2005), Matindale volume I, pp 85 20 McNicol E D., Tzortzopoulou A., Cepeda M S., et al (2011), "Singledose intravenous paracetamol or propacetamol for prevention or treatment of postoperative pain: a systematic review and metaanalysis", British journal of anaesthesia, 106(6), pp 764-775 21 Rollas S., Kỹỗỹkgỹzel Güniz (2008), "Hydrazone, amide, carbamate, macromolecular and other prodrugs of Doxorubicin", The Open Drug Deliv J, 2, pp 77-85 22 Simplício A L., Clancy J M., Gilmer J F (2008), "Prodrugs for amines", Molecules, 13(3), pp 519-547 23 Stella V J., Charman W N A., Naringrekar V H (1985), "Prodrugs", Drugs, 29(5), pp 455-473 24 Stella V J., Nti-Addae K W (2007), "Prodrug strategies to overcome poor water solubility", Advanced drug delivery reviews, 59(7), pp 677694 25 Viel E., Langlade A., Osman M., et al (1999), Propacetamol: from basic action to clinical utilization, Annales francaises d'anesthesie et de reanimation,pp 332 Tiếng Trung 26 唐唐, 唐唐唐, 唐唐唐 (2007), "唐唐唐唐唐唐唐唐唐唐唐唐唐唐", pp 75-76 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ hồng ngoại IR PAPC Phụ lục 2: Phổ khối lượng MS PAPC Phụ lục 3: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR PAPC Phụ lục 4: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR PAPC (mở rộng) Phụ lục 5: Phổ hồng ngoại IR propacetamol hydroclorid Phụ lục 6: Phổ khối lượng MS propacetamol base Phụ lục 7: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR propacetamol hydroclorid Phụ lục 8: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR propacetamol hydroclorid (mở rộng) Phụ lục 1: Phổ hồng ngoại IR PAPC M=227,64 Phụ lục 2: Phổ khối lượng MS PAPC Phụ lục 3: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR PAPC Phụ lục 4: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR PAPC (mở rộng) Phụ lục 5: Phổ hồng ngoại IR propacetamol hydroclorid M= 264,34 Phụ lục 6: Phổ khối lượng MS propacetamol base Phụ lục 7: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR propacetamol hydroclorid Phụ lục 8: Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR propacetamol hydroclorid (phổ mở rộng) ... tài ? ?Nghiên cứu thăm dò tổng hợp propacetamol hydroclorid? ?? với mục tiêu sau: Nghiên cứu xây dựng, tổng hợp propacetamol hydroclorid quy mơ phịng thí nghiệm CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan propacetamol. .. 11 Sơ đồ 1.4 Tổng hợp propacetamol hydroclorid 12 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp propacetamol hydroclorid 13 Sơ đồ 1.6 Tổng hợp monocloroacetyl clorid theo nghiên cứu nước 14 Sơ đồ 1.7 Tổng hợp p-acetamidophenyl... trình tổng hợp PAPC K2CO3/aceton 23 Sơ đồ 3.4 Quy trình tổng hợp PAPC NaOH 10% 23 Sơ đồ 3.5 Quy trình tổng hợp PAPC 25 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp propacetamol base 26 Sơ đồ 3.7 Quy trình tổng hợp propacetamol