(Luận văn thạc sĩ) phân tích cấu trúc, hàm lượng thuốc chống HIV stavudin bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––––– ĐỒN THU TRANG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG THUỐC CHỐNG HIV- STAVUDIN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––––– ĐỒN THU TRANG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG THUỐC CHỐNG HIV- STAVUDIN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI Chun ngành: Hố Phân tích Mã sớ : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THỊ TUYẾT ANH THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Tuyến T.S Đặng Thị Tuyết Anh giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn cán phịng Hóa Dược em sinh viên phịng Hóa Dược giúp đỡ em nhiều q trình thực nghiệm hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô khoa Hóa Học - Trường Đại Học Khoa Học Thái Nguyên trang bị cho em kiến thức để tiếp cận với vấn đề nghiên cứu khoa học, anh chị, bạn học viên lớp K8D- lớp Cao học Hóa trao đổi giúp đỡ tơi suốt thời gian thực đề tài Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình tơi, bạn bè đồng nghiệp tơi - người bên cạnh động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Hà nội,ngày 15 tháng 10 năm 2016 Học viên Đồn Thu Trang a Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN a MỤC LỤC b DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT d DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ e MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát d4t 1.2 Tổng quan phương pháp phân tích hóa lý 1.2.1 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 13C-NMR 1.2.2 Phương pháp phổ khối lượng (MS) 1.2.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 1.2.4 Phương pháp xác định độ ẩm theo Karl Fischer CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 10 2.1 Hóa chất thiết bị 10 2.1.1.Hóa chất dung mơi 10 2.1.2 Thiết bị xác định cấu trúc 10 2.1.3 Xác định cấu trúc, định tính phản ứng kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm tổng hợp 11 2.2 Tổng hợp stavuđin 11 2.2.1 Tổng hợp dimesylthymidin 11 2.2.2 Tổng hợp oxetanthymidin 12 2.2.3.Tổng hợp stavudin 13 2.3 Phân tích cấu trúc hàm lượng stavudin sản phẩm trung gian phương pháp hóa lý đại 15 b Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 2.3.1 Phân tích cấu trúc stavudin sản phẩm trung gian phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13 C-NMR, khối phổ MS, phổ hồng ngoại IR 15 2.3.2 Phân tích hàm lượng stavudin 16 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Phân tích xác định cấu trúc stavudin sản phẩm trung gian tổng hợp 18 3.1.1 Phân tích xác định cấu trúc sản phảm trung gian dimesylthymidin tổng hợp 19 3.1.2 Phân tích xác định cấu trúc sản phảm trung gian oxetanthymidin tổng hợp 20 3.1.3 Tổng hợp stavudin 22 3.2 Phân tích cấu trúc hàm lượng stavudin phương pháp hóa lí đại 22 3.2.1 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 22 3.2.2 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13C-NMR 23 3.2.3 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp khối phổ 24 3.2.4 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp phổ HPLC 25 3.2.5 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp hồng ngoại -IR 25 3.2.6 Phân tích stavudin phương pháp sắc ký lớp mỏng TLC 26 3.2.7 Phân tích số tiêu hóa lý khác stavudin 27 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 c Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 13 C- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic Resonance) DMSO Dimethyl sulfoxide Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear Magnetic H- NMR Resonance) HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) MS Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron Impact-Mass Spectrometry) H, C Độ chuyển dịch hóa học proton cacbon ppm Phần triệu ( parts per million ) s singlet dd Double doulet CHCl3 Clorofoc EtOH Etanol MW Microwave MeOH Metanol OMe Methoxy SOCl2 Sulfonylchlorua DMF TLC Dimethylformamide Thin-layer chromatography d DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Hình: Hình 1.1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân benzyl axetat Hình 1.2 Phổ khối lượng benzamit (C6H5CONH2) Hình 1.3 Phổ hồng ngoại benzyl ancol Hình 3.1: Phổ 1H-NMR dimesylthymidin 20 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR oxetanlthymidin 21 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR d4T 23 Hình 3.4: Phổ 13C-NMR d4T 24 Hình 3.5: Phổ MS stavudin 24 Hình 3.6: Phổ HPLC stavudin 25 Sơ đồ: Sơ đồ 1.1 Sơ đồ 1.2 Sơ đồ 1.3 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp stavudin 18 Sơ đồ 3.2: Tổng hợp dimesylthymidin 19 Sơ đồ 3.3: Tổng hợp stavudin 22 e MỞ ĐẦU Tính đến cuối năm 2015, theo báo cáo WHO có 35 triệu người nhiễm HIV, 1,5 triệu người chết AIDS 119 quốc gia báo cáo kết có khoảng 95 triệu người xét nghiệm HIV Ở Việt Nam, năm 2015, phát 10.195 trường hợp nhiễm HIV số bệnh nhân chuyển sang AIDS 6130, tử vong AIDS 2130 trường hợp Tính đến cuối năm 2015 nước có 227.154 trường hợp nhiễm HIV cịn sống ước tính có 254.000 người nhiễm HIV cộng đồng Mỗi năm, Việt Nam năm có khoảng 12.000 – 14.000 trường hợp nhiễm HIV Trong số người báo cáo xét nghiệm phát nhiễm HIV năm 2015, nữ chiếm 34,1%, nam chiếm 65,9%; lây truyền qua đường tình dục chiếm phần lớn với 50,8%, lây qua đường máu chiếm 36,1%, mẹ truyền sang chiếm 2,8% không rõ nguyên nhân chiếm 10,4% dịch diễn biến khó lường chứa đựng nhiều nguy bùng nổ dịch Những số liệu dịch tễ gần cho thấy HIV chuyển sang cấp độ phổ biến hơn, khu vực Quảng Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội Chiến lược phòng chống HIV/AIDS Bộ Y Tế, phấn đấu đến năm 2020 có khoảng 80% bệnh nhân tiếp cận đầy đủ thuốc điều trị HIV/AIDS, nghĩa có khoảng 196.000 người cần thuốc để điều trị Với ước tính khoảng 96.000 người Việt Nam cần chữa trị ( 49% số người bị nhiễm), tổng chi phí vào khoảng 10 tỷ đồng hàng năm Khi bắt đầu điều trị, phải điều trị liên tục, gián đoạn dẫn đến nhờn thuốc Nếu nhân với số năm đời người nhiễm thấy gánh nặng chi phí cá nhân, gia đình họ phủ Vì thế, nghiên cứu sản xuất thuốc chống HIV/AIDS Việt Nam để người bệnh tiếp cận thuốc giá rẻ điều bỏ qua cấp bách Vì vậy,chúng tơi tiến hành lựa chọn đề tài: “Phân tích cấu trúc, hàm lượng thuốc chống HIV - Stavudin phương pháp hóa lý đại ” Đây đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát d4t 2’,3’-Didehydro-3’-deoxythymidin (stavudin) (1), Zidovudin (2) lamivudin (3) (hình 1) thuốc dùng rộng rãi dạng đơn chất tổ hợp để điều trị HIV [1-4] Nhóm thuốc hoạt động tác nhân ức chế enzim phiên mã ngược virus HIV ( HIV-RT) [5] Tổng doanh thu thuốc d4T năm 1998 1,1tỷ USD AZT d4T hai biệt dược chữa HIV/AIDS nằm danh mục thuốc dự trữ liêu thông Bộ Y tế, sử dụng chủ yếu điều trị bệnh HIV/AIDS Vì thế, nghiên cứu tổng hợp stavudin, thuốc chống HIV/AIDS Việt Nam để người bệnh tiếp cận thuốc giá rẻ, chủ động nguồn thuốc chữa bệnh HIV-AIDS Việt Nam cần thiết cấp bách Trong luận văn nay, tiến hành nghiên cứu quy trình tổng hợp stavudin, từ phân tích cấu trúc độ stavudin phương pháp hóa lý đại O O HN HN HO O O NH2 O O N HO Stavudin (1) N N HO N3 Zidovidin (2) O O N S Lamivudin (3) Stavudin thuốc chống HIV/AIDS sử dụng rộng nên giới [6-33] có nhiều nghiên cứu nhằm tìm phương pháp hiệu để tổng hợp chất Nhìn chung d4T tổng hợp theo hướng sau đây: Một số phương pháp tổng hợp d4T *Tổng hợp d4T từ thymidin Tổng hợp stavudin từ thymidin tiến hành theo nhiều đường khác tóm tắt sơ đồ 1.1 1.2 Từ dẫn xuất mesyl hóa (4) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ( 5), anhydrit (6) [30] oxetan (7) [31] chuyển hố thành stavudin (1) tác dụng tác nhân khác O O HN HN TrO O O O N 1) LiCN, DMF O O HO HN N 1) LiCN, DMF 2) CH3 COOH 2) CH 3COOH TrO O O N MsO MsO Sơ đồ 1.1 O HN N HO O O O O N O O 1) LiCN, DMF HO 2) CH3 COOH (80%) HN N Base O O O N Sơ đồ 1.2 * Tổng hợp d4T từ 5-methyl uridin Stavudin đươc Ewing cộng [32] tổng hợp từ 5-methyl uridin (8) qua bước phản ứng mô tả sơ đồ 1.3: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn O HN O N1 O 5' HO 1' 4' 3' 2' 11 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 12 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn O HN O N1 O 5' HO 1' 4' 3' 2' Phổ 13C-NMR stavudin 13 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 14 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 15 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 17 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 18 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn O HN O N1 O 5' HO 1' 4' 3' 2' Phổ khối MS stavudin 19 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 20 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Phổ HPLC stavudin 21 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 22 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 23 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 24 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 100 95 90 85 3170.03cm-1 3037.05cm-1 1335.22cm-1 80 %T O 1399.11cm-1 754 908.91cm-1 HN c m HO O N1 65 O 1' 4' 976.81cm-1 1226.36cm-1 70 5' - 1257.43cm-1 1034.26cm-1 775.89cm-1 655.54cm-1 492.73cm-1 847.78cm-1 404.03cm-1 573.40cm-1 1071.86cm-1 60 3' 2' 804.43cm-1 426.76cm-1 1646.83cm-1 55 1682.92cm-1 50 4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 cm-1 Name A Doan 10 20 2016 Description D4T Phổ hồng ngoại IR stavudin 25 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 500 400 ... –––––––––––––––––––––– ĐỒN THU TRANG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG THUỐC CHỐNG HIV- STAVUDIN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI Chun ngành: Hố Phân tích Mã sớ : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG... 3.2.3 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp khối phổ 24 3.2.4 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp phổ HPLC 25 3.2.5 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp hồng ngoại -IR 25 3.2.6 Phân. .. định nhờ phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 13C-NMR, phổ khối lượng 3.2 Phân tích cấu trúc hàm lượng stavudin phương pháp hóa lí đại 3.2.1 Phân tích cấu trúc stavudin phương pháp phổ