Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu qui trình tổng hợp liên tục và tinh chế celecoxib

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với các mục tiêu: Khảo sát điều kiện phản ứng, điều kiện tinh chế để thu được celecoxib với hiệu suất cao đạt tiêu chuẩn dược dụng; tổng hợp celecoxib ở quy mô 50g/mẻ trong phòng thí nghiệm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu qui trình tổng hợp liên tục và tinh chế celecoxib

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ YẾN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP LIÊN TỤC VÀ TINH CHẾ CELECOXIB LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ YẾN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP LIÊN TỤC VÀ TINH CHẾ CELECOXIB Chuyên nghành: Hóa hữu cơ Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Quốc Anh ii
iii
MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................ i DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ v DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................ xv ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3 1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3 1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4 1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4 1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7 1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7 1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9 1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10 1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10 1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11 1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11 1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15 1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18 1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19 1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19 1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG .......... 23 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 23 i
2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23 2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24 2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26 2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26 2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26 Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4- methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm..........................................................................................................26 Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27 2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27 2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27 2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27 2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28 2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28 2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28 - Định tính......................................................................................................................28 - Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28 - Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29 - Định lượng.................................................................................................................29 2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ............................................................ 31 3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31 Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước 1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32 3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32 ii
3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan- 1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39 Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41 3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm..........................................................................................................................43 3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45 3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46 3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48 3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49 3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50 3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53 3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung môi/nước.......................................................................................................................54 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56 3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57 3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57 iii
3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58 3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58 3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60 3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61 3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64 3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 67 Kết luận.............................................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 68 A.Tiếng Việt......................................................................................................................68 B. Tiếng Anh...............................................................................................................68 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 72 iv
DANH MỤC BẢNG MỤC LỤC ................................................................................................................ i DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ v DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................ xv ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3 1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3 Hình 1.1: Công thức cấu tạo của celecoxib................................................................3 1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4 1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4 Hình 1.2: Cơ chế tác dụng của cyclooxygenase [1]...................................................5 Hình 1.3: Một số thuốc chống viêm không steroid.....................................................6 1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7 Bảng 1.2: Tác dụng ức chế cyclooxygenase của celecoxib, IC50(μM) [18]..........7 Bảng 1.3: Một số các thông số dược động học của celecoxib [7],[18]..................7 1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7 Bảng 1.4: Ảnh hưởng của Celecoxib và các NSAID trên tim mạch [12]................9 1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9 1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10 1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10 1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11 1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11 Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp 1.......................................12 Hình 1.5: Tổng hợp liên tục celecoxib theo Zhi........................................................15 1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15 v
Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo WO 03/024400.......................................15 Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp 1,1,1-trifluoro-4-(methylphenyl)-3-butyn-2-on (9)...........16 1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18 Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp của Lynette [20]...............18 1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19 1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19 1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG .......... 23 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 23 2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23 Bảng 2.1: Danh sách các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng...................23 2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24 2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26 2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26 2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26 Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4- methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm..........................................................................................................26 Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp chất (6)............................................................................26 Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27 Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp celecoxib.........................................................................27 2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27 2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27 2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27 2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28 2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28 2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28 - Định tính......................................................................................................................28 vi
- Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28 - Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29 - Định lượng.................................................................................................................29 2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ............................................................ 31 3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31 Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp Celecoxib........................................................................32 Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước 1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32 3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32 3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan- 1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32 Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp chất (6)..............................................32 Hình 3.3: Phản ứng tổng hợp liên tục diketon 2 đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic trong mô hình phản ứng dòng chảy liên tục........................33 Bảng 3.1: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6)...........................34 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35 Bảng 3.2: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản ứng dòng...............................................................................................................36 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37 Bảng 3.3: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản ứng dòng...............................................................................................................38 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39 Bảng 3.4: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản ứng dòng...............................................................................................................40 Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41 vii
Bảng 3.5: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản ứng dòng...............................................................................................................42 3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm..........................................................................................................................43 Hình 3.3: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo chất (6)..................................................45 3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45 Hình 3.5: Phản ứng tổng hợp celecoxib...................................................................46 3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46 Bảng 3.6: Hiệu suất và thời gian của phản ứng tổng hợp celecoxib trong một số dung môi................................................................................................................47 3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ 4-SAPH/diceton lên sự tạo thành celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer....................................................................................48 3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian phản ứng và tỷ lệ tạo thành celecoxib và đồng phân regioisiomer....................................................................49 3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50 3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50 Bảng 3.10: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ Celecoxib/aceton. ...............................................................................................................................51 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51 Bảng 3.11: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ Celecoxib/acetonitrile............................................................................................53 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53 Bảng 3.12: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ Celecoxib/MeOH ...............................................................................................................................54 3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung môi/nước.......................................................................................................................54 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54 Bảng 3.13: Bảng tỷ lệ celecoxib/aceton/nước ảnh hưởng đến hiệu suất............55 viii
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55 Bảng 3.14: Bảng tỷ lệ celecoxib/acetonitrile/nước ảnh hưởng đến hiệu suất.....56 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56 Bảng 3.15: Bảng tỷ lệ celecoxib/MeOH/nước ảnh hưởng đến hiệu suất............57 3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57 3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57 Bảng 3.16: Giá trị Rf, hệ dung môi khai triển và nhiệt độ nóng chảy các chất tổng hợp được...............................................................................................................58 3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58 3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58 Bảng 3.17: Số liệu phổ IR của các chất tổng hợp được......................................59 3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60 Bảng 3.18 : Số liệu phân tích phổ khối lượng của các chất tổng hợp được.......60 3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61 Hình 3.5: Sự hỗ biến ceto – enol của chất (6)..........................................................61 Bảng 3.19: Số liệu phân tích phổ 1H-NMR của các chất tổng hợp được và Celecoxib chuẩn....................................................................................................62 Bảng 3.20: Số liệu độ dịch chuyển hóa học (ppm) phân tích phổ 13C-NMR của các chất tổng hợp được và Celecoxib chuẩn.......................................................63 3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64 Bảng 3.21: Kết quả kiểm nghiệm celecoxib..........................................................65 3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 67 Kết luận.............................................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 68 A.Tiếng Việt......................................................................................................................68 B. Tiếng Anh...............................................................................................................68 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 72 ix
DANH MỤC HÌNH MỤC LỤC ................................................................................................................ i DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ v DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................ xv ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1 x
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3 1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3 Hình 1.1: Công thức cấu tạo của celecoxib................................................................3 1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4 1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4 Hình 1.2: Cơ chế tác dụng của cyclooxygenase [1]...................................................5 Hình 1.3: Một số thuốc chống viêm không steroid.....................................................6 1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7 1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7 1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9 1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10 1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10 1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11 1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11 Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp 1.......................................12 Hình 1.5: Tổng hợp liên tục celecoxib theo Zhi........................................................15 1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15 Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo WO 03/024400.......................................15 Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp 1,1,1-trifluoro-4-(methylphenyl)-3-butyn-2-on (9)...........16 1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18 Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp của Lynette [20]...............18 1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19 1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19 1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG .......... 23 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 23 2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23 xi
2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24 2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26 2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26 2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26 Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4- methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm..........................................................................................................26 Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp chất (6)............................................................................26 Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27 Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp celecoxib.........................................................................27 2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27 2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27 2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27 2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28 2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28 2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28 - Định tính......................................................................................................................28 - Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28 - Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29 - Định lượng.................................................................................................................29 2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ............................................................ 31 3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31 Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp Celecoxib........................................................................32 Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước 1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32 3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32 xii
3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan- 1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32 Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp chất (6)..............................................32 Hình 3.3: Phản ứng tổng hợp liên tục diketon 2 đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic trong mô hình phản ứng dòng chảy liên tục........................33 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37 Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39 Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41 3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm..........................................................................................................................43 Hình 3.3: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo chất (6)..................................................45 3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45 Hình 3.5: Phản ứng tổng hợp celecoxib...................................................................46 3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46 3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48 3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49 3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50 3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53 3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung môi/nước.......................................................................................................................54 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54 xiii
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55 Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56 3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57 3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57 3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58 3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58 3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60 3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61 Hình 3.5: Sự hỗ biến ceto – enol của chất (6)..........................................................61 3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64 3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 67 Kết luận.............................................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 68 A.Tiếng Việt......................................................................................................................68 B. Tiếng Anh...............................................................................................................68 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 72 xiv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT COA : Certificate Of Analysis COX : Cyclooxygenase CTPT : Công thức phân tử Et3N : Triethylamin HPLC : Sắc ký lỏng hiệu lăng cao (High – Performance Liquid Chromatography) IC50 : Nồng độ ức chế 50% IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) KLPT : Khối lượng phân tử MS : Phổ khối (Mass spectrometry) MTBE : Metyl tertbutyl ether NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Nuclear Magnetic NSAIDs : Các thuốc giảm đau hạ sốt chống viêm không steroid (Non Steroidal Antiinflammatory Drugs) PG : Prostaglandin 4SAPH.HCl : 4sulfonamidophenylhydrazine hydrochlorid SKLM : Sắc ký lớp mỏng TB : Trung bình THF : Tetrahydrofuran TFA : Trifluoroacetic UV : Phổ tử ngoại (Ultraviolet spectroscopy) xv
ĐẶT VẤN ĐỀ Các thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs) là một trong những nhóm thuốc được dùng phổ biến nhất với ước tính khoảng 33 triệu người dùng trong một ngày trên toàn thế giới. Tuy vậy, hạn chế lớn nhất của nhóm thuốc này là tác dụng phụ trên hệ tiêu hóa. Có tới khoảng một phần ba số bệnh nhân sử dụng nhóm thuốc này có triệu chứng viêm loét dạ dày, tá tràng [15]. Nhiều giải pháp để hạn chế tác dụng phụ này như dùng kèm thuốc bảo vệ niêm mạc (ví dụ như thuốc kháng thụ thể H2, ức chế bơm proton…), tạo dạng bào chế giảm kích ứng niêm mạc… đã được sử dụng nhưng các giải pháp này đều có những hạn chế nhất định. Việc tìm ra hai đồng dạng (isoform) COX1 và COX2 của men COX (cyclooxygenase) tham gia tổng hợp các prostaglandin (PG) từ acid arachidonic đã mở ra hướng mới để khắc phục tác dụng phụ trên đường tiêu hóa của các NSAID [14],[32],[1]. Các thuốc ức chế chọn lọc COX2 là dẫn chất của diaryl như celecoxib, valdecoxib, parecoxib, etoricoxib, rofecoxib, lumiracoxib làm giảm PG gây viêm song vẫn duy trì quá trình tổng hợp các PG bảo vệ đường tiêu hóa [6],[1]. Tuy nhiên, do sự gia tăng nguy cơ huyết khối và nhồi máu cơ tim của nhóm thuốc này nên hiện nay chỉ còn celecoxib, parecoxib và etoricoxib được lưu hành trên thị trường, trong đó celecoxib là thuốc được sử dụng rộng rãi nhất [8], tính riêng năm 2008, doanh số toàn cầu của thuốc này đã đạt 5,5 tỷ đô la. Việt Nam là một nước nhiệt đới, có khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều, các bệnh thấp khớp, viêm xương khớp… chiếm tỉ lệ khá cao nên nhu cầu về các NSAID nói chung và celecoxib nói riêng khá lớn. Celecoxib sử dụng tại Việt Nam, kể cả sản xuất trong nước vẫn phải nhập nguyên liệu từ nước ngoài nên giá thành cao hơn các thuốc chống viêm khác, làm hạn chế khả năng tuân thủ điều trị của bệnh nhân khi dùng lâu dài. Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất nguyên 1
liệu celecoxib tại Việt Nam để người bệnh có cơ hội được sử dụng celecoxib generic từ nguyên liệu trong nước với giá thành hợp lý hơn là rất cần thiết. Do đó, đề tài nghiên cứu tổng hợp celecoxib tạo nguồn nguyên liệu trong nước là thiết thực. Với mong muốn hoàn thiện quy trình tổng hợp celecoxib khả thi ở quy mô công nghiệp, cho hiệu suất cao, giá thành hợp lý, có thể áp dụng trong nước, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu qui trình tổng hợp liên tục và tinh chế celecoxib” với các mục tiêu: 1. Khảo sát điều kiện phản ứng, điều kiện tinh chế để thu được celecoxib với hiệu suất cao đạt tiêu chuẩn dược dụng. 2. Tổng hợp celecoxib ở quy mô 50g/mẻ trong phòng thí nghiệm. 2