Khảo sát một sổ yếu tố ẳnh hưởng đến phản ứng bán tổng hỢp artesunat với xúc tác natri bicarbonat Đặt vấn đề Artesunat artesunic acid, dihydroartemisinin-10- a-hemisuccinat là dẫn xuất e
Trang 1Khảo sát một sổ yếu tố ẳnh hưởng đến phản ứng bán tổng hỢp artesunat với xúc tác natri bicarbonat
Đặt vấn đề
Artesunat (artesunic acid, dihydroartemisinin-10-
a-hemisuccinat) là dẫn xuất ester của artemisinin,
m ột thuốc then chốt trong điéu trị bệnh sốt rét do
Plasmodium falciparum đa kháng thuốcởĐông Nam Á
[1 ] Artesunat được bán tổng hợp từdihydroartemisinin
(DHA) bằng phản ứng aq^l hóa với anhydrid succinic
có mặt xúc tác thích hợp (hình 1)
C H 3
° Y ^ C H 3 X ú c tá c
O H
D ih y d ro a rte m is in in
^CHs
Ổ C O C H 2C H 2 C O O H
A rt es un a í
Hìn/í 7 Nguỵên tóc phán ứng bán tổng hợp oỉtesunot
Sản xuất artesunat ở qui mô công nghiệp thường
dùng xúc tác pyridin hay 4-dim ethylam ino-pỵridin
trong dung môi diclorom ethan [2], [3], [4], Nhưng
các xúc tác và dung môi này đểu là những hóa chất
độc hại và gây ô nhiễm Quá trình nghiên cứu nhằm
giảm độc hại trong sản xuất artesunat, chúng tôi đả
sử dụng m ột xúc tác vô cơ là natri bicarbonat thay
cho pyridin Khảo sát bước đẩu đã cho thấy với xúc
tác natri bicarbonat, phản ứng xảy ra thuận lợi trong
dung môi aceton [5], Bài báo này trình bày kết quả
khảo sát m ột số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng bán
tổng hợp artesunat bằng xúc tác natri bicarbonat
Nguyên liệu, thiết bị và phương pháp nghiên
cứu
Nguyên liệu
Dihydroartemisinin (Công tỵ Dược khoa -Trường
Đại học Dược Hà Nội)
Các dung môi, hoá chất khác thuộc loại tinh
khiết phân tích
Thiết bị
Bản mỏng Silicagel G tráng sẵn, đế th ủy tinh
(Merck)
Máy khuấy từ Heidolph MR3001, máy đo độ chảy
N guyễn Văn Hân
Trường Đại học Dược Hà Hội
M etller Toledo, tủ sấy điện Memmert
Hệ thống sắc ký lỏng Shimazu
Các th iế t bị phân tích và các dụng cụ th ủy tinh
Phương pháp nghiên cứu
Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng
và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất tổng hợp artesunat bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm và phân tích thống kê thích hợp Từ đó chọn được phản ứng cho hiệu suất cao
Xác định nồng độ artesunat trong hỗn hợp phản ứng bằng sắc ký lỏng [5]
Kiểm tra chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam 3 [6]
Kết quả và nhận xét
Qui hoạch thực nghiệm
Các biến độc lập
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và mức độ triệt để của phản ứng bao gồm các điểu kiện phản ứng và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng Qua m ột số phản ứng thăm dò với khối lượng DHA 2,84 g (biến cố định), các biến độc lập được lựa chọn như ở bảng 1
Báng l Cóc bién độc lộp
1 Thể tích dung môi (mL)
2 Lượng natri bicarbốnat (g)
3 ĩ ỉ lệ anhỵdrid succinic/DHA (m ol/m ol)
4 N hiêtđôphản lin g K )
Các biến phụ thuộc
Yêu cẩu của m ột phản ứng tổng hợp có hiệu suất cao là phải xảy ra nhanh, hoàn toàn hoặc gắn như hoàn toàn, ít tạo ra tạp chất và cho hiệu suất cao Hơn nữa tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng phải thấp (tỉ lệ DHA thể hiện mức độ triệt để của phản ứng và cũng là tạp chất chính trong số các tạp chất liên quan của sản
Trang 2phẩm) DĐVN III qui định tỉ lệ mỗi tạp chất liên quan
không quá 1 % Do đó, các biến phụ thuộc và yêu cầu
của chúng được lựa chọn như trình bày ở bảng 2
Bàng 2 Các biển phụ thuộc
Thời gian phản ứng (giờ)
Tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng (%)
Hiệu suất phản ứng (%)
Kí hiệu
y i y2
y3
Yêu cẩu
- > min
<1%
-> max
Thiết kế và tiến hành thí nghiệm
Sửctụng th iế t kế nhân tố bộ phận 24-1 gồm 8 thí
nghiệm [7] Các th í nghiệm được tiến hành theo thứ
tự ngẫu nhiên Mỗi th í nghiệm lặp lại 3 lẩn Các bước
tiến hành th í nghiệm như sau: cho vào bình cẩu 2,84
g (10 mmol) DHA và 15 mL dung môi aceton Khuấy
cho tan và thêm vào bình cẩu tác nhân anhydrid
succinic và xúc tác natri bicarbonat Khuấy liên tục
hỗn hợp bằng máy khuấy từ Theo dõi phản ứng
bằng sắc ký lớp mỏng (hỗn hợp phản ứng được
chấm sắc ký lớp m ỏng sau mỗi 4 giờ) Phản ứng kết
thúc khi trên bản mỏng không còn vết DHA hoặc vết
DHA không giảm nữa
Sau khi phản ứng kết thúc, xác định nống độ
artesunat và DHA trong hỗn hợp phản ứng bằng sắc
ký lỏng, qua đó tính được hiệu suất phản ứng cũng
như tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng Kết quả được
trình bày ở bảng 3
Phân tích kết quà
Các tính toán trong phần này được thực hiện
với sự hỗ trợ của phán mềm M odde 5.0 Kết quả xu
hướng và mức độ ảnh hưởng của các biến độc lập
được trình bày ở bảng 4
Nhận xét:
- Thể tích dung môi (x1) ảnh hưởng không có ý
nghĩa thống kê tới các biến phụ thuộc
- Tăng lượng natri bicarbonat (x2) làm tăng tốc
độ phản ứng (ỵ1) và tăng nhẹ hiệu suất phản ứng
Bảng 3 Gá trị thực nghiệm cũo cóc biến phụ thuộc (n=3)
Bảng 4 Hiệu quà cùa các biẽn độc lộp
Biến độc lập
Hiệu quả tác động đến Thời gian
phản ứng (yi)
Tỉ lệ DHA(y2)
Hiêu suất phãn ứng (ý^ỉ)
Thể tích dung môi (x l)
Natri bicarbonat
Anhydrid suc- cinic/DHA (x3) -36,25 -2,72 8,20
N hiêtđôphản
*Ảnh hưầg không cóỷnghĩũ Ếỗng kê vớip > 0,05
(y3), ảnh hưởng không có ý nghĩa đến tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng (y2)
- Tỉ lệ anhydrid succinic (x3) ảnh hưởng đến cả
3 biến phụ thuộc Tăng tỉ lệ anhydrid succinic làm tăng tốc độ và hiệu suất phản ứng, giảm tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng
- Tăng nhiệt độ phản ứng (x4) làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng ảnh hưởng không có ý nghĩa thống
kê đến tỉ lệ DHA cũng như hiệu suất phản ứng Lựa chọn các điều kiện phản ứng:
Thể tích dung môi ảnh hưởng không có ý nghĩa lên các biến phụ thuộc nên được chọn ở mức dưới (15mL) Không giảm dung môi thêm nữa vì hỗn hợp phản ứng quá đặc sẽ khó khuấy trộn, ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Tỉ lệ anhydrid succinic/DHA được chọn ở mức trên (3,6mmol/mol) và lượng natri bicarbonat được chọn ở mức trên (4g) để đảm bảo mức độ triệ t để của phản ứng Cuối cùng, vì nhiệt
độ ảnh hưởng không có ý nghĩa đến hiệu suất phản ứng nên được chọn là nhiệt độ phòng (20 - 28°C) Phản úng được tiến hành với tỉ lệ các chất như trên, nhưng khối lượng tăng lên để hạn chê' sai số do hư hao khi tinh chế Hỗn hcfp phản úTig có thành phẩn như sau:
Thí
nghiệm
Thể tích dung
môi (XI, mL)
Natri bicar- bonat (x2, g)
Anhydrid succinic/DHA (x3, mol/mol)
Nhiêt đô phản iing (x4,“C)
Thời gian phản ứng (y1,giờ)
Tỷ lê DHAcòn Iai(y2,% )
Hiêu suất phản ứng(y3,%)
Sổ 1/2011 ^ Nghiên cứu duợcThớng tln thuõc ■ 3
Trang 3D ihydroartem isinin 14,20g (50 m m ol)
A n h yd rid succinic 18,00g (180 m m ol)
Vết tạp chất —>
Vết DHA
Vết artesunat —>
1 2
Hình 2 Sác k ị đô lớp mỏng của DHA (1) và hỗn hợp phán ứng (2)
Kết thúc phản ứng, hỗn hợp được lọc để loại natri
bicarbonat, rửa natri bicarbonat bằng aceton (2 x 1 0
mL) Gộp dịch lọc và dịch rửa Thêm 50 mL nước cất
rồi điểu chỉnh đến pH = 4 với dung dịch acid acetic
10% Tiếp tục thêm 300 mL nước cất, khuấy mạnh
rối để yên 15 phút cho artesunat kết tủa Lọc và rửa
tủa bằng nước cất (3 X 10 mL) sấy tủa ở 50“C trong 4
giờ thu được sản phẩm Hiệu suất phản ứng đạt 94,8
± 1,5% và hiệu suất artesunat sau tinh chế đạt 89,4
±2 ,4 % (n -1 2 )
Sản phẩm artesunat đã được kiểm tra chất lượng
tại Viện Kiểm Nghiệm thuốc Trung ương và được xác
nhận đạt tấ t cả các chỉ tiêu chất lượng theo qui định
của DĐVN III Trong đó, chỉ tiêu hàm lượng artesunat
đạt 99,7%
Bàn luận
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng bán
tổng hợp artesunat, tron g đó đáng chú ý là dung
môi, xúc tác, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng
và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng Kết quả ở bảng
3 và 4 cho thấy tron g số các yếu tố đã khảo sát,
tỉ lệ anhydrid succinic là yếu tố ảnh hưởng mạnh
nhất Với tỉ lệ anhydrid succinic gấp 1,8 lẩn (m ol/
mol) so với dihydroartem isinin, phản ứng xảy ra
trong khoảng 58 - 92 giờ, tỉ lệ dihydroartem isinin
còn lại từ 2,5 - 3,8% và hiệu suất artesunat trong
khoảng 84,5 - 88,6% Trong khi đó, với lượng
anhydrid succinic gấp 3,5 lẩn dihydroartem isinin,
phản ứng xảy ra tron g khoảng 25 - 49 giờ, tỉ lệ
dihydroartem isinin còn lại 0,3 - 0,6% và cho hiệu suất từ 93,2 - 95,9% Như vậy, tăng tỉ lệ anhydrid succinic làm tăng hiệu suất phản ứng, làm giảm tỉ
lệ dihydroartem isinin còn lại sau phản ứng và rút ngắn thời gian phản ứng
Qua nghiên cứu, chúng tô i nhận thấy vết tạp chất (vết màu hổng có R /= 0,82 trên sắc ký lớp mỏng, hình 2) tăng tỉ lệ với thời gian phản ứng Những phản ứng xảy ra chậm hoặc sau khi phản ứng kết thúc, nếu hỗn hợp phản ứng không được xử lý ngay thì vết tạp chất tăng lên Như vậy có thể đây là sản phẩm phân hủy của artesunat hoặc dihydroartem isinin trong môi trường kiểm Tăng lượng chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng, dẫn đến hạn chế sự phân hủy sản phẩm thành tạp chất, kết quả hiệu suất phản ứng tăng lên Trong khi đó, tăng nhiệt độ phản ứng vừa làm tăng tốc độ phản ứng, đồng thời thúc đẩy quá trình phân hủy tạo ra tạp chất, hai quá trình này triệt tiêu nhau nên việc thay đổi nhiệt độ ít ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng
Phản ứng dùng xúc tác natri bicarbonat có 2 ưu điểm quan trọng so với phản ứng truyền thống dùng xúc tác pỵridin Thứ nhất, natri bicarbonat và aceton
ít độc và ít gây ô nhiễm hơn pyridin và dicloromethan [8], Thứ hai là phản ứng có quá trình tinh chế đơn giản Hỗn hợp phản ứng được trung hòa và chỉ cẩn pha loãng bằng nước là thu được kết tủa của artesunat Các tạp chất với lượng nhỏ (kể cả DHA chưa phản ứng hết), có thể hòa tan trong hỗn hợp aceton-nước và
dễ được loại đi bằng phương pháp lọc Trong khi đó, phản ứng dùng xúc tác pỵridin/dicloromethan cẩn quá trình tinh chế phức tạp hơn Trước tiên, hỗn hợp cẩn loại pyridin bằng cách trung hòa với dung dịch acid hydrocloric rồi rửa bằng nước, sau đó phải cất thu hổi dicloromethan Cuối cùng thu lấy artesunat bằng phương pháp kết tinh trong hỗn hợp dung môi dicloromethan và n-hexan [2] Việc tinh chế như vậy phức tạp, nhiều giai đoạn và phải dùng thêm dung môi là n-hexan
Kết luận
Artesunat đã được bán tổng hợp từ dihydroartemisinin và anhydrid succinic với xúc tác natri bicarbonat trong dung môi aceton Hiệu suất phản ứng đạt 94,8 ± 1,5% và hiệu suất artesunat sau tinh chế đạt 89,4 ± 2,4% Phản ứng với xúc tác này
có ưu điểm ít độc hại và ít gây ô nhiễm Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, bao gồm thể tích dung môi, lượng chất xúc tác, tỉ lệ anhydrid succinic/dihydroartemisinin, nhiệt độ phản ứng đã đươc khảo sát
Trang 4Artesunate have been synthesized w ith the yield o f 89,4% from dihydroartem isinin and anhydride succinic using sodium bicarbonat as catalyst and acetone as solvent This new catalyst has the advantage o f less toxic, less polution and simple purification process in comparision w ith pyridine catalyst Influence o f solvent volume, catalyst ratio, anhydride sucdniơdihydroartem isinin ratio and reaction tem perature on the product yield were studied.
TÀI LIỆU THAM KHÀO
1 World Health Organisation (2006), Guidelines for the Treatment o f Malaria, WHO, Geneva.
2 ĐỔ Hữu Nghị (1996) Nghiên cứu chiết xuất, bán tổng hợp và đưa vào sản xuất m ột số hợp chất tự nhiên có tác dụng điểu trị sốt rét từ nguón dược liệu Việt Nam Luận án phó tiến sĩ khoa học Y Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội.
3 China Cooperative Research Group on Qinghaosu and its derivatives as antimalarials (1982), 'The chemistry and synthesis of qinghaosu derivatives", J T rad Chin Med., 2,9-16.
4 Li Ying, Pei-Lin Yu, Yi-Xin Chen, Ru-Yun Ji (1982), "Studies on analogs o f arteannuin", Acta Chimica Sinica, 40,557-561.
5 ĐỖ Hữu Nghị, Nguyễn Văn Hân (2008), 'Tổng hợp artesunat với xúc tác natri bicarbonat", Tạp chí Dược học, 384, tr 29-31,
6 Bộ Y tế (2002), Dược điển Việt Nam III, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội.
7 Tô Cẩm Tú (1999), Thiết kễ và phân tích th í nghiệm (quy hoạch hoá thực nghiệm), Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
8 United States Pharmacopeial convention Inc (2005), The United States Pharmacopeia, Twenty-Eighth Revision and the National Formulary, Twenty-Third Edition (USP 28-NF 23).
Nghiên cứu tương quan in vitro-in vivo viên nang dìitiazem giải phóng kéo dài
Nguyễn Thị Hường, Nguyễn Trần Linh, Nguyễn Hóng Vân*
Tạ Mạnh Hùng, Phùng Thị V inh **
*Trường Đại học Dược Hà Nội: ** Viện Kiềm nghiệm thuốc trung ương
Đặt vấn đề
Diltiazem là thuốc chẹn kênh calci được dùng phổ
biến trong điểu trị đau thắt ngực và tăng huyết áp
nhưng có thời gian bán thải ngắn phải dùng nhiểu lẩn
trong ngày Để khắc phục hạn chế này, trên thế giới
diltiazem thường được dùng dưới dạng tác dụng kéo
dài ở trong nước, gần đây, Bộ môn Bào chế trường
Đại học Dược Hà Nội đã nghiên cứu bào chế diltiazem
dưới dạng viên nang chứa pellet giải phóng kéo dài
12 giờ [1] và đã đánh giá tương đương sinh học so
với viên Diacor đối chiếu tại Viện kiểm nghiệm thuốc
Trung ương Tiếp theo các nghiên cứu trên, chúng tôi
tiến hành đánh giá tương quan in vitro-in vivo của
chế phẩm này
Nguyên liệu, thiết bị, pKương pháp nghiên
cứu
Nguyên liệu, thiết bị
-Diltiazem đạt tiêu chuẩn Dược điển Trung Quốc
Các nguyên liệu, hóa chất dùng trong nghiên cứu đạt
tiêu chuẩn dược dụng hoặc tinh khiết phân tích
-Viên nang diltiazem giải phóng kéo dài 12 giờ
do Bộ môn Bào chế Trường Đại học Dược Hà Nội bào chế, đạt TCCS, lô 070709, lĩạn dùng 07/2011
-Các th iế t bị nghiên cứu chính: máy thử hòa tan VANKEL-VARIAN, máy lắc xoáy Vorter genie 2, HPLC-
MS Thermo
Phương pháp nghiên cứu
Thử nghiệm hòa tan
Tiến hành theo test 2, test 5 của chuyên luận nang giải phóng kéo dài của USP 30 với pH và th iết bị thay đổi (pH: 1,2 - 4,5 - 6,8 và 7,2 trong giỏ quay hoặc cánh khuấy)
Mô hình hóa đồ thị hòa tan
Sửdụng phần mềm MathCAD, khớp các số liệu của từng môi trường và lựa chọn mô hình phù hợp nhất dựa trên tiêu chuẩn thông tin Akaike Mô hình có giá trị AIC nhỏ nhất được xem là mô hình phù hợp nhất
Đánh giá sinh khả dụng:
- Đánh giá trên 12 người tình nguyện theo quy định chung của FDA, lấy 6ml máu tại các thời điểm: 0;1;2;3;4;5;6;7;8;10;12;24 và 36h sau khi uống thuốc
Ly tâm 4000 vòng/phút trong 10 phút, lấy lớp huyết tương, bảo quản -40°c±10°c cho đến khi phân tích
