Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp mafenid acetat quy mô 10gmẻ qua trung gian Nbenzylsuccinimid

C s / C u .100 Trong đó: Au và As là độ hấp thụ của dung dịch mafenid acetat và dung dịch chuẩn tương ứng.. 6: Tổng hợp mafenid từ p-cyanobenzensulfonamid Mô tả quy trình: Khử hóa p-cya

TRUNG GIAN

N-BENZYLSUCCINIMID

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ

HÀ NỘI – 2016

TRUNG GIAN

N-BENZYLSUCCINIMID

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:

1 ThS Nguyễn Văn Giang

2 DS Bùi Văn Quân

Nơi thực hiện:

Bộ môn Công nghiệp Dược

Trường đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI – 2016

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Nguyễn

Văn Giang, DS Bùi Văn Quân đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình, truyền đạt

những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, giúp tôi hoàn thành khóa luận “ Nghiên

cứu xây dựng quy trình tổng hợp Mafenid acetat quy mô 10g/mẻ qua trung

gian N-benzylsuccinimid’’

Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn

Đình Luyện- trưởng bộ môn Công nghiệp Dược, TS Nguyễn Văn Hải, CN Phan Tiến Thành đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình nghiên

cứu tại bộ môn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể các thầy cô giáo Trường đại học Dược Hà Nội đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã là nguồn động lực không thể thiếu, luôn bên cạnh giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 4 năm 2016

Sinh viên

Tô Phương Ngân

Mục lục Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, sơ

ĐẶT VẤN ĐỀ 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về mafenid acetat 2

1.1.1 Định lượng 4

1.1.2 Tác dụng của mafenid 5

1.1.3 Biệt dược chứa mafenid 6

1.2 Tổng quan các phương pháp tổng hợp mafenid 7

1.2.1 Tổng hợp mafenid qua trung gian phthalimid 7

1.2.2 Tổng hợp mafenid từ N-benzylacetamid 8

1.2.3 Tổng hợp mafenid từ phenylacetamid 8

1.2.4 Tổng hợp mafenid từ p-toluensulfonamid 9

1.2.5 Tổng hợp mafenid từ p-cyanobenzensulfonamid 10

1.2.6 Tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid 12

1.2.7 Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base 13

1.3 Định hướng nghiên cứu 14

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Nguyên liệu, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu 15

2.1.1 Nguyên liệu, dung môi và hóa chất 15

2.1.2 Các thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu 15

2.2 Nội dung nghiên cứu 17

2.3 Phương pháp nghiên cứu 17

2.3.1 Tiến hành các phản ứng hóa học để tổng hợp mafenid acetat 17

2.3.2 Các phương pháp tinh chế các sản phẩm tạo thành 18

2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc 18

2.3.4 Định lượng 18

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 19

3.1 Nghiên cứu quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylsuccinimid 19

3.1.1 Tổng hợp succinimid (I) 19

3.1.2 Tổng hợp N-benzylsuccinimid (II) 20

3.1.3 Tổng hợp 4-[(2,5-dioxopyrolidin-1-yl)methyl]benzensulfonamid (III) 21

3.1.4 Tổng hợp acid-4-oxo-4-[(4-sulfamoylbenzyl)amino]butanoic (IV) 23

3.1.5 Tổng hợp p-[(benzylidenamino)methyl]benzensulfonamid (V) 23

3.1.6 Tổng hợp mafenid acetat từ chất (V) 26

3.2 Triển khai tổng hợp mafenid acetat quy mô 10g/mẻ 28

3.2.1 Tổng hợp succinimid (I) 28

3.2.2 Tổng hợp N-benzylsuccinimid (II) 29

3.2.3 Tổng hợp 4-((2,5-dioxopyrolidin-1-yl)methylbenzensulfonamid (III) 29

3.2.4 Tổng hợp p-[(benzylidenamino)methyl]benzensulfonamid (V) 30

3.2.5 Tổng hợp mafenid acetat (VI) 31

3.3 Tinh chế mafenid acetat ở quy mô 10g/mẻ 32

3.4 Định lượng mafenid acetat 32

3.5 Khẳng định cấu trúc sản phẩm 32

3.5.1 Phổ hồng ngoại (IR) 33

3.5.2 Phổ khối MS 35

3.5.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) 36

3.5.4 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ carbon (13C-NMR) 37

3.6 Bàn luận 38

3.6.1 Bàn luận về các phản ứng hóa học 38 3.6.2 Bàn luận về kết quả phân tích phổ 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

Tài liệu tham khảo

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

DMSO Dimethylsulfoxyd

EtOH Ethanol

G Gram

H Giờ

IR (Infrared spectroscopy) Phổ hồng ngoại

KLPT Khối lượng phân tử

MeOH Methanol

MeONa Natri methylat

ml Mililit

mmol Milimol

MS (Mass spectroscopy) Phổ khối lượng

Rf (Retention factor) Hệ số lưu giữ

SKLM (Thin layer chromatography) Sắc kí lớp mỏng

t0nc Nhiệt độ nóng chảy

mg Miligam

δ Độ dịch chuyển hóa học

Danh mục các bảng

Bảng 1.1: Các dung dịch chuẩn trong xác định tạp chất trong mafenid 3

Bảng 2.1: Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu 15

Bảng 2.2: Các thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu 16

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát tỷ lệ mol acid clorosulfonic : N-benzylsuccinimid 22

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát nồng độ NaOH thủy phân chất (III) 25

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nồng độ NaOH thủy phân chất (IV) 26

Bảng 3.4: Kết quả khảo sát tỷ lệ mol chất (V) : acid acetic 27

Bảng 3.5: Kết quả tổng hợp mafenid acetat quy mô 10g/mẻ 31

Bảng 3.6: Kết quả tinh chế mafenid acetat quy mô 10g/mẻ 32

Bảng 3.7: Kết quả phân tích phổ hồng ngoại 33

Bảng 3.8: Kết quả phân tích phổ khối 35

Bảng 3.9: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR 36

Bảng 3.10: Kết quả phân tích phổ 13C-NMR 37

Danh mục các hình vẽ, sơ đồ

Sơ đồ 1 1: Tổng hợp mafenid qua trung gian phthalimid 7

Sơ đồ 1 2: Tổng hợp phthalimid từ anhydrid phthalic 8

Sơ đồ 1 3:Tổng hợp mafenid từ N-benzylacetamid……… 8

Sơ đồ 1 4: Tổng hợp mafenid từ phenylacetamid 9

Sơ đồ 1 5: Tổng hợp mafenid từ p-toluensulfonamid 10

Sơ đồ 1 6: Tổng hợp mafenid từ p-cyanobenzensulfonamid 10

Sơ đồ 1 7: Tổng hợp mafenid từ p-sulfoamidobenzoic 11

Sơ đồ 1 8: Tổng hợp mafenid từ p-iodobenzensulfoclorid 11

Sơ đồ 1 9: Phản ứng điện phân hợp chất nitril 12

Sơ đồ 1 10: Tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid 13

Sơ đồ 1 11: Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base 13

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bỏng là một loại chấn thương đối với da hoặc thịt do bị tác động bởi nhiệt, điện, hóa chất, ma sát, hay bức xạ Nhiễm trùng bỏng là biến chứng thường gặp trong bỏng, là nguyên nhân chính dẫn đến tử vong ở bệnh nhân bỏng Ở Việt Nam, trong năm 2008 có hơn 5000 bệnh nhân được điều trị tại Viện bỏng Quốc gia [1] Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại thuốc được sử dụng để điều trị nhiễm khuẩn bỏng, trong đó có mafenid

Mafenid acetat [4-(aminomethyl)benzensulfonamid acetat, biệt dược:

Sulfamylon] là một thuốc kháng khuẩn phổ rộng nhóm sulfonamid, có tác dụng trên

cả vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) như: Clostradia, Acinetobacter baumannii…đặc

biệt có tác dụng trên trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas aeruginosa [21,23]

Mafenid acetat có khả năng thấm sâu vào tổ chức hoại tử, viêm nhiễm, phù hợp cho điều trị nhiễm khuẩn tại chỗ Mafenid acetat được sử dụng để phòng và chống các trường hợp nhiễm trùng do trực khuẩn mủ xanh cùng các loài vi khuẩn đa kháng thuốc tại trung tâm bỏng và chấn thương

Hiện nay, ở nước ta nguyên liệu mafenid sản xuất thuốc điều trị bỏng đều có nguồn gốc nhập khẩu Trước tình hình đó, để góp phần tạo nguồn nguyên liệu hóa dược, bộ môn Công nghiệp Dược – Đại học Dược Hà Nội đang triển khai đề tài

“Nghiên cứu quy trình tổng hợp mafenid acetat” Để tiến tới đưa vào sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp Mafenid acetat

quy mô 10g/mẻ qua trung gian N-benzylsuccinimid ” với mục tiêu như sau:

1 Xây dựng được quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian

N-benzylsuccinimid ở quy mô 10g/mẻ

2 Tinh chế được mafenid acetat đạt tiêu chuẩn về hàm lượng theo USP 38

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về mafenid acetat

Mafenid acetat là dạng muối acetat của mafenid, là dẫn chất của mafenid được

sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực thuốc điều trị bỏng

- Cảm quan: tinh thể màu trắng

- Độ tan: tan tốt trong nước, methanol

- Nhiệt độ nóng chảy: 164 -166oC

- Tính acid: yếu, trong dung dịch 10% có pH từ 6,4 đến 6,8 [19]

- Phổ IR: phổ hồng ngoại của mafenid acetat được đo bằng kỹ thuật viên nén KBr (0,5%)

- Phổ UV: phổ hấp thụ tử ngoại của mafenid acetat được đo ở nồng độ

1mg/ml trong nước và trong methanol Đỉnh hấp thụ nằm trong khoảng 220-267

nm, là đặc trưng của vòng thơm trong cấu trúc [8]

- Định tính:

+ Đo phổ hấp thụ hồng ngoại và so sánh với mẫu chuẩn

+ Đo nhiệt độ nóng chảy

+ Chạy sắc ký lớp mỏng (SKLM): giá trị Rf của mẫu thử tương ứng với giá trị Rf của mẫu chuẩn

- Xác định tạp chất:

Cách tiến hành:

Dung dịch chuẩn: Hòa tan mafenid acetat trong methanol, được dung dịch chuẩn A có nồng độ 500 µg/ml, hòa tan 4-formylbenzenesulfonamid trong methanol, trộn đều, được dung dịch chuẩn D có một nồng độ 500µg/ml Pha loãng một phần của các dung dịch này với methanol để có được dung dịch chuẩn có các nồng độ sau đây:

Bảng 1.1 Các dung dịch chuẩn trong xác định tạp chất trong mafenid

Dung dịch chuẩn Pha loãng Nồng độ

(µg/ml)

Tỷ lệ phần trăm (%, so sánh với các mẫu

dịch chuẩn lên một bản mỏng sắc ký đã được phủ một lớp hỗn hợp silicagel sắc ký dày 0,25mm Đặt các bản mỏng trong buồng sắc ký, khai triển sắc ký trong hệ dung môi ethylacetat : methanol : isopropylamin = 77 : 20 : 3 cho đến khi dung môi chạy khoảng ba phần tư chiều dài của tấm Lấy tấm từ buồng khai triển, đánh dấu mức dung môi Kiểm tra các tấm dưới ánh sáng tia cực tím bước sóng ngắn, so sánh cường độ của bất kỳ điểm phụ quan sát được trên sắc ký đồ của dung dịch thử tại giá trị Rf tương ứng với những điểm chính trong sắc ký đồ của dung dịch chuẩn D,

E, và F Phun các tấm với các dung dịch ninhydrin, làm nóng tấm ở mức 105oC trong 5 phút, và kiểm tra các tấm So sánh cường độ của bất kỳ điểm phụ quan sát trong sắc ký đồ của dung dịch thử với những những điểm chính trong sắc ký đồ của dung dịch chuẩn A, B, và C

Không có điểm phụ nào, quan sát bởi cả hai cách, từ các sắc ký đồ của dung dịch thử lớn hơn hoặc đậm màu hơn vết chính thu được từ dung dịch chuẩn B (0,5%) và dung dịch chuẩn E (0,5%), và tổng các cường độ tất cả các điểm phụ thu được từ các dung dịch thử không quá 1,0% [28]

1.1.1 Định lƣợng

Phương pháp: đo quang ở bước sóng 267nm, so sánh với mẫu chuẩn, hàm

lượng mafenid acetat phải đạt từ 98-102% tính theo sản phẩm khan [28]

Mẫu thử: Cân chính xác 200mg mafenid acetat cho vào một bình định mức thể

tích 100ml, hòa tan, pha loãng bằng nước đến vạch, lắc đều Lấy 10 ml dung dịch này vào bình định mức 100ml có chứa 1ml dung dịch HCl 1N, pha loãng bằng nước đến vạch, lắc đều

Mẫu chuẩn: Hòa tan một lượng chính xác mafenid acetat chuẩn trong dung

dịch HCl 0,01N, pha loãng với cùng dung môi để có được dung dịch chuẩn có nồng

độ khoảng 200mg/ml

Mẫu trắng: dung dịch acid HCl 0,01N

Xác định độ hấp thụ của hai dung dịch trong các curvet 1cm tại bước sóng 267nm, với máy quang phổ phù hợp

Tính toán phần trăm mafenid acetat trong mẫu được cho bởi công thức:

KQĐL (%) = (A u / A s ) (C s / C u ).100

Trong đó: Au và As là độ hấp thụ của dung dịch mafenid acetat và dung dịch chuẩn tương ứng Cu và Cs là nồng độ của dung dịch mafenid acetat và dung dịch chuẩn tương ứng [28]

1.1.2 Tác dụng của mafenid

 Tác dụng kháng khuẩn:

Mafenid có phổ kháng khuẩn rộng trên nhiều vi khuẩn Gram(-) và Gram(+),

kể cả Pseudomonas aeruginosa, clostridia, nhưng không có hoạt tính chống nấm và

virus [4, 20]

 Cơ chế tác dụng:

Mafenid có tác dụng chủ yếu là kìm khuẩn, do ức chế cạnh trạnh enzyme dihydropteroate synthetase, một enzyme tham gia tổng hợp folat ở vi khuẩn, vì vậy

nó ức chế sự nhân lên của vi khuẩn Tuy nhiên, không giống với các sulfonamid

khác, mafenid không bị đối kháng bởi acid p-aminobenzoic trong huyết thanh hay ở

các mô mủ tiết ra [26]

 Dược động học:

Mafenid acetat không thích hợp cho hệ điều trị toàn thân vì bị chuyển hóa nhanh trong máu Khi sử dụng tại chỗ, mafenid acetat khuếch tán vào máu Khi bôi dung dịch 5%, khoảng 80% liều được phân bố đến các mô bị bỏng trong khoảng 4 giờ Nồng độ của thuốc đạt đỉnh tại các mô bị bỏng sau khi bôi 2 đến 4 giờ Sau khi

hấp thu, mafenid nhanh chóng chuyển hóa thành p-carboxybenzensulfonamid, một

chất được đào thải qua thận [26]

chế enzym anhydrase carbonic,do đó làm giảm khả năng đệm của ống thận trong việc duy trì pH bình thường của cơ thể, có thể gây nhiễm toan chuyển hóa, thường được xử lý bằng cách tăng thông khí Ở bệnh nhân suy thận, nồng độ cao của mafenid acetat và chất chuyển hóa của nó có thể tăng hiện tượng ức chế anhydrase carbonic Do đó, cần giám sát chặt chẽ sự cân bằng acid-base, đặc biệt ở những bệnh nhân bỏng có rối loạn chức năng phổi hoặc thận Một số bệnh nhân bỏng được điều trị bằng mafenid acetat cũng đã được báo cáo biểu hiện nhiễm kiềm hô hấp (pH máu kiềm nhẹ) Do đó, mafenid acetat cần được sử dụng thận trọng đối với bệnh nhân bỏng bị suy thận cấp [26]

 Hô hấp, chuyển hóa: thở nhanh, toan chuyển hóa, tăng clorid huyết thanh [23]

1.1.3 Biệt dƣợc chứa mafenid

Mafenide Topical Cream (Sina Darou), Mafenide acetat- USP for 5% topical solution ( PAR), Sulfamylon cream (UDL Laboratoties.Inc), Mafanil (Bayer)

1.2 Tổng quan các phương pháp tổng hợp mafenid

1.2.1 Tổng hợp mafenid qua trung gian phthalimid

Manske.R [17] và Masao Kusami [32] công bố phương pháp tổng hợp mafenid qua trung gian phthalimid

Sơ đồ tổng hợp:

Sơ đồ 1 1: Tổng hợp mafenid qua trung gian phthalimid

Mô tả quy trình:

N-alkyl hóa phthalimid (1) với tác nhân benzylclorid thu được N-benzyl

phthalimid (2) Clorosulfo hóa (2) bằng acid clorosulfonic, sau đó amid hóa sản

phẩm bằng dung dịch amoniac đặc thu được p-phthalimidomethylbenzensulfonamid

(3) Thủy phân hợp chất trên trong natricarbonat bão hòa sau đó trong acid

hydrocloric thu được mafenid

Năm 2015, Hoàng Xuân Nghĩa nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat qua trung gian phthalimid với nguyên liệu ban đầu là anhydrid phthalic Giai đoạn đầu tạo phthalimid thực hiện theo sơ đồ sau [3]:

Sơ đồ 1 2: Tổng hợp phthalimid từ anhydrid phthalic

Sơ đồ 1 4: Tổng hợp mafenid từ phenylacetamid

Mô tả quy trình:

Thoái phân Hoffman phenylacetamid bằng natri hypoclorid trong methanol

tạo ra methylphenylcarbamat (9) Clorosulfo hóa và sulfoamid hóa (9) thu được

p-carbomethoxyaminomethylbenzensulfonamid Thủy phân hợp chất trên trong acid

hydrocloric và natri hydroxid tạo ra mafenid base Do

N-benzyliden-4-aminomethylbenzensulfonamid ít tan trong nước nên tác giả sử dụng benzaldehyd

để tinh chế mafenid Cho mafenid base phản ứng với benzaldehyd thu được imin,

đem thủy phân imin bằng acid acetic ta thu được mafenid acetat

1.2.4 Tổng hợp mafenid từ p-toluensulfonamid

Tsutomu Momose (Nhật) công bố phương pháp tổng hợp mafenid từ

p-toluensulfonamid [33]

Sơ đồ tổng hợp:

Sơ đồ 1 5: Tổng hợp mafenid từ p-toluensulfonamid

Mô tả quy tình:

Oxy hóa p-toluensulfonamid bằng crom (VI) oxyd thu được (13) Sau đó cho

(13) phản ứng với hydroxylamin thu được p-sulfonamido benzaldehydoxim (14)

Hợp chất trên được đem khử điện hóa thu được mafenid

Miller Ellis cùng cộng sự công bố phương pháp tổng hợp mafenid bằng cách

khử hóa trực tiếp p-cyanobenzensulfonamid [21]

Sơ đồ 1 6: Tổng hợp mafenid từ p-cyanobenzensulfonamid

Mô tả quy trình:

Khử hóa p-cyanobenzensulfonamid bằng khí H2 trong dung dịch cồn acid HCl, xúc tác Pd/C Sản phẩm thu được ở dạng muối hydroclorid tinh khiết, trung hòa bằng dung dịch amoniac đậm đặc về pH 9, thu được mafenid base

Sau này có nhiều tác giả nghiên cứu tổng hợp mafenid đi qua trung gian

p-cyanobenzensulfonamid

1.2.5.1 Phương pháp khử hóa bằng H 2

Kakuji Iahifuku cùng cộng sự công bố phương pháp tổng hợp mafenid qua

trung gian cyanobenzensulfonamid, sử dụng nguyên liệu ban đầu là acid

p-sulfonamidobenzoic [31]

Sơ đồ tổng hợp:

Sơ đồ 1 7: Tổng hợp mafenid từ p-sulfoamidobenzoic

Mô tả quy trình:

Acid p-sulfamoylbenzenoic phản ứng với PCl5/POCl3 thu được

4-cyanobenzensulfonyl clorid (18) Tiến hành sulfoamid hóa (18) bằng dung dịch

amoniac đặc thu được p-cyanobenzensulfonamid sau đó tiến hành khử hóa (15) ta

thu được mafenid

Young Suh tổng hợp mafenid sử dụng nguyên liệu ban đầu là

p-iodobenzensulfoclorid[30]

Sơ đồ 1 8: Tổng hợp mafenid từ p-iodobenzensulfoclorid

Mô tả quy trình;

Amid hóa p-iodobenzensulfoclorid bằng dung dịch amoniac đậm đặc, sau đó

sử dụng kẽm dicyanid, xúc tác là phức của palladi để thế nhóm iodo bằng cyano

Tiến hành khử hóa bằng hydro với xúc tác là palladi trong acid hydroclorid đặc thu được mafenid base

1.2.5.2 Phương pháp khử điện hóa

Shaik Lateef cùng cộng sự công bố phương pháp tổng hợp mafenid và một số

sulfonamid khác bằng cách khử điện hóa nhóm cyano của hợp chất

Phương pháp này cho hiệu suất cao nhưng diễn ra ở điều kiện phức tạp: trong bình điện phân không vách ngăn, xúc tác Ni Raney mới sinh

1.2.6 Tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid

Năm 2015, Nguyễn Chính Khoa tiến hành nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat qua trung gian succinimid [2]

Sơ đồ tổng hợp:

Sơ đồ 1 10: Tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid

Mô tả quy trình:

Phản ứng giữa acid succinic và ure ở 180 – 190oC, thu được succinimid (I)

Cho (I) phản ứng với benzylclorid, xúc tác KI, K2CO3 thu được N-benzylsuccinimid

(II) Sau đó tiến hành clorosulfo hóa và amid hóa (II) thu được (III) Tiến hành

thủy phân hai lần với tác nhân lần lượt là Na2CO3 bão hòa và HCl 20% ta thu được

mafenid base

Nhận xét: Tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid là quy trình mới,

nguyên liệu ban đầu là acid succinic, một chất rẻ tiền và dễ kiếm Nhóm thế

4-((2,5-dioxopyrolidin-1-yl)methyl cồng kềnh, tạo hiệu ứng không gian nên khi clorosulfo

hóa, đồng phân para sẽ được ưu tiên

1.2.7 Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base

Sơ đồ tổng hợp:

Sơ đồ 1 11: Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base

Mô tả quy trình:

Hòa tan mafenid base trong ethanol 96% theo tỉ lệ 1:4 về khối lượng, trong điều kiện hồi lưu, thêm từ từ 0,34 phần khối lượng acid acetic băng trong 30 phút

Để kết tinh lạnh, lọc và rửa bằng isopropanol lạnh, làm khô ở 65o

C dưới áp suất giảm, được mafenid acetat ở dạng tinh thể trắng, hiệu suất đạt 87% [22]

1.3 Định hướng nghiên cứu

Sau khi tìm hiểu các phương pháp tổng hợp, chúng tôi nhận thấy phương pháp tổng hợp mafenid qua trung gian succinimid của Nguyễn Chính Khoa là một hướng nghiên cứu mới, có nhiều triển vọng: nguyên liệu ban đầu acid succinic là một chất dễ kiếm và rẻ tiền, trung gian succinimid định hướng tốt cho phản ứng clorosulfo hóa, hạn chế các sản phẩm phụ Vì vậy, chúng tôi quyết định tiếp tục

nghiên cứu quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylsuccinimid và

nâng cấp tổng hợp ở quy mô 10g/mẻ

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu, dung môi và hóa chất

Bảng 2.1 Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu STT Tên nguyên liệu và hóa chất Nguồn gốc

2 Acid acetic Trung Quốc

3 Acid clorosulfonic Đức

4 Acid hydrocloric Việt Nam

5 Acid succinic Trung Quốc

7 Benzyl clorid Trung Quốc

8 n-Butanol Trung Quốc

9 Cloroform Trung Quốc

11 Kali carbonat Trung Quốc

12 Kali iodid Trung Quốc

13 Methanol Trung Quốc

14 Natri carbonat Trung Quốc

15 Natri hydroxid Trung Quốc

16 Nitơ khí Việt Nam

17 Nước cất Việt Nam

2.1.2 Các thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu

Bảng 2.2 Các thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu

STT Tên thiết bị, máy móc và dụng cụ Nguồn gốc

6 Bơm chân không Đức

7 Cân kỹ thuật Sartorius BP2001S Đức

8 Cốc có mỏ 100ml, 250 ml, 500 ml Trung Quốc

9 Đèn tử ngoại Đức

10 Giấy chỉ thị vạn năng Trung Quốc

11 Giấy lọc Việt Nam

12 Máy cất quay Buchi Rotavarpor R-210 Thụy Sỹ

13 Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ- Melt Mỹ

14 Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker 500MHz

15 Máy đo phổ hồng ngoại Shimadzu Mỹ

16 Máy đo phổ khối lượng LCMS/MS AGILENT Đức

17 Máy khuấy từ gia nhiệt IKA Đức

19 Ống đong 5ml, 10 ml, 50 ml Trung Quốc

20 Phễu lọc Buchner Trung Quốc

2.2 Nội dung nghiên cứu

 Hoàn thiện quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian

N-benzylsuccinimid ở quy mô phòng thí nghiệm

 Triển khai tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 10g/mẻ

 Tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn USP 38 về hàm lượng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Tiến hành các phản ứng hóa học để tổng hợp mafenid acetat

Các phản ứng được sử dụng đó là amid hóa, N-alkyl hóa, clorosulfo hóa, thủy

phân, ngưng tụ theo sơ đồ sau:

Phản ứng được theo dõi bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng với:

 Pha tĩnh: Silicagel GF254

 Pha động: cloroform:methanol = 9:1,

n-hexan:ethylacetat=3:7,

n-butanol: acid acetic: nước= 9:2:2,5

 Phát hiện vết bằng đèn tử ngoại ở bước sóng 254nm

Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết các sản phẩm của phản ứng bằng:

Phương pháp sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi ở phần 2.3.1

 Phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy trên máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ- Melt

2.3.2 Các phương pháp tinh chế các sản phẩm tạo thành

 Các phương pháp chiết tách: sử dụng dung môi hữu cơ hoặc dung môi thân nước

 Phương pháp kết tinh: phân đoạn với dung môi, nhiệt độ khác nhau

2.3.3 Phương pháp xác định cấu tr c

Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được dựa trên kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1 H-NMR) và carbon 13 (13C-NMR)

 Phổ hồng ngoại (IR):

Tại bộ môn Hóa vô cơ, Khoa Hóa học - Trường Đại học Tự Nhiên – Đại học

Quốc gia Hà Nội, các chất đã được ghi phổ hồng ngoại (IR) trên máy Shimadzu với

kỹ thuật viên nén KBr ghi trong vùng 4000-400 cm-1

 Phổ khối lượng (MS)

Tại phòng phân tích, kiểm nghiệm và tương đương sinh học -Viện Công nghệ

Dược phẩm quốc gia, các chất được ghi phổ khối lượng trên máy LCMS/MS AGILENT 1290/6460 với chế độ đo ESI

Định lượng mafenid acetat bằng phương pháp đo quang tại phòng thí nghiệm

Tổ môn Bào chế Công nghiệp, Bộ môn Công nghiệp Dược, trường Đại học Dược

Hà Nội theo phương pháp của Dược Điển Mỹ với chất chuẩn: số lô GOL 535, hàm lượng 99,4% USP [28]

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Nghiên cứu quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian

Để nguội bình cầu về nhiệt độ phòng, cho thêm 50ml ethanol 96%, đun nóng cách thủy đến 70oC, khuấy trộn mạnh để hòa tan hoàn toàn khối chất rắn Thêm 0,10g than hoạt vào bình cầu, tiếp tục đun nóng trong vòng 15 phút để tẩy màu Lọc

nóng, dịch lọc để kết tinh qua đêm ở 4-5oC, xuất hiện tinh thể hình kim màu trắng Lọc hút chân không, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

Đưa bình cầu về nhiệt độ phòng, lọc loại K2CO3 Cất chân không đến khi còn

½ thể tích dịch Đổ từ từ hỗn hợp phản ứng từ bình cầu vào cốc có mỏ dung tích 250ml chứa 80ml nước cất, khuấy liên tục, xuất hiện tinh thể mảnh màu trắng Lọc sản phẩm, sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 2,73g, hiệu suất: 71,50%

 Tinh chế sản phẩm trong ethanol 96% thu được sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy là 99-101oC (trong tài liệu [9] là 98-99oC)

 Sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi n-hexan:ethylacetat = 3:7 cho 1 vết với

Rf = 0,76

(0,005mol) hợp chất (II) vào bình cầu, khuấy liên tục trong 30 phút Nâng nhiệt độ

bình lên 70oC, duy trì trong 30 phút Để nguội bình cầu, đổ hỗn hợp phản ứng vào cốc có mỏ dung tích 100ml chứa 30ml nước đá, xuất hiện tủa bông màu trắng, gạn lớp nước, rửa tủa nhiều lần bằng nước đến khi nước rửa có pH= 7 Lọc tủa, cho vào bình cầu dung tích 50ml chứa 3,60ml (0,053mol) dung dịch NH3 đặc (25%), đun cách thủy đến 40-50oC, khuấy liên tục, duy trì trong 30 phút Đưa bình cầu về nhiệt

độ phòng, xuất hiện tủa trắng Lọc tủa, sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 0,43g, hiệu suất: 30,32%

 Tinh chế sản phẩm trong ethanol 70% thu được sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy 204-205oC

 Sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi n-hexan: ethylacetat= 3:7 cho 1 vết với

nhỏ xong, khuấy tiếp hỗn hợp thêm 1 giờ nữa ở nhiệt độ này Kết thúc phản ứng, hỗn hợp được làm lạnh về nhiệt độ phòng, thêm vào hỗn hợp 5ml CH2Cl2 thêm dần vào nước lạnh và rửa pha hữu cơ bằng nước lạnh đến khi pH trung tính Cô bớt pha hữu cơ thu được xuống thể tích khoảng 2ml, thêm từ từ vào 2,0ml dung dịch NH3 25%, khuấy mạnh trong 1 giờ, lọc tủa, kết tinh lại trong ethanol 70% Lọc, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

Tiến hành theo phương pháp sử dụng dung môi dễ dàng hơn trong quá trình

xử lý phản ứng và cho hiệu suất cao hơn phương pháp không sử dụng dung môi

Để tìm điều kiện thích hợp nhất cho phản ứng, chúng tôi tiến hành khảo sát tỷ

lệ mol giữa acid clorosulfonic và N-benzylsuccinimid Kết quả được thể hiện trong

Tỷ lệ mol gần đúng

Khối lượng sản phẩm (g)

Hiệu suất phản ứng (%)

Nhiệt độ nóng chảy(oC)

 Nhận xét:

Phản ứng đạt hiệu suất cao nhất khi tỷ lệ mol giữa acid clorosulfonic :

N-benzylsuccinimid là 3,5:1 Khi tiếp tục nâng tỷ lệ trên thì hiệu suất phản ứng giảm,

có thể giải thích: do lượng acid dư nhiều, cần nhiều thời gian phá hủy aicd dư bằng nước lạnh, làm chất trung gian sulfoclorid bị phân hủy, do đó làm giảm hiệu suất

3.1.4 Tổng hợp acid-4-oxo-4-[(4-sulfamoylbenzyl)amino]butanoic (IV)

 Sơ đồ phản ứng:

 Cách tiến hành:

Cho 2,00g (0,0075mol) hợp chất (III) vào bình cầu 1 cổ dung tích 100ml,

thêm 30,0ml dung dịch natri carbonat 20% Đun nóng phản ứng đến 90-100oC, khuấy liên tục trong vòng 1 giờ Để nguội bình cầu về nhiệt độ phòng, dùng dung dịch HCl 5M đưa về pH 2, xuất hiện tủa trắng Lọc tủa, sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 2,06g, hiệu suất: 96,52%

 Nhiệt độ nóng chảy: 146-148oC (theo tài liệu [11] là 147-149oC)

 Sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol: acid acetic: nước = 9:2:2,5

Đun hồi lưu hỗn hợp gồm 1,00g (0,004mol) (III) với 5ml dung dịch NaOH

40% ở 90-100oC trong 2giờ Sau khi quá trình thủy phân kết thúc, đưa hỗn hợp về nhiệt độ phòng, dùng acid acetic điều chỉnh về pH 9-10 Đun nóng hỗn hợp lên 70-

80oC, thêm dần vào hỗn hợp này 0,5ml (0,005mol) benzaldehyd 99%, khuấy mạnh, duy trì trong 2 giờ Hỗn hợp sau đó được làm lạnh xuống 10oC trong 4 giờ, lọc tủa, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

(III)

(g)

Nồng độ NaOH (%)

Khối lượng sản phẩm

Hiệu suất phản ứng (%)

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

3.1.5.2 Thủy phân từ chất (IV)

 Sơ đồ phản ứng:

 Cách tiến hành:

Đun nóng hỗn hợp gồm 1,00g (0,003mol) hợp chất (IV) trong 3,5ml dung dịch

NaOH 20% trong 2 giờ ở 90-100oC Sau đó, đưa hỗn hợp về nhiệt độ phòng, chỉnh

về pH 9-10 bằng acid acetic Tiếp theo, đun nóng hỗn hợp lên 70-80oC, thêm dần vào hỗn hợp này 0,5ml (0,005mol) benzaldehyd 99%, khuấy mạnh và duy trì trong

2 giờ Hỗn hợp sau đó được làm lạnh xuống 10oC trong 4 giờ, lọc tủa, sấy dưới đèn hồng ngoại

Thời gian phản ứng

Khối lượng sản phẩm (g)

Hiệu suất phản ứng (%)

Nhiệt độ nóng chảy (oC )

Từ khảo sát chúng tôi nhận thấy sử dụng NaOH 20% cho hiệu suất cao nhất, khi sử dụng nồng độ NaOH lớn hơn thì hiệu suất lại giảm, có thể giải thích: khi sử dụng NaOH nồng độ lớn hơn, NaOH phản ứng với nhóm sulfonamid tạo muối, qua

đó làm giảm hiệu suất phản ứng

3.1.6 Tổng hợp mafenid acetat từ chất (V)

 Sơ đồ phản ứng:

 Cách tiến hành:

Đun hỗn hợp gồm 2,74g (0,01mol) chất (V) trong 6,8 ml dung dịch acid acetic

15% ở nhiệt độ 50-60oC trong 2 giờ Sau khi quá trình thủy phân imin hoàn tất, hỗn hợp được làm lạnh xuống 20oC, thêm vào hỗn hợp này 5ml CH2Cl2, lắc mạnh, sau

đó gạn phần phần pha nước và rửa lại bằng 3ml dung dịch CH2Cl2 để loại bỏ hết benzaldehyd Pha nước sau đó được cô dưới áp suất giảm xuống còn khoảng 2ml, thêm vào hỗn hợp này 6ml IPA, khuấy mạnh và đun nóng 80oC cho tan hoàn toàn Làm lạnh hỗn hợp xuống 10oC trong 4 giờ, lọc tủa và rửa bằng 3ml IPA lạnh, thu sản phẩm sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 2,21g Mafenid acetat, hiệu suất 89,84%

 Nhiệt độ nóng chảy: 165-168o

C

Để tìm điều kiện cho phản ứng đạt hiệu suất cao nhất, chúng tôi tiến hành

khảo sát tỷ lệ mol giữa p-[(benzylidenamino)methyl]benzensulfonamid (V) và acid

acetic

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát tỷ lệ mol chất (V): acid acetic

Hiệu suất phản ứng(%)

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

Qua quá trình khảo sát chúng tôi đã:

 Thay đổi phương pháp tổng hợp 4-(2,5-dioxopyrolidin-1-yl)methyl benzensulfonamid; khảo sát tỷ lệ mol thich hợp giữa acid clorosulfonic :

lệ mol thích hợp giữa chất (V) và acid acetic

Như vậy, chúng tôi đã đưa ra những điều kiện cho hiệu suất cao nhất trong quy trình tổng hợp mafenid acetat qua trung gian succinmid Từ đó, tiến hành nâng quy mô tổng hợp mafenid aceat lên 10g/mẻ

3.2 Triển khai tổng hợp mafenid acetat quy mô 10g/mẻ

3.2.1 Tổng hợp succinimid (I)

 Cách tiến hành:

Cho 18,00g (0,15mol) acid succinic và 9,00g (0,15mol) ure vào bình 2 cổ dung tích 250 ml Đun nóng bình cầu đến nhiệt độ 140-150oC duy trì để khối phản ứng ổn định, tiếp tục nâng nhiệt độ đến 180-190oC duy trì phản ứng đến khi hết khí amoniac thoát ra (kiểm tra bằng quỳ ẩm) thì dừng phản ứng

Để nguội bình cầu về nhiệt độ phòng, cho thêm 150ml ethanol 96% , đun nóng cách thủy đến 70oC, khuấy trộn mạnh để hòa tan hoàn toàn khối chất rắn Thêm 0,3g than hoạt vào bình cầu, tiếp tục đun nóng trong vòng 15 phút để tẩy màu Lọc nóng, dịch lọc để kết tinh qua đêm trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4-5oC, xuất hiện tinh thể hình kim màu trắng Lọc hút chân không, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm là 13,71g, hiệu suất 90,78%

 Nhiệt độ nóng chảy 123 - 125 o

C

3.2.2 Tổng hợp N-benzylsuccinimid (II)

 Cách tiến hành

Cho 13,71g (0,14mol) succinimid vào bình cầu 2 cổ dung tích 250ml Thêm 50ml aceton, đun nóng cách thủy đến 70oC để succinimid tan hoàn toàn Thêm vào bình cầu 19,32g (0,14mol) K2CO3 và 2,33g (0,014mol) KI, đun hồi lưu trong 60 phút Nhỏ từ từ 16ml (0,14mol) benzyl clorid vào bình cầu trong khoảng 1 giờ Tiếp tục đun hồi lưu trong 24 giờ Theo dõi phản ứng bằng sắc ký với hệ dung môi cloroform: methanol = 9:1

Đưa bình cầu về nhiệt độ phòng, lọc loại K2CO3 , tẩy màu bằng than hoạt Cất chân không đến khi còn 30ml dịch Đổ từ từ hỗn hợp phản ứng từ bình cầu vào cốc

có mỏ dung tích 500ml chứa 200ml nước cất, để kết tinh qua đêm Lọc sản phẩm, sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 17,45g, hiệu suất: 66,67%

 Tinh chế sản phẩm trong ethanol 96% thu được sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy: 100-102oC

 Sắc ký lớp mỏng với hệ dung môi n-hexan: ethylaceat=3:7 cho một vết

với Rf =0,76

3.2.3 Tổng hợp 4-((2,5-dioxopyrolidin-1-yl)methylbenzensulfonamid (III)

1 giờ, lọc tủa, kết tinh lại trong ethanol 70%, lọc, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm: 17,09g, hiệu suất 69,07%

 Nhiệt độ nóng chảy đo được là: 204 – 205o

3.2.4 Tổng hợp p-[(benzylidenamino)methyl]benzensulfonamid (V)

 Cách tiến hành:

Đun hỗn hợp gồm 17,09g (0,06mol) hợp chất (III) với 85ml dung dịch NaOH

40% ở 90-100oC trong 3 giờ Sau khi quá trình thủy phân kết thúc, đưa hỗn hợp về nhiệt độ phòng, điều chỉnh pH về 9-10 bằng acid acetic băng Sau đó, đun nóng hỗn hợp lên 70-80oC, thêm dần vào hỗn hợp 8,5ml (0,08mol) benzaldehyd 99%, khuấy mạnh, duy trì trong 2 giờ Hỗn hợp sau đó được làm lạnh xuống 10oC trong 4 giờ, lọc tủa, sấy sản phẩm dưới đèn hồng ngoại

3.2.5 Tổng hợp mafenid acetat (VI)

 Cách tiến hành:

Đun hỗn hợp gồm 14,43g (0,05mol) chất (V) trong 36ml dung dịch acid

acetic 15% ở nhiệt độ 50-60oC trong 2 giờ Sau khi quá trình thủy phân imin hoàn tất, hỗn hợp được làm lạnh xuống 20oC, thêm vào hỗn hợp này 25ml CH2Cl2, lắc mạnh, sau đó gạn phần phần pha nước và rửa lại bằng 15ml dung dịch CH2Cl2 để loại bỏ hết benzaldehyd Cất chân không pha nước xuống thể tích khoảng 10ml, thêm vào hỗn hợp này 30ml isopropanol (IPA), khuấy mạnh, đun nóng 80oC cho tan hoàn toàn Làm lạnh hỗn hợp xuống 10oC trong 4 giờ, lọc tủa và rửa bằng 30ml IPA lạnh, sấy dưới đèn hồng ngoại

 Kết quả:

 Khối lượng sản phẩm : 11,56g Mafenid acetat hiệu suất: 89,23%

 Nhiệt độ nóng chảy đo được: 163-166o

C

Kết quả tổng hợp 3 mẻ được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3.5 Kết quả tổng hợp mafenid acetat quy mô 10g/mẻ

(g)

Lƣợng chất (II)

(g)

Lƣợng chất (III)

(g)

Lƣợng chất (V)

(g)

Lƣợng mafenid acetat

(g)

Hiệu suất

(%)

T° nc (°C)