BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIỂM
CẤP NHÀ NƯỚC KC10/06-10
CÁC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
"NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ATENOLOL VÀ METOPROLOL
TARTRAT LÀM THUỐC ĐIỀU TRỊ TIM MẠCH"
MÃ SỐ: KC10.17/06-10
Cơ quan chủ trì đề tài: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Chủ nhiệm đề tài: GS. TSKH. ĐẶNG NHƯ TẠI
Hà Nội - 2010
DANH MỤC CÁC BẢNG
trang
1 Bảng 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng tổng hợp
axit p-hydroxy mandelic
24
2 Bảng 2: Hiệu suất của phản ứng và tỷ lệ giữa hai dạng epoxi và
halohydrin
27
3 Bảng 3: Các giá trị hấp thụ của các nhóm chức trong phổ hồng
ngoại của sản phẩm
51
4 Bảng 4: Phổ NMR của sản phẩm atenolol 55
5 Bảng 5. Kế
t quả kiểm nghiệm sản phẩm atenolol 61
6 Bảng 6. Kết quả kiểm nghiệm sản phẩm metoprolol tartrat 62
7 Bảng 7. Kết quả theo dõi độ ổn định 02 mẫu atenolol 63
8 Bảng 8. Kết quả kiểm nghiệm mẫu 1 theo thời gian lão hóa cấp
tốc
65
9 Bảng 9. Kết quả kiểm nghiệm mẫu 2 theo thời gian lão hóa cấp
tốc
11 Hình 11. Sơ đồ khối các giai đoạn tổng hợp và tinh chế atenolol 36
12 Hình 12. Phổ
1
H-NMR của metoprolol trong dung môi DMSO-d
6
.39
13 Hình 13. Sơ đồ tổng hợp metoprolol 40
14 Hình 14. Sơ đồ khối các giai đoạn tổng hợp và tinh chế
metoprolol tartrat
46
15 Hình 15: Phổ hồng ngoại của sản phẩm atenolol 51
16 Hình 16: Phổ khối MS của sản phẩm 52
17 Hình 17: Phổ
13
C-NMR của sản phẩm atenolol 53
18 Hình 18: Phổ DEPT của sản phẩm atenolol 53
19 Hình 19. Phổ
1
H –NMR của sản phẩm atenolol 54
20 Hình 20. Phổ
1
H-NMR của metoprolol trong dung môi DMSO-d6 60
MỤC LỤC
trang
Báo cáo thống kê kết quả thực hiện đề tài
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU
31
3.1.3 Qui trình qui mô pilot
35
3.2 Qui trình công nghệ tổng hợp metoprolol tartrat 37
3.2.1 Thảo luận về quá trình tổng hợp metoprolol tartrat
37
3.2.2 Qui trình phòng thí nghiệm
40
3.2.3 Qui trình qui mô pilot
46
3.3 Xác nhận cấu trúc các hoạt chất tổng hợp được 48
3.3.1 Phân tích xác định cấu trúc các sản phẩm trong qui trình tổng hợp
atenolol
48
3.3.2 Phân tích xác định cấu trúc các sản phẩm trong qui trình tổng hợp
metoprolol tartrat
57
3.4 Kết quả Kiểm nghiệm đánh giá chất lượng sản phẩm và bước đầu
nghiên cứu độ ổn định
61
3.4.1 Kết quả kiểm nghiệm chất lượng atenolol
61
3.4.2 Kết qu
ả kiểm nghiệm chất lượng metoprolol tartrat
62
3.4.3 Bước đầu nghiên cứu độ ổn định của nguyên liệu
63
3.5 Kết quả xác định độc tính cấp và độc tính bán trường diễn 68
3.5.1 Độc tính cấp của atenolol và metoprolol tartrat
2. Phổ của metoprolol và các chất trung gian 117
2.1. Phổ của phenylethyl methyl ete
117
2.2. Phổ của 4-nitro phenylethyl methyl ete
127
2.3. Phổ của 4-(2-methoxyethyl)phenylamin
136
2.4. Phổ của 4-(2-methoxyethyl)phenol
145
2.5. Phổ của metoprolol
154
2.6. Phổ của metoprolol tartrat
165
1
MỞ ĐẦU
Bệnh tim mạch là một trong những bệnh nguy hiểm thường gặp nhất
trong xã hội. Trước đây, bệnh thường xuất hiện ở tuổi già nhưng gần đây bệnh
có xu hướng ngày càng trẻ hoá. Bệnh thường xảy ra đột ngột, diễn biến phức
tạp, khó lường và rất dễ dẫn đến tử vong nếu không, cũng để lại những di
chứ
ng thương tâm. Có thể nói, bệnh tim mạch là một vấn đề to lớn về sức
valsartan 6). Nhóm chẹn thụ thể α gồm pazosin, alfurosil, terarosin,
phentolamin và nhóm cuối cùng nhóm 7). Nhóm chẹn thụ thể β gồm
atenolol, metoprolol, propanolol, pindolol, nadolol, acebutonol
Nhóm thuốc chẹn thụ thể β là loại thuốc dược dùng phổ biến nhất trong
điều trị bệnh tim mạch nói chung và cao huyết áp nói riêng. Cơ chế tác dụng
của loại thuốc này là ức chế
thụ thể β giao cảm ở tim, mạch ngoại vi và do đó,
làm chậm nhịp tim và hạ huyết áp. Trong số các thuốc thuộc nhóm này
atenolol, metoprolol và propanolol là những thuốc được dùng rộng rãi nhất do
chúng có nhiều ưu điểm.
Hiện nay, hai loại thuốc atenolol và metoprolol được sử dụng nhiều ở
Việt Nam để điều trị các bệnh về tim mạch. Hầu hết các thuốc tim mạch ở
nước ta đều ph
ải nhập ngoại, giá thành đắt, không chủ động được nguồn
thuốc, đặc biệt là với atenolol và metoprolol - 2 trong 5 loại thuốc điều trị tim
mạch bán chạy nhất trên thế giới [27]. Trong nước cũng đã có những công ty
bắt đầu quan tâm nghiên cứu bào chế loại thuốc này nhưng sử dụng nguyên
liệu nhập khẩu.
Chính vì vậy Bộ KH&CN đã tổ chức xây dựng nội dung và lựa chọn
Tr
ường ĐHKHTN chủ trì thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp atenolol và
metoprolol làm thuốc điều trị tim mạch“ thuộc chương trình KHCN trọng
điểm cấp nhà nước KC10/06-10, thực hiện từ tháng 4/2008 đến tháng 7 năm
2010. Đề tài do GS. Đặng Như Tại làm chủ nhiệm.
Xuất xứ của đề tài:
Đây là đề tài mới, lần đầu được thực hiện ở trong nước.
3
Mục tiêu của đề tài: (theo đặt hàng của Bộ KH&CN)
1. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế atenolol qui mô pilot
nay các thuốc này ít được dùng vì gây phản ứng phụ như gây trầm cảm và làm
tăng huyết áp khi đột ngột dừng thuốc.
Nhóm thuốc thứ hai là nhóm thuốc lợi tiểu, cơ chế tác dụng của các
thuốc thuộc nhóm này là làm giảm ứ đọng nước trong cơ thể, gây sức cản các
mạch máu ngoại vi, làm giảm khối lượng máu trong cơ thể, gián tiế
p làm hạ
huyết áp. Các thuốc thuộc nhóm này là indapamid, amilorid,
hydroclorothiazid, furosesemid, spironolacton, triamteren…Nhóm thuốc này
được dùng cho các bệnh nhân bị huyết áp cao nhẹ hoặc tăng huyết áp tâm thu
đơn độc, nhất là bệnh nhân có tăng natri và suy tim. Tuy nhiên các thuốc này
5
nếu dùng lâu dài sẽ gây ra phản ứng phụ đối với cơ thể như giữ kali, tăng axít
uric và tăng cholesterol.
Nhóm thứ ba là nhóm thuốc đối kháng canxi. Nhóm này gồm có
nifedipin, nicardipin, amlodipin, isradipin, verapamil, ditiazem…. Cơ chế tác
dụng của các thuốc thuộc nhóm này là ngăn chặn không cho ion canxi lọt vào
tế bào cơ trơn của các mạch máu để gây giãn mạch và do đó làm hạ huyết áp.
Thuốc được dùng cho các bệnh nhân cao huyết áp có thêm bệnh đau thắt
ngực, bệnh nhân cao tu
ổi mà không ảnh hưởng dến chuyển hoá đường mỡ
trong cơ thể hoặc dùng cho bệnh nhân tăng huyết áp nhịp chậm, suy thận. Tuy
nhiên nifedipin lại có tác dụng phụ là làm tăng protein liệu.
Nhóm thuốc thứ tư được sử dụng trong điều trị bệnh cao huyết áp là
nhóm thuốc ức chế men chuyển. Cơ chế tác dụng của thuốc là ức chế kìm
hãm một enzym có tên là men chuyển angiotensin (ACE: angiotensin
converting enzyme), bởi vì do xúc tác của enzym này mà chấ
t angiotesin I
chuyển thành chất angiotensin II gây co mạch và làm tăng huyết áp. Thuốc
này sử dụng cho cả bệnh nhân tăng huyết áp kèm theo hen suyễn hoặc đái
dụng của thuốc này là ức chế thụ thể bêta giao cảm ở tim, mạch ngoại vi, do
đó sẽ làm chậm nhịp tim và hạ huyết áp. Trong số đó, atenolol được sử dụng
rất rộng rãi vì có nhiều ưu điểm dược học, ngoài làm giảm huyết áp, atenolol
còn làm giảm nhịp tim và chống thiểu n
ăng mạch vành, chống bệnh đau thắt
ngực và nhồi máu cơ tim nên chúng rất có lợi, hay được chỉ định dùng cho
các bệnh nhân tăng huyết áp có kèm theo loạn nhịp tim, tim nhanh, ngoại tâm
thu, người hay bị hồi hộp trống ngực kèm theo bệnh mạch vành [2]. Đặc biệt
các phản ứng phụ của nó không có hoặc rất nhẹ nên chỉ phải uống cả liều
thuốc 1 lần trong ngày, liều cao đối với bệnh n
ặng mới phải dùng tới 2
lần/ngày. Theo tài liệu năm 2007 [3], atenolol vẫn là thuốc trị huyết áp và tim
mạch bán chạy nhất trên thế giới .
7
1.2. Các thuốc chẹn thụ thể beta - Atenolol và Metoprolol tartrat
Các chất chẹn thụ thể β (β-adrenoblockers)
Các chất chẹn thụ thể β có khả năng làm giảm nhu cầu oxi của tim, cụ
thể như atenolol, metoprolol, propranolol và nadolol, được khuyến cáo dùng
để điều trị bệnh đau thắt ngực mãn tính, thường là phát triển sau một lần bị
nhồi máu cơ tim. Sử dụng chất chẹn thụ thể β làm gi
ảm nhu cầu oxi tim đạt
được bằng cách làm giảm nhịp tim, huyết áp và độ co cơ tim. Phải chú ý rằng
các cơn đau thắt ngực nghiêm trọng được làm dịu hiệu quả nhất với
nitroglycerin. Tuy nhiên điều trị với chất chẹn thụ thể β được bổ sung một
cách chắc chắn bằng cách sử dụng kết hợp với các nitrat. Hơn nữa các nitrat
thường làm mất tác dụng mộ
t vài hiệu ứng không mong muốn của các chất
chẹn thụ thể β và do đó liệu pháp kết hợp sử dụng nitrat và chất chẹn thụ thể β
thường được sử dụng.
Atenolol, M = 266, t
nc
= 146-148
o
C
2-[4’[2-hydroxy-3-(isopropylamino)proxy]phenyl]acetamid.
Atenolol có nhiệt độ nóng chảy là 146-148
o
C [1]. Do có nhiệt độ nóng
chảy tương đối cao nên các hoạt chất này tương đối ổn định với sự thay đổi
của nhiệt độ môi trường.
Ngoài tác dụng làm hạ huyết áp, atenolol có tác dụng chọn lọc đến tim,
giảm nhịp tim và chống thiểu năng mạch vành, chống đau thắt ngực và nhồi
máu cơ tim. Ngoài ra chúng là thuốc có ít tác dụng phụ và tác dụng phụ nhẹ
nên có thể dùng liều 1 lần / ngày, với ng
ười bệnh nặng mới dùng liều cao hai
lần / ngày.
- Dạng thuốc và hàm lượng: với atenolol có ở dạng viên nén 25, 50 và
100 mg/viên, hoặc dạng thuốc tiêm tĩnh mạch 5mg/10 ml. [30]
Trên thế giới các loại thuốc này đã được một số nước sản xuất (thuốc đã
hết hạn bản quyền), có thể kể ra đây một số biệt dược của atenolol (ở dạng
bazơ): Apo-Atenol (Canada), Atehexal và Atendol (Đức), Atenex (Ấn
Độ),
Blicolol (Mỹ), Prenolol (Thái Lan), Betablok (Indonexia), Uniloc (Đan
Mạch)
Metoprolol
Metoprolol có công thức như sau:
9
(Hassle - Molndal), Neobloc (Unipharm, Israel), Montebloc (Danlex,
Philipin) Số biệt dược ở dạng tartrat nhiều hơn dạng succinat và trên thực tế
nó cũng được dùng phổ biến hơn.
10
1.3. Phương pháp tổng hợp atenolol và metoprolol tartrat
Nhìn chung các loại thuốc thuộc nhóm chẹn thụ thể β được tổng hợp
theo sơ đồ chung như sau:
OH
R
O
R
O
O
OH
H
NCH
3
CH
3
(CH
3
)
2
CHNH
2
O
R
OH
Cl
OCH
2
- (bisoprolol), (C
3
H
5
)(CH
3
O)CHCH
2
-
(betaxolol). (Khi R ở vị trí ortho với R là CH
3
CH=CH-O- chúng ta có
oxprenolol Khi sử dụng các hệ vòng khác thay thế cho các phenol thế người
ta còn tìm được một số loại thuốc khác như propranolol, tetratolol, timolol,
pindolol [29].
Ngoài ra, một số phương pháp khác tổng hợp các hợp chất 1-
isopropylamino-3-(phenoxy thế) -propan-2-ol cũng đã được thông báo, chẳng
hạn tổng hợp qua dẫn xuất nitril sau cùng mới thuỷ phân nhóm này thành amit
hoặc tổng hợp atenolol bằng enzym, tuy nhiên cho đến nay, tổng hợp theo sơ
đồ nêu trên vẫn là con đường đơn giản nhất và hiệu quả
nhất. Phản ứng của
các phenol thế với epiclohydrin cho sản phẩm là một hỗn hợp dạng epoxy và
11
dạng halohidrin, nhưng điểm thú vị của quy trình này là cả hai dạng này đều
có thể chuyển hóa được thành cùng một sản phẩm bằng phản ứng với
isopropylamin. Đối với atenolol các tài liệu thông báo hiệu suất tổng của quy
trình này là 70-85%, của metoprolol là 65 - 80% tính theo phenol thế [4,
C
-
C
O
O
H
N
a
O
H
OH
HO
CH(OH)COONa
SnCl
2
1
.
H
C
H
O
+
H
C
l
HO
CH
2
COOH
(II)
x
1
6
0
o
C
,
5
5
-
6
0
a
t
m
4-Hydroxyphenylacetamide
thñy phân
2
.
t
h
ñ
y
p
h
â
n
Hình 2. Sơ đồ tổng hợp chất trung gian chìa khóa 4-hydroxyphenylacetamid
Trong số 3 phương pháp đã nêu phương pháp I được xem là có nhiều ưu
3
HO
COCH
2
Br
O
2
N
CH
2
CH
2
OC H
3
OH
COCH
2
OCH
3
OH
COCH(OCH
3
)
2
H
2
N
CH
2
CH
2
SO
4
(48%)
H
2
/Pd
45 psi
H
2
/Pd
300 psi, 70%
NaOMe/MeOH
C
u
B
r
2
,
A
c
O
E
t
,
C
H
C
l
3
1
0
p
s
i
,
5
8
%
B
.
C
H
(
O
C
H
3
)
3
,
C
H
3
O
H
,
7
7
%
14
Để lựa chọn được phương pháp tổng hợp chất đầu phù hợp cần phải xem
xét các yếu tố như hiệu suất của quy trình, khả năng thực hiện các phản ứng,
yêu cầu về mức độ sẵn có và giá nguyên liệu phù hợp.
Trong các phương án đã nêu ở trên hầu hết đều có bước phản ứng hiđro
hóa bằng khí H
2
với xúc tác Pd dưới áp suất, đây là một phản ứng tương đối
khó thực hiện trong điều kiện nước ta, ngoài ra xúc tác Pd là loại xúc tác đắt
tiền. Một số phương án sử dụng những chất đầu đắt tiền và không phổ biến ví
dụ 4-hydroxystyren.
Phương án đi từ phenyletanol - là một loại nguyên liệu phổ biến, giá
thành phù hợp, đi qua các bước tổng hợp là những phản ứng đơ
n giản có hiệu
suất khá.
1.5. Tạp chất liên quan và phương pháp hạn chế tạp chất
Khi tổng hợp atenolol, trong sản phẩm cuối cùng có thể sẽ có các tạp
chất sau:
- Tạp chất A và B là các chất trung gian trong tổng hợp atenolol theo quy
trình đã nêu ở trên. Do chúng là chất đầu trong giai đoạn ngưng tụ với
isopropylamin nên chúng có thể được kiểm soát trong quá trình phản ứng
bằng các biện pháp khác nhau để thúc đẩy sự chuyển hóa là triệt
để nhất.
- Tạp chất C chính là sản phẩm trung gian dạng halohydrin.
- Tạp chất D sinh ra từ phản ứng (1) có thể là do tạp chất C được hình
thành tiếp tục phản ứng với p-hydroxyacetamid. Nếu hạn chế được C tức là sẽ
hạn chế được D.
- Tạp chất E sinh ra từ phản ứng của 02 phân tử tạp C với một phân tử
isopropylamin (tách loại 2HCl). Sử dụng tỷ lệ tác nhân và đ
iều kiện nhiệt độ,
N
O
O
O
OH
NH
2
O
H
2
N
O
O
O
OH
NH
2
O
N
CH
3
H
3
C
OH
E
HO
O
O
∗
- Tạp chất A có mặt khi nguyên liệu isopropylamin có lẫn etylamin
- Tạp chất B chính là chất đầu chưa phản ứng
- Tạp chất C sinh ra khi có mặt tạp chất 4-hydroxybenzandehit
- Tạp chất D tạo thành do chất trung gian bị thủy phân
- Tạp chất E: Nếu tổng hợp 4-(2-methoxyethyl)-phenol đi qua con đường
nitro hóa thì có thể nhận được 2-(2-methoxyethyl)-phenol (nitro hóa vào vị trí
ortho). Chất này tham gia phản ứng và tạo thành E.
- Tạp chất F: Do phenol có mặt trong chất đầu hoặc trong tác nhân.
16
R'
O
∗
R
OH
D: R= OH, R' = -CH
2
CH
2
OCH
3
H: R= -NHCH(CH
3
)
2
,R'=-CH
2
CH
2
OH
N
OH
R
R
∗
H
N
OH
OO
∗
OH
N
∗
OH
O
O
OH
CHO
A: R = -NHCH
2
CH
3
,R'=-CH
2
CH
3
OCH
3
C: R = -NHCH(CH
3
Cách thức phòng ngừa và loại bỏ tạp chất
* Với các tạp chất hình thành do sự không tinh khiết của các tác nhân
phản ứng thì cần phải tinh chế kỹ chúng trước khi đưa vào phản ứng
* Tinh chế sản phẩm trung gian trước khi tiến hành giai đoạn tiếp theo
* Khống chế và kiểm soát các điều kiện phản ứ
ng để giảm sản phẩm phụ
* Tinh chế kỹ càng sản phẩm cuối cùng metoprolol và metoprolol tartrat.17
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Phương pháp tổng hợp
Các phương pháp tổng hợp hữu cơ và các kĩ thuật khác đi kèm như sắc
kí bản mỏng, HPLC nhằm kiểm soát phản ứng và xác định điều kiện cho việc
chuyển hóa hóa học của các phản ứng là tốt nhất.
2.2 Các phương pháp phổ phân tích cấu trúc
- Quang phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại được ghi trên máy FTS 6000 của hãng Biorad, Mỹ
, độ
phân giải 2 hoặc 4 cm
-1
. Ghi phổ bằng phương pháp truyền qua, mẫu được
chuẩn bị bằng cách nghiền mịn với bột KBr theo tỷ lệ 5 ÷ 10 mg chất / 1gam
KBr và ép thành viên trong suốt ở 600 psi trong 5 phút.
- Quang phổ tử ngoại
Phổ tử ngoại được ghi trên máy quang phổ tử ngoại GBC Instrument-
2855 tại Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Mẫu
được chuẩn bị bằng cách hòa tan chất cần đo trong dung môi etanol với nồng
độ thích hợp.
- Ph
- Sắc ký bản mỏng: theo dược điển Anh BP 2005
1. Lấy mẫu theo TCVN 1694-75. Sản phẩm hóa học, lấy mẫu và chuẩn bị
mẫu.
2. Dược điển Anh ‘‘British Pharmacopoeia’’ 2007, version 11.0.
3. Dược điển Việt Nam xuất bản lần 3, năm 2002: trang PL-101, Mục 5.19.
Xác định nhiệt độ nóng chảy, khoảng nóng chảy và điểm nhỏ giọt, phương
pháp 1; trang PL-76, Mục 3.2. Phương pháp quang phổ hồng ngoại; trang PL-
86, Mục 4.4. Phương pháp sắc ký lớp mỏng; trang PL-95. Mục 5.12, Xác
định độ trong c
ủa dung dịch; trang PL-98. Mục 5.17, Xác định màu sắc của
dung dịch, Phương pháp 2; trang PL-84. Mục 4.3 Phương pháp sắc ký lỏng
hiệu năng cao; trang PL-126. Mục 7.4.5. Clorid; Mục 5.16. Xác định mất
khối lượng do làm khô, phương pháp 1, trang PL-98; trang PL-129, Mục 7.7.
Xác định tro sulfat, phương pháp 2; trang PL-114, Mục 6.12. Phương pháp
chuẩn độ đo điện thế; trang PL-92. Mục 5.9. Xác định chỉ số pH; trang PL-95.
Mục 5.13 Xác định góc quay cực và góc quay cực riêng; trang PL-95. Mục
5.12, Xác định độ trong của dung dịch; trang PL-126. Mục 7.47. Kim loại
nặng.
Copyright: Tài liệu đại học ©