BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
METFORMIN HYDROCLORID TỪ
THIOURE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2015 BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
METFORMIN HYDROCLORID TỪ
THIOURE


Nguyễn Anh Tuấn Mục lục
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ ______________________________________________________ 1
Chương I : Tổng quan _______________________________________________ 3
1.1 Tổng quan về metformin hydroclorid _______________________________ 3
1.1.1. Công thức _________________________________________________ 3
1.1.2 Tính chất lý hóa ____________________________________________ 3
1.1.3 Định tính, định lượng ________________________________________ 3
1.1.4 Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng ____________________________ 4
1.1.5 Một số tác dụng sinh học _____________________________________ 5
1.1.6 Liều lượng và cách dùng _____________________________________ 6
1.1.7 Các phương pháp tổng hợp metformin hydroclorid_________________ 7
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ____________________________________________________ 16
2.1. Nguyên liệu và thiết bị __________________________________________ 16
2.1.1 Hóa chất và dung môi ______________________________________ 16
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ __________________________________________ 16
2.2. Nội dung nghiên cứu ___________________________________________ 18
2.3. Phương pháp nghiên cứu ________________________________________ 18
2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ______________________ 18
2.3.2. Xác định cấu trúc __________________________________________ 19
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ______________ 20
3.1 Tổng hợp hóa học _______________________________________________ 20
3.1.1 Tổng hợp cyanoguanidin _____________________________________ 20

H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
AcOH
Acid acetic
BuOH
n-Butanol
ĐTĐ
Đái tháo đường
EtOH
Ethanol
G
Gam
H
Giờ
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
MH
Metformin hydroclorid
MS
Phổ khối (Mass spectrometry)
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
T
0
nc

Bảng 3.2
Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng tổng hợp
cyanoguanidin
23
Bảng 3.3
Ảnh hưởng của tỷ lệ mol cyanoguanidin : dimethyamin
hydroclorid tới hiệu suất tổng hợp MH
27
Bảng 3.4
Khảo sát ảnh hưởng yếu tố thời gian tới hiệu suất phản ứng
tổng hợp MH
28
Bảng 3.5
Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học
28
Bảng 3.6
R
f
và t
0
nc
của chất tổng hợp được
29
Bảng 3.7
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 1, 3
30
Bảng 3.8
Kết quả phân tích phổ khối lượng của 1, 3
30
Bảng 3.9

Sơ đồ 3.1
Sơ đồ tóm tắt các giai đoạn tổng hợp metformin
hydroclorid từ thioure
20
Sơ đồ 3.2
Sơ đồ tổng hợp cyanoguanidin (1)
20
Sơ đồ 3.3
Sơ đồ tổng hợp muối dimethylamin hydroclorid (2)
24
Sơ đồ 3.4
Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid (3)
25
Sơ đồ 3.5
Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp cyanoguanidin từ thioure
32
Sơ đồ 3.6
Sơ đồ cơ chế phản ứng tạo cyanoguanidin
32
Sơ đồ 3.7
Sơ đồ cơ chế tạo muối dimethylamin hydroclorid
33
Sơ đồ 3.8
Sơ đồ cơ chế phản ứng tạo MH
34
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Đái tháo đường (ĐTĐ) là một bệnh mạn tính gây ra do sự thiếu hụt tương đối
hoặc tuyệt đối insulin, dẫn đến rối loạn chuyển hóa carbohydrat. [2]. Theo Hiệp Hội


3

Chương I : Tổng quan
1.1 Tổng quan về metformin hydroclorid
1.1.1. Công thức
- Công thức phân tử: C
4
H
11
N
5
.HCl
- Phân tử lượng: 165,6 (đvC)
- Công thức cấu tạo:

Dung dịch thử: Hoà tan 20 mg chế phẩm trong 5 ml nước.
Dung dịch đối chiếu: Hoà tan 20 mg metformin hydroclorid chuẩn (ĐC) trong 5
ml nước.
Cách tiến hành: Chấm riêng biệt lên bản mỏng 5 µl mỗi dung dịch trên. Triển khai
sắc ký đến khi dung môi đi được hơn 15 cm. Sấy bản mỏng ở nhiệt độ 100 – 105
o
C
trong 15 phút. Phun lên bản mỏng hỗn hợp đồng thể tích của dung dịch natri
nitroprusiat 10%, dung dịch kali fericyanid 10% và dung dịch natri hydroxyd
10% (chuẩn bị trước khi sử dụng 20 phút).
Vết chính trên sắc ký đồ của dung dịch thử phải tương ứng với vết chính trên sắc ký
đồ của dung dịch đối chiếu về vị trí, màu sắc và kích thước.
D. Hoà tan 5 mg chế phẩm trong 100 ml nước. Thêm vào 2 ml dung dịch này 0,25
ml dung dịch natri hydroxyd 10 M (TT) và 0,1 ml dung dịch 1-naphtol (TT). Trộn lẫn,
để yên trong nước đá 15 phút, sau đó thêm vào 0,5 ml dung dịch natri
hypobromid (TT) và trộn đều. Màu hồng xuất hiện.
E. Chế phẩm cho phản ứng (A) của phép thử định tính ion clorid.
 Định lượng [3, 20]
Hoà tan 0,100 g chế phẩm trong 4ml acid formic khan (TT), thêm 80
ml acetonitril (TT). Chuẩn độ ngay lập tức bằng dung dịch acid percloric 0,1 M
(CĐ). Xác định điểm kết thúc bằng phương pháp chuẩn độ đo điện thế.
1 ml dung dịch acid percloric 0,1 M (CĐ) tương đương với 16,56 mg C
4
H
12
ClN
5
.

1.1.4 Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng

Việc sử dụng metformin của bệnh nhân tiểu đường trải qua hóa trị liệu cho bệnh ung
thư vú dẫn tới đáp ứng với bệnh lý cao hơn (24 %) so với bệnh nhân tiểu đường không
sử dụng metformin (8%) hoặc bệnh nhân không bị đái tháo đường (16%).
Metformin hoạt hóa AMP, hoạt hóa protein kinase (AMPK) bằng cách ức chế
sản xuất ATP của ty lạp thể do đó làm tăng tỷ lệ ADP : ATP, AMP : ATP, ngoài ra
AMPK được tham gia điều hòa năng lượng ở cấp tế bào và toàn cơ thể, nó được kích
6

hoạt bởi stress làm suy giảm ATP. Metformin hoạt hóa AMPK trong các dòng ung
thư vú làm giảm sự tăng sinh tế bào và có liên quan tới làm giảm hoạt tính mTOR và
S6 kinase. Hoạt hóa AMPK có thể làm giảm sự điều hòa ức chế trong bệnh nhân bị
đái tháo đường giai đoạn đầu cho thấy sự tái hoạt của con đường AMPK có thể ức
chế khối u. Các tác dụng chống ung thư của metformin có thể được tăng cường bởi
tác dụng chống tăng đường huyết thông qua ức chế gluconeogenesis gan, giảm những
tác động thúc đẩy gây phân bào và tăng sinh tế bào của lưu thông insulin [15].
Cơ chế tác dụng của metformin trong điều trị ung thư vú đang là chủ đề tiếp
tục được nghiên cứu và có thể đem lại một phương pháp hiệu quả trong điều trị ung
thư vú [15].
1.1.6 Liều lượng và cách dùng
 Người lớn
Viên nén 500 mg: Bắt đầu uống 500 mg/lần, ngày 2 lần (uống vào các bữa ăn sáng
và tối). Tăng liều thêm một viên mỗi ngày, mỗi tuần tăng 1 lần, tới mức tối đa là
2.500 mg/ngày. Những liều tới 2.000 mg/ngày có thể uống làm 2 lần trong ngày. Nếu
cần dùng liều 2.500 mg/ngày, chia làm 3 lần trong ngày (uống vào bữa ăn), để dung
nạp thuốc tốt hơn.
Viên nén 850 mg: Bắt đầu uống 850 mg/ngày, uống 1 lần (uống vào bữa ăn sáng).
Tăng liều thêm 1 viên 1 ngày, cách 1 tuần tăng 1 lần, cho tới mức tối đa là 2.550
mg/ngày.
Liều duy trì thường dùng là 850 mg/lần, ngày 2 lần (uống vào các bữa ăn sáng và
tối). Một số người bệnh có thể dùng 850 mg/lần, ngày 3 lần (vào các bữa ăn) [4, 5,
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid theo Pranav Dushyant &
Dinesh Ramanlal
 Quy trình tiến hành như sau:
Cho vào trong một bình có cổ 500 mL toluen và 100 g dicyanodiamid ở 25°C –
35 °C. Hỗn hợp phải ứng sẽ được đun nóng tới 80°C, dimethylamin hydroclorid (117
g) được cho vào từ từ trong vòng 2 giờ, khuấy trong vòng 3 giờ. Hỗn hợp phản ứng
sẽ được đun nóng thêm tới 100° - 105°C, kiểm soát nhiệt độ bằng nhiệt kế. Khối phản
ứng tiếp tục được khuấy trong vòng 4 giờ và được làm lạnh về 95°C. Cho 200 mL
nước vào hỗn hợp phản ứng, phân lớp rõ ràng, chiết lấy lớp nước, lớp hữu cơ được
chiết lại với nước (50 mL). Phần nước được gộp lại và xử lý bằng than hoạt (3 g),
đun nóng và khuấy trong vòng 20 phút. Lọc hỗn hợp và rửa lại bằng 50 mL nước,
dịch lọc thu được sẽ được cho vào bình 2 cổ ở 50°C và sục khí N
2
làm sạch trong
vòng 30 phút. Cất để loại bỏ nước hoàn toàn trong môi trường chân không ở 65°C.
Phần còn lại được xử lý với methanol (110 mL) ở 40°C - 50°C và được làm lạnh về
20°C - 25°C. Lọc thu sản phẩm và rửa bằng methanol lạnh (50 mL). Khối ẩm thu
được sẽ được xử lý với nước ở 50°C và duy trì sục khí N
2
làm sạch trong vòng 30
phút. Cất quay loại bỏ hoàn toàn nước trong môi trường chân không ở 65°C. Phần
còn lại sẽ được xử lý với methanol (80 mL) thu được dạng bột nhão. Bột nhão được
nghiền nhỏ dưới máy nghiền tốc độ cao bằng nghiền ướt ở 25 phút. Hỗn hợp được
lọc sau đó rửa lại với methanol lạnh (30 mL). Sản phẩm thu được được làm khô ở
65°C - 70°C thu được 155 g metformin hydroclorid có hàm lượng dimethylamin nhỏ
hơn 5 ppm.
9


Cho dimethylamin vào trong bình phản ứng, làm lạnh bình phản ứng về 20°C
hoặc thấp hơn. Thêm từng giọt dung dịch HCl đậm đặc vào bình thực hiện phản ứng
tạo muối, theo dõi pH trong quá trình cho đến khi pH về 1-2 thì dừng không nhỏ HCl
đậm đặc nữa, duy trì nhiệt độ 20° - 25°C, hỗn hợp phản ứng được ủ ttrong 4-12h. Khi
kết thúc phản ứng thì cất loại bỏ bớt nước, làm mát xuống dưới 10°C để kết tinh, tinh
thể thu được sẽ được đem ly tâm và sấy khô thu được muối dimethylamin hydroclorid.
 Bước 2: Phản ứng tạo metformin hydroclorid
Cho vào bình phản ứng các thành phần gồm : N,N-dimethylformamid,
dicyandiamid và muối dimethylamin hydroclorid. Sau đó bình phản ứng được đun
nóng đến 135°-140°C, duy trì trong 12h, làm mát tự nhiên về 60-65°C, dùng nước
làm mát về 30-35°C, kế tinh. Tinh thể được lọc ly tâm, sấy khô thu được metformin
hydroclorid thô.
 Bước 3: tinh chế metformin hydroclorid thô
Cho ethanol 80% vào trong bình phản ứng, bổ sung metformin hydroclorid thô
vào, có khuấy trộn. Sau khi đậy kín bình phản ứng thì bắt đầu đun nóngòa tan hoàn
toàn metformin hydroclorid thô, bổ sung than hoạt vào bình, đun tiếp trong vòng 30
11

phút. Khối phản ứng sẽ được lọc loại bỏ than hoạt, làm lạnh xuống dưới 10°C hoặc
thấp hơn để kết tinh sản phẩm, lọc hỗn hợp thu lấy chất kết tinh, đem sấy khô thu
được metformin hydroclorid.
 Nhận xét:
Ưu điểm của phương pháp:
- Giống như phương pháp tổng hợp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal thì
nguyên liệu đầu vào dễ kiếm và rẻ tiền.
- Phản ứng được thực hiện dễ dàng, có hiệu suất phản ứng cao.
- Trong phương pháp của các nhà sáng chế trên thì phương pháp được áp dụng ở
sản xuất quy mô lớn quy mô công nghiệp tuy nhiên chất lượng sản phẩm của phương
pháp này sẽ không được cao như của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal.
Nhược điểm của phương pháp:

- Hiệu suất của phản ứng cao 92%.
Nhược điểm của phương pháp:
- Điều kiện để thực hiện phản ứng khó khăn hơn nhiều so với các phương pháp
khác, chỉ thực hiện được trong quy mô của phòng thí nghiệm.
- Quy trình tiến hành thí nghiệm phức tạp, cần thực hiện phản ứng trên bản mỏng,
quy mô thực hiện quá trình tổng hợp nhỏ, chỉ thích hợp trong tổng hợp ở phòng thí
13

nghiệm khó ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, trang thiết bị phưc tạp hơn, khó
thu sản phẩm hơn.
 Phương pháp của Huang Qinghua, Liu Xiaohua, high Kut, Hu Jie, Li Yanshun
(2013) [24].
 Sơ đồ phản ứng như sau: Sơ đồ 1.4: Sơ đồ phản ứng tổng hợp MH theo Huang Qinghua, Liu Xiaohua, High
Kut, Hu Jie, Li Yanshun
 Quy trình tiến hành:
- Cho vào bể phản ứng có dung tích 300 L lượng 200 kg N,N-dimethylacetamid
sau đó cho vào bể 50 kg cyanoguanidin và 50 kg dimethylamin hydroclorid, đung
nóng bình phản ứng tới 135° - 145°C và duy trì trong 4h. Sau khi phản ứng hoàn
thành thì hạ nhiệt độ bình phản ứng xuống dưới 30°C, kết tinh, lọc thu hồi dung môi
N,N-dimethylacetamid, phần rắn thu được sấy ở áp xuất thấp thu được metformin
hydroclorid thô 88,3 kg.
14

- Trong 1 bể phản ứng dung tích 500 L cho vào 250 kg EtOH 80%, thêm vào
toàn bộ lượng metformin hydroclorid thô ở trên. MH thô được hòa tan hoàn toàn,
dùng dung dịch acid hydrocloric điều chỉnh pH = 5, thêm 1kg than hoạt vào bể phản
ứng và đun trong vòng 30 phút. Hỗn hợp được lọc loại bỏ than hoạt, phần dung dịch

- Thioure là nguồn nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền.
- Trong quá trình phản ứng thì tác nhân CuO có thể được tái chế, sử dụng lại làm
giảm chi phí giá thành sản phẩm.
- Phản ứng tổng hợp cũng đơn giản, dễ thực hiện, quy trình xử lý sản phẩm thu
được cũng đơn giản, hiệu suất tốt.
16

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu và thiết bị
Khóa luận đã sử dụng một số hóa chất, dung môi và thiết bị của phòng thí nghiệm
Tổng hợp Hóa Dược – Bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội
(xem bảng 2.1, bảng 2.2).
2.1.1 Hóa chất và dung môi
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất
STT
Dung môi, hóa chất
Nguồn gốc
1
Aceton
Trung Quốc

1
Bản mỏng silicagel GF
254

Merck-Đức
2
Bình cầu 1 cổ
Merck-Đức
3
Bình sắc ký
Trung quốc
17

4
Bộ lọc hút chân không
Trung quốc
5
Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S, độ nhạy 10
-2

Thụy Sỹ
6
Cốc có mỏ 50mL, 100mL, 250mL
Merk-Đức
7
Đèn cồn
Trung Quốc
8
Đĩa petri
Merk-Đức

18
Nhiệt kế thủy ngân
Trung Quốc
19
Ống đong 25mL, 50mL
Trung Quốc
20
Ống nghiệm
Trung quốc
21
Phễu lọc tinh thể
Đức
22
Pipet chia vạch 1mL, 5mL, 10mL
Đức
23
Quả bóp
Đức
24
Que khuấy từ
Đức
25
Sinh hàn hồi lưu
Đức
26
Tủ lạnh
Hàn Quốc
27
Tủ sấy Memmert
Đức