BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
NGUYỄN VĂN GIANG
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
LIOTHYRONIN TỪ L-TYROSIN
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN GIANG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
LIOTHYRONIN TỪ L-TYROSIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC

Nguyễn Văn Giang

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
DANH MỤC CÁC BẢNG
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 2
1.1. Tổng quan về các hormon tuyến giáp 2
1.1.1. Một số đặc điểm giải phẫu sinh lý tuyến giáp 2
1.1.2. Một số bệnh về tuyến giáp 3
1.2. Tổng quan về liothyronin mononatri 4
1.2.1. Cấu trúc và tính chất 4
1.2.2. Tác dụng dược lý và chỉ định 5
1.2.3. Phương pháp tổng hợp liothyronin 8
Chƣơng 2 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1. Thiết bị, dụng cụ, nguyên liệu, hoá chất 21
2.1.1. Thiết bị 21
2.1.2. Dụng cụ 22
2.1.3. Nguyên liệu và hoá chất 22
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 23
2.2.1. Tổng hợp hóa học 23
2.2.2. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết và tinh chế sản phẩm 23
2.2.3. Phương pháp xác định cấu trúc 24
2.2.4. Kiểm nghiệm liothyronin mononatri theo tiêu chuẩn USP 34 24
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25
3.1. Tổng hợp hóa học 25
3.1.1. Tổng hợp 3,5-dinitro-L-tyrosin (3a) 25

PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẲT VÀ KÍ HIỆU
13
C-NMR
:
Carbon Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
( Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon)
1
H-NMR
:
Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
( Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton)
Ac
:
Acetyl
DIT
:
3,5-Diiodotyrosin
Et
:
Ethyl
HPLC
:
High Performance Liquid Chromatography
(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)
IR
:
Infrared Spectroscopy (phổ hồng ngoại)

TLC
:
Thin Layer Chromatography (Sắc kí lớp mỏng)
TRH
:
Thyrotropin Releasing Hormone
(Hormon giải phóng thyrotropin)
Ts
:
p-Toluen sulfonyl
TSH
:
Thyroid Stimulating Hormone
(Hormon kích thích tuyến giáp)
USP
:
The United State Pharmacopeia (Dược điển Mỹ)
DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng

theo phương pháp của A. David
12
Sơ đồ 1.6: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-N-acetyl-L-tyrosin
ethyl ester
13
Sơ đồ 1.7: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của W. Siedel
14
Sơ đồ 1.8: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của Gunther Hillman
15
Sơ đồ 1.9: Quá trình tổng hợp muối 4,4‟-dimethoxy
diphenyliodonium bromid
15
Sơ đồ 1.10: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin theo
phương pháp của J.K. Chalmer
18

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Bệnh lý tuyến giáp rất đa dạng, trong đó thiểu năng tuyến giáp là tình
trạng bệnh phổ biến. Suy giáp có thể gặp ở nhiều lứa tuổi, người ta ước tính
có khoảng 3-5% dân số bị suy giáp. Ở người lớn, tuổi được chẩn đoán suy
giáp tập trung ở độ tuổi 40-60, hay gặp ở phụ nữ. Nguyên nhân thường do
thiếu hụt hormon tuyến giáp levothyroxin (T
4
) và liothyronin (T
3
) [1].

trên và dưới, lượng máu cấp cho mỗi gam tuyến giáp là 4-6 ml/phút.
Tuyến giáp được cấu tạo bởi các nang tuyến, trong lòng nang có đầy
chất keo với thành phần chủ yếu là thyroglobulin do tế bào nang tiết ra.
Hormon tuyến giáp được tổng hợp tại các tế bào nang, sau đó dự trữ tại các tế
bào nang dưới dạng liên kết với thyroglobulin trong lòng nang giáp [1].
1.1.1.2. Sinh tổng hợp hormon tuyến giáp
Hormon tuyến giáp được tổng hợp tại tế bào nang giáp, quá trình này
gồm 4 giai đoạn
- Quá trình bắt iod: iod của thức ăn được hấp thu vào máu, từ máu iod
vào tế bào tuyến giáp bằng cơ chế vận chuyển tích cực do màng đáy tế bào
nang giáp có khả năng bơm iod vào trong tế bào. Do đó, nồng độ iod trong tế
bào tuyến giáp cao gấp 30 lần nồng độ trong máu.
- Oxy hóa ion iodid thành dạng oxy hóa của iod nguyên tử nhờ
peroxydase, iod nguyên tử có khả năng gắn trực tiếp với tyrosin.
- Gắn iod nguyên tử vào tyrosin để tạo monoiodotyrosin (MIT) và
diiodotyrosin (DIT).
- Trùng hợp MIT và DIT để tạo T
3
và T
4
.
Sau khi tạo thành, T
3
và T
4
được gắn với thyroglobulin, rồi được vận
chuyển qua màng đỉnh của tế bào nang giáp vào trong lòng nang để dự trữ.
3

Khi cơ thể cần sử dụng, hormon được tách ra khỏi thyroglobulin nhờ enzym

4
[8], [12].
1.1.2. Một số bệnh về tuyến giáp
- Cường giáp (Hyperthyroidism): Là tình trạng tăng hormon tuyến giáp
trong máu do hoạt động quá mức của tuyến giáp, từ đó gây ra những tổn hại
về mô và chuyển hoá hay còn gọi là nhiễm độc giáp. Khi đó bệnh nhân cần
điều trị bằng các thuốc kháng giáp trạng tổng hợp, nếu nặng hơn cần có chỉ
định phẫu thuật hoặc điều trị bằng đồng vị phóng xạ
131
I [7], [8].
4

- Suy giáp (Hypothyroidism): Là tình trạng giảm chức năng tuyến giáp,
dẫn đến hormon tuyến giáp được sản xuất dưới mức bình thường làm cho
nồng độ hormon tuyến giáp trong máu giảm, từ đó gây ra những tổn thương ở
mô và rối loạn chuyển hoá. Có một số nguyên nhân thường gặp như teo tuyến
giáp tự phát, viêm tuyến giáp tự miễn Hashimoto… Trong trường hợp này
bệnh nhân thường phải điều trị bằng tinh chất giáp trạng hoặc hormon tuyến
giáp tổng hợp (levothyroxin và liothyronin) nhằm duy trì nồng độ T
3
và T
4

trong giới hạn bình thường [4], [5], [8].
- Bướu giáp đơn thuần (Nontoxic Nodular Goiter): Là sự tăng khối lượng
tuyến giáp do phì đại và quá sản tuyến sinh ra. Nguyên nhân gây ra bướu giáp
đơn thuần là do sự thiếu hụt iod dẫn đến sự thiếu hụt tương đối và tuyệt đối
hormon tuyến giáp trong máu gây tăng tiết TSH thứ phát. Tuyến giáp bị kích
thích liên tục bởi TSH và dẫn tới toàn bộ tuyến giáp bị phì đại gây nên bướu
giáp đơn thuần. Khi đó cần điều trị bằng hormon tuyến giáp với thời gian điều

11
I
3
NNaO
4.

- Phân tử lượng: 672,96 đvC.
- Tính chất: bột trắng hoặc hơi vàng, nâu nhạt, thực tế không tan trong nước,
khó tan trong alcol, tan được trong các dung dịch hydroxyd kiềm loãng.
- Góc quay cực riêng: +18 đến +22
0
(C=20mg/ml (hỗn hợp EtOH: dd HCl
1,2M = 4:1).
- Nhiệt độ nóng chảy: 205
0
C (phân hủy).
- Dược điển Mỹ USP 34 qui định hàm lượng liothyronin mononatri phải đạt
từ 95,0 đến 101,0%, tính theo chế phẩm đã làm khô (định lượng bằng phương
pháp HPLC) [9], [30], [31], [41].
Bảng 1.1: Chỉ tiêu chất lƣợng nguyên liệu
liothyronin mononatri theo USP 34
Chỉ tiêu
Yêu cầu
Định tính:
- Phổ UV-VIS

- Phổ UV của dung dịch thử phải có cực đại hấp thụ
giống cực đại hấp thụ của dung dịch chuẩn.
- Iod (phản ứng
hóa học)


1.2.2.1. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng
Liothyronin (T
3
) là hormon của tuyến giáp, hormon này làm tăng tiêu
thụ oxy ở phần lớn các mô của cơ thể, làm tăng tốc độ chuyển hóa cơ bản và
chuyển hóa carbohydrat, lipid và protein, vì thế có ảnh hưởng đến mọi cơ
quan và đặc biệt quan trọng đến sự phát triển hệ thần kinh trung ương của trẻ
nhỏ.
Liothyronin có hoạt tính được gắn trực tiếp với thụ thể thyroxin trong tế
bào và tác động đến nhân tế bào. Liothyronin có cùng tác dụng dược lý như
levothyroxin và các chế phẩm từ tuyến giáp, nhưng cũng có nhiều khác biệt
quan trọng. Liothyronin được dùng khi cần phải có tác dụng nhanh chẳng hạn
như trong hôn mê do suy giáp hoặc chuẩn bị cho người bệnh trước khi dùng
liệu pháp
131
I để điều trị ung thư tuyến giáp. Liệu pháp thay thế liothyronin
dùng lâu dài ít được chỉ định vì phải dùng thuốc nhiều lần, giá cao và tăng
tạm thời nồng độ liothyronin trong huyết thanh trên mức bình thường.
Dược động học: Sau khi uống, liothyronin mononatri hấp thu gần hoàn
toàn qua đường tiêu hóa (khoảng 95%). Liothyronin có thời gian tiềm tàng rất
ngắn, tác dụng xuất hiện trong vòng vài giờ. Liothyronin được chuyển vận
trong máu, chỉ gắn với globulin gắn được thyroxin và albumin. Chỉ có 0,5%
T
3
dưới dạng tự do, không gắn với protein, thể tích phân bố lớn hơn nhiều so
với levothyroxin. Liothyronin không có tác dụng tích lũy, khi ngừng điều trị,
người bệnh trở về trạng thái chuyển hóa trước điều trị trong vòng 2 - 3 ngày.
3,5,3‟-triiodothyronin được tạo thành một phần ở tuyến giáp và một phần ở
gan. Vai trò của gan là chuyển đổi 3,5,3‟,5‟-tetraiodothyronin thành 3,5,3‟-

Liothyronin được chỉ định khi cần có tác dụng nhanh như trong các
trường hợp sau:
- Hôn mê do suy giáp.
- Chuẩn bị người bệnh để dùng liệu pháp
131
I để điều trị ung thư tuyến giáp.
- Ðược dùng làm test ức chế 3,5,3‟-triiodothyronin để chẩn đoán người
nghi tăng hoạt động do tuyến giáp và để quyết định điều trị cường giáp. Trong
điều trị bệnh suy giáp, tốt nhất là chỉ định thay thế bằng levothyroxin mà
không dùng liothyronin [6].
1.2.2.3. Dạng thuốc và hàm lượng
8

- Viên nén liothyronin mononatri để uống: 5 microgam; 25 microgam;
50 microgam (liothyronin base).
- Thuốc tiêm liothyronin natri (chỉ để tiêm tĩnh mạch): 10 microgam
(liothyronin base) trong 1 ml [6], [31].
1.2.2.4. Liều lượng và cách dùng
20 - 25 microgam liothyronin mononatri tương đương xấp xỉ 100
microgam thyroxin natri (levothyroxin). Phải hiệu chỉnh liều theo từng người
bệnh dựa trên đáp ứng lâm sàng, test sinh hóa và phải giám sát đều đặn [6].
1.2.2.5. Biệt dược
Cytobin (Pfizer); Cytomel (GSK); Cynomel (GSK); Tertroxin (GSK)
[30], [31].
1.2.3. Phương pháp tổng hợp liothyronin
1.2.3.1. Phương pháp chiết xuất
Liothyronin (T
3
) cùng với levothyroxin (T
4

2
COOH
I
2
/KI (1:1), Base
CH
3
-CO-NH-I
HO
O
I
I
NH
2
COONa
NaOH
Na
2
CO
3
1
2
3
I
ITừ 3,5-diodo-L-thyronin 1 thực hiện phản ứng monoiodo hóa với cùng
đương lượng tác nhân KI
3

= +21,5° [47].

Sơ đồ 1.2: Quá trình tạo muối liothyronin mononatri
Sơ đồ 1.1: Quá trình tổng hợp liothyronin mononatri từ 3,5-diiodo-L-thyronin
10

Ngoài ra M. Grzegorz và cộng sự đã đưa ra quy trình để tổng hợp
liothyronin như sau.

Sơ đồ 1.3: Quá trình tổng hợp liothyronin từ 3,5-diiodo-L-tyrosin
Oxy hóa alcol 3-iodo-4-hydroxybenzylic bằng NaBiO
3
thu được 5-iodo-
1-oxaspiro[2.5]octa-4,7-dien-6-on (5) với hiệu suất 32%. Phản ứng của 5 với
3,5-diiodo-L-tyrosin tại pH 8 sử dụng hệ đệm borat nhận được 3,5,3‟-triiodo-
L-thyronin (T
3
) với hiệu suất 70%. Quy trình này đơn giản nhưng để tổng hợp
chất 5 cần sử dụng tác nhân và điều kiện phức tạp. Phương pháp này chỉ có ý
nghĩa khoa học, khó triển khai sản xuất liothyronin ở quy mô công nghiệp
[39].
Như vậy, để tổng hợp liothyronin ở quy mô lớn chủ yếu vẫn tập trung
theo con đường tổng hợp từ T
2
. Ngoài ra T
2
còn là trung gian quan trọng
trong sản xuất T
4
bằng phản ứng iodo hóa với 2 đương lượng KI

2
SnCl
2
/HCl
AcOH
NaNO
2
/HCl, CH
3
COOH
KCN, CuSO
4
SnCl
2
/HCl
CHCl
3
MeO
O
I CHO
MeO
O
I
I
N
O
O
O
N
H

O
I CN
I
I
MeO
O
I N
I
N
Cl
8
9
I
10
11
H
2
SO
4
/EtOH
12

Sơ đồ 1.4: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của C. R. Harington
Nguyên liệu ban đầu là 4-methoxyphenol phản ứng với 1,2,3-triiodo-5-
nitrobenzen với xúc tác K
2
CO
3
trong dung môi ethylmethylceton thu được


Sơ đồ 1.5: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của A. David
Phản ứng được thực hiện với sự có mặt Cu(OAc)
2
trong dung môi
pyridin. Khối phản ứng được khuấy 18h tại 25
0
C. Sau khi kết thúc phản ứng
diaryl ether được tinh chế bằng sắc kí cột. Hiệu suất thu được 81% [19]. Sản
phẩm diaryl ether sau đó được demethyl hóa và thủy phân trong AcOH với sự
có mặt của HI hoặc HBr thu được 3,5-diiodo-L-thyronin [16], [17], [47].
Nguyên liệu 13 được tổng hợp từ L-tyrosin theo phương pháp của J.H.
Branes và cộng sự năm 1950. L-tyrosin được iodo hóa với I
2
/KI trong môi
trường base amin hoặc ICl thu được 3,5-diiodo-L-tyrosin. Sau đó N-acetyl
hóa dẫn chất này bằng anhydrid acetic để bảo vệ nhóm amin. Cuối cùng là
ester hóa với EtOH có mặt acid p-toluensulfonic (TsOH) thu được dẫn chất
13.
13 Sơ đồ 1.6: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester
Tổng hợp T
2
theo con đường này sử dụng tác nhân acid 4-methoxy
phenylboronic. Tác nhân này không bền, việc tổng hợp chất này cần sử dụng
các tác nhân không thông dụng, đồng thời quá trình phản ứng tạo diaryl ether
phức tạp, sử dụng các dung môi độc hại gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa

2
N
CHO
SO
2
Cl
+
Pyridin
I
O
2
N
CHOSO
2
-O
MeO OH
I
O
O
2
N
CHOMeO
CH
3
CO-NH-CH
2
-COOH
I
O
O

NHCOCH
3
COOMe
1. NaNO
2
/H
2
SO
4
2. I
2
/KI/(NH
2
)
2
CO
O
I
C
H
MeO C
NHCOCH
3
COOMe
I
HI/P/AcOH
O
I
HO
I

19
20
21
22
NH
2
COOH
I

Sơ đồ 1.7: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của W. Siedel
Tổng hợp T
2
theo phương pháp này cũng giống như phương pháp của
Harington quy trình phản ứng qua nhiều giai đoạn. Đặc biệt phải qua giai
đoạn tách hỗn hợp hai đồng phân quang học, đây là một trong những trở ngại
lớn trong tổng hợp các hormon giáp trạng.
d) Phương pháp của Gunther Hillman năm 1957
15

Quá trình tổng hợp cũng bắt bắt đầu đi từ nguyên liệu 3,5-diiodo-L-
tyrosin 13 và 4,4‟-dimethoxydiphenyliodonium bromid 23. Phản ứng được
tiến hành trong dung môi methanol, xúc tác bột Mg. Khối phản ứng được hồi
lưu 80h, sau khi kết thúc phản ứng, cất loại dung môi. Chất rắn còn lại được
hòa tan trong hỗn hợp benzen, nước, HBr để loại muối iodonium chưa phản
ứng. Tiếp tục xử lí khối phản ứng với dung dịch NaOH 1N, cất loại benzen,
kết tinh lại trong EtOH 50% thu được hợp chất diaryl ether 24 với hiệu suất
50%. Sau đó xử lí hợp chất với HBr hoặc HI trong acid acetic thu được 3,5-
diiodo-L-thyronin [22].
HO

NH
2
I
I
HO
OH
Mg/MeOH
13
23
24
HI/CH
3
COOH

Sơ đồ 1.8: Quá trình tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin
theo phương pháp của Gunther Hillman
Năm 1959 P.F. Bevilacqua và cộng sự đã cải tiến phản ứng tạo diaryl
ether 24 bằng phản ứng giữa hợp chất 13 và 23 dung môi methanol, sử dụng
xúc tác bột đồng, triethylamin [15].
Hợp chất 4,4‟-dimethoxydiphenyliodonium bromid 23 được tổng hợp
theo một số tác giả sau:
+ Phương pháp của F.M. Beringer
OCH
3
1. NaIO
3
, H
2
SO
4

2
, I
2
O
5
, H
2
SO
4
, CH
3
COOH

Đầu tiên, điều chế tác nhân iodo hoá bằng cách khuấy hỗn hợp bao gồm
bột I
2
, I
2
O
5
cùng H
2
SO
4
đặc ở nhiệt độ phòng, sau đó làm lạnh và thêm acid
acetic băng, giữ nhiệt độ sao cho không quá 20
0
C. Thêm nguyên liệu anisol
vào hỗn hợp tác nhân thu được và giữ nhiệt độ khoảng 15
0

sulfonic (TsOH) thu được ethyl ester N-acetyl-3,5-dinitro-L-tyrosin. Thực
hiện quá trình tạo diaryl ether hợp chất này với p-methoxyphenol trong dung
môi pyridin với sự có mặt của p-toluensulfonyl clorid (TsCl) thu được diaryl
ether 25 với hiệu suất 68%. Khử hóa 25 bằng khí H
2
xúc tác Pd/C thu được
diamin 26. Diamin này sau đó được diazo hóa, xử lí với KI
3
thu được dẫn chất
diiodo 24. Cuối cùng thủy phân và demethyl hóa 24 thu được 3,5-diiodo-L-
thyronin [17].
Năm 2012, tác giả Nguyễn Đình Luyện và cộng sự cũng nghiên cứu tổng
hợp liothyronin theo con đường của J.K. Chalmer kết quả bước đầu cho thấy
phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn có thể triển khai sản xuất liothyronin
và levothyroxin ở quy mô lớn hơn [9], [11].

Trích đoạn Về quá trình tổng hợp 3,5-dinitro-L-tyrosin Phổ hồng ngoại

---