Bộ Y TẺ
TRƯÒTVG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
• • • •
BÙI QUANG TRUNG
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÔNG HỢP
CELECOXIB
KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP Dược sĩ
• • •
Ngưòi hưóng dẫn:
1) ThS. Vũ Trần Anh
2) DS. Đoàn Thị Hữu
Noi thực hiện:
Viện Hóa Học - Viện khoa học
và Công Nghệ VN
HÀ NỘI-2011
Lòi cảm ơn
Hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứii quv trình tổng hợp
Celecoxib ” cho phép tôi được bày tó iòng biết ơn sâu sắc VCI kính írọn^ tc)i
những người đã tận tình hưóng dẫn, giúp đõ' tôi trong suốt quả trình thực
hiện đề tciỉ.
Trước hết, tôi xin gửi /07 cảm ơn chân thành VCỈ sâu sắc nhất đến
ThS. Vũ Trần Anh, DS. Đoàn Thị Hữu
Những ngirời thầy đã dành nhỉềii thời gian, công sức tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đ(J nhiệt tình của TS. Ngô Quốc Anh - Viện Hóa
Học (Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi
thực hiện khóa luận này.
Tồi xin gửi lời cảm ơn đên các thầy cô giáo Bộ Môn Hóa Hĩm Cơ, các
anh chị phòng phân tích khoi pho - Viện Hỏa Học (Viện Khoa Học Và Công
Nghệ Việt Nam) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình
học tập và hoàn thành khóa luận.

2.3.2 Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết 15
2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc 15
PHẦN III: THựC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 16
3.1 Tổng họp hóa học 16
3.1.1 Tổng hợp 4,4,4-trifiuoro-] -(4-methylphenyl)butan-l,3-dion 16
3.1.2 Tổng họp 4-sulphonamidophenvlhydrazin hydroclorid 19
3.1.2.1 V ớitácnhânkhử làN a2S03/H20 19
3.1.2.2 Với tác nhân khử là SnCụ/HCl 2 1
3.1.3 Tổng hợp celecoxib 22
3.1.3.1 Với dung môi CH3OH 23
3.1.3.2 Với dung môi C2H5OH 23
3.1.3.3 Với dung môi isopropanol 24
3.1.3.4 Với hỗn hợp dung môi CH3COOC2H5/H2O 24
3.2 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc 27
3.2.1 Kiểm tra độ tinh khiết của nguyên liệu và sản phẩm tổníỉ họp 27
được
3.2.2 Xác định cấu trúc của nguyên liệu và sản phấm tổna họp được 27
3.2.2.1 Phân tích phổ hồng ngoại (IR) 28
3.2.2.2 Phân tích phổ khối lượng (MS) 28
3.2.2.3 Phân tích phổ cộns hưởneĩ từ hạt nhân proton ('H-NMR) và 30
phổ cộng hưởng từ hạt nhân '^c ('^C-NMR) của sản phẩrn tổng hợp
3.3 Bàn luận 33
3.3. ] về tổng hợp hóa học 33
3.3.2 v ề xác định cấu trúc sản phẩm 35
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37
4.1K ếtluận 37
4.2 Đề xuất 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 8
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆƯ, CHỮ VIẾT TẮT

Prostaglandin
4-sulfonamidophenylhydrazin
Sắc ký lớp mỏng
Trifluoroacetic
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
1.1:
1.2:
1.3:
1.4;
2.1:
3.1:
3.2:
3.3:
3.4:
3.5:
3.6:
3.7:
3.8:
3.9:
3.10:
3.11:
Trang
Phân loại thuôc chông viêm không steroid 4
Tác dụng ức chế cyclooxygenase của celecoxib, 6
ICsoCliM)
Một số các thông số dược động học của celecoxib 6
Ảnh hưởng của Celecoxib và các NSAIDs trên tim 8
mạch
Danh sách các nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu 13

dụng phụ, đặc biệt là trên hệ tiêu hóa. Có tới khoảng một phần ba số bệnh nhân
sử dụng nhóm thuốc nàv có triệu chứng viêm loét dạ dày, tá tràng [15\
Nhiều giải pháp đế hạn chế tác dụng phụ này như dùns kèm thuốc bảo vệ
niêm mạc (ví dụ như thuốc kháng thụ thể H2, ức chế bơm proton ), tạo dạng
bào chế giảm kích ứng; niêm mạc đã được sử dụng nhưng các giải pháp này
đều có những hạn chế nhất định.
Việc tìm ra hai đồns dạng (isoform) COX-1 và COX-2 của men c o x
(cyclooxygenase) tham gia tổng hợp các prostaglandin (PG) từ acid arachidonic
đã mở ra hướng mới để khắc phục tác dụng phụ trên đường tiêu hóa của các
NSAID [1], [14], [16], [36], Các thuốc ức chế chọn lọc COX-2 ià dẫn chất của
diaryl như celecoxib, valdecoxib, parecoxib, etoricoxib, rofecoxib, lumiracoxib
làm giảm PG gâv viêm sons vẫn duy trì quá trình tổng họp các PG bảo vệ đường
tiêu hóa [1], [5], Tuy nhiên, do sự gia tăng nsLiy cơ huyết khối và nhồi máu cơ tim
của nhóm thuốc này nên hiện nay chỉ còn ceỉecoxib, parecoxib và etoricoxib được
lưu hành trên thị trường, trong đó celecoxib là thuốc được sử dụng rộng rãi nhất
[7].
Việt Nam là một nước nhiệt đới, có khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều, các
bệnh thấp khớp, viêm xưưrm khóp chiếm tỉ lệ khá cao nên nhu cầu về các
NSAIDs nói chung và celecoxib nói riêng khá lớn. Celecoxib sử dụng tại Việt
Nam, kể cả sản xuất tron" nước vẫn phải nhập hoạt chất từ nước ngoài nên chi
phí khá cao. Vì
vậy,
chún.g tôi tiến hành đề tài
“Nghiên cứu quy trình tổng họ’p

Celecoxib” với các mục tiêu:
1. Tổng hợp celecoxib, xác định cấu trúc hóa học của sản phẩm tổng hợp
được.
2. Khảo sát các các điều kiện khác nhau để xây dựn2 quy trình tổng họp có
tính ổn định, hiệu suất cao, ở quy mô phòng thí nơhiệin.

Glucocorticoid
(-)
Lycoprotein Phospholipid màng
Phospholipase A2
Acid arachidonic
Lypooxygenase
Leukotrien
PG
C 0X 2
Tô chức
viêm
■ PG-
COXl
Tô chức
ình thường
Cyclooxygenase (COX)
f )
NSAID
Prostaglandin I2
Nội mô mạch máu
Prostaglandin Ỉ2 ,E2
Dạ dày - Ruột
r

_

_
___
Co’ chê tác dụng của cyclooxygenase ( COX-1, COX-2).
1.1.2 Phân loại các thuôc chông viêm không steroid (NSAlDs).

ọ
J^C O O H
l
H,c\ ^COOH
H,C^O
CH3
H.C^COOM
CH,
4
Hiện nay, các NSAIDs rất đa dạng, đưọ’c sử dụng rất rộng rãi nhưng
những thuốc có tác dụng chọn lọc trên COX-2 thì không nhiều. Trong những
năm gần đây, nhiều họp chất thuộc nhóm coxib được phát triển thành các
thuốc kháng viêm mới, ít tác dụng phụ trên dạ dày, tá tràng. Các dẫn chất đầu
tiên thuộc nhóm này được đưa vào sử dụng là celecoxib (5) (Celebrex),
rofecoxib (Vioxx), valdecoxib (Bextra), Tuy vậy, đã có nhũ’ng cảnh báo tác
dụng phụ trầm trọng trên tim mạch (nhồi máu cơ tim, đột quy) nên cả
rofecoxib và valdecoxib đã rút khỏi thị trường [7], [30'.
1.2 Tổng quan về celecoxib.
1.2.1 Cấu tạo và tính chất [6], [8], [27], [34], [39].
- CTPT; CiyHHpsNsOsS.
- Trọng lưọng phân tử: 381,08 g/mol.
- Công thức cấu tạo:
> -C F ,
- Tên khoa học: 4-[5-(4-methylphenyĩ)-3-(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-
1 -yl]benzensulfonamid.
- Cảm quan: Dạne; bột kết tinh trắng hoặc vàng nhạt.
- Nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 157-165°c .
- Độ tan: Celecoxib rất ít tan trons; nước, độ tan trong nu'ó'c là 3-7Lig/ml
ở pH 7,0 và nhiệt độ 40‘^c, tan tốt trong methanol, cloroíbrm và aceton.
Celecoxib ở dạng vô định hình thì dễ tan hơn dạng kết tinh.

thoái hóa khớp.
Viêm khớp dạng thấp ở nơười lớn: Celebrex làm giảm các dấu hiệu và
triệu chứng của viêm khóp dạng thấp.
Viêm cột song dính khớp: Celebrex làm giảm nhẹ các dấu hiệu và triệu
chứng của viêm cột sống dính khớp.
Đau cấp tính, điêu trị đau thong kinh ngiivên phát.
Trị liệu bô sung trong polip tuyên trong gia đình (familial adenonaíous
polyposis).
Tác dụng không mong muốn.
Tác dụng phụ của celecoxib trên đường tiêu hóa giảm một cách đáng kế
so với các thuốc chống viêm trước đó (ví dụ như naproxen, ibuprofen và
diclofenac) [9], [19], [23], [27], [31]. Nghiên cứu thử nahiêm lâm sàng có đối
chứng trên 5285 bệnh nhân dùng celecoxib (Celebrex) liều thường ngày ỉà
200mg hoặc cao hoii với thời gian từ một đến sáu tháng cho thấy chỉ có hai
bệnh nhân bị chảy máu đường tiêu hóa sau khi dùne; thuốc 14-22 ngày [3].
So với các NSAIDs khác tác dụng khôns mong muốn của nhóm coxib
trên đường tiêũ hóa giảm nhưng trên tim mạch thì hay gặp hơn [2], Trelle, s.
và cộng sự đã tiến hành 21 thử nghiệm trên 116429 bệnh nhân sử dụng
Celecoxib và các NSAIDs khác đế so sánh ảnh hưởng trên tim mạch [11],
Bảng 1.4: Ánh hưỏìig của Celecoxib và các NSAIDs trên tim mạch
[111.
NSAID
.

r
.

.

.

Celecoxib (Celebrex) được chống chỉ định ở bệnh nhân có tiền sử quá
mẫn với celecoxib, không nên được kê đơn ở những bệnh nhân dị ứng vó'i các
Sulfonamid, ở những bệnh nhân hen, nổi mày đay hay dị ứng với aspirin hoặc
các thuốc NSAIDs khác.
Liều Iưọng và cách dùng Ị3\.
Tìioái hóa khớp: liều duy nhất 200 mg/ ngày hoặc lOOmg X 2 lần/ ngày.
Viêm khóp dạng thấp: 100-200 mg X 2 lần/ ngày.
Viêm cột sổng dính khớp: 200 mg/ ngày hoặc 100 mg X 2 lần/ ngày.
Đau câp tính và đau bụng kinh nguyên phát: khởi đầu vói liều 400 mg,
dùng tiếp theo với liều 200 mg, nếu cần thiết trong ngày đầu tiên. Trong các
ngày tiếp theo, liều đề nghị là 200 rag X 2 lần/ ngày, khi cần.
Trị liệu bổ sung trong polip tuyển trong gia đìnk. 400 mg X 2 lần/ ngày,
uống trong khi ăn.
1.2.3 Các phu’ong pháp tổng họp Ceỉecoxib.
Có hai phương pháp tổng họp celecoxib đã được công bố. Phương pháp
thứ nhất !à ngưn^ tụ diceton vói hyàràxm và phương pháp thứ hai là ngưng tụ
butynon vói hvdrazin.
1.2.3.1 Tống họp celecoxib bằng cách ngưng tụ diceton vói hvdrazin
Celecoxib (4-[5-(4-methylphenyl)-3-(trifluoromethyl)- l//-pyrazol-1 -yĩ
benzen Sulfonamid (5) nằm trong nhóm các hợp chất có chứa vòng pyrazol,
nhóm chất chứa khá nhiều hoạt chất có tác dụng điều trị. Phương pháp tổng
hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ một diceton (6) với hydraziii (7) đã được
nghiên cứu từ lâu [12], [22], [26], [33'.
- Tổng hợp hydrazin (7):
Reddy và cộng sự đã đưa ra quy trình tổng họp (7) từ siilfanilamid sồm
hai giai đoạn; tạo muối diazoni và khử muối diazoni thành hydrazin. Phản
ứng xảy ra với tác nhân khử có tính khử trung bình như SnCl2 [29], Ngoài ra
tác nhân khử iNaiSOs cũns đã được sử dụng [10], [32'.
- Tốnii hợp Celecoxib (5):
Trong các công bố đầu tiên về phương pháp tổng họp, ceỉecoxib thu

isopropanol và nước (1:1,5) [24], [25],
Zhi và cộng sự tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diceton (6) và
P hen ylhyd razin (7) tron g hỗn hợp của 90% ethanol và m ethyl /er/-butyl ether
(MTBE). Cô đặc hỗn hợp phản ứng rồi pha loãng với nước thu được
celecoxib với hiệu suất 86% [37], [38]. Qui trình này sau đó đưọ'c triển khai
sản xuất celecoxib ở qui mô công nghiệp.
Từ số liệu công bố trong các tài liệu tham khảo cho thấy phương pháp
n gư n g tụ d ice to n với Ph en ylh yd ra zin có n hữ n g đ ặc đ iểm sau:
- về môi trường; nhìn chung, pKa của acid sử dụng trong hỗn họp phản
ứng có liên quan đến tỉ lệ tạo thành sản phẩm phụ, các nghiên cứu về động
học đã chỉ ra rằng sự tạo thành các sản phẩm phụ sẽ giảm xuốns nếu độ
10
mạnh của acid tăng lên trong khi sự tạo thành celecoxib không bị ảnh
hưởng. Vì vậy có thể làm tăng độ tinh khiết của celecoxib bằng cách sử
dụng acid mạnh có pKa nhỏ như trifluoroacetic (TFA),
hexafluorophosphoric, tetrafluoroborat, tricloroacetic, difluoroacetic, trong
đó TFA thường được sử dụng nhất.
- Tỷ lệ diceton và 4-sulfonamidophenylhydrazin (4-SAPH) trong dunơ
dịch cũng liên quan đến SỊt tạo thành các sản phẩm phụ, tỷ lệ giữa 4-SAPH :
diceton phù họp nên duy trì là 1:1 đến 2:1. Khi nồng độ 4-SAPH trong dung
dịch cao thì sẽ làm tăng sản phẩm phụ, nồng độ 4-SAPH nên duy trì dưó'i
5%, vi vậy khi cho 4-SAPH vào hỗn họp phản ứng thì phải cho từ từ.
- về nhiệt độ: Nhiệt độ phản ứng phù hợp là 35-70” và tốt nhất là 50°c.
- về dung môi; Các alcol được sử dụng làm dung môi trong quy trình
tổng họp celecoxib có thể tạo ra bán acetal với diceton và do đó làm tăng sản
phẩm phụ, các alcol có một hoặc hai carbon thì dễ tạo ra bán acetal với
diceton hơn là các alcol có ba hoặc bốn carbon như isopropanol, tert-
butanol, hay trifluoroethanol. Trên thực tế, dung môi hay đưọc sử dụn^ là
isopropanol [14\
1.3.1.2 Tổng họp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon vói hydrazin

H,C'
0 C H 3
(X: Cl, Br, I)
Phương pháp này có ưu điểm chỉ tạo thành duy nhất một đồng phân vị trí
mong muốn nhưng việc tổng họp sản phẩm trung gian (9) lại phải tiến hành
qua nhiều bước phức tạp và hầu hết đều cần phải qua bước tinh chế bằiis cột
sắc ký [29]. Vì vậy, phương pháp này không khả thi ở quy mô công nghiệp.
Từ các nhận xét trên, chúng tôi lựa chọn phươns; pháp tổng hợp
celecoxib bằng phản ứng ngung tụ diceton với Phenylhydrazin để tiến hành
khảo sát thực nghiệm nhằm xây dựng quy trình tổng hợp celecoxib trên quv
mô phòng thí nghiệm.
12
PHẦN II
NGUYÊN VẬT LIỆU, THĨÉT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ủ u
2.1 Nguyên liệu, hóa chất, dung môi.
Bảng 2.1: Danh sách các nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu
STT
Tên nguyên liệu
Nguồn gốc
Tiêu chuẩn chất
lưọng
1
CHsONa/CHsOH
Aldrich
25%
2
4-methylacetophenon
Aldrich
95%
3

>99,5%
11
Toluen
Truns Quốc >99,5%
12
Isopropanol
Trung Quốc
>99,7%
13
Ethanol
Trung Quốc
>99,7%
14
Ethyl acetat
Trung Quốc
>99,5%
15
Methanol
Merck
> 99,5%
16
n-hexan
Truns Quốc
>97%
13
2.2 Thiết bị thỉ nghiệm.
- Dụng cụ thủy tinh (bình cầu phản ứng với các kích cố' khác nhau, sinh
hàn hồi lưu, cốc thủy tinh các loại, bình lọc hút, phễu Buchner ).
- Cân kỹ thuật điện tử ShiraadzLi {Nhật).
- Bơm hút chân không Bíichi (Thụy Sĩ).

khẳns định cấu trúc của các chất tổng họp được. Các số liệu phổ của
celecoxib tổng họp đưcTC so sánh với số liệu phổ của chất chuẩn và các số liệu
phổ đã côno bố trong tài liệu.
15
PHẦN Mí: THỤC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 Tổng họp hóa học
3.1.1 Tổng họp 4,4,4-trifluoro-l-(4-methylphenyl)butan-l,3-dion
Trona khóa luận này, chúng tôi tiến hành phản ứna tổng họp 4,4,4-
triữuoro- l -(4-methylphenyl)butan-l,3-dion (6) theo sơ đồ sau:
o 0 0
5 CF,
J + H3C0 CF3 "
Chúng tôi đã tiến hành phản ứng tổng họp chất (6) theo ba phương pháp
khác nhau,
a. Phưong pháp 1
Sơ đồ phản ứng:
o o
ọ
lí
H3C0 Cp3
NaOH/CH,OH
40%:
a Dunơ cu:
Binh càu phản ứng 25 ml, máy khuấy từ, sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế, bình
chiết, máv cất quay chân khônẹ.
■ Tiến hành:
Cho vào bình cầu phản ứng 2 ml CH3OH. Cân và cho vào bình cầu 0,37g
(9,25 mmol) NaOH. Thêm 1 ml (7,48 mmol, d=l,004) 4-methylacetophenon.
Khuấy 30 phút. Thêm từ từ 0,9 ml (8,95 mmol d=l,273)
methyltriAuoroacetat. Hỗn hợp phản ứns được đun hồi lưu ở 40^ c. Theo dõi

¿DKCB^. . ■
C. Phu’ong pháp 3
Tuy đã tổng hợp thành công chất (6) nhưng do hiệu suất phản ứng thấp
nên chúng tôi đã tiến hành phương pháp 3 theo sơ đồ phản ứng:
o o
Ọ CH30Na/Toluen
+ H3C0 CF,

:

^ J
lio^c H3C
■ Dụng cụ:
Bình cầu phản ứng 25 ml, máy khuấy từ, sinh hàn hồi lưu, nhiệt kế, bình
chiết, máy cất quay chân không.
■ Tiến hành:
Dung dịch 1: Iml (7,48 mmol, d=l,004) 4-methylacetophenon trong
1.05 ml toluen.
Dung dịch 2: 0,9 ml (8,95 mmol, d=l,273) methyltriíluoroacetat trong
1.05 ml toluen.
Cho vào bình cầu phản ứng 2 ml (9,26 mmol) NaOCHs 25%/C]rỈ30H và
2,1 ml toluen. Thêm dung dịch 1. Khuấy 30 phút. Thêm từ từ dung dịch 2.
Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu ở 110° c. Theo dõi phản ứng bằna
SKLM với hệ dung môi khai triển là n-hexan/ethylacetat (6:4), dung môi hòa
tan là CH3OH. Sau 5 giờ phản ứng kết thúc, làm lạnh đến nhiệt độ phòng và
đổ vào bình chiết có chứa 4,2 ml dung dịch HCl 3N. Lắc kỹ. Tách lớp hữu cơ
và lớp nước. Lớp nước được chiết 2 lần với toluen (mỗi lần 1 ml). Các lớp
hữu cơ được kết họp và rửa 2 lần bằng nước (mỗi lần 1 ml). Dung môi được
loại bỏ hoàn toàn bằng cất quay chân không thu được l,0648g chất (6b).
Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM: hệ dung môi khai triển