BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

NGUYỄN THỊ NGỌC HÀ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH
TỔNG HỢP LEVOTHYROXIN
MONONATRI VÀ LIOTHYRONIN
MONONATRI TỪ L-TYROSIN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI, NĂM 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNGăĐẠI HỌCăDƯỢC HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

NGUY N THỊ NGỌC HÀ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH
TỔNG HỢP LEVOTHYROXIN
MONONATRI VÀ LIOTHYRONIN
MONONATRI TỪ L-TYROSIN
LUẬN ÁN TIẾNăSĨăDƯỢC HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ D ỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC
MÃ SỐ: 62720402

tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận án.
Cảm ơn sự phối hợp và giúp đỡ của các anh chị Phòng cộng
hưởng từ - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
Phòng Phổ khối - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ba, mẹ, chồng và hai
con, người thân, bạn bè đã luôn là những người động viên là động lực
giúp tôi phấn đấu hoàn thành luận án.
Một lần nữa, xin cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu mà mọi
người đã dành cho tôi.
Nguyễn Thị Ngọc Hà

ii


M CL C
Trang
Lời cam đoan………………………………………………………….... i
Lời c m ơn…………………………………………………………....... ii
M c l c……………………………………………………………......... iii
Danh m c các chữ và các ký hi u vi t tắt ………………………........... vii
Danh m c các b ng…………………………………………………...... x
Danh m c các hình…………………………………………………….. xii
Ch

ĐẶT V N Đ

1

ng 1. T NG QUAN


NG
36


2.1. Nguyên li u………………………………………………………... 36
2.2. Trang thi t b ………………………………………....................... 38
2.3. Nội dung vƠ ph

ng pháp nghiên c u………………………….. 40

2.3.1. Nội dung nghiên cứu……………………………......................... 40
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu………………………………………… 41
Ch

ng 3. TH C NGHI M VÀ K T QU NGHIÊN C U

44

3.1. T ng h p hóa học………………………………………………… 44
3.1.1. T ng h p O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin ethyl
ester……………………………………………………………… 44
3.1.1.1. Phương pháp mới tổng hợp O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-Lthyronin ethyl ester -

ng dụng phương pháp tạo ether Ullmann 45

3.1.1.1.1. Tổng h p N-acetyl-3,5-diiodo-L-tyrosin ethyl ester ………... 45
3.1.1.1.2. Tổng h p O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin ethyl
ester theo phương pháp t o ether Ullmann…………………... 50
3.1.1.2. Tổng hợp O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin ethyl

3.1.5.2. Triển khai tổng hợp levothyroxin mononatri từ 3,5-diiodoL-thyronin ……………...…………………………………… 93
3.1.5.3. Triển khai tổng hợp liothyronin mononatri từ 3,5-diiodo-Lthyronin ………………..…………………………………… 95
3.1.6. Kiểm tra ch t l

ng s n phẩm theo tiêu chuẩn d

c

điển…............................................................................................ 97
3.2. Đánh giá độ n đ nh vƠ xác đ nh tu i thọ c a levothyroxin
mononatri và liothyronin mononatri ....................................... 98
3.3. Đánh giá độc tính c p c a levothyroxin mononatri và
liothyronin mononatri………………………………………… 106
Ch

ng 4. BÀN LUẬN

109

4.1. T ng h p hóa học………………………………………………… 109
4.2. Khẳng đ nh c u trúc……………………………………………... 126
4.3. Độ n đ nh………………………………………………………… 132

v


4.4. Độc tính c p………………………………………………………. 132
K T LUẬN VÀ Đ XU T
DANH M C CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN Đ N Đ TÀI LUẬN ÁN

Ac

Acetyl (CH3CO-)

Acac

Acetyl acetonat

ACN

Acetonitril

bh

Bão hòa

Bn

Benzyl

Boc

Butyloxycarbonyl

Bu

Butyl

Cbz


ESI

Ion hóa phun mù điện tử (electrospray ionization)

Et

Ethyl (C2H5-)

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High-performance liquid
chromatography)

HSP

Hiệu suất phản ứng

vii


IR

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrophotometer)

kl/tt

Khối l ợng / thể tích

KLSP



Pr

Propyl

Rf

Hệ số l u giữ (retention factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

SP

Sản phẩm

T2

Diiodothyronin (3,5-diiodo-thyronin)

T3

Triiodothyronin, liothyronin (3,5,3’-triiodo-thyronin)

T3 Na

Liothyronin mononatri

T3 diNa


viii


hormone)
Ts

Tosyl (p-CH3-C6H4-SO2-)

TSH

Hormon kích thích tuyến giáp (thyroid-stimulating hormone,
hay thyrotropin)

TsOH

Acid p-toluensulfonic

ix


DANH MỤC CÁC B NG
Số b ng

Tên b ng

1.1

Ph n ứng Ullmann đối với các hợp chất tự nhiên có liên kết
diaryl ether không ph i là các aminoacid……………………

33

2.1

Hóa chất, dung môi dùng trong thực nghiệm………………..

36

2.2

Trang thiết bị dùng trong thực nghiệm………………………

39

3.1

Kết qu kh o sát nh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất t o
O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin ethyl ester theo
phương pháp Ullmann……………………………………….

52

3.2

nh hưởng của dung môi đến hiệu suất ph n ứng khử (n=3).

61

3.3



B ng dữ liệu phổ 1H-NMR của các chất trung gian và s n
phẩm………………………………………………………….

3.9

B ng dữ liệu phổ 13C-NMR của các chất trung gian và s n

x

82


phẩm………………………………………………………….
3.10

Hiệu suất các mẻ điều chế 3,5-dinitro-O-(p-methoxyphenyl)N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester ………………………

3.11

90

Kết qu các ph n ứng khử hóa điều chế 3,5-diamino-O-(pmethoxyphenyl)-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester……...………

3.12

84

Kết qu


97

3.17

Tiêu chuẩn kiểm nghiệm levothyroxin mononatri theo BP
2010………………………………………………………….

98

3.18

Kết qu thử nghiệm lão hóa cấp tốc mẫu số 1……………….

99

3.19

Kết qu thử nghiệm lão hóa cấp tốc mẫu số 2……………….

99

3.20

Kết qu thử nghiệm lão hóa cấp tốc mẫu số 3……………….

100

3.21

Kết qu thử nghiệm dài h n mẫu số 1……………………….


103

3.27

Kết qu thử nghiệm dài h n mẫu số 1a………………………

104

3.28

Kết qu thử nghiệm dài h n mẫu số 2a………………………

104

3.29

Kết qu thử nghiệm dài h n mẫu số 3a………………………

105

3.30

Số chuột chết ở các lô trong vòng 72 giờ……………………

107

3.31

Mô t tình tr ng chuột ở các lô trong vòng 7 ngày…………..


1.4

Công th c cấu tạo c a liothyronin mononatri hydrat…………

5

1.5

Sơ đồ tổng hợp levothyroxin mononatri và liothyronin
mononatri từ 3,5-diiodo-L-ththyronin ………………………..

1.6

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin theo phương pháp c a
C. R. Harington………………………………………….........

1.7

15

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin từ levothyroxin theo P.
Z. Anthony…………………………………………………….

1.15

14

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin theo phương pháp c a
J. R. Chalmers…………………………………………………


10

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester theo
phương pháp c a J. H. Branes…………………………...........

1.9

9

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin theo phương pháp c a
A. David……………………………………………………….

1.8

7

Sơ đồ tổng hợp levothyroxin và liothyronin theo phương pháp

xii

16


c a Salamonczyk……………………………………………...

17

1.16


ng tạo cấu trúc diaryl ether trong tổng hợp

kháng sinh nhóm glycopeptid…………………………………

27

1.21

Các dẫn chất thế ái nhân dạng ph c kim loại…………………

27

1.22

Sơ đồ các phản ng tạo cấu trúc diaryl ether trong tổng hợp
vancomycin……………………………………………………

1.23

27

Sơ đồ phản ng đóng vòng tạo cấu trúc diaryl ether trong
tổng hợp teicoplanin…………………………………………..

28

1.24

Phản ng tạo cấu trúc diaryl ether trong tổng hợp OF-4949-III



Sơ đồ tổng hợp O-methyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin
ethyl ester theo phương pháp c a G. Hillmann và cộng sự …..

65

3.5

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin….…………………….

67

3.6

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin theo phương pháp mới
-

3.7

ng dụng phương pháp tạo ether Ullmann………………….

Sơ đồ tổng hợp 3,5-diiodo-L-thyronin qua dẫn chất nitro theo

xiii

71


phương pháp c a J. R. Chalmers và P. Bracco………………..
3.8

3.12

Đồ thị ngoại suy tuổi thọ c a levothyroxin mononatri (mẻ 2)..

102

3.13

Đồ thị ngoại suy tuổi thọ c a liothyronin mononatri (mẻ 1)….

105

4.1

Sơ đồ cơ chế phản ng tạo cấu trúc diaryl ether giữa phenol
và aryl halogenid……………………………………………...

111

4.2

Cơ chế phản ng ester hóa với SOCl2………………………

117

4.3

Cơ chế phản ng tạo cấu trúc diaryl ether trong phương pháp
c a J. R. Chalmers và P. Bracco………………………………



4.9

123

Đỉnh hấp thụ c a nhóm C-Oether trong phổ đồ IR c a Omethyl-N-acetyl-3,5-diiodo-L-thyronin ethyl ester…..……….

4.8

122

Phổ khối lượng tương ng với [M+H]+ và [M+Na]+ trên phổ

xiv

128


đồ MS c a 3,5-diiodo-N-acetyl-L-tyrosin ethyl ester….……..
4.11

Trích các phần phổ 1H-NMR dãn rộng c a chất 5 tại H-2’’,
H-3’’, H-7’’…………………………………………………...

4.12

129

130


lớn các trư ng hợp. Levothyroxin sau khi hấp thu vào máu sẽ đều đặn biến đổi
thành liothyronin và sự biến đổi này được điều hòa hợp lý b i mô cơ thể. Ðiều
này làm cho hormon tuyến giáp ổn định hơn và chỉ cần dùng levothyroxin một
lần trong ngày. Trong khi đó, liothyronin tác dụng m nh hơn nhưng ngắn hơn
levothyroxin, ch yếu được dùng trong trư ng hợp hôn mê do suy giáp.
Hi n nay, nhu cầu s dụng levothyroxin và liothyronin

nước ta trong điều

trị b nh là khá lớn mà vi c s n xuất nguyên li u trong nước chưa thực hi n
được. Con đư ng tổng hợp levothyroxin và liothyronin ch yếu đi t L-tyrosin,
nguyên li u này có thể điều chế bằng phương pháp th y phân các nguồn keratin
khác nhau như s ng, tóc… Quy trình tổng hợp levothyroxin và liothyronin đã
được nhiều nhà khoa học trên thế giới xây dựng và đưa vào s n xuất công
nghi p nhưng đều khó áp dụng

điều ki n Vi t Nam. Chúng ta cần nghiên c u

xây dựng quy trình tổng hợp levothyroxin và liothyronin phù hợp với điều ki n
hi n có trong nước để ch động được nguồn nguyên li u.

1


Quyết định s

61/2007/QĐ-TTg c a Th

tướng Chính ph


HO

I

I

O

COOH
NH2
I

1

Hình 1.1. Công th c cấu t o c a levothyroxin
Tên khoa học:

Acid (2S)-2-amino-3-[4-(4-hydroxy-3,5-diiodophenoxy)-3,5-

diiodophenyl] propionic.
Công th c phân t : C15H11I4NO4
Phân t lượng: M = 776,87
Thành phần: C: 23,19%; H: 1,43%; I: 65,34%; N:1,80%; O: 8,24% [24].
Tính ch t
Tính chất vật lý: Tinh thể hình kim, màu trắng, không mùi vị. Không tan trong
nước và các dung môi hữu cơ. Khó tan trong alcol, tan được trong các dung dịch
hydroxyd kiềm loãng. Nhi t độ nóng ch y: 235-236oC (d ng t

tuyền).


O N a . x H 2O
NH

O

2

I

Hình 1.2. Công th c cấu t o c a levothyroxin mononatri hydrat
Công th c phân t : C15H11I4NO3Na.xH2O
Phân t lượng: 799,0 (d ng khan)
Levothyroxin natri là natri (2S) - 2 - amino - 3 - [4 - (4 – hydroxyl - 3, 5 diiodophenoxy) - 3, 5 - diiodophenyl] propanoat, có ch a một lượng nước kết
tinh thay đổi, ph i ch a t 97,0 đến 102,0% C15H10I4NNaO4, tính theo chế phẩm
đã làm khô [3].
Tính chất: Bột gần như trắng hoặc vàng nâu nh t hoặc là bột kết tinh mịn, có
màu nh t. Rất khó tan trong nước, khó tan trong ethanol 96%, tan được trong
các dung dịch hydroxyd kiềm loãng [3].
Các ch phẩm levothyroxin natri:
Viên nén 25g; 50g, 100g.
Liều dùng: liều ban đầu 12,5-100 g/lần/ngày, liều duy trì 100-200 g/lần/ngày.

4


1.1.2. Liothyronin
HO

I


và 2 phần ethanol 96%). Độ tan: không tan trong nước, cồn, propylen glycol.
Tan trong kiềm t o mu i natri có màu hơi nâu [2].
Tính chất hoá học: gi ng levothyroxin
Liothyronin mononatri hydrat:
O
HO
I

I

O N a . x H 2O
NH

O

2

I

Hình 1.4. Công th c cấu t o c a liothyronin mononatri hydrat
Công th c phân t : C15H12I3NO3Na.xH2O
Phân t lượng: 673,0 (d ng khan)
Tính chất: D ng bột gần như trắng, d hút ẩm. Không tan trong nước, khó
tan trong ethanol 96 %, tan được trong các dung dịch hydroxyd kiềm loãng.
Nhi t độ nóng ch y: 205oC (phân h y). Góc quay cực riêng: +18 đến +22o (C =
20 mg/mL (hỗn hợp EtOH : dd HCl 1,2 M = 4 : 1). Dược điển Mỹ 34 qui định
5


hàm lượng liothyronin mononatri ph i đ t t 95,0 đến 101,0%, tính theo chế


tăng phân huỷ glycogen, nên gây tăng đư ng huyết, tăng phân huỷ triglycerid,
phospholipid và cholesterol, tăng tổng hợp protein. Không đ hormon tuyến
giáp sẽ gây ra b nh suy giáp, trẻ chậm lớn và không phát triển trí tu , ngư i lớn

6


bị ch ng m ch chậm, gi m thân nhi t, gi m trao đổi chất cơ b n, gi m ho t
động trí não, bướu cổ [1].
1.2. Ph

ng pháp t ng hợp levothyroxin mononatri và liothyronin

mononatri
Levothyroxin (1) cùng với liothyronin (2) được chiết xuất t tuyến giáp
động vật t rất sớm [57], [58], [72], [147], [148]. Tuy nhiên các phương pháp
chiết xuất thư ng ph c t p vì nồng độ hormon thấp. Các s n phẩm này thư ng
lẫn nhiều t p trong quá trình chiết, do đó quá trình tinh chế rất ph c t p và gây
t n kém. Ngoài ra, các chế phẩm thyroid bào chế t tuyến giáp động vật cũng có
thể được s dụng trực tiếp, nhưng các s n phẩm này rất d bị h ng trong quá
trình lưu hành do d nhi m khuẩn, nấm m c, d phân h y gi m hàm lượng. Vi c
phân liều khó chính xác, dẫn đến khó khăn trong điều trị. Chính vì vậy, để s n
xuất hormon tuyến giáp ngư i ta được thư ng áp dụng phương pháp tổng hợp
hóa học [117].
1.2.1. Phương pháp tổng levothyroxin mononatri và liothyronin mononatri
hợp từ 3,5-diiodo-L-thyronin (6)
Các phương pháp tổng hợp levothyroxin mononatri (8) và liothyronin
mononatri (7) ch yếu đi qua hợp chất trung gian 6.
I


7

I
1 . I2/ KI/base
2e q
2 . N a2CO 3

I
HO
I

O
I

ON a
NH2

O
I

Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp levothyroxin mononatri (8) và liothyronin
mononatri (7) t 3,5-diiodo-L-ththyronin (6)

7

8


T 6 thực hi n ph n ng iodo hóa với tác nhân KI3 (tỉ l mol thích hợp)