BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

PHÙNG ĐỨC HẠNH
MÃ SINH VIÊN: 1101161

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP PHỨC CỦA
KẼM VỚI N-ACETYL-L-CYSTEIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2016


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

PHÙNG ĐỨC HẠNH
MÃ SINH VIÊN: 1101161

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP PHỨC CỦA
KẼM VỚI N-ACETYL-L-CYSTEIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội.

HÀ NỘI – 2016

ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................2
1.1. Tổng quan về Kẽm ................................................................................................2
1.1.1. Tính chất cơ bản...............................................................................................2
1.1.2. Vai trò của kẽm với sức khỏe con người .......................................................2
1.2. Tổng quan về N-acetyl-L-cystein .......................................................................5
1.2.1. Cấu trúc hóa học ..............................................................................................5
1.2.2. Tính chất ..........................................................................................................5
1.2.3. Tác dụng dược lý ..............................................................................................7
1.3. Vài nét về phức chất ..............................................................................................8
1.3.1. Định nghĩa phức chất ......................................................................................8
1.3.2. Thành phần của phối tử phức .........................................................................9
1.3.3. Dung lượng phối trí của phối tử.....................................................................9
1.3.4. Số phối trí..........................................................................................................9
1.4. Các phương pháp xác định cấu trúc phức chất dạng tinh thể ....................9
1.4.1. Phương pháp hóa học – Xác định hàm lượng nguyên tố............................9
1.4.2. Phương pháp phân tích nhiệt ...................................................................... 10


1.4.3. Các phương pháp nhiễu xạ ......................................................................... 10
1.4.4. Phương pháp đo phổ hấp thụ hồng ngoại.................................................. 11
1.4.5. Một số phương pháp khác............................................................................ 11
1.5. Ứng dụng của phức kẽm - NAC trong y - dược ........................................... 11
1.6. Các nghiên cứu về tổng hợp phức chất của kẽm và NAC ......................... 12
1.6.1. Nghiên cứu của M. Takaya và cộng sự (2005).......................................... 13
1.6.2. Nghiên cứu của Y. Adachi và cộng sự (2007) ........................................... 13
1.6.3. Nghiên cứu của M. Singh và cộng sự (2013) ............................................ 14
1.6.4. Nghiên cứu của X. Xie và các cộng sự (2015) .......................................... 15
1.6.5. Nhận xét chung .............................................................................................. 15
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

DANH MỤC CÁC CHỮ, KÝ HIỆU

1 H-NMR

1H

- Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton)
13 C-NMR

13 C

- Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Carbon 13)
AAS

Atomic Absorption Spectroscopy (Phổ hấp thụ nguyên tử)

Ac

Nhóm Acetyl

ADN

Acid Deoxyribonucleic

AIDS



h

Giờ

HIV

Human immunodeficiency virus

Hpư

Hiệu suất phản ứng

IR

Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

msp

Khối lượng sản phẩm

MS

Mass spectrometry (Phổ khối lượng)

NAC

N-acetyl-L-cystein

Rf

UWS

University of Wisconsin solution


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Danh mục các nguyên liệu.
Bảng 2.2: Danh mục các dụng cụ, thiết bị.
Bảng 3.1: Khối lượng sản phẩm H-1 sau ba lần thí nghiệm theo phương pháp của X.
Xie.
Bảng 3.2: Khối lượng sản phẩm H-1 sau ba lần thí nghiệm theo phương pháp của M.
Takaya.
Bảng 3.3: Khảo sát tỷ lệ dung môi tinh chế H-1 từ phương pháp của X. Xie.
Bảng 3.4: Khảo sát tỷ lệ dung môi tinh chế H-1 từ phương pháp của M. Takaya.
Bảng 3.5: Kết quả độ lặp lại của quy trình sử dụng tỷ lệ nước:ethanol = 1:4.
Bảng 3.6: Khối lượng sản phẩm H-2 thu được sau 3 lần thí nghiệm.
Bảng 3.7: Hàm lượng kẽm lý thuyết và thực tế của các sản phẩm.
Bảng 3.8: Các bước sóng đặc trưng trong phổ IR của NAC và sản phẩm.
Bảng 3.9: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của sản phẩm H-1.
Bảng 3.10: Kết quả phân tích phổ

13 C-NMR

của sản phẩm H-1.


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phản ứng trong quá trình hô hấp nhờ xúc tác CA
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của NAC
Hình 1.3: Cấu trúc của phức chất aquoaspatic(N-acetyl-L-cystein)nikel

thiếu kẽm có ý nghĩa sức khoẻ cộng đồng. Theo cách ước tính của Tổ chức Y tế thế
giới (năm 2000), ở những vùng có tỷ lệ suy dinh dưỡng thấp còi trên 20% được coi
là thiếu kẽm có vấn đề ý nghĩa sức khoẻ cộng đồng. Năm 2012, tỷ lệ suy dinh dưỡng
thấp còi bình quân ở trẻ em Việt Nam dưới 5 tuổi là 26,7%, như vậy, có thể đánh giá
thiếu kẽm cũng là vấn đề có ý nghĩa về sức khoẻ cộng đồng ở Việt Nam [22].
Giải pháp phòng chống thiếu kẽm cho cơ thể là uống bổ sung kẽm từ các chế
phẩm dược dụng. Trước đây thường sử dụng các muối vô cơ (như ZnSO4, ZnCl2…),
tuy nhiên khi sử dụng hay gặp một số tác dụng không mong muốn. Sau đó người ta
sử dụng phức chất của kẽm và các hợp chất hữu cơ như aminoacid để thay thế, trong
số này cần phải kể đến N-acetyl-L-cystein (NAC).
Hiện nay các sản phẩm chứa phức chất của kẽm với NAC có giá thành trên thị
trường rất cao và không có sẵn, phải nhập khẩu từ nước ngoài. Bên cạnh đó, tại Việt
Nam chưa có các nghiên cứu cụ thể về việc tổng hợp và xác định cấu trúc, tính chất
của phức chất này. Chính vì vậy đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp phức của kẽm với Nacetyl-L-Cystein” được tiến hành với mục tiêu:
- Tổng hợp được 2 phức chất của kẽm với N-acetyl-L-cystein.


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về Kẽm
1.1.1. Tính chất cơ bản
- Tên khoa học: Zinc
- Ký hiệu: Zn
- Số hiệu nguyên tử: 30
- Khối lượng nguyên tử: 65.38 đvC
- Cấu hình eletron: [Ar]3d10 4s2
Ở dạng đơn chất là kim loại, màu xám bạc, có ánh kim, nóng chảy ở 419,53 oC và
có tính chất lưỡng tính [16].

nhiều so với nước tự do, vì thế tốc độ phản ứng tạo H+ và HCO3- rất lớn [5].
- Kẽm cần thiết cho sự sinh trưởng và bảo vệ cơ thể con người. Nó được tìm thấy
trong một số hệ thống và các phản ứng sinh học, cần thiết cho chức năng miễn dịch,
chữa lành vết thương, đông máu, chức năng tuyến giáp ...[21].
- Kẽm là một chất chống oxy hóa tuyệt vời. Nó loại bỏ các gốc tự do gây hại cho
các tế bào trong cơ thể bằng cách liên kết và vô hiệu hóa chúng. Kẽm đặc biệt tốt
trong việc chống lại phản ứng có hại gây ra bởi lượng sắt quá cao trong máu. Kẽm
cũng khóa các gốc tự do gây ra viêm và đặc biệt hiệu quả trong giải độc kim loại nặng
trong não [21].
- Kẽm đóng vai trò quan trọng trong chức năng dẫn truyền thần kinh và giúp duy
trì cấu trúc não bộ và sức khỏe. Nó cần thiết trong quá trình chuyển hóa của melatonin,
kiểm soát dopamin. Ngoài ra, kẽm là một phần của một loại enzym cần thiết cho quá
trình đồng hóa của các axit béo trong màng não. Điều này là rất quan trọng bởi vì một
phần quan trọng trong việc duy trì chức năng của não bộ là đảm bảo màng não có
được các chất dinh dưỡng cần thiết [21].
- Kẽm cũng có thể được sử dụng để điều trị trầm cảm. Mối quan hệ chính xác giữa
thiếu kẽm và trầm cảm là không rõ, tuy nhiên có thể liên quan tới vai trò của kẽm
trong dẫn truyền thần kinh và sản xuất hormon [21].
- Kẽm có vai trò trong việc duy trì thị lực, và hiện diện ở nồng độ cao trong mắt.
Thiếu kẽm có thể làm thay đổi tầm nhìn, nếu sự thiếu hụt nghiêm trọng có thể gây ra
những thay đổi ở võng mạc. Thiếu kẽm cũng có thể liên quan với vô sinh nam, bệnh
hồng cầu hình liềm, HIV, trầm cảm, và bệnh tiểu đường type 2 [21].
- Kẽm rất cần thiết cho sự hình thành và hoạt động của hormon sinh dục nam
(testosteron), hormon tăng trưởng của tuyến yên, insulin (chứa 0,36% Zn) của tuyến
tụy [5].
- Kẽm kích thích tạo hồng cầu và hemoglobin, kích thích tuyến nước bọt [5].
- Kẽm cũng có thể có tác dụng chống lại virus. Kẽm có thể làm giảm khả năng
của virus cảm lạnh phát triển trên các lớp khoang mũi. Nó có khả năng làm giảm bớt



 Kẽm peroxyd: dùng băng bó vết thương nhiễm trùng, vết bỏng.


5

 Phức kẽm với NAC và các aminoacid khác, viên nén uống tăng cường
miễn dịch, chống lão hóa.
- Bổ sung kẽm quá liều có thể gây ra một số tác dụng phụ nghiêm trọng. Một số
tác dụng phụ bao gồm: đau bụng (thường do chế độ hấp thu), buồn nôn, sốt, ho, tiêu
chảy, buồn ngủ, bồn chồn [21].
1.2. Tổng quan về N-acetyl-L-cystein
N-acetyl-L-cystein (NAC) là dẫn chất N-acetyl hóa của L-cystein, một amino
acid tự nhiên.
1.2.1. Cấu trúc hóa học[6]

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của NAC
- Tên khoa học: acid (2R)-2-(acetylamino)-3-sulfanylpropanoic.
- Công thức phân tử: C5H9NO3S.
- Khối lượng phân tử: 163,2 đvC.
NAC là một α-aminoacid, có nhóm thế gắn vào C ở vị trí α. Tất cả các α-aminoacid
đều có đồng phân quang học do có carbon bất đối (Cα), trừ glycin.
1.2.2. Tính chất
1.2.2.1. Tính chất vật lý
- Dạng thù hình: Bột kết tinh trắng hoặc tinh thể không màu [6], lọ đựng có mùi hôi
trứng thối.
- Độ tan: Dễ tan trong nước và trong ethanol 96%, thực tế không tan trong
dichloromethan [6].
- Độ tan trong H2 O ở 20o C là 200 g/l.



Hình 1.3: Cấu trúc của phức chất aquoaspatic(N-acetyl-L-cystein)nikel[17]

Hình 1.4: Cấu trúc của phức chất diaquo(N-acetyl-L-cystein)zinc[11]

Hình 1.5: Cấu trúc phức 2:1 của NAC và Ni2+, Cu 2+, Zn 2+ [15]
1.2.3. Tác dụng dược lý
- NAC giữ một vai trò quan trọng trong điều trị bệnh và bảo vệ sức khỏe con
người. Nó được xếp vào danh mục thuốc thiết yếu của Việt Nam [2].
- Tác dụng của NAC:
 N-acetyl-L-cystein được dùng làm thuốc tiêu chất nhầy. Thuốc làm giảm độ
quánh của đờm ở phổi bằng cách tách đôi cầu nối disulfur trong mucoprotein và tạo
thuận lợi để tống đờm ra ngoài bằng ho, dẫn lưu tư thế hoặc bằng phương pháp cơ
học [2].
 NAC cũng được dùng tại chỗ để điều trị không có nước mắt (do thiếu màng
mỏng nước mắt) hay còn gọi là hội chứng khô mắt [2].


8

 NAC dùng để bảo vệ chống gây độc cho gan do quá liều paracetamol, bằng
cách duy trì hoặc khôi phục nồng độ glutathion của gan, là chất cần thiết để làm bất
hoạt chất chuyển hóa trung gian của paracetamol gây độc cho gan. Trong quá liều
paracetamol, một lượng lớn chất chuyển hóa này được tạo ra vì con đường chuyển
hóa chính (liên hợp glucuronid và sulfat) bị bão hòa. NAC chuyển hóa thành cystein
kích thích gan tổng hợp glutathion và do đó, NAC có thể bảo vệ được gan nếu bắt
đầu điều trị trong vòng 12 giờ sau quá liều paracetamol. Bắt đầu điều trị càng sớm
càng tốt [2].
 NAC được sử dụng kết hợp với gliotoxin giúp điều trị nấm Candida sp. [18].
 NAC được coi như một chất bảo vệ để chống lại gốc tự do rất hiệu quả, như
đối với một số chất nguy hiểm sau: acrolein (tìm thấy trong thịt động vật quay hoặc

 Phối tử: là ion hoặc phân tử có cặp electron tự do có thể tạo liên kết phối trí với
ion trung tâm.
1.3.3. Dung lượng phối trí của phối tử [4]
- Là số liên kết của một phối tử với ion trung tâm.
1.3.4. Số phối trí [4]
- Là số liên kết của một ion trung tâm liên kết với các phối tử:
VD:

[Zn(NH3)4](OH)2
Cầu nội

Cầu ngoại

- Ion trung tâm: Zn2+
- Phối tử: NH3
- Điện tích cầu nội = +2.
- Dung lượng phối trí của NH3 là 1, số phối trí của Zn2+ là 4.
1.4. Các phương pháp xác định cấu trúc phức chất dạng tinh thể
1.4.1. Phương pháp hóa học – Xác định hàm lượng nguyên tố [7]
- Phân tích định lượng: Dùng phản ứng hóa học để chuyển các nguyên tố trong
phức chất thành các chất vô cơ đơn giản như kim loại, ion kim loại, oxyd kim loại,
muối, N2 , CO2, H2O hoặc một hợp chất đặc trưng rồi định lượng các sản phẩm đó


10

bằng phương pháp khối lượng, phương pháp thể tích, phương pháp chuẩn độ hay các
phương pháp hóa lý: Phổ hấp thụ nguyên tử, sắc ký khí …
Từ đó xác định hàm lượng ion trung tâm và phối tử trong phân tử phức.
1.4.2. Phương pháp phân tích nhiệt [7]

của các tương tác giữa các phân tử trong tinh thể.
1.4.4. Phương pháp đo phổ hấp thụ hồng ngoại [8]
Khi các sóng điện từ của vùng hồng ngoại tác dụng lên hệ gồm những nguyên tử
liên kết với nhau thì biên độ các dao động của liên kết sẽ tăng lên. Khi đó phân tử sẽ
hấp thụ những tần số của bức xạ hồng ngoại có năng lượng tương ứng với hiệu giữa
các mức năng lượng dao động.
Phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức chất cho ta những thông tin về kiểu và mức
độ của những biến đổi của phối tử xảy ra khi nó nằm ở trạng thái liên kết phối trí, về
cấu trúc của phân tử, về đối xứng của cầu phối trí, về độ bền của liên kết kim loạiphối tử, về độ đồng nhất của chất, v.v...
1.4.5. Một số phương pháp khác [8]
- Phương pháp từ: Dựa vào việc đo độ cảm từ và momen từ của phức chất khi
đặt trong điện từ trường có thể giúp chúng ta suy luận về cấu trúc của phức chất, suy
đoán tính chất liên kết trong phức chất, xác định mức oxy hóa của nguyên tử trung
tâm.
- Phương pháp đo độ dẫn điện: Nguyên tắc của phương pháp này là có thể xác
lập một trị số trung bình mà độ dẫn điện mol của dung dịch phức chất dao động quanh
chúng. Từ đó có thể suy luận về cấu trúc, độ bền, dung lượng phối trí của các phối tử
phức chất.
1.5. Ứng dụng của phức kẽm - NAC trong y - dược
Phức kẽm là một hợp chất có chứa một hoặc nhiều ion kẽm được liên kết với các
phối tử hợp chất hữu cơ. Khi đưa vào cơ thể, các liên kết giữa ion kẽm và phân tử
hữu cơ phân hủy dễ dàng cho phép các ion kẽm được tự do hấp thu vào máu [21].
Có rất nhiều hợp chất hữu cơ có thể tạo phức với kẽm, bao gồm cả các amino
acid, trong đó phải kể đến NAC. Phức chất NAC - kẽm có lợi thế hơn các amino acid
khác vì nhiều trường hợp đòi hỏi phải bổ sung kẽm được hưởng lợi thêm từ việc bổ
sung NAC. Ví dụ như:


12


1.6.1. Nghiên cứu của M. Takaya và cộng sự (2005) [20]
Nghiên cứu này tổng hợp phức chất kẽm - NAC đi từ nguyên liệu ban đầu là
NAC và Zn(OH) 2. Cụ thể như sau:

Hình 1.9 : Tổng hợp phức kẽm với NAC theo M. Takaya
Hỗn hợp gồm N-acetyl-L-cystein, Zn(OH)2 và nước cất được nghiền trộn bằng
chày cối mã não ở nhiệt độ phòng trong 5 phút. Hỗn hợp được để ở nhiệt độ phòng
trong 2 ngày, sau đó sấy chân không với anhydrid silicic trong hộp kín 1 ngày để thu
được sản phẩm là bột kết tinh trắng. Hiệu suất 93%.
Nhận xét: Quy trình này có ưu điểm là không tốn dung môi, thực hiện phản ứng
trong lượng rất ít nước, hiệu suất rất cao (93%). Tuy nhiên nhược điểm của quy trình
này là cần dùng chày cối mã não, quá trình nghiền trộn được thực hiện thủ công, kém
chính xác, thời gian phản ứng rất lâu (2 ngày) và quá trình xử lý phức tạp. Hơn nữa
nghiên cứu này chưa chỉ ra được cấu trúc cụ thể của sản phẩm mà mới chỉ ra được
công thức phân tử của sản phẩm.
1.6.2. Nghiên cứu của Y. Adachi và cộng sự (2007) [11]
Adachi và cộng sự đã tiến hành tổng hợp phức chất của kẽm và NAC đi từ nguyên
liệu ban đầu là NAC và Zn(OH) 2. Sơ đồ phản ứng như sau:

Hình 1.10: Tổng hợp phức kẽm với NAC theo Y. Adachi
Phản ứng được thực hiện với tỷ lệ 1:1 trong dung môi là nước, pH=4-5. Sau khi
khuấy qua đêm, hỗn hợp được thêm cồn, lọc, rửa tủa, sấy chân không thu được sản
phẩm cuối cùng.


14

Cấu trúc sản phẩm được xác định bằng phương pháp phân tích nguyên tố (C,H,O)
và phương pháp đo phổ hồng ngoại (IR). Kết quả cấu trúc được xác định như hình
1.10.

suốt không màu (pH=5). Dung môi được loại bỏ dưới áp suất thấp thu được sản phẩm
(3).
Nhận xét: Phản ứng thực hiện tương đối an toàn và dễ dàng do sử dụng ít hóa
chất độc hại. Các nguyên liệu sử dụng cho phản ứng rẻ tiền và dễ kiếm. Tuy nhiên
trong nghiên cứu của X. Xie và cộng sự chưa chỉ ra được cấu trúc của sản phẩm tạo
thành sau quy trình này mà chỉ khẳng định là trong công thức có vòng phức 5 cạnh.
1.6.5. Nhận xét chung
Các nghiên cứu của các tác giả trên đã có nhiều hướng đi trong tổng hợp phức
chất kẽm - NAC, tuy nhiên lại có sự không thống nhất trong kết quả phân tích cấu
trúc của sản phẩm.
Trong nghiên cứu này chúng tôi thực hiện theo phương pháp của X. Xie và M.
Takaya do nhận thấy có nhiều ưu điểm trong quy trình cũng như phù hợp với điều
kiện phòng thí nghiệm