Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, tuy đã có nhiều công trình công bố qui trình điều chế felodipin (với nguồn nguyên liệu đầu, hệ xúc tác, dung môi phản ứng…khác nhau), nhưng phần lớn các công bố này khi áp dụng sản xuất vẫn còn nhiều bất cập, ví dụ hiệu suất không cao, nguyên liệu không sẵn có, điều kiện tiến hành không thực hiện được với trang thiết bị sẵn có trong nước.
1 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐOÀN TP. HỒ CHÍ MINH TP. HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH VƯỜN ƯƠM SÁNG TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ * BÁO CÁO NGHIỆM THU BÁO CÁO NGHIỆM THU TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỔNG HỢP FELODIPIN TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỔNG HỢP FELODIPIN Chủ nhiệm đề tài: TRẦN BỘI CHÂU Cơ quan chủ trì: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2011 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài: Tối ưu hóa điều kiện phản ứng tổng hợp Felodipin Chủ nhiệm đề tài/dự án: Trần Bội Châu Cơ quan chủ trì: Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ Thời gian thực hiện: 12/2009 -12/2010 Kinh phí được duyệt: 80.000.000 Kinh phí đã cấp: 62.250.000 theo TB số: 327/HĐ - SKHCN ngày 23/12/2009 2. Mục tiêu Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng trong qui mô phòng thí nghiệm để tổng hợp felodipin đạt tiêu chuẩn dược dụng (BP-2009). Đề tài nhằm làm tiền đề cho sự xây dựng qui trình sản xuất ở mức độ lớn hơn (pilot), từ đó có thể ứng dụng vào sản xuất công nghiệp góp phần phát triển ngành công nghiệp Hóa dược nước nhà. Cụ thể - Chọn phương pháp với nguồn nguyên liệu để điều chế felodipin phù hợp điều kiện trang thiết bị, hóa chất sẵn có. - Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng, tinh chế để thu được felodipin hiệu suất cao, đạt tiêu chuẩn dược dụng 3. Nội dung Hiện nay, tuy đã có nhiều công trình công bố qui trình điều chế felodipin (với nguồn nguyên liệu đầu, hệ xúc tác, dung môi phản ứng…khác nhau), nhưng phần lớn các công bố này khi áp dụng sản xuất vẫn còn nhiều bất cập, ví dụ hiệu suất không cao, nguyên liệu không sẵn có, điều kiện tiến hành không thực hiện được với trang thiết bị sẵn có trong nước. Vì vậy, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm - Chọn một phương pháp điều chế felodipin phù hợp điều kiện trang thiết bị, hóa chất sẵn có. - Tối ưu hóa một số điều kiện phản ứng theo mô hình Box-Behnken với sự hỗ 2 trợ của phần mềm JMP 4.0 để thu felodipin có hiệu suất cao - Kiểm nghiệm sản phẩm theo một số tiêu chuẩn về định tính và định lượng trong BP 2009 4. Sản phẩm của đề tài: - Quy trình điều chế Felodipin với các thông số tối ưu : thực hiện được ở quy mô phòng thí nghiệm cho sản phẩm đạt tiêu chuẩn dược dụng - Bài báo đăng trong tạp chí chuyên ngành (Tạp chí Dược học hoặc Tạp chí Hóa học) - Soạn bài thực hành sau đại học dùng cho công nghệ hóa học, hóa dược 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ FELODIPIN 1.1.1 Tên khoa học và tính chất của felodipin [6] Tên IUPAC: 3-ethyl-5-methyl 4-(2,3-diclorophenyl)-2,6-dimethyl-1,4- dihydropyridin-3,5-dicarboxylat. Công thức cấu tạo: Công thức phân tử: C 18 H 19 Cl 2 NO 4 Tính chất: Tinh thể màu trắng đến vàng nhạt, không tan trong nước (19,17mg/l ở 25 o C), tan hoàn toàn trong aceton, ancol, dicloromethan. Nhiệt độ nóng chảy: 145 o C. Khối lượng phân tử: 384.26g/mol. Bảo quản:ở nhiệt độ phòng dưới 30 o C, tránh ẩm và tránh ánh sáng. Dược động học Hấp thu: sinh khả dụng của felodipin khoảng 15% và không phụ thuộc vào liều điều trị. Phân bố: felodipin liên kết mạnh với protein huyết tương khoảng 99%. Chủ yếu gắn với albumin. Chuyển hóa: felodipin phần lớn được chuyển hóa qua gan. Tất cả các chuyển hóa được xác định không có hoạt tính. 5 Thải trừ: khoảng 70% liều dùng được bài tiết dưới dạng chuyển hóa trong nước tiểu. Felodipin có độ thanh thải cao với độ thanh thải trung bình trong máu là 1200ml/phút. Thời gian bán thải trung bình ở pha cuối là 14 giờ. Không có sự tích lũy đáng kể khi điều trị dài hạn. Tác dụng dược lý Felodipin là một chất ức chế kênh calcium chọn lọc trên mạch máu, làm giảm áp lực máu động mạch do làm giảm sức cản mạch máu toàn thân. Do có tính chọn lọc cao trên cơ trơn của tiểu động mạch nên khi sử dụng ở liều điều trị không tác dụng trực tiếp lên tính co bóp và dẫn truyền của cơ tim. Felodipin có tác dụng lợi tiểu, thải trừ natri nhẹ và không gây ứ dịch trong cơ thể. Felodipin có hiệu quả ở tất cả các mức độ tăng huyết áp. Felodipin có tác dụng chống đau thắt ngực và chống thiếu máu cục bộ do cải thiện sự cân bằng cung-cầu oxi cơ tim. Felodipin có hiệu quả và dung nạp tốt trên người lớn không kể tuổi tác, chủng tộc, và khi bệnh nhân có bệnh lý khác cùng lúc như suy tim sung huyết, hen, các bệnh phổi tắt nghẽn khác,… Tác dụng phụ: có thể gây đỏ bừng mặt, nhức đầu, đánh trống ngực, choáng váng, mệt mỏi thoáng qua. Hạ huyết áp, phù, dị ứng da (ngứa, phát ban,…) Một số chế phẩm chứa felodipin: viên nén 2,5mg; 5mg; 10mg. 1.1.2. Tiêu chuẩn felodipin dược dụng B.P 2009 [14] Mô tả Felodipin chứa không dưới 99,0% và không nhiều hơn 101,0% đương lượng felodipin tính trên khối lượng sấy khô. Tính chất Tinh thể trắng đến vàng nhạt, thực tế không tan trong nước, tan hoàn toàn trong aceton, methanol và dicloromethan. 6 Định tính A: Hòa tan 50mg felodipin trong methanol và pha loãng tới vạch trong bình định mức 100ml. Hút 3ml dung dịch vừa pha tiếp tục pha loãng trong methanol đến vạch định mức 100ml. Kiểm tra ở bước sóng 220-400nm, dung dịch có 2 đỉnh hấp thụ cực đại ở bước sóng 361nm và 238nm là 0,34-0,36. B: Khảo sát bằng quang phổ hồng ngoại rồi so sánh với phổ hồng ngoại của felodipin chuẩn. C: khảo sát bằng sắc ký lớp mỏng tráng silicagel GF 254 - Dung dịch thử: hòa tan 10mg chất thử trong 10ml methanol. - Dung dịch đối chiếu (a): hòa tan 10mg felodipin chuẩn trong 10ml methanol. - Dung dịch đối chiếu (b): hòa tan 5mg nifedipin chuẩn trong 5ml dung dịch đối chiếu (a). - Chấm mỗi dung dịch 5µl. Khai triển trên bản mỏng với đường đi của dung môi là 15cm, hệ dung môi là ethyl acetat : cyclohexan (40:60). Làm khô bản mỏng trong không khí và kiểm tra dưới ánh sáng 254nm. Vết chính trên sắc ký thu được của dung dịch thử tương tự về vị trí, độ phát quang và kích thước so với dung dịch đối chiếu (a). Kết quả sẽ không có giá trị nếu dung dịch đối chiếu (b) cho 2 vết không rõ ràng. D: hòa tan 150mg chất thử trong hỗn hợp 25ml 2-methyl-2-propanol và 25ml dung dịch acid percloric. Thêm 10ml ceri sulphat 0,1M để yên 15 phút. Thêm 3,5ml NaOH đậm đặc và trung hòa bằng NaOH loãng. Lắc với 25ml dicloromethan. Làm bay hơi lớp dưới đến khô trong bồn chứa nitrogen (chất cặn bã được dùng để thử các chất liên quan). Pha loãng 20mg chất cặn bã trong 50ml methanol. Hút 2ml dung dịch vừa pha cho vào bình định mức 50ml pha loãng đến vạch định mức. Kiểm tra ở khoảng phổ 220-400nm. Dung dịch có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 273nm. 7 Thử Dung dịch S: hòa 1g chất thử trong 20ml methanol. Dung dịch S phải trong suốt. Độ hấp thu dung dịch S ở bước sóng 440nm không lớn hơn 0,1. Những tạp chất liên quan: khảo sát bằng sắc ký lỏng Dung dịch thử: hòa 25mg chất thử trong 50ml pha động. Dung dịch đối chiếu (a): hòa 1ml dung dịch thử trong 100ml pha động. Dung dịch đối chiếu (b): hòa 1ml dung dịch đối chiếu (a) trong 10ml pha động. Dung dịch đối chiếu (c): hòa 50mg chất cặn bã thu được ở định tính D (tạp chất A) và 25 mg felodipin chuẩn trong 50ml pha động. Hút 1ml pha loãng thành 100ml trong pha động. Quy trình sắc ký được tiến hành như sau: • Cột sắc ký bằng thép không gỉ dài 0,125-0,15m, đường kính trong 4mm được nhồi với octadecylsilyl silicagel kích thước hạt 5µm. • Pha động: hỗn hợp methanol: acetonitril : dung dịch đệm phosphat pH=3 (0,8g/l H 3 PO 4 và 8g/l NaH 2 PO 4 ) theo tỷ lệ 20:40:40. • Phát hiện ở bước sóng 254nm. • Bơm 20µl dung dịch đối chiếu (c). Điều chỉnh độ nhạy của hệ thống sao cho chiều cao của 2 peak không nhỏ hơn 20% tổng chiều cao của sắc ký đồ. Sự phân giải giữa peak thứ nhất (tạp chất A) và peak felodipin nhỏ nhất là 2,5. Hai peak khác có thể quan sát được tương ứng với tạp chất B và tạp chất C. Các chất rửa giải theo thứ tự: tạp A, tạp B, felodipin và tạp C. • Bơm 20µl dung dịch thử, 20µl dung dịch đối chiếu (a) và 20µl dung dịch đối chiếu (b), tiếp tục sắc ký lần thứ 2, thời gian lưu của felodipin là 12 phút. 8 • Trên sắc ký đồ của dung dịch thử: tổng diện tích của tạp B và C không lớn hơn diện tích của peak đặc trưng trong sắc ký đồ của dung dịch đối chiếu (a) (1.0%). Đối với mỗi tạp chất có diện tích peak không lớn hơn diện tích peak đặc trưng trong sắc ký đồ ở dung dịch đối chiếu (b) (0.1%). Tổng diện tích các peak tạp chất không lớn hơn 3 lần diện tích của peak đặc trưng trên sắc ký đồ của dung dịch đối chiếu (b) (0.3%). Bỏ qua peak có diện tích nhỏ hơn 0,2 lần peak đặc trưng trong sắc ký đồ của dung dịch đối chiếu (b) (0.02%) Mất khối lượng do sấy khô: khối lượng không giảm quá 0.5% xác định trên 1.000g chế phẩm đã sấy khô ở 105 o C trong 3 giờ. Tro sulphate: không lớn hơn 0.1% trên 1.0g chế phẩm Định lượng: hòa tan 0.160g trong 25ml 2-methyl-2-propanol và 25ml dung dịch percloric acid. Thêm 0.05ml ferroin. Chuẩn độ với ceri sulphat 0.1M cho đến khi mất màu hồng. Tạp chất A. ethyl methyl 4-(2,3-dichlorophenyl)-2,6-dimethylpyridin-3,5-dicarboxylat. . B. R = CH 3 : dimethyl 4-(2,3-diclorophenyl)-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridin-3,5- dicarboxylat 9 C. R = C 2 H 5 : diethyl 4-(2,3-diclorophenyl)-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridin-3,5- dicarboxylat. 1.1.3. Các phương pháp tổng hợp felodipin Felodipin là dẫn chất thuộc dãy hợp chất có khung cơ bản 1,4- dihydropyridin(1,4-DHPs). Các dẫn chất thuộc dãy này ngày nay được xác định là những thuốc quan trọng, chủ yếu trong điều trị đau thắt ngực và tăng huyết áp. Một vài đại diện thuộc nhóm này như nifedipin, felodipin, nicardipin và amlodipin… được đưa ra thị trường dược phẩm toàn thế giới. Các dẫn chất này được tổng hợp chủ yếu theo 2 phương pháp sau: 1.1.3.1 Phương pháp Hantzsch Phương pháp này được công bố lần đầu tiên bởi Arthur Hantzsch in 1882 sơ đồ 1 [8]. Phản ứng tổng hợp đầu tiên các dẫn chất 1,4-dihydropyridin thông qua phản ứng ngưng tụ đóng vòng từ 3 thành phần ester của acetoacetic, aldehyd và NH 3 . COOR CH 3 O CHO + NH 3 N H COOR'ROOC H 3 C CH 3 2eq Sơ đồ 1.1. Phản ứng Hantzsch tổng hợp dẫn chất 1,4-dihydropyridin Nhược điểm: Phản ứng Hantzsch thường cho hiệu suất thấp, do vậy nhiều sự thay đổi bổ sung để nâng cao hiệu suất cho phản ứng trên đã được nghiên cứu. Chỉ thích hợp sử dụng để điều chế các dẫn chất có tính đối xứng (như nifedipin) 1.1.3.2 Phương pháp Knoevenagel (1898) [8] Phương pháp này bao gồm 2 giai đoạn: 10 [...]... H0 Thông số đáp ứng của ma trận quy hoạch thực nghiệm là hiệu suất phản ứng Kết quả thu được từ 30 thí nghiệm sẽ được xử lý bằng phần mềm JMP, từ đó giúp xác định được mối tương quan giữa các yếu tố nhiệt độ, tỉ lệ mol, thời gian đối với hiệu suất phản ứng, đồng thời xây dựng được phương trình hồi quy và dự đoán điều kiện phản ứng cho hiệu suất tối ưu Tiến hành phản ứng 3 lần ở điều kiện đã dự đoán... thiết bị và điều kiện phản ứng đơn giản nên quá trình triển khai sản xuất lớn sau này là khả thi - Theo các tài liệu, hiệu suất có thể thay đổi từ 25-86% tùy theo các phương pháp và điều kiện tiến hành phản ứng 1.1.4 Cơ sở lựa chọn phương pháp tổng hợp felodipin • Từ các tài liệu thu thập được, nhận thấy các nghiên cứu đa phần sử dụng phương pháp Knoevenagel, trong đó phản ứng tổng hợp felodipin được... việc tách chiết - Với phản ứng nhiệt cộng vòng: Phản ứng cộng vòng này không cần dùng xúc tác nhưng thời gian phản ứng lâu (12 giờ) (US Pat 6,858,747B2) hoặc 24 giờ (US Pat 4,600,778) nhưng hiệu suất felodipin thu được không cao - Với xúc tác bazơ: Phản ứng có quy trình đơn giản, việc tinh chế sản phẩm dễ dàng và hiệu suất thu được tương đối cao (khoảng 85%) ⇒ Vì vậy, việc tổng hợp felodipin sẽ được tiến... trình hồi quy đối với thực nghiệm 2.2.6 Tinh chế 2.2.6.1 Tinh chế M.B.I Sau phản ứng tổng hợp M.B.I ta thu được một hỗn hợp gồm nguyên liệu đầu còn dư sau phản ứng, M.B.I dưới dạng đồng phân E và Z Nếu đem cả hỗn hợp này tiếp tục cho phản ứng thì hiệu suất tạo felodipin đạt tiêu chuẩn dược dụng sẽ không cao, lẫn nhiều tạp khó tách nên cần phải tinh chế tách M.B.I ra khỏi hỗn hợp Dựa vào tính chất vật... vào 1ml etanol, tỷ lệ xúc tác của pyridin so với M.B.I là 1:10, ở nhiệt độ phản ứng là 80 oC, các phản ứng này được thực hiện ở những khoảng thời gian 4, 6, 8, và 10 giờ Tất cả các phản ứng trên đều được thực hiện trong bình phản ứng 4 chỗ cài đặt tốc độ khuấy 185 vòng/phút Để đánh giá phản ứng, tất cả các hỗn hợp sau phản ứng được định mức bằng etanol tuyệt đối đến 10ml, sau đó tiến hành sắc ký lớp... hoặc thay đổi so với điều kiện phản ứng trong các tài liệu tham khảo sao cho hiệu suất sản phẩm tạo thành cao, tỉ lệ tạp chất ít và hiệu quả về kinh tế 2.2.5 Bố trí thí nghiệm và xác định các thông số tối ưu bằng cách sử dụng phần mềm JMP Sau khi xác định sơ bộ hiệu suất phản ứng ở các điều kiện thăm dò và giới hạn khoảng khảo sát của các yếu tố ảnh hưởng, để tìm ra được thông số phản ứng mà hiệu suất... acid acetic so với 2,3diclorobenzaldehyd là 1:10, ở nhiệt độ phản ứng là 60 oC, các phản ứng này được thực hiện ở những khoảng thời gian 4, 6, 8, và 10 giờ 22 Tất cả các phản ứng trên đều được thực hiện trong bình phản ứng 4 chỗ có gắn hệ thống sinh hàn và cài đặt tốc độ khuấy 185 vòng/phút Để đánh giá phản ứng, tất cả các hỗn hợp sau phản ứng được lấy ra 10µl bằng micropipet và pha thêm isopropyl ancol... so với nguyên liệu ban đầu cho tất cả các phản ứng 2.2.4.1 Nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ phản ứng thấp cho hiệu suất thấp, tuy nhiên nhiệt độ cao có thể tạo nhiều sản phẩm phụ gây khó khăn cho quá trình tinh chế, vì vậy cần phải khảo sát phản ứng ở khoảng nhiệt độ thích hợp sao cho hiệu suất phản ứng cao và sản phẩm 23 phụ ít Theo US Pat 5,310,917 cho rằng phản ứng có thể tiến hành ở nhiệt độ khoảng từ... của vết sắc ký thu được 2.2.3 Xác định và giới hạn khoảng khảo sát của các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp M.B.I từ 2,3-dichlorobenzaldehyd và methyl acetoacetat Có rất nhiều các tác nhân ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng của giai đoạn này như: nhiệt độ, tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng, thời gian, tỉ lệ chất xúc tác so với nguyên liệu ban đầu, hệ xúc tác…Do điều kiện phòng thí nghiệm chưa có... Các yếu tố mã hóa sẽ nhận 2 giá trị -1 và +1 tương ứng với mức trên và mức dưới của mức cơ sở (Bảng 2.2.) Bảng 2.2 Mã hóa các yếu tố ảnh hưởng Các mức Yếu tố X1 X2 X3 Nhiệt độ phản ứng (°C) Tỉ lệ mol các chất phản ứng Thời gian phản ứng (giờ) Mức dưới -1 Mức cơ sở 0 Mức trên+1 T M H t0 m0 h0 T M H 25 Trong đó: t0 = t+T ; 2 m= m+M ; 2 h0 = h+H 2 Ma trận thực nghiệm thu được gồm 30 thí nghiệm (Bảng 2.3), . KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ * BÁO CÁO NGHIỆM THU BÁO CÁO NGHIỆM THU TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỔNG HỢP FELODIPIN TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỔNG HỢP FELODIPIN Chủ nhiệm đề tài: TRẦN. 62.250.000 theo TB số: 327/HĐ - SKHCN ngày 23/12/2009 2. Mục tiêu Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng trong qui mô phòng thí nghiệm để tổng hợp felodipin đạt tiêu chuẩn dược dụng (BP-2009). Đề tài nhằm. trang thiết bị, hóa chất sẵn có. - Tối ưu hóa một số điều kiện phản ứng theo mô hình Box-Behnken với sự hỗ 2 trợ của phần mềm JMP 4.0 để thu felodipin có hiệu suất cao - Kiểm nghiệm sản phẩm