Luận án Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp Berberin Clorid của Nguyễn Minh Ngọc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN MINH NGỌC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP BERBERIN CLORID CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM & BÀO CHẾ MÃ SỐ: 62720402 Người hướng dẫn khoa học: GS. Nguyễn Đình Luyện HÀ NỘI – 2021 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là một phần công trình nghiên cứu của một tập thể mà tôi là thành viên. Tôi được toàn bộ các thành viên đồng ý cho phép sử dụng các số liệu trong luận án. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác.

Nguyễn Minh Ngọc LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. Nguyễn Đình Luyện người Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ, dìu dắt, chỉ bảo, động viên, khích lệ tôi để tôi có động lực hoàn thành luận án này. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Văn Hải, TS.

Nguyễn Văn Giang, TS. Nguyễn Thị Hường, TS. Đào Nguyệt Sương Huyền đã quan tâm đặc biệt, hỗ trợ tôi đa cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn PGS.

Nguyễn Đăng Hòa, GS. Nguyễn Hải Nam, PGS. Từ Minh Koóng, PGS. Đàm Thanh Xuân, PGS.

Đinh Thị Thanh Hải đã cho tôi những gợi ý quý báu trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn toàn thể các Thầy, Cô giáo tại Bộ Môn công nghiệp Dược, trường Đại Học Dược Hà Nội, Ban giám hiệu trường Cao Đẳng Dược TW Hải Dương, Bộ môn Bào chế, Phòng nghiên cứu khoa học, phòng tài chính kế toán trường Cao Đẳng Dược TW Hải Dương, đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến sự giúp đỡ, cộng tác của các Thầy cô, anh chị của Quý cơ quan: Cục khoa học công nghệ và đào tạo – Bộ Y Tế, Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung Ương, Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm khoa học và Công Nghệ Việt Nam, Khoa hóa học – Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Bộ môn Dược lý – Đại học Dược Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, Phòng tổ chức Cán bộ, các Phòng chức năng, Bộ môn chuyên ngành công nghệ Dược phẩm và Bào chế thuốc – Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn PGS. Nguyễn Thị Song Hà, PGS.Nguyễn Thị Thanh Duyên, TS. Đỗ Hồng Quảng, TS. Nguyễn Trần Linh, TS.

Đỗ Huy Hoàng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các học viên cao học, các thế hệ sinh viên dược đã cùng tôi làm việc để hoàn thành được những kết quả trong luận án. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bố mẹ, anh chị người thân và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi suốt những năm qua. Nguyễn Minh Ngọc MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

1 DANH MỤC CÁC BẢNG. 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ. Khái quát chung về berberin clorid. Đặc điểm cấu trúc hóa học.

Ứng dụng trong lâm sàng. Phương pháp sản xuất berberin. Phương pháp chiết xuất từ dược liệu. Phương pháp tổng hợp hóa học.

Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp berberin. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nguyên liệu, thiết bị. Thiết bị, dụng cụ.

Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Tổng hợp hóa học và tinh chế sản phẩm, khảo sát các thông số tối ưu. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết.

Phương pháp xác định cấu trúc hóa học. Phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu berberin clorid. Phương pháp nghiên cứu độ ổn định của nguyên liệu tổng hợp được. Phương pháp thử độc tính cấp của nguyên liệu tổng hợp được.

THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ. Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô phòng thí nghiệm. Phương pháp tổng hợp berberin clorid thông qua trung gian homopiperonylamin hydroclorid. Phương pháp mới tổng hợp berberin clorid từ 2,3- dimethoxybenzaldehyd qua chất trung gian 2,3-dimethoxybenzaldoxim.

So sánh các phương pháp tổng hợp berberin clorid ở quy mô phòng thí nghiệm. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc hóa học của các chất tổng hợp được .1 Kiểm tra độ tinh khiết. Khẳng định cấu trúc sản phẩm tổng hợp được. Xây dựng quy trình tinh chế berberin clorid quy mô phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam V.

Quy trình tiến hành. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh chế theo tiêu chuẩn DĐVN V. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế berberin clorid quy mô 100 g/mẻ.1 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal.

Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4-methylendioxy- β-nitrostyren (61). Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3- dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31). Tinh chế sản phẩm berberin thô đạt tiêu chuẩn theo Dược điển Việt Nam V ở quy mô 100 g/mẻ. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế berberin clorid quy mô 500 g/mẻ.

Giai đoạn 1 - tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal. Giai đoạn 2 - tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4- methylendioxy-β-nitrostyren (61) với tác nhân khử Fe. Giai đoạn 3 - tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3- dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) từ homopiperonylamin hydroclorid (6a). Giai đoạn 4 - tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N- (2,3-dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31).

Tinh chế sản phẩm berberin quy mô 500g/mẻ. Đề xuất tiêu chuẩn cơ sở của nguyên liệu berberin clorid tổng hợp. Kết quả nghiên cứu độ ổn định và thử độc tính cấp của nguyên liệu berberin tổng hợp. Kết quả nghiên cứu độ ổn định.

Kết quả thử độc tính cấp của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được. Một số bàn luận về quy trình tổng hợp. Về quy trình tổng hợp quy mô thí nghiệm. Về phương pháp tổng hợp berberin mới.

Về quy trình tổng hợp quy mô 500g/mẻ. Bàn luận về quá trình tổng hợp hóa học, tinh chế và độ ổn định của nguyên liệu berberin clorid tổng hợp được. Về các quá trình tổng hợp chất trung gian và sản phẩm cuối. Cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp được.

Về độ ổn định của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được. Về tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được. Về độc tính cấp của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được. 148 Kết luận và kiến nghị.

151 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ac Acetyl ACC Acetyl coenzym-A carboxylase AChE Acetylcholinesterase ADN Acid deoxyribonucleic AR Tiêu chuẩn phân tích (Analytical Reagent) AMPK Protein kinase được hoạt hóa bởi adenosin monophosphat (Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase) BBR Berberin clorid BChE Butyrylcholinesterase Bu n-Butyl COX Cyclooxygenase db Tỷ trọng biểu kiến DCM Dicloromethan DĐVN Dược điển Việt Nam DMSO Dimethyl sulfoxid đvC đơn vị Carbon Et Ethyl FBG Đường huyết lúc đói (Fasting Blood Glucose) HbA1c Hemoglobin A1c HPMC Hydroxypropyl methyl cellulose LDL Lipoprotein tỉ trọng thấp (Low Density Lipoprotein) LDLR Thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp LPS Phân tử gồm lipid và polysaccharid (Lipopolysaccharide) m/z Tỉ lệ khối lượng trên điện tích MAO Monoamin-oxidase mARN Acid ribonucleic thông tin (Messenger Ribonucleic Acid) MD Kháng nguyên biệt hóa myeloid (Myeloid Differentiation) Me Methyl MHz Megahertz MMP Proteinkinase kim loại trong chất nền ngoại bào (Matrix Metalloproteinkinase) MS Phổ khối (Mass Spectrometry) NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) PBG Đường huyết sau bữa ăn (Postprandial blood glucose) Ph Phenyl Rf Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng T2MD Đái tháo đường typ 2 TC Tổng nồng độ cholesterol toàn phần (Total Cholesterol) TFA Acid trifluoroacetic TG Triglycerid THF Tetrahydrofuran Tlag Thời gian tiềm tàng TLR Thụ thể giống Toll (Toll - like receptor) Ts p-Toluensulfonyl (tosyl) OECD Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development;) ICH Hội đồng quốc tế về hài hòa các yêu cầu kỹ thuật về dược phẩm cho con người (International Conference on Harmonization) LD50 Liều lượng gây chết 50% (Lethal Dose 50%) IPA Isopropannol DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Danh mục dung môi, hóa chất. Danh mục thiết bị, dụng cụ .1 Kết quả tổng hợp chất 61 theo 2 phương pháp .2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol nitromethan/piperonal tới hiệu suất phản ứng .3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng .4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng .5 Kết quả tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) theo 5 phương pháp .6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa NaBH4 và 3,4- methylendioxy-β-nitrostyren (61) đến hiệu suất phản ứng.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của xúc tác cho phản ứng khử hóa.8 Kết quả tổng hợp chất 31 theo 2 phương pháp .9 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa aldehyd và chất 6a.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các bazơ khác nhau đến hiệu suất phản ứng ngưng tụ .11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng .12 Kết quả tổng hợp berberin clorid (1) theo 2 phương pháp .13 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol đến hiệu suất phản ứng .14 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tác nhân khử hóa đến hiệu suất phản ứng tổng hợp 63.

So sánh các phương pháp tổng hợp berberin clorid từ các nguyên liệu khác nhau .17 Đặc điểm sắc ký lớp mỏng của các hợp chất tổng hợp được .18 Nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất tổng hợp được .19 Kết quả phân tích cấu trúc 61 .20 Kết quả phân tích cấu trúc 62 .21 Kết quả phân tích cấu trúc 63 .22 Kết quả phân tích cấu trúc 25a .23 Kết quả phân tích cấu trúc 6a .24 Kết quả phân tích cấu trúc 31 .25 Kết quả phân tích cấu trúc 1 .26 Ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất kết tinh Berberin clorid .27 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quy trình tinh chế .28 Kết quả kiểm nghiệm berberin clorid theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam V .29 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 61 với tác nhân NaOH ở quy mô 100 g/mẻ .30 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 6a .31 Kết quả khảo sát nhiệt độ phản ứng .32 Kết quả khảo sát tỷ lệ mol chất 61 : sắt .33 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng .34 Kết quả khảo sát dung môi .35 Kết quả khảo sát tỷ lệ alcol : nước.36 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình cải tiến tổng hợp chất 6a quy mô 100g/mẻ.37 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 31 .