Nghiên cứu tổng hợp L-dopa từ L-tyrosin

  • Số trang: 60 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 33 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VŨ ĐỨC HOÀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP L-DOPA TỪ L-TYROSIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VŨ ĐỨC HOÀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP L-DOPA TỪ L-TYROSIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: DS. Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2013 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm việc khẩn trương được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu tổng hợp L-dopa từ nguyên liệu trong nước”. Với tất cả sự kính trọng, trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Luyện đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi nghiên cứu thực hiện khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới DS. Phạm Thị Hiền, DS. Nguyễn Văn Giang và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa dược - Bộ môn Công nghiệp Dược đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa qua. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả thầy, cô thuộc Bộ môn Công nghiệp Dược, cũng như các thầy, cô trong trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này và đã dạy bảo tôi tận tình trong suốt năm năm học. Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi, đặc biệt là bố mẹ tôi và lời cảm ơn chân thành đến bạn bè tôi, là nguồn động lực không thể thiếu, luôn bên tôi giúp đỡ tôi suốt thời gian đi học và trong suốt quá trình thực hiện đề tài Khóa luận tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 21 tháng 5 năm 2013 Sinh viên Vũ Đức Hoàn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1 Chương 1: TỔNG QUAN .........................................................................................2 1.1. Tổng quan về bệnh Parkinson ..........................................................................2 1.1.1. Định nghĩa và sinh lý bệnh Parkinson ........................................................2 1.1.2. Triệu chứng .................................................................................................4 1.2. Tổng quan về L-dopa .........................................................................................5 1.2.1. Cấu trúc hóa học .........................................................................................5 1.2.2. Tính chất lý hoá...........................................................................................6 1.2.3. Tác dụng dược lý và chỉ định ......................................................................6 1.2.4. Các phương pháp sản xuất L-dopa .............................................................8 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................15 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị ...............................................................................15 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu .........................................................15 2.1.2. Thiết bị, máy móc và dụng cụ nghiên cứu ................................................16 2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................17 2.3. Phương pháp thực nghiệm ..............................................................................18 2.3.1. Thực hiện các phản ứng hoá học để tổng hợp L-dopa ..............................18 2.3.2. Sử dụng các phương pháp vật lý, hoá lý để chiết tách và tinh chế các sản phẩm tạo thành. ...................................................................................................18 2.3.3. Phương pháp phân tích cấu trúc................................................................18 Chương 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...............................20 3.1. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................20 3.1.1. Tổng hợp (2S)- methyl 2-amino-3-(4-hydroxyphenyl)propanoat ............20 3.1.2. Tổng hợp (2S)- 2-acetamido-3-(4-acetoxyphenyl)propanoat ...................22 3.1.3. Tổng hợp β-(3-acetyl-4-hydroxyphenyl)-N-acetyl-L-alanin ....................24 3.1.4. Tổng hợp L-dopa.......................................................................................27 3.2. Xác định các thông số vật lý và cấu trúc các chất trung gian và sản phẩm tạo thành ..................................................................................................................29 3.2.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy ....................................................................29 3.2.2. Kết quả phân tích phổ ...............................................................................30 3.3. Bàn luận ............................................................................................................33 3.3.1. Với phản ứng acyl hóa ..............................................................................33 3.3.2. Với phản ứng chuyển vị Fries ...................................................................34 3.3.3. Với phản ứng oxy hóa và phản ứng thủy phân .........................................34 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................................35 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ac Acetyl BB Nhân bụng bên đồi thị CÐpđ Chất đen phần đặc CÐpl Chất đen phần lưới CNpn Cầu nhạt phần ngoài CNpt Cầu nhạt phần trong GABA Acid gama amino butyric IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) KL Khối lượng MeOH Methanol MS Phổ khối lượng phân tử (Mass spectroscopy) NDÐ Nhân dưới đồi thị 1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic H-NMR resonance spectroscopy) Rf Hệ số lưu giữ (Refension of factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng TB Trung bình DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Nguyên liệu và hóa chất nghiên cứu ........................................................15 Bảng 2.2: Thiết bị, máy móc nghiên cứu .................................................................16 Bảng 2.3: Dụng cụ nghiên cứu .................................................................................17 Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ph ản ứng đến hiệu suất phản ứng acyl hóa ..............................................................................................................23 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol anhydrid acetic : ester (6) đến hiệu suất phản ứng acyl hóa ......................................................................................24 Bảng 3.3: Các thông số tốt nhất cho quy trình phản ứng tổng hợp ..........................24 Bảng 3.4: Kết quả đo nhiệt độ nóng chảy các chất trung gian và sản phẩm L-dopa ... ...................................................................................................................................29 Bảng 3.5: Kết quả phân tích phổ IR .........................................................................30 Bảng 3.6: Kết quả phân tích phổ MS .......................................................................31 Bảng 3.7: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR ..............................................................32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ đường dẫn truyền tr ực tiếp và gián tiếp của hạch nền trên ng ười bình thường và hội chứng Parkinson ..........................................................................3 Hình 3.1: SKLM của phản ứng tổng hợp (2S)- methyl 2-amino-3-(4hydroxyphenyl)propanoat (6)....................................................................................20 Hình 3.2: Sơ đồ quy trình tổng h ợp (2S)-methyl 2-amino-3-(4-hydroxyphenyl) propanoat (6) .............................................................................................................21 Hình 3.3: SKLM của phản ứng tổng hợp β-(3-acetyl-4-hydroxyphenyl)-N-acetyl-Lalanin (4) ...................................................................................................................25 Hình 3.4: Sơ đồ quy trình tổng h ợp β-(3-acetyl-4-hydroxyphenyl)-N-acetyl-L- alanin (4) ...................................................................................................................26 Hình 3.5: Sơ đồ quy trình tổng hợp L-dopa (1)........................................................28 Hình 3.6: SKLM của phản ứng tổng hợp L-dopa (1) ...............................................29 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay trên thế giới có khoảng 6,3 triệu người mắc bệnh Parkinson và rất khó xác định yếu tố nguy cơ cho bệnh này vì nguyên nhân của bệnh vẫn chưa được biết rõ. Tuổi là yếu tố nguy cơ duy nhất được biết đến hiện nay. Bệnh thường bắt đầu lúc đã trên 60 tuổi, tuy nhiên có khoảng 1/10 số bệnh nhân bị khởi bệnh trước 50 tuổi và rất hiếm khi có người khởi phát ở 30 tuổi. Tuổi càng cao càng dễ mắc bệnh Parkinson. Tuy nhiên, có một số trường hợp bệnh Parkinson (khoảng 5%) khởi phát ở người trẻ. Một số nghiên cứu cũng cho rằng những người tiếp xúc lâu dài với vài yếu tố môi trường như thuốc trừ sâu, hóa chất... có thể tăng nguy cơ phát triển bệnh Parkinson [6]. Liệu pháp điều trị bệnh Parkinson có hiệu quả nhất là levodopa (L-dopa) kết hợp với chất ức chế decarboxylase ngoại biên. Một số thuốc khác tác động tại sinap dopaminergic cũng hữu ích, đặc biệt khi phối hợp với levodopa. Ở Việt Nam, levodopa vẫn được coi là tiêu chuẩn vàng trong điều trị bệnh Parkinson. Một số thuốc thuộc nhóm đồng vận dopamin, tác dụng kích thích trực tiếp thụ thể dopamin nhưng hiệu quả giảm triệu chứng không bằng levodopa [2]. Như vậy nhu cầu sử dụng L-dopa để điều trị là rất lớn. Nhưng hiện nay ở Việt Nam, nguyên liệu L-dopa để sản xuất thuốc điều trị Parkinson đều có nguồn gốc nhập khẩu. Do vậy, để góp phần nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng Ldopa làm nguyên liệu sản xuất thuốc trong nước, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu tổng hợp L-dopa từ L-tyrosin”. Với các mục tiêu như sau:  Nghiên cứu tổng hợp được L-dopa từ L-tyrosin là nguồn nguyên liệu trong nước.  Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quy trình tổng hợp L-dopa từ L-tyrosin. 2 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về bệnh Parkinson 1.1.1. Định nghĩa và sinh lý bệnh Parkinson Bệnh Parkinson là bệnh lý thoái hóa thần kinh trung ương thường gặp ở bệnh nhân trên 60 tuổi. Bệnh gây ra do sự mất các nơron trong chất đen ở thân não, các nơron này chứa chất dẫn truyền thần kinh là dopamin. Nguyên nhân: độc chất, môi trường…[6] Các triệu chứng xuất hiện khi chất đen đã mất 80% các nơron chứa dopamin. Diễn tiến tự nhiên của bệnh là nặng dần và tử vong. Bệnh Parkinson được James Parkinson mô tả lần đầu tiên vào năm 1817: là một bệnh lý thường gặp trong các bệnh lý thoái hóa thần kinh, chỉ sau bệnh Alzheimer. Tỷ lệ mắc bệnh ở Mỹ là 107-187/100.000 người dân, người bệnh sau 65 tuổi chiếm 34%. Ở Tây Âu khoảng 100-200/100.000 người dân, còn ở Pháp chiếm 0,4% dân số từ 40 tuổi trở lên và chiếm 1,5% dân số từ 65 tuổi trở lên. Người ta còn thấy rằng 70% khởi bệnh giữa tuổi 45 và 70. Tuổi khởi bệnh trung bình thường gặp là 55 ± 11, nam nhiều hơn nữ. Ở nước ta chưa có điều tra dịch tễ về mặt bệnh này. Các tác giả cũng cho thấy bệnh lý này ít gặp ở Trung Quốc và ở Châu Phi. Song những người gốc Phi hay gốc Trung Quốc ở Mỹ thì cũng có tỷ lệ hiện mắc như dân da trắng thổ địa [2,6]. Xuất phát điểm của bệnh Parkinson và các hội chứng Parkinson là sự thiếu hụt enzym tyrosin hydroxylase (enzym chuyển hoá tyrosin thành L-dopa). L-dopa chuyển hóa thành dopamin bởi enzym dopa-decarboxylase. Như vậy, dopamin đựơc tổng hợp tại phần đặc liềm đen đi theo sợi trục bó liềm đen-thể vân và phóng thích dopamin ở thể vân gây ức chế các nơron GABA-ergic. Trong bệnh Parkinson tổn thương liềm đen dẫn đến sự thiếu hụt dopamin sinh hai hệ quả: Thứ nhất là làm cho thụ thể D2 ở nhân vỏ hến (của thể vân) không còn bị ức chế, nên sự ức chế của receptor GABA lên thể nhạt ngoài tăng lên, từ đó giảm ức chế lên vùng dưới đồi, chính vùng dưới đồi kích thích mạnh thể nhạt trong và phần lưới của liềm đen. Thể nhạt trong và phần lưới của liềm đen ức chế mạnh lên nhân 3 bụng bên, nhân bụng trước, nhân trung tâm giữa từ đó giảm kích thích lên võ não vùng trán, trước vận động và vùng vận động phụ. Thứ hai là thụ thể D1 không còn bị kích thích. Như vậy, ức chế của hệ GABA lên thể nhạt trong và phần lưới của liềm đen bị giảm, tiếp sau là hai tổ chức này gia tăng ức chế lên đồi thị. Từ hai hệ quả trên làm tăng các xung động dẫn truyền đi của hệ GABA-ergic từ thể vân và góp phần làm các động tác nghèo nàn và chậm chạp. Sự suy giảm chức năng của cầu nhạt dẫn đến sự vô động hay giảm động là biểu hiện của sự thiếu hụt dopa. Tăng trương lực cơ ngoại tháp có bản chất phản xạ do sự đáp ứng thêm vào mang tính chất pha đối với những thông điệp sinh ra khi kéo dài các cơ [6]. Hình 1.1: Sơ đồ đường dẫn truyền trực tiếp và gián tiếp của hạch nền trên người bình thường và hội chứng Parkinson 4 1.1.2. Triệu chứng Khởi đầu của bệnh thường thầm lặng với các triệu chứng không điển hình như: vô cảm, mệt mỏi, ít linh hoạt nên thông thường dễ nhầm với trầm cảm. Khoảng 80% số ca dấu hiệu làm cho bệnh nhân hoặc người xung quanh để ý là run. Từ đó gợi ý tìm các dấu hiệu khác. Ðến giai đọan toàn phát có 3 dấu hiệu chính sau: a. Run tĩnh trạng: - Run lúc nghỉ ngơi, mất khi làm động tác hữu ý và khi ngủ - Run chủ yếu ở ngọn chi, chi trên là chủ yếu tạo nên dấu hiệu bóp vụn hoặc như đếm tiền - Ít thấy run ở đầu nhưng đôi khi thấy run ở môi, cằm và lưỡi. - Run với tần số 4-6 chu kỳ giây biên độ nhỏ. - Run tăng lên khi xúc cảm, mệt mỏi hoặc tập trung cao độ hay gắng sức tay bên đối diện. b. Vô động hay giảm động: - Ở mặt: rất ít chớp mắt, vẻ mặt ít linh họat, đờ đẫn, lạnh nhạt và mất nét. Ðầu ít cử động chỉ có nhãn cầu khi có kích thích - Tay: giảm hoặc không vung vẩy khi đi, hai tay dán sát vào thân. c. Tăng trương lực cơ: - Dấu hiệu bánh xe răng cưa. - Giữ tư thế mới lâu (kiểu uốn sáp, uốn ống chì). - Tăng trương lực tất cả các cơ nhưng ưu thế cơ gấp nên tạo tư thế hơi gấp (đầu cúi ra trước, lưng cong, gối và khuỷu gấp). Trương lực cơ tăng hơn khi làm động tác hữu ý như nắm chặt các ngón tay bên đối diện - nắm đấm. Sự phối hợp 3 dấu hiệu trên dẫn đến một số rối loạn sau: - Rối loạn đi: khởi động chậm, khó khăn, đi bước nhỏ thân cúi ra trước, khó vượt qua bậc cửa và rất dễ ngã. - Rối loạn lời nói và viết: khó nói, thường bị lắp các từ cuối. Chữ viết không đều, nhỏ, viết chậm. Ngoài các dấu hiệu trên ở bệnh Parkinson còn có thể gặp các dấu hiệu sau: 5 - Rối loạn thực vật: • Ra nhiều mồ hôi, tăng tiết tuyến bã thường sớm và gây khó chịu cho bệnh nhân. • Tiết nhiều nước bọt. • Hạ huyết áp tư thế đứng. - Rối loạn khác: • Rối loạn cảm giác chủ quan như kiến bò, chuột rút, bất an. • Rối loạn tâm thần: ý tưởng chậm chạp, trầm cảm, quên sự kiện mới, ảo tưởng thị giác. Thể lâm sàng: - Theo triệu chứng: Nếu ưu thế run gọi là thể run, thể này ít đáp ứng với điều trị nhưng tiên lượng nhẹ hơn vì tiến triển chậm, còn thể vô động - tăng trương lực nhạy cảm với điều trị tiên lượng lại nặng hơn thể run. - Theo vị trí: một bên hay hai bên [6]. 1.2. Tổng quan về L-dopa 1.2.1. Cấu trúc hóa học Công thức cấu tạo: HO COOH NH2 HO 1 - Tên khoa học: 3-(3,4 – dihydroxyphenyl)-L-alanin. - Danh pháp IUPAC: acid (S)-2-amino-3-(3,4-dihydroxyphenyl)propanoic. Một số tên khác: • Acid L-(-)-2-amino-3-(3,4-dihydroxyphenyl)propionic • 3-Hydroxy-L-tyrosin • (-)-3-(3,4-Dihydroxyphenyl)-L-alanin • L-ß-(3,4-dihydroxyphenyl)-alanin • Levodopa - Công thức phân tử: C9H11NO4 . 6 - Khối lượng mol phân tử: 197,19 g/mol. - Thành phần: C : 54,82%, H : 5,62%, N : 7,10%, O : 32,45% [15]. 1.2.2. Tính chất lý hoá a) Tính chất vật lý • Dạng tinh thể màu trắng. • Nhiệt độ nóng chảy: 276-2780C. • Độ quay cực = +13,00 (C= 5,27 % trong dung dịch HCl 1N). • Độ tan: tan trong nước 144 mg/40ml, tan trong dung dịch acid và kiềm. Hơi tan trong benzen, cacbon disulfit. Không tan trong ethanol, cloroform, ether dầu hỏa, ether, acid acetic băng [1,15]. b) Tính chất hóa học • L-dopa có cấu trúc của một α-amino acid, L-dopa có chứa nhóm –COOH và –NH2 nên có các phản ứng đặc trưng cho các nhóm amin và carboxyl như phản ứng acetyl hóa, phản ứng formyl hóa hay ester hóa; phản ứng với Ninhydrin, phản ứng với Fluorescamin, Biuret, Edman, Sanger [3]. 1.2.3. Tác dụng dược lý và chỉ định 1.2.3.1. Dược lý và cơ chế tác dụng L-dopa là tiền chất chuyển hóa của dopamin. Có bằng chứng cho thấy các triệu chứng của bệnh Parkinson có liên quan đến sự suy giảm dopamin trong thể vân. Dùng dopamin không có tác dụng trong điều trị bệnh Parkinson vì dopamin không qua được hàng rào máu não và chuyển thành dopamin trong não . Điều này được coi là cơ chế để L-dopa giảm nhẹ các triệu chứng của bệnh Parkinson. Nếu uống riêng L-dopa, thuốc bị khử nhóm cacboxyl bởi các enzym ở niêm mạc ruột và các vị trí ngoại biên khác, do đó thuốc chưa bị biến đổi tới được tuần hoàn não tương đối ít và có lẽ chỉ có dưới 1% thuốc vào được hệ thần kinh trung ương. Ngoài ra, dopamin được giải phóng vào tuần hoàn do sự khử cacboxyl của Ldopa ở ngoại biên, gây tác dụng phụ, đặc biệt là buồn nôn. 7 Ức chế enzym decacboxylase ở ngoại biên làm tăng rõ rệt lượng L-dopa uống vào chưa chuyển hóa để qua hàng rào máu não và giảm được tác dụng không mong muốn ở đường tiêu hóa [2,7]. Dược động học Tuy có một lượng đáng kể levodopa bị chuyển hóa trong dạ dày và ruột, nhưng thuốc được hấp thu nhanh chóng qua đường tiêu hóa. Khi uống cùng với thức ăn, thuốc được hấp thu ở đường tiêu hóa chậm hơn. Levodopa phân bố rộng rãi trong phần lớn các mô. Thời gian bán thải của levodopa trong huyết tương khoảng 1 giờ. Khi uống phối hợp carbidopa và levodopa, thời gian bán thải của levodopa trong huyết tương tăng lên khoảng 1,5 - 2 giờ. Ða phần lượng levodopa được hấp thu bị khử carboxyl thành dopamin. Carbidopa chỉ ức chế sự khử carboxyl của levodopa ở ngoại biên, vì giống dopamin, carbidopa không qua được hàng rào máu - não. Khoảng 80 - 85% liều levodopa bài xuất qua nước tiểu trong vòng 24 giờ [2]. 1.2.3.2. Chỉ định - Tất cả các thể hội chứng Parkinson (ngoại trừ các trường hợp hội chứng ngoại tháp do thuốc gây ra). - Bệnh Parkinson tự phát. - Hội chứng Parkinson sau viêm não. - Hội chứng Parkinson do xơ cứng động mạch não. - Hội chứng Parkinson sau tổn thương hệ thần kinh trung ương do nhiễm độc cacbon mono oxyd hoặc bởi mangan [2,7]. 1.2.3.3. Dạng thuốc và hàm lượng - Viên nén 10mg, 20mg, 25mg, 250mg. - Dạng giải phóng ổn định chứa 50mg-200mg. - Viên nang phóng thích chậm 125mg, hộp 100 viên, viên nang 250mg, hộp 60 viên [2,7]. 1.2.3.4. Liều lượng và cách dùng Liều tối ưu của levodopa cần được xác định với từng người bệnh. Một khi đã xác định được liều thì duy trì cần được giảm khi ng ười bệnh càng cao tuổi . Liều 8 khởi đầu là 125mg, 2 lần/ngày, tăng dần cách 3 đến 7 ngày 1 lần tuỳ theo đáp ứng, có thể tới 8g/ngày chia làm nhiều lần [2,7]. 1.2.3.5. Biệt dược Madopa (Roche), Nacom (Bristol-Myers Squibb), Stalevo (Novartis), Doparl (Kyowa Hakko), Parkopa (Schwarz), … [7] 1.2.4. Các phương pháp sản xuất L-dopa 1.2.4.1. Các phương pháp sinh tổng hợp L-dopa L-dopa đã được sinh tổng hợp từ L-tyrosin và dẫn xuất bằng cách sử dụng enzym tyrosinase có trong các loài nấm Aspergillus. L-dopa thu được bằng phương pháp này thường lẫn L-tyrosin và sản phẩm được tinh chế bằng sắc ký cột. Tuy nhiên quy trình sinh tổng hợp L-dopa theo phương pháp này thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như chủng vi sinh vật lựa chọn, nhiệt độ, nồng độ và hiệu suất của quá trình lên men thấp. Hơn thế nữa, thời gian sinh nuôi cấy vi sinh vật kéo dài , sản phẩm lẫn tạp khó tinh chế [14,17,20,22,25]. 1.2.4.2. Các phương pháp tổng hợp hóa dược a) Phương pháp của H. Bretscheneider (1973) Đầu tiên acyl hóa L-tyrosin (2) bằng anhydrid acetic trong dung dịch NaOH 2N. Sau khi phản ứng kết thúc, acid hóa hỗn hợp phản ứng về pH= 2 thu được kết tủa là acid (S)-2-acetamido-3-(4-acetoxyphenyl)propanoic (3). Acid (S)-2acetamido-3-(3-acetyl-4-hydroxyphenyl)propanoic (4) được tổng hợp từ nguyên liệu 3 với xúc tác là acid Lewis AlCl3 trong môi trường nitrobezen ở 1000C. Tiến hành thủy phân hợp chất 4 trong môi trường acid HCl 2N thu được chất acid 2amino-3-(3-acetyl-4-hydroxyphenyl)propanoic (5). Hợp chất 5 cũng được tổng hợp trực tiếp từ L-tyrosin (2) với hỗn hợp xúc tác AlCl3/CH3COCl trong môi trường nitrobenzen ở 1000C. L-dopa (1) được tổng hợp nhờ phản ứng oxy hóa hợp chất 5 với H2O2 trong môi trường NaOH 1N [27]. Quy trình phản ứng như sau: 9 (CH3CO)2O HO H3CCOO CH2 CH COOH CH2 CH COOH NH2 2 3 AlCl3/CH3COCl NHCOCH3 AlCl3 / 1000 1000 HCl 2N HO HO CH2 CH COOH O CCH3 NH2 5 CH2 CH COOH O CCH3 4 NHCOCH3 H2O2 / NaOH HO CH2 CH COOH NH2 HO 1 Nhận xét: Ưu điểm: Quy trình này bắt đầu từ L-tyrosin nên sản phẩm thu được là dạng đồng phần L có hoạt tính sinh học. Nguyên phụ liệu của quy trình đều thông dụng dễ tìm, dễ thu mua số lượng lớn nên thuận tiện khi triển khai ở quy mô công nghiệp. Đặc biệt phương pháp đã có cải tiến rõ rệt trong giai đoạn sử dụng tác nhân AlCl3/CH3COCl để rút ngắn quy trình. Nhược điểm: Quy trình phản ứng có sử dụng một số tác nhân và một số dung môi có độc tính cao, gây ô nhiễm môi trường như các loại acid đặc, kiềm đặc, acetyl clorid. Vì vậy cần đặc biệt chú ý đến vấn đề an toàn lao động. b) Phương pháp của B. Luigi và G. Onofrio (1970) Acyl hóa methyl 2-amino-3-(4-hydroxyphenyl)propanoat (6) bằng anhydrid acetic trong pyridin khan thu được sản phẩm methyl 2-acetamido-3-(4acetoxyphenyl)propanoat (7). Thực hiện phản ứng chuyển vị Fries với tác nhân AlCl3, nguyên liệu là hợp chất 6 trong nitrobenzen thu được acid 2-acetamido-3-(3acetyl-4-hydroxyphenyl)propanoic (4). Thực hiện phản ứng oxy hóa 4 với H2O2 trong môi trường NaOH 1N thu được acid 2-acetamido-3-(3,4- 10 dihydroxyphenyl)propanoic (8). Thủy phân 8 trong dung dịch acid HBr 48% thu được tinh thể L-dopa (1). Lọc, rửa sạch bằng nước lạnh và sấy chân không thu được sản phẩm 1 [23]. COOCH3 NH2 HO COOCH3 (CH3CO)2O pyridin 6 NHCOCH3 H3CCO O 7 O AlCl3 nitrobenzen H3CC COOH NHCOCH3 HO 2. NaOH HO COOH NHCOCH3 HO 8 4 1.HBr 48% H2O2 /NaOH HO COOH NH2 HO 1 Nhận xét: Ưu điểm: Phương pháp này đi từ nguồn nguyên phụ liệu, tác nhân thông dụng, dễ tìm đặc biệt là nguyên liệu L-tyrosin do có thể chiết tách từ sừng, lông, móng động vật. Cũng do nguyên liệu là dạng đồng phân L, quy trình tổng hợp không gây racemic hoá nên sản phẩm L-dopa thu được là dạng đồng phân L có hoạt tính sinh học. Nhược điểm: Quy trình có sử dụng một số tác nhân và dung môi có khả năng ăn mòn hoặc độc tính cao như acid đặc, kiềm đặc, pyridin, nitrobenzen nên cần chú ý đến vấn đề an toàn lao động. c) Phương pháp của Donald F.Reinhold và cộng sự (1986) Acid 2-amino-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)propanoic (10) được tổng hợp từ nguyên liệu 5-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)imidazolidin-2,4-dion (9) bằng phản ứng trong dung dịch NaOH 1N. Sau đó, acyl hoá 10 với anhydrid acetic trong dung dịch NaOH 5N thu được hỗn hợp đồng phân racemic của acid 2-acetamido-3-(4acetoxy-3-methoxyphenyl)propanoic (11). Hỗn hợp đồng phân racemic đư ợc tách ra và hợp chất 12 được thu lấy để tổng hợp L-dopa. Thuỷ phân 12 trong môi trường 11 acid HCl 12N thu được L -dopa (1). Đồng phân R 13 được tái sử dụng bằng cách cho phản ứng với Ac 2O để tạo 14. Thuỷ phân 14 trong môi trường acid để tái tạo nguyên liệu 11 cho quá trình tổng hợp L-dopa [24]. Nhận xét: Phương pháp trải qua nhiều giai đoạn, quy trình tổng hợp phức tạp và còn có nhiều hạn chế cần khắc phục như hiệu suất còn thấp, sản phẩm thu được là một hỗn hợp racemic, do vậy cần tiến hành tách để thu lấy đồng phân L có hoạt tính sinh học. Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp như sau: CH2 CH NH CO OC N H HO OCH3 CH2 CH COOH NaOH OCH3 9 10 CH2 CH COOH NH O NH COCH3 O (R,S) O N OCH3 14 1 COCH3 OCH3 O H CH2 C H3CCO H+ (S) 12 H+ O H3CCO OCH3 11 NaOH HO CH2 CH COOH H3CCO (CH3CO)2O NH2 CH2 CH COOH (CH3CO)2O + H CH3 (R,S) NH H3CCO O COCH3 OCH3 13 (R) d) Phương pháp của Vicenzo Cannata và cộng sự (1989) Thực hiện phản ứng giữa 2-(3,4-dimethoxyphenyl)acetaldehyd (15) với dung dịch gồm methylen clorid, NH4OH, NH4Cl, NaCN ở 450C - 500C trong 2h. Chiết và thu lấy pha nước, khuấy tiếp 12h thu được sản phẩm 2-amino-3-(3,4dimethoxyphenyl)propionitril (16). Hòa tan 16 trong dung dịch acid HCl 32%. Hỗn hợp phản ứng được đun nóng ở 450C trong khoảng 1 giờ và sau đó được làm lạnh đến 50C, thu được hợp chất 2-amino-3-(3,4-dimethoxyphenyl)propionamid (17). 12 Thủy phân 17 trong dung dịch acid HBr 48% ở 1180C trong 5 giờ thu được sản phẩm acid 2-amino-3-(3,4-dihydroxyphenyl)propanoic (1) [13]. H3CO H3CO H3CO H3CO CH2 CHO CH2 CH CN NH2 15 16 HO H3CO O H3CO CH2 CH CNH2 HO NH2 17 CH2 CH COOH 1 NH2 Nhận xét: Phương pháp của C. Vicenzo và cộng sự có nhiều hạn chế do sử dụng nhiều hóa chất và dung môi. Quá trình tổng hợp tiến hành phức tạp và hiệu suất không cao, thời gian tổng hợp kéo dài nên khó áp dụng vào quy mô công nghiệp. e) Phương pháp của William S. Knowles và cộng sự (1975) Nguyên liệu ban đầu là vanillin (18) được phản ứng với acetylglycin (19) thu được sản phẩm acid 2-acetamido-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)acrylic (20). Thêm xúc tác để phản ứng hydro hóa nguyên liệu 20 xảy ra thu được hợp chất Nacety1-3-(4 -hydroxy-3-methoxypheny1)-alanin, với 80% hợp chất có cấu hình L và 20% hợp chất có cấu hình D. Methanol được tách ra và acid HCl đặc được thêm vào để kết tinh hợp chất 21. Hồi lưu hỗn hợp gồm nguyên liệu 21 và dung dịch trong 3 giờ. Sau khi hoàn thành phản ứng dung dịch phản ứng được làm lạnh đến 25-300C, thêm nước và trung hòa tới pH = 3 bằng NaOH 2N. L-dopa (1) kết tinh và thu hồi bằng cách lọc và rửa với nước lạnh [18,19]. Quy trình tổng hợp L-dopa được tiến hành như sơ đồ sau:
- Xem thêm -