Tài liệu Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp nguyên liệu mesna và ứng dụng bào chế thuốc tiêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐÀO NGUYỆT SƯƠNG HUYỀN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN QUY TRÌNH TỔNG HỢP NGUYÊN LIỆU MESNA VÀ ỨNG DỤNG BÀO CHẾ THUỐC TIÊM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BỘ Y TẾ ĐÀO NGUYỆT SƯƠNG HUYỀN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN QUY TRÌNH TỔNG HỢP NGUYÊN LIỆU MESNA VÀ ỨNG DỤNG BÀO CHẾ THUỐC TIÊM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM & BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 62720402 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện PGS.TS. Nguyễn Văn Hân HÀ NỘI, NĂM 2019 Lời cam đoan Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. NCS. Đào Nguyệt Sương Huyền i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện và PGS.TS. Nguyễn Văn Hân, là những người Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ, dìu dắt, chỉ bảo, động viên, khích lệ để tôi có động lực hoàn thành luận án này. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Văn Hải, ThS. Nguyễn Văn Giang, ThS. Trần Thúy Hạnh đã dành sự quan tâm đặc biệt, hỗ trợ tối đa cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn PGS.TS. Từ Minh Koóng, PGS.TS. Nguyễn Văn Long, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Chiến, PGS.TS. Nguyễn Đăng Hòa đã dành cho tôi những gợi ý quí báu trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn toàn thể các Thầy, Cô giáo, đồng nghiệp của tôi tại Bộ môn Công nghiệp Dược, Phòng Khảo thí và Kiểm định chất lượng - Trường Đại học Dược Hà Nội 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 các Quý cơ quan: 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, Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia. 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, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn GS.TS. Nguyễn Thanh Bình, PGS.TS. Nguyễn Thị Song Hà 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 K65, K66, K67, K68 đã cùng tôi làm việc để hoàn thành được những kết quả trong luận án. Cuối cùng, xin cảm ơn chồng, hai con tôi, bố mẹ, người thân và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt những năm qua. NCS. Đào Nguyệt Sương Huyền ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... xiii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ................................................................................... xiv ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3 1.1. Tổng quan về mesna ..................................................................................... 3 1.1.1. Nguồn gốc và tính chất lý hóa ............................................................... 3 1.1.2. Các phương pháp định lượng mesna...................................................... 7 1.1.3. Đặc điểm dược lý ................................................................................. 10 1.2. Các phương pháp tổng hợp mesna ............................................................ 14 1.2.1. Tổng hợp nguyên liệu natri 2-halogenoethansulfonat ......................... 14 1.2.2. Tổng hợp mesna qua trung gian muối thiouroni 3 ............................... 18 1.2.3. Tổng hợp mesna qua trung gian thioester ............................................ 20 1.2.4. Tổng hợp mesna qua trung gian muối xanthat ..................................... 22 1.2.5. Một số phương pháp khác .................................................................... 25 1.3. Một số quá trình tạo nhóm thiol ................................................................ 26 1.3.1. Tổng hợp nhóm thiol từ trithiocarbonat ............................................... 26 1.3.2. Tổng hợp nhóm thiol từ muối Bunte ................................................... 27 1.3.3. Tổng hợp nhóm thiol từ muối thiouroni .............................................. 28 1.3.4. Tổng hợp nhóm thiol từ thioester ........................................................ 28 1.3.5. Một số phương pháp khác .................................................................... 29 1.4. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp mesna ............................. 31 1.5. Tổng quan về bào chế mesna ..................................................................... 32 1.5.1. Một số biện pháp chống oxy hóa trong thuốc tiêm của dược chất có chứa nhóm thiol ...................................................................................................... 32 1.5.2. Một số nghiên cứu về dạng bào chế và độ ổn định của mesna ............ 35 Chương 2. NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................................................... 38 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất và thuốc thử ..................................................... 38 2.2. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm ....................................................................... 39 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 41 iii 2.3.1. Tổng hợp hóa học................................................................................. 41 2.3.2. Bào chế dung dịch tiêm mesna ............................................................ 41 2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 42 2.4.1. Phương pháp tổng hợp và xác định cấu trúc mesna............................. 42 2.4.2. Phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu mesna ........................ 44 2.4.3. Phương pháp thử độc tính cấp của nguyên liệu mesna ........................ 45 2.4.4. Phương pháp bào chế ........................................................................... 46 2.4.5. Phương pháp đánh giá chất lượng dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml . 47 2.4.6. Phương pháp đánh giá độ ổn định ....................................................... 50 2.4.7. Phương pháp xử lý số liệu, kết quả nghiên cứu ................................... 50 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................. 51 3.1. Tổng hợp và tinh chế mesna ở qui mô phòng thí nghiệm ....................... 51 3.1.1. Tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat.................................................... 51 3.1.2. Tổng hợp mesna qua trung gian muối thiouroni .................................. 54 3.1.3. Tổng hợp mesna qua trung gian thioester ............................................ 62 3.1.4. Tổng hợp mesna qua trung gian muối Bunte ....................................... 67 3.1.5. Tổng hợp mesna qua trung gian trithiocarbonat .................................. 73 3.1.6. So sánh các phương pháp tổng hợp mesna .......................................... 83 3.1.7. Tinh chế mesna đạt tiêu chuẩn về hàm lượng theo BP 2015 ............... 85 3.2. Xây dựng qui trình tổng hợp và tinh chế mesna qui mô 100 g/mẻ......... 87 3.2.1. Tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat.................................................... 87 3.2.2. Qui trình tổng hợp mesna qua trung gian muối thiouroni qui mô 100 g/mẻ ................................................................................................................ 88 3.2.3. Qui trình tổng hợp và tinh chế mesna qua trung gian monoalkyl trithiocarbonat qui mô 100g/mẻ ..................................................................... 91 3.3. Triển khai qui trình tổng hợp mesna qua trung gian monoalkyl trithiocarbonat qui mô 200 g/mẻ đạt tiêu chuẩn BP 2015.............................. 94 3.4. Đánh giá độ ổn định của nguyên liệu mesna ............................................ 97 3.4.1. Khảo sát điều kiện bảo quản nguyên liệu mesna ................................. 97 3.4.2. Đánh giá độ ổn định và xác định tuổi thọ của nguyên liệu mesna ...... 97 3.5. Đánh giá độc tính cấp của mesna ............................................................ 100 3.6. Xây dựng phương pháp định lượng mesna bằng HPLC....................... 101 3.7. Nghiên cứu bào chế dung dịch tiêm mesna 100mg/ml .......................... 102 iv 3.7.1. Khảo sát ảnh hưởng một số yếu tố công thức đến độ ổn định hóa lý của dung dịch tiêm mesna .................................................................................. 102 3.7.2. Công thức và qui trình bào chế dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml ... 107 3.7.3. Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng của dung dịch tiêm mesna ................ 108 3.7.4. Đánh giá độ ổn định của dung dịch tiêm mesna ................................ 111 Chương 4. BÀN LUẬN ........................................................................................ 115 4.1. Phương pháp tổng hợp mesna ................................................................. 115 4.1.1. Phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat ................................... 115 4.1.2. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối thiouroni ................. 117 4.1.3. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian thioester ........................... 120 4.1.4. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối Bunte ...................... 123 4.1.5. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian alkyl trithiocarbonat ........ 126 4.2. Tinh chế nguyên liệu mesna đạt tiêu chuẩn Dược điển Anh ................ 132 4.3. Cấu trúc của các chất tổng hợp được...................................................... 133 4.3.1. Cấu trúc của natri 2-cloroethansulfonat ............................................. 134 4.3.2. Cấu trúc của các chất trung gian theo con đường muối thiouroni ..... 134 4.3.3. Cấu trúc của các chất trung gian theo con đường thioester ............... 136 4.3.4. Cấu trúc của chất trung gian theo con đường muối Bunte ................ 136 4.3.5. Cấu trúc của chất trung gian theo con đường trithiocarbonat ............ 138 4.3.6. Cấu trúc của mesna ............................................................................ 140 4.4. Nâng cấp qui mô tổng hợp mesna ........................................................... 142 4.4.1. Về lựa chọn nguyên liệu 1,2-dicloroethan ......................................... 142 4.4.2. Về nâng cấp qui mô tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat từ 1,2dicloroethan .................................................................................................. 143 4.4.3. Về lựa chọn con đường tổng hợp mesna để nâng cấp qui mô ........... 144 4.5. Độ ổn định và độc tính của nguyên liệu mesna ...................................... 146 4.5.1. Độ ổn định của nguyên liệu mesna .................................................... 146 4.5.2. Độc tính cấp của nguyên liệu mesna.................................................. 146 4.6. Dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml............................................................ 147 4.6.1. Về phương pháp định lượng mesna ................................................... 147 4.6.2. Về xây dựng công thức và phương pháp bào chế dung dịch tiêm mesna ........................................................................................................... 149 4.6.3. Về đề xuất TCCS và theo dõi độ ổn định của dung dịch tiêm ........... 151 4.7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án ............................... 153 v KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................................................. 155 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 155 ĐỀ XUẤT .......................................................................................................... 156 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .......................................... 157 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... I PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu, chữ viết tắt 1 13 2 1 C-NMR H-NMR 3 4 5 6 7 8 9 10 AR BP CYP δ dd DĐVN DMSO đvC 11 EP 12 ESI-MS 13 g 14 HPLC 15 ICH 16 IR 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 IFM l M ml ppm ppb Rf RSD SD SKLM Spic Chú thích Phổ cộng hưởng từ carbon 13 (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) Thuốc thử phân tích (Analytical reagent) Dược điển Anh (The British Pharmacopoeia) Cyclophosphamid Độ dịch chuyển hóa học (ppm) Dung dịch Dược điển Việt Nam Dimethyl sulfoxid Đơn vị carbon Dược điển Châu Âu (The European Pharmacopoeia) Phổ khối lượng phun mù điện tử (Electrospray Ionization Mass Spectrometry) Gam Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High performance liquid chromatography) Hội nghị hòa hợp quốc tế (International Conference on Harmonisation) Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) Ifosfamid Lít Khối lượng phân tử Mililít Phần triệu Phần tỉ Hệ số lưu giữ (Retention factor) Độ lệch chuẩn tương đối (Relative standard deviation) Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) Sắc ký lớp mỏng Diện tích pic vii TT 28 29 30 31 32 33 34 Ký hiệu, chữ viết tắt t°nc t°pư tR TB TLTK ν̅max USP Chú thích Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ phản ứng Thời gian lưu Trung bình Tài liệu tham khảo Số sóng cực đại (cm-1) Dược điển Mỹ (The United States Pharmacopeia) viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Ưu, nhược điểm của một số phương pháp định lượng mesna .................... 9 Bảng 1.2. Thông tin về độc tính cấp của mesna ....................................................... 13 Bảng 1.3. Hiệu suất các phản ứng tổng hợp natri 2-halogenoethansulfonat ............ 17 Bảng 1.4. Một số chất được sử dụng điều chỉnh pH trong chế phẩm của một số thuốc có chứa nhóm thiol .................................................................................................... 33 Bảng 1.5. Nồng độ thường dùng của một số chất chống oxy hóa trong thuốc tiêm nước [79] ............................................................................................................................ 33 Bảng 1.6. Một số chất chống oxy hóa được sử dụng trong chế phẩm của dược chất có chứa nhóm thiol ........................................................................................................ 34 Bảng 1.7. Một số dạng bào chế của mesna trên thị trường ....................................... 37 Bảng 2.1. Danh mục nguyên vật liệu, hoá chất và thuốc thử ................................... 38 Bảng 2.2. Danh mục dụng cụ, thiết bị....................................................................... 39 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất tổng hợp chất 2 ......................................................................................................................... 52 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp chất 2 ........... 53 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dung môi nước : ethanol 96% đến hiệu suất tổng hợp chất 2 .......................................................................................................... 53 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tổng thể tích dung môi đến hiệu suất tổng hợp chất 2 .... 54 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của một số xúc tác đến hiệu suất tổng hợp chất 3 ................. 55 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất tổng hợp chất 3 ......................................................................................................................... 56 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp chất 3 ........... 56 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thể tích nước đến hiệu suất tổng hợp chất 3 ................... 57 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp chất 4 ........................... 58 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol NH3 : chất 3 đến hiệu suất tổng hợp chất 4 .... 59 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 4 .................. 61 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp 5 ................................. 63 ix Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia đến hiệu suất tạo chất 5 ..... 63 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của lượng nước đến hiệu suất tạo chất 5 ............................. 64 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 5 .......... 65 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 5 .................................................................................................. 66 Bảng 3.17. Ảnh hưởng của thể tích nước đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 5 .. 66 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol natri thiosulfat pentahydrat : chất 2 đến hiệu suất tổng hợp chất 6 .......................................................................................................... 68 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của tỉ lệ nước : ethanol 96% đến hiệu suất tổng hợp chất 6 68 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp chất 6 ......................... 69 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích methanol : nước khi tinh chế đến hiệu suất tổng hợp chất 6 .......................................................................................................... 69 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích 1,4-dioxan : nước đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 6.......................................................................................................... 71 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của lượng dung môi đến hiệu suất tổng hợp mesna từ muối Bunte 6 ...................................................................................................................... 71 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ acid đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 6 .. 72 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của nhiệt độ giai đoạn thủy phân đến hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 6 ..................................................................................................................... 72 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol natri trithiocarbonat : chất 2 đến hiệu suất tổng hợp monoalkyl trithiocarbonat 7 ............................................................................... 74 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của thể tích nước đến hiệu suất tổng hợp monoalkyl trithiocarbonat 7 ........................................................................................................ 75 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol chất 2 : natri trithiocarbonat đến hiệu suất tổng hợp dialkyl trithiocarbonat 7a ................................................................................... 77 Bảng 3.29. Kết quả tổng hợp dialkyl trithiocarbonat ................................................ 77 Bảng 3.30. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol natri trithiocarbonat : chất 2 đến hiệu suất tổng hợp mesna (con đường IV) ....................................................................................... 81 x Bảng 3.31. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng giữa chất 2 và natri trithiocarbonat đến hiệu suất tổng hợp mesna (con đường IV) ................................................................ 81 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của nồng độ acid đến hiệu suất tạo mesna (con đường IV) 82 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của pH thủy phân đến hiệu suất tạo mesna (con đường IV) 82 Bảng 3.34. Khảo sát độ lặp lại của phản ứng tổng hợp mesna (con đường IV) ....... 83 Bảng 3.35. So sánh các phương pháp tổng hợp mesna ............................................. 84 Bảng 3.36. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất tinh chế mesna ........................ 86 Bảng 3.37. Ảnh hưởng của nhiệt độ hòa tan đến hiệu suất tinh chế mesna ............. 86 Bảng 3.38. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất tổng hợp chất 2.................. 87 Bảng 3.39. Độ lặp lại của phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat ................ 88 Bảng 3.40. Độ lặp lại của phản ứng tổng hợp 2-S-thiouroni ethansulfonat.............. 89 Bảng 3.41. Độ lặp lại của phản ứng tổng hợp guanidini 2-mercaptoethansulfonat.. 89 Bảng 3.42. Độ lặp lại của phản ứng tổng hợp mesna qui mô 100g/mẻ .................... 90 Bảng 3.43. Độ lặp lại của quá trình tinh chế mesna qui mô 100g/mẻ ...................... 91 Bảng 3.44. Ảnh hưởng cách thức nạp liệu đến hiệu suất tổng hợp mesna ............... 92 Bảng 3.45. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tổng hợp mesna.......... 93 Bảng 3.46. Độ lặp lại của qui trình tổng hợp mesna qua trung gian monoalkyl trithiocarbonat qui mô 100 g/mẻ ............................................................................... 93 Bảng 3.47. Độ lặp lại của qui trình tinh chế mesna được tổng hợp qua trung gian monoalkyl trithiocarbonat qui mô 100 g/mẻ. ............................................................ 94 Bảng 3.48. Kết quả tổng hợp mesna qui mô 200 g/mẻ ............................................. 96 Bảng 3.49. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hàm lượng mesna và tỉ lệ tạp D97 Bảng 3.50. pH, hàm lượng mesna và tỉ lệ tạp D của các mẫu theo thời gian bảo quản ở điều kiện lão hóa cấp tốc........................................................................................ 98 Bảng 3.51. pH, hàm lượng mesna và tỉ lệ tạp D của các mẫu theo thời gian trong thử nghiệm dài hạn .......................................................................................................... 99 Bảng 3.52. Kết quả định lượng thuốc tiêm Uromitexan 100 mg/ml ...................... 102 Bảng 3.53. Ảnh hưởng của pH khoảng 5-10 đến hàm lượng mesna ...................... 103 xi Bảng 3.54. Ảnh hưởng của pH (khoảng 7-8) đến hàm lượng mesna ..................... 103 Bảng 3.55. Ảnh hưởng của chất điều chỉnh pH đến độ ổn định của mesna ........... 104 Bảng 3.56. Ảnh hưởng của nồng độ dinatri edetat đến hàm lượng mesna ............. 105 Bảng 3.57. Ảnh hưởng của thời gian hấp đến hàm lượng mesna ........................... 106 Bảng 3.58. Ảnh hưởng của ánh sáng đến hàm lượng mesna .................................. 106 Bảng 3.59. Ảnh hưởng của sục khí nitơ đến hàm lượng mesna ............................. 107 Bảng 3.60. Công thức dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml ....................................... 107 Bảng 3.61. Độ ổn định của dung dịch tiêm mesna (nguyên liệu được tổng hợp theo con đường I) ............................................................................................................ 112 Bảng 3.62. Độ ổn định của dung dịch tiêm mesna (nguyên liệu được tổng hợp theo con đường IV) ......................................................................................................... 113 xii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cơ chế giải độc của mesna bằng cách tăng đào thải cystein .................... 12 Hình 3.1. Kết quả dự đoán tuổi thọ của mesna được tổng hợp theo con đường I tính theo hàm lượng mesna và tỉ lệ tạp D ...................................................................... 100 Hình 3.2. Kết quả dự đoán tuổi thọ của mesna được tổng hợp theo con đường IV tính theo hàm lượng mesna và tạp D .............................................................................. 100 Hình 3.3. Kết quả dự đoán tuổi thọ của dung dịch tiêm theo tỉ lệ tạp D và hàm lượng mesna (nguyên liệu mesna được tổng hợp theo con đường I) ................................ 113 Hình 4.1. Hình ảnh phổ IR của muối guanidini 4 ................................................... 135 Hình 4.2. Hình ảnh phổ giãn 1H-NMR của monoalkyl trithiocarbonat 7 ............... 138 Hình 4.3. Hình ảnh phổ giãn 1H-NMR của dialkyl trithiocarbonat 7a ................... 139 Hình 4.4. Phổ IR tham khảo của mesna [32] .......................................................... 140 Hình 4.5. Phổ 1H-NMR của mesna được tổng hợp theo con đường IV ................. 141 Hình 4.6. Hiệu suất tổng hợp mesna từ chất 2 theo 4 con đường ........................... 144 Hình 4.7. Quang phổ hấp thụ tử ngoại của mesna [32] .......................................... 148 xiii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Phản ứng oxy hóa các hợp chất thiol bởi các halogen .............................. 5 Sơ đồ 1.2. Phản ứng tạo disulfid với tác nhân là ion kim loại và oxid kim loại ......... 5 Sơ đồ 1.3. Cơ chế oxy hóa nhóm thiol trong môi trường base ................................... 6 Sơ đồ 1.4. Cơ chế oxy hóa nhóm thiol xúc tác bởi ion kim loại................................. 6 Sơ đồ 1.5. Cơ chế giải độc của mesna ...................................................................... 11 Sơ đồ 1.6. Các phương pháp chính tổng hợp mesna đã công bố .............................. 14 Sơ đồ 1.7. Phản ứng tổng hợp nguyên liệu natri 2-halogenoethansulfonat .............. 14 Sơ đồ 1.8. Phản ứng tổng hợp natri 2-bromoethansulfonat ...................................... 15 Sơ đồ 1.9. Phản ứng tổng hợp natri 2-bromoethansulfonat từ natri isethionat ......... 15 Sơ đồ 1.10. Phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat từ ethylen clorobromid 16 Sơ đồ 1.11. Phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat từ 1,2-dicloroethan ....... 16 Sơ đồ 1.12. Phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat từ carbyl sulfat ............. 17 Sơ đồ 1.13. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian 2-S-thiouroni ethansulfonat 18 Sơ đồ 1.14. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian thioester sử dụng NH3 ......... 20 Sơ đồ 1.15. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian thioester sử dụng HCl ......... 22 Sơ đồ 1.16. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối xanthat ....................... 22 Sơ đồ 1.17. Phản ứng tổng hợp muối của ethyl-2-sulfoethylxanthat ....................... 22 Sơ đồ 1.18. Tổng hợp mesna từ ethyl-2-sulfoethyl xanthat theo tác giả Schramm .. 23 Sơ đồ 1.19. Tổng hợp mesna qua trung gian muối xanthat theo tác giả J. Leveque hướng 1 ..................................................................................................................... 23 Sơ đồ 1.20. Phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối xanthat tác giả J. Leveque - hướng 2 ................................................................................................................... 24 Sơ đồ 1.21. Phản ứng tổng hợp mesna từ natri vinylsulfonat ................................... 25 Sơ đồ 1.22. Phản ứng tổng hợp nhóm thiol từ trithiocarbonat ................................. 26 Sơ đồ 1.23. Phản ứng thủy phân trithiocarbonat trong môi trường kiềm ................. 26 Sơ đồ 1.24. Phản ứng tổng hợp poly-(N-isopropylacrylamid)thiol .......................... 27 xiv Sơ đồ 1.25. Phản ứng của ethanolamin và trithiocarbonat ....................................... 27 Sơ đồ 1.26. Phản ứng tổng hợp nhóm thiol từ muối Bunte ...................................... 27 Sơ đồ 1.27. Phản ứng tổng hợp acid 2,3-dimercaptosuccinic qua muối Bunte ........ 28 Sơ đồ 1.28. Phản ứng tổng hợp nhóm thiol qua muối thiouroni ............................... 28 Sơ đồ 1.29. Phản ứng tổng hợp thiol từ thioester ..................................................... 29 Sơ đồ 1.30. Phản ứng tổng hợp nhóm thiol từ alken và hydrogen sulfid ................. 29 Sơ đồ 1.31. Phản ứng tổng hợp dimercaprol ............................................................ 30 Sơ đồ 1.32. Phản ứng tổng hợp tiopronin từ 2-bromopropionyl bromid .................. 30 Sơ đồ 2.1. Các con đường thực nghiệm tổng hợp mesna ......................................... 41 Sơ đồ 2.2. Phản ứng tổng hợp natri 2-cloroethansulfonat (2) từ 1 ........................... 42 Sơ đồ 2.3. Các phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối 2-S-thiouroni ......... 42 Sơ đồ 2.4. Các phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian thioester .......................... 42 Sơ đồ 2.5. Các phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối Bunte..................... 43 Sơ đồ 2.6. Các phản ứng tổng hợp mesna qua trung gian muối alkyltrithiocarbonat43 Sơ đồ 2.7. Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ thể tích ...................................... 45 Sơ đồ 3.1. Phương pháp tổng hợp mesna qua trung gian alkyl trithiocarbonat ........ 73 Sơ đồ 3.2. Qui trình tổng hợp mesna qua trung gian alkyl trithiocarbonat từ natri 2cloroethansulfonat qui mô 200g/mẻ.......................................................................... 95 Sơ đồ 4.1. Phản ứng Strecker tổng hợp muối alkyl sulfonat [125]......................... 115 Sơ đồ 4.2. Phản ứng tạo dinatri 1,2-ethandisulfonat ............................................... 116 Sơ đồ 4.3. Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-S-thiouroni ethansulfonat [124] .............. 117 Sơ đồ 4.4. Cơ chế hình thành muối thiocyanat trong môi trường nước [110] ........ 117 Sơ đồ 4.5. Cơ chế phản ứng amoniac phân 2-S-thiouroni ethansulfonat [2] .......... 118 Sơ đồ 4.6. Phản ứng tạo sản phẩm phụ dimesna trong môi trường NH4OH .......... 119 Sơ đồ 4.7. Phản ứng trao đổi ion loại cation guanidini ........................................... 120 Sơ đồ 4.8. Cơ chế hình thành disulfid trong môi trường kiềm từ thiol [61], [103] 120 Sơ đồ 4.9. Cơ chế S-alkyl hóa tổng hợp thioester (5) [11] ..................................... 121 xv Sơ đồ 4.10. Cơ chế amoniac phân thioester sử dụng tác nhân NH3 [103] .............. 122 Sơ đồ 4.11. Cơ chế phản ứng (SN2) tổng hợp muối Bunte từ natri 2-cloroethansulfonat và natri thiosulfat [58] ............................................................................................. 123 Sơ đồ 4.12. Phản ứng tạo sản phẩm phụ natri O-(2-sulfonatoethyl) sulfothioat .... 124 Sơ đồ 4.13. Cơ chế phản ứng thủy phân natri S-(2-sulfonatoethyl)sulfurothioat tạo acid 2-mercaptoethansulfonic [58] ......................................................................... 125 Sơ đồ 4.14. Cơ chế hình thành alkyl trithiocarbonat 7, 7a [41], [126] ................... 126 Sơ đồ 4.15. Cơ chế tạo mesna trong ethanol khi tinh chế chất 7 [51] .................... 128 Sơ đồ 4.16. Cơ chế thủy phân monoalkyl trithiocarbonat 7 thành mesna [41] ...... 130 Sơ đồ 4.17. Phản ứng phân hủy natri trithiocarbonat trong môi trường acid ......... 131 Sơ đồ 4.18. Cơ chế hình thành chất 6a [88]............................................................ 137 Sơ đồ 4.19. Cơ chế khóa ion kim loại của dinatri edetat ........................................ 150 xvi ĐẶT VẤN ĐỀ Theo thống kê của tổ chức Y tế thế giới tỉ lệ các bệnh nhân ung thư ngày càng gia tăng [13]. Các oxazaphosphorin như ifosfamid (IFM), cyclophosphamid (CYP) có tác dụng hiệu quả trên nhiều loại ung thư khác nhau. Tuy nhiên nhóm dược chất này gây độc tính cao trên tủy xương, thận và bàng quang [4], [9], [77]. Mesna (natri 2-mercaptoethansulfonat) là thuốc được chỉ định bắt buộc trong quá trình trị liệu, do tương tác với các chất chuyển hóa (bao gồm cả acrolein) của các thuốc kháng ung thư, làm giảm độc đối với đường tiết niệu [4]. Ưu điểm lớn nhất khi sử dụng mesna là vừa có hiệu lực cao chống lại độc tính trên bàng quang của acrolein, hạn chế được tác dụng không mong muốn của CYP và IFM, vừa không ảnh hưởng đến tác dụng của các thuốc ung thư dùng đồng thời [4], [25], [31], [71], [78], [85], [133]. Cấu tạo của mesna có hai nhóm chức thiol và sulfonat, được nối bởi cầu ethylen. Tuy cấu trúc đơn giản, nhưng dược chất này lại rất dễ bị oxy hóa, đặc biệt là trong môi trường giàu khí oxy [61], [103]. Do vậy cần có biện pháp để tổng hợp, tinh chế nguyên liệu đạt tiêu chuẩn và chống oxy hóa dược chất trong các dạng bào chế. Sản xuất nguyên liệu làm thuốc ở Việt Nam còn thiếu do rất nhiều nguyên nhân như qui trình sản xuất chưa khả thi, việc tinh chế loại tạp chất chưa đạt yêu cầu và giá thành nguyên liệu còn cao so với các nước trên thế giới... Mesna nằm trong danh mục thuốc thiết yếu của Việt Nam lần thứ VI với dạng bào chế viên nén 400 mg, 600 mg và dung dịch tiêm 100 mg/ml [7]. Là một dược chất được sử dụng nhiều trong điều trị nhưng mesna chưa được nghiên cứu và sản xuất trong nước. Do vậy, vấn đề nghiên cứu cải tiến các qui trình tổng hợp đã được công bố trên thế giới và tìm kiếm các phương pháp mới tổng hợp mesna hướng đến sản xuất nguyên liệu và bào chế thành phẩm trong nước là việc làm cần thiết. Từ thực tế đó, luận án được tiến hành nhằm xây dựng các phương pháp tổng hợp mới, cải tiến qui trình tổng hợp cũ để thu được nguyên liệu mesna ứng dụng trong bào chế thuốc tiêm. Các mục tiêu của luận án như sau: 1. Thiết kế được phương pháp mới tổng hợp mesna. 2. Xây dựng được qui trình tổng hợp mesna qui mô 200 g/mẻ đạt tiêu chuẩn dược dụng. 3. Đánh giá được độc tính cấp, độ ổn định của nguyên liệu mesna. 4. Xây dựng được công thức bào chế và đề xuất tiêu chuẩn cơ sở dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml. Để hoàn thành được những mục tiêu trên, luận án cần thực hiện những nội dung sau: 1 1. Tổng quan về các phương pháp tổng hợp mesna đã được công bố, các phương pháp tạo nhóm thiol, đối sánh giữa các phương pháp, lựa chọn và đề xuất phương pháp mới tổng hợp mesna. 2. Khảo sát các qui trình tổng hợp mesna bao gồm các phương pháp mới và một số phương pháp đã công bố. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và lựa chọn các phản ứng tốt nhất. 3. Tìm kiếm các phương pháp thích hợp để tinh chế mesna đạt tiêu chuẩn Dược điển Anh 2015. 4. Phân tích, đánh giá, lựa chọn phương pháp để xây dựng qui trình tổng hợp mesna 200 g/mẻ. 5. Đánh giá độc tính của nguyên liệu mesna được tổng hợp theo phương pháp mới. 6. Theo dõi độ ổn định của nguyên liệu mesna tổng hợp được. 7. Bào chế dung dịch tiêm mesna 100 mg/ml: xây dựng công thức và phương pháp bào chế, đề xuất tiêu chuẩn cơ sở và phương pháp kiểm tra chất lượng, theo dõi độ ổn định của dung dịch tiêm pha chế ở qui mô phòng thí nghiệm. 2