Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn dược dụng

Luận án Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn dược dụng.Bỏng là những tổn thương mô tế bào do nhiệt, hóa chất và các loại bức xạ. Tổn thương bỏng thường ở da, nhưng cũng có trường hợp bỏng sâu tới các lớp dưới da như gân, cơ, xương khớp và các tạng [9]. Bỏng luôn là tai nạn song hành cùng sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người, nó để lại những thương tật nặng nề và là nguyên nhângây tử vong đáng lo ngại. Hàng năm, trên thế giới có khoảng 300.000 người chết do tai nạn bỏng. Khoảng 90% số ca bỏng đều ở các nước đang phát triển [105], trong đó gần 60% các ca bỏng nặng tập trung ở các nước Đông Nam Á [52]. Số lượng các ca bỏng nặng tăng từ 280.000 người (năm 1990) đến 338.000 (năm 2010) [79]. Tại Việt Nam theo điều tra dịch tễ học từ năm 2005-2009, hàng năm trung bình có khoảng 1% dân số bị bỏng so với số dân cả nước. Viện bỏng Quốc gia mỗi năm tiếp nhận và điều trị khoảng 2500 bệnh nhân bỏng từ nặng đến rất nặng [5].

Tuy có nhiều bước đột phá trong việc chăm sóc và điều trị, nhưng tỉ lệ tử vongdo bỏng vẫn cao. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tử vong là do nhiễm trùng bỏng [10]. Do vậy, công tác dự phòng và điều trị nhiễm khuẩn chiếm vị trí quan trọng trong thành công của điều trị bỏng, đặc biệt là các trường hợp bỏng nặng. Mafenid acetat là một thuốc kháng khuẩn nhóm sulfonamid. Khác với cấu trúc các sulfamid khác, cấu trúc của mafenid có chứa nhóm methylen giữa vòng benzen và nhóm amin. Mafenid acetat chủ yếu được dùng trong các trường hợp nhiễm trùng ở những bệnh nhân bỏng độ 2 và độ 3 [51], [119]. Mafenid acetat là một chất kháng khuẩn phổ rộng, có tác dụng trên cả vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) như: Clostradia, Acinetobacter baumannii…đặc biệt có tác dụng trên trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas aeruginosa [54], [125]. Mafenid acetat không có tác dụng trên vi nấm và virus. Ngoài ra, mafenid acetat còn có khả năng ngấm sâu vào dưới tổ chức hoại tử và viêm nhiễm [69], [81], [117], vì vậy rất phù hợp cho điều trị nhiễm khuẩn tại chỗ. Hiện nay, mafenid acetat là một trong những thuốc hàng đầu điều trị nhiễm khuẩn do trực khuẩn mủ xanh và các loài vi khuẩn đa kháng thuốc tại các trung tâm bỏng và chấn thương. Tuy nhiên, giá chi trả để điều trị bỏng với mafenid acetat vẫn còn đắt (khoảng 1811 đô la Mỹ/bệnh nhân) [10], [56]. Tại Việt Nam chưa có thuốc này, do vậy việc nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat và bào chế thành phẩm cung cấp thị trường trong nước là rất thiết thực. Với vai trò to lớn của mafenid acetat trong việc điều trị bỏng, luận án “Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn dược dụng” vừa mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Luận án được thực hiện với mục tiêu:2
1. Thiết kế được một số phương pháp mới định hướng ứng dụng trong tổng hợp mafenid acetat.
2. Xây dựng được quy trình tổng hợp và tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn USP 38 ở quy mô 1000 g/mẻ. Để đạt được mục tiêu trên, luận án được tiến hành với những nội dung chính sau:
1. Tổng quan được các phương pháp tổng hợp mafenid acetat đã được công bố, so sánh những ưu nhược điểm của từng phương pháp.
2. Tổng quan một số quá trình tạo nhóm sulfonyl clorid (để tạo nhóm sulfonamid) và quá trình tạo nhóm amin bậc 1. Qua đó có cái nhìn tổng quan về quá trình tạo nhóm sulfonamid và nhóm amin bậc 1 trên phân tử mafenid.
3. Đề xuất các phương pháp mới để tổng hợp được phân tử mafenid acetat.
4. Tổng hợp mafenid acetat từ các nguồn nguyên liệu khác nhau ở quy mô phòng thí nghiệm. Tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nhằm nâng cao hiệu suất và có thể nâng cấp ở quy mô lớn hơn.
5. Phân tích, lựa chọn được phương pháp tổng hợp mafenid acetat để nâng cấp được quy trình tổng hợp ở quy mô 1000 g/mẻ.
6. Lựa chọn được phương pháp thích hợp để tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn USP 38.
7. Kiểm nghiệm mafenid acetat đạt tiêu chuẩn USP 38 ở quy mô 1000 g/mẻ.
8. Đánh giá độ ổn định của nguyên liệu mafenid acetat tổng hợp đượ

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC BẢNG
ĐẶT VẤN ĐỀ ………………………………………………………………………………………………1
Chương 1. TỔNG QUAN ……………………………………………………………………………..3
1.1. Tổng quan về mafenid acetat ………………………………………………………………. 3
1.1.1. Cấu trúc và tính chất hoá lý ……………………………………………………… 3
1.1.2. Tác dụng dược lý và ứng dụng trong điều trị ……………………………….. 4
1.2. Tổng quan các phương pháp tổng hợp mafenid ………………………………………. 5
1.2.1. Phương pháp của Klarer và cộng sự …………………………………………… 5
1.2.2. Phương pháp của Angyal (1950)……………………………………………….. 9
1.2.3. Phương pháp của Miller (1940) ………………………………………………. 10
1.2.4. Phương pháp của Nikulina (1976)……………………………………………. 11
1.2.5. Phương pháp của Momose……………………………………………………… 12
1.2.6. Phương pháp tổng hợp của Masao (1944)…………………………………. 13
1.2.7. Phương pháp của Reed và cộng sự…………………………………………… 14
1.2.8. Phương pháp tạo muối mafenid acetat………………………………………. 14
1.3. Một số quá trình tạo nhóm sulfonyl clorid (-SO2Cl)……………………………….. 14
1.3.1. Phương pháp tạo nhóm sulfonyl clorid bằng quá trình clorosulfo hóa 15
1.3.2. Phương pháp tạo nhóm sulfonyl clorid từ acid sulfonic và dẫn chất… 17
1.3.3. Phương pháp tạo nhóm sulfonyl clorid bằng phản ứng oxy hóa ……… 17
1.3.4. Một số phương pháp khác………………………………………………………. 18
1.4. Một số quá trình tạo nhóm amin bậc 1 (-NH2) ………………………………………. 19
1.4.1. Khử hóa nhóm nitro (-NO2)……………………………………………………. 20
1.4.2. Khử hóa oxim ……………………………………………………………………… 21
1.4.3. Khử hóa amid ……………………………………………………………………… 21
1.4.4. Khử hóa azid……………………………………………………………………….. 21
1.4.5. Amin hóa khử (alkyl hóa khử) ………………………………………………… 22
1.4.6. Alkyl hóa khử amin (phản ứng Leuckart) ………………………………….. 221.4.7. Khử hóa nitril ……………………………………………………………………… 23
1.4.8. Thủy phân amid …………………………………………………………………… 23
1.4.9. Thủy phân dẫn chất N-alkylphthalimid (Gabriel) ………………………… 23
1.4.10. N-Alkyl hóa dẫn chất alkyl halogenid với amoniac ……………………. 24
1.4.11. Phản ứng của hexamin và dẫn chất alkyl halogenid (phản ứng Delépine)
…………………………………………………………………………………………………. 24
1.4.12. Thoái phân Hofmann…………………………………………………………… 25
1.4.13. Thoái phân của acyl azid (chuyển vị Curtius) …………………………… 25
1.4.14. Thoái phân các acid hydroxamic (chuyển vị Lossen) …………………. 26
1.4.15. Phản ứng của acid hydrazoic và hợp chất carbonyl (chuyển vị Schmidt)
…………………………………………………………………………………………………. 26
1.4.16. Thủy phân isocyanat, isothiocyanat, urethan và ure……………………. 27
1.4.17. Một số phương pháp khác…………………………………………………….. 27
1.5. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp mafenid acetat …………………… 28
Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU……………………………………………………………………………………………31
2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị …………………………………………………………………… 31
2.1.1 Thiết bị, dụng cụ …………………………………………………………………… 31
2.1.2. Nguyên vật liệu và hoá chất……………………………………………………. 32
2.2. Nội dung nghiên cứu……………………………………………………………………….. 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………………….. 34
2.3.1. Phương pháp tổng hợp hóa học……………………………………………….. 34
2.3.2. Các phương pháp đánh giá độ tinh khiết của các chất trung gian và sản
phẩm………………………………………………………………………………………….. 36
2.3.3. Phương pháp phân tích cấu trúc ………………………………………………. 37
2.3.4. Phương pháp kiểm nghiệm chất lượng của sản phẩm …………………… 37
2.3.5. Phương pháp nghiên cứu độ ổn định của sản phẩm tổng hợp được …. 38
Chương 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ……………………………………………….39
3.1. Tổng hợp mafenid acetat từ các nguyên liệu khác nhau ở quy mô phòng thí
nghiệm …………………………………………………………………………………………… 39
3.1.1. Tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylacetamid………….. 39
3.1.2. Tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylphthalimid………… 683.1.3. Tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylsuccinimid………… 75
3.1.4. Tổng hợp mafenid acetat qua các diamid (succinamid và phthalamid)87
3.2. Nghiên cứu tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn về hàm lượng theo USP 38
bằng dung môi EtOH 95%. …………………………………………………………………….. 92
3.2.1. Khảo sát nhiệt độ kết tinh ………………………………………………………. 92
3.2.2. Khảo sát số lần kết tinh lại……………………………………………………… 93
3.3. So sánh các phương pháp tổng hợp mafenid acetat từ N-benzylacetamid, Nbenzylsuccinimid và N-benzylphthalimid ở quy mô phòng thí nghiệm…………….. 95
3.4. Nâng cấp quy trình tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 100 g/mẻ……………… 96
3.4.1.Tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 100 g/mẻ qua trung gian Nbenzylacetamid ……………………………………………………………………………. 96
3.4.2. Tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 100 g/mẻ qua trung gian Nbenzylsuccinimid………………………………………………………………………… 102
3.4.3. Nghiên cứu tinh chế mafenid acetat đạt tiêu chuẩn USP 38 ở quy mô 100
g/mẻ ………………………………………………………………………………………… 104
3.5. Nâng cấp quy trình tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 1000 g/mẻ…………… 105
3.5.1. Tổng hợp mafenid acetat ở quy mô 200 g/mẻ qua trung gian Nbenzylsuccinimid………………………………………………………………………… 105
3.5.2. Triển khai quy trình tổng hợp mafenid acetat quy mô 500 g/mẻ …… 111
3.5.3. Triển khai tổng hợp mafenid acetat quy mô 1000 g/mẻ qua trung gian Nbenzylsuccinimid………………………………………………………………………… 116
3.6. Kiểm nghiệm sản phẩm tổng hợp được theo USP 38 ……………………………. 131
3.6.1. Kết quả kiểm nghiệm sản phẩm mafenid acetat tổn hợp được ở quy mô
100 g/mẻ…………………………………………………………………………………… 131
3.6.2. Kết quả kiểm nghiệm mẫu mafenid acetat tổng hợp được ở quy mô 1000
g/mẻ ………………………………………………………………………………………… 132
3.7. Kết quả nghiên cứu độ ổn định của mafenid acetat tổng hợp được…………… 133
3.7.1. Điều kiện lão hoá cấp tốc……………………………………………………… 133
3.7.2. Điều kiện thực …………………………………………………………………… 134
3.7.3. Dự đoán tuổi thọ sản phẩm …………………………………………………… 136
Chương 4: BÀN LUẬN……………………………………………………………………………..137
4.1. Về các phản ứng tổng hợp hoá học …………………………………………………… 1374.1.1. Các phản ứng tổng hợp mafenid acetat qua trung gian N-benzylacetamid
……………………………………………………………………………………………….. 137
4.1.2. Các phản ứng tổng hợp mafenid acetat qua trung gian Nbenzylphthalimid………………………………………………………………………… 143
4.1.3. Các phản ứng tổng hợp mafenid acetat qua trung gian các diamid … 144
4.1.4. Các phản ứng tổng hợp mafenid acetat qua trung gian Nbenzylsuccinimid………………………………………………………………………… 145
4.2. Về quá trình tinh chế sản phẩm mafenid acetat……………………………………. 151
4.3. Về cấu trúc của các chất tổng hợp được …………………………………………….. 152
4.3.1. Về cấu trúc các chất trung gian theo con đường N-benzylacetamid.. 152
4.3.2. Về cấu trúc các chất trung gian theo con đường N-benzylsuccinimid154
4.3.3. Về cấu trúc của mafenid acetat ……………………………………………… 156
4.4. Về độ ổn định của sản phẩm mafenid acetat tổng hợp được …………………… 157
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………………………………159
1. KẾT LUẬN…………………………………………………………………………… 159
2. KIẾN NGHỊ………………………………………………………………………….. 159
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC