Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009 MỤC LỤC MỤC LỤC............................................1 LỜI CẢM ƠN.........................................4 ĐẶT VẤN ĐỀ.........................................1 MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT............................3 PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ THALIDOMIDE...................4 1. TÊN, TÍNH CHẤT LÝ HÓA VÀ TÁC DỤNG DƯỢC LÝ......4 1.1............................... Tên, công thức 4 1.2.............................Tính chất vật lý 6 1.3............................... Các dữ liệu phổ 6 1.4..........................Các phổ đồ thalidomide 7 1.5..........................Tiêu chuẩn dược điển 8 1.6.........................Ứng dụng của thalidomide 12 1.7.................Tác dụng dược lý của thalidomide 12 Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
1.6. Ứng dụng của thalidomide..............................................................12
1.7. Tác dụng dược lý của thalidomide..................................................12
1.8. Mối quan hệ giữa độc tính gây quái thai và các đồng phân R,S của thalidomide................................................................................................17
2. GIÁ HOẠT CHẤT VÀ THÀNH PHẨM THALIDOMIDE..................20
2.1. Giá hoạt chất thalidomide................................................................20
2.2. Giá thành phẩm thalidomide (viên nang)........................................22
2.2.1.Giá thành phẩm thalidomide (viên nang) trên thị trường thế giới...22
2.2.2. Giá thành phẩm thalidomide (viên nang) có bán trên thị trường Việt Nam .........................................................................................................23
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP THALIDOMIDE.........................24
3.1. Tổng hợp racemic thalidomide........................................................24
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
3.2. Phương pháp tổng hợp lập thể S-(-)thalidomide.............................28
4. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.................................................................29
4.1. Tổng hợp racemic............................................................................29
4.2. Tổng hợp lập thể..............................................................................34
5. QUY TRÌNH LỰA CHỌN....................................................................36
5.3. Tính chất các nguyên liệu chủ yếu sử dụng trong quy trình............37
5.4. Phương pháp khác điều chế hợp chất trung gian N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2)..............................................................................46
PHẦN 2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ.................................................49
1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ.................................................49
1.1. Nguyên vật liệu................................................................................49
1.2. Dụng cụ............................................................................................49
Để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn, đạt được những mục tiêu đề ra, trong ba tháng vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tâm từ các thầy cô, bạn bè trong và ngoài trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới:
GS.TSKH Phan Đình Châu, người thầy đã thường xuyên động viên, tạo mọi điều kiện cho em thực hiện đề tài này. Thầy đã tận tình hướng dẫn em cả về mặt lý thuyết lẫn kỹ thuật thực nghiệm.
Các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hóa Dược & Hóa chất bảo vệ thực vật – Khoa Công nghệ Hóa học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học tập trong trường. Những kiến thức mà em học được từ các thầy cô là yếu tố quan trọng giúp em thực hiện tốt nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp.
Các cán bộ phòng Nghiên cứu cấu trúc – Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em đo phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT và MS của các hợp chất điều chế được.
ThS.DS. Vũ Bình Dương – GĐTrung tâm Nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng thuốc thử nghiệm – Học viện Quân Y và các cán bộ Phòng Dược học và các hợp chất tự nhiên – Trung tâm nghiên cứu ứng dụng Sinh – Y – Dược học – Học viện Quân Y đã giúp em đo phổ IR của các hợp chất điều chế được.
DS. Đào Văn Đôn - Phòng Dược học và các hợp chất tự nhiên – Trung tâm nghiên cứu ứng dụng Sinh – Y – Dược học – Học viện Quân Y đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ tài liệu cho em tìm hiểu sử dụng phần mềm MODDE và INForm trong tối ưu hóa và quy hoạch thực nghiệm.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để em có thể tập trung hoàn thành đồ án đúng hạn, thu được kết quả mong muốn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2009
Sinh viên
Lê Sỹ Tùng
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
ĐẶT VẤN ĐỀ
Thalidomide nguyên thể là một thuốc an thần gây ngủ được hãng dược
phẩm Chemie Grunenthal của Đức tìm ra, và đưa vào sử dụng trong năm
1957. Trong vòng 4 năm từ 1957 đến 1961 đã tung ra thị trường với gần 70
biệt dược khác nhau trong đó có các biệt dược nổi tiếng như Contergan,
Neurosedyn, Pantosediv… Từ năm 1958 đến 1961 thalidomide là một trong
những thuốc an thần gây ngủ bán chạy nhất hồi bấy giờ, do thuốc có công
hiệu cao lại có độc tính rất thấp so với các thuốc an thần gây ngủ khác lúc đó.
Nhưng vào năm 1961 tại Khoa nhi bệnh viện Hamburg, hai nhà dược lý Lenz
và Taussig đã phát hiện ra hiện tượng phát triển chân tay không bình thường ở
trẻ sơ sinh, mà trong thời kì mang thai các bà mẹ có sử dụng thalidomide.
Ngay lập tức sau phát hiện đó, tất cả các biệt dược có chứa thalidomide bị
cấm sử dụng ở tất cả các nước.
Sau sự cố tai tiếng này, thalidomide tưởng chừng đã bị quên lãng, thế
nhưng kể từ đó nhiều công trình nghiên cứu về hoạt chất này vẫn không
ngừng được tiếp tục, nhiều tác dụng chữa bệnh mới cũng như nghi vấn về độc
tính của thalidomide lần lượt được nghiên cứu và khám phá. Sau gần 30 năm
dày công nghiên cứu kể từ khi bị cấm, người ta phát hiện ra nhiều tác dụng
chữa bệnh vô cùng quí báu khác của hợp chất đầy tai tiếng này trong việc
điều trị một số bệnh hiểm nghèo, và đã đưa thalidomide vào sử dụng lâm
sàng. Có thể nói rằng thalidomide là một trong những hợp chất tai tiếng nhất
cho ngành hoá dược từ trước đến nay, nhưng cũng là một trong những hợp
chất có số công trình nghiên cứu nhiều nhất (theo thống kê năm 2006 thì từ
năm 1957 đến 2006 có trên 7000 công trình khoa học công bố liên quan đến
hợp chất này, riêng năm 2005 vỡ 2006 mỗi năm công bố trên 700 công trình).
Một số các chỉ định sử dụng thalidomide, như việc điều trị các bệnh rối loạn
miễn dịch, là tác nhân thích ứng miễn dịch, sử dụng trong các bệnh do nhiễm
HIV/AIDS , trong việc điều trị đa khớp dạng cấp, trong điều trị ban nốt đỏ do
phong (ENL), hay điều trị rối loạn thần kinh về nhận thức, kiểm soát nồng độ
TNF-α không bình thường trong mô người, điều trị các khối u ác tính, ung thư
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 1
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
đa tủy xương…Thalidomide đã được Tổ chức quản lí Thuốc và Thực phẩm
Mỹ (FDA) cho phép lưu hành với biệt dược Thalomid (Celgene). Ở nước ta
nhu cầu về thuốc thalidomide trong điều trị bệnh là khá lớn, rất nhiều bệnh
nhân rất cần thuốc này nhưng Việt Nam chưa sản xuất được nên bệnh nhân có
nhu cầu điều trị phải tự gửi mua từ nước ngoài (Mỹ, Canada, Đài Loan) với
giá thành khá đắt. Gần đây, công ty dược phẩm Nanopharm tại Hà Nội đã bắt
đầu chào bán thalidomide dạng viên nén (nhập khẩu từ Đài Loan) nhưng giá
thành vẫn còn khá đắt so với thu nhập của người dân Việt Nam. Chính vì vậy
trong phạm vi đồ án tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ “Nghiên cứu quy
trình tổng hợp thalidomide”. Đồ án của em gồm 3 phần chính:
Phần 1:Tổng quan
Thu thập các thông tin về thalidomide, tính chất lý hoá học, tác dụng
dược lý của thalidomide, các phương pháp tổng hợp thalidomide đã được
công bố và những thông tin khác về thalidomide.
Phần 2: Thực nghiệm và kết quả.
Tổng hợp N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride làm nguyên liệu điều
chế thalidomide.
Tổng hợp thalidomide.
Tối ưu hóa và quy hoạch thực nghiệm quy trình tổng hợp thalidomide
với sự giúp đỡ của các phần mềm MODDE 5.0 và INForm 3.1.
Phần 3: Kết quả và bàn luận.
Và cuối cùng là kết luận.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 2
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Ac Acetyl
BOC Tert-butoxycarbonyl
CDI Carbonyl diimidazole
DCM Dichloro methane CH2Cl2
4-DMAP 4-dimethylamino pyridine
DMF Dimethylformamide
EDC 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride
ENL Erythema Nodosum Leprosum (ban nốt đỏ do phong
Et Ethyl
Me Methyl
HOBT Hydroxybenzotriazole
Ph Pheynyl
TFA Acid trifloroacetic
THF Tetrahydrofuran
TNF-α Tumor necrosis factor-α (nhân tố hoại tử u bướu)
TLC Thin layer chromatography (sắc ký lớp mỏng)
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 3
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ THALIDOMIDE
1. TÊN, TÍNH CHẤT LÝ HÓA VÀ TÁC DỤNG DƯỢC LÝ
1.1. Tên, công thức [1]
- Tên riêng: thalidomide.
- Tên khoa học (theo danh pháp IUPAC): (2,6-Dioxo-3-piperidinyl)-1H-
isoindole-1,3(2H)-dione (1).
- Tên gọi khác: N-(2,6-dioxo-3-piperidyl)phthalimide; -
tiêu chảy, loét; bệnh u đa tủy [13]; u sắc tố [14]; viêm khớp dạng thấp [15],
[16]; các bệnh ung thư liên quan đến tạo mạch [17].
1.7. Tác dụng dược lý của thalidomide [18]
Tác dụng:
Đến nay cơ chế tác dụng cả thalidomide vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Thalidomide có những tính chất điều chỉnh miễn dịch, chống viêm, ngăn cản
sự tạo mạch. Các nghiên cứu trong ống nghiệm và thử nghiệm lâm sàng cho
thấy tác động miễn dịch của hợp chất này khác nhau dưới các điều kiện khác
nhau, nhưng có thể liên quan tới phong bế chất chọn lọc tiền viêm cytokine
TNF-α hoặc làm giảm khả năng thích ứng của các phân tử kết dính bề mặt tế
bào chọn lọc liên quan tới sự di cư bạch cầu. Việc sử dụng thalidomide đã
được ghi nhận làm giảm nồng độ tuần hoàn của TNF-α ở các bệnh nhân mắc
bệnh hồng bannuts do phong (ENL), tuy nhiên, nó cũng làm tăng nồng độ
TNF ở các bệnh nhân nhiễm HIV dương tính. Các tính chất chống viêm, miễn
dịch của thalidomide gồm ngăn chặn sự tham gia của đại thực bào đến việc
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 13
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
tổng hợp prostaglandin, và sự thay đổi lượng interleukin-10, interleukin-12
tạo thành bởi các tế bào đơn nhân ngoại vi.
Thalidomide điều trị bệnh đa u tủy nhờ việc tăng số lượng các tế bào
tiêu diệt tuần hoàn tự nhiên, và tăng nồng độ interleukin-2, interferon-gamma
(một cytokine từ tế bào T có hoạt tính gây độc tế bào). Thalidomide ức chế sự
tạo mạch khi nuôi cấy rốn động mạch người trong ống nghiệm. Các quá trình
tế bào bị mạch ức chế bởi thalidomide gồm cả sự nảy nở các tế bào nội mô.
Chuyển hóa: Hiện nay người ta vẫn chưa xác định được con đường chuyển
hóa của thuốc trong cơ thể người. Thalidomide không chuyển hóa ở gan mà
nó thủy phân không cần enzyme ở huyết thanh tạo thành rất nhiều sản phẩm.
Trong một nghiên cứu được lặp lại với cùng liều cho thấy, cứ 10 phụ nữ khỏe
mạnh sử dụng 200 mg thalidomide trong 18 ngày thì dược động học của
thalidomide ở ngày đầu và cuối tương tự nhau, điều đó chứng tỏ thalidomide
không tạo ra hay ức chế quá trình chuyển hóa của nó. Các sản phẩm chuyển
hóa từ thalidomide [19] (Hình 2)
Ngoài ra các đồng phân lập thể của thalidomide còn bị hydroxyl hoá ở
vòng phthaloyl hoặc dioxopiperidine [20] (xem Hình 1)
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 14
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Hình 1. Sự hydroxyl hóa của thalidomide
Chỉ định: Thalidomide được chỉ định điều trị cấp tính với biểu hiện ở da bình thường cho đến nghiêm trọng đối với bệnh hồng ban nút do phong (ENL) nhưng không phải là liệu pháp duy nhất để điều trị ENL đi kèm với viêm dây thần kinh. Nó được chỉ định là liệu pháp duy trì để ngăn chặn và triệt để với biểu hiện ở da của bệnh ENL. Thalidomide được chỉ định điều trị bệnh u đa tủy có hoặc không kết hợp với Dexamethasone.
Chống chỉ định: Thalidomide được chống chỉ định đối với phụ nữ mang thai, hoặc phụ nữ có khả năng mang thai; đối với những bệnh nhân quá mẫn cảm với thuốc hoặc các thành phần của thuốc.
Tác dụng không mong muốn: Nếu sử dụng thalidomide trong thời kỳ mang thai, có thể gây ra hiện tượng quái thai hoặc làm chết non thai nhi.
Khi sử dụng thalidomide thường đi kèm với các triệu chứng: ngủ gà, ngủ gật, phát ban, bệnh thần kinh ngoại biên (phá hủy các tế bào thần kinh ngoại biên), chóng mặt do giảm huyết áp, giảm bạch cầu trung tính.
- Là tinh thể tà phương (orthorrhombic), tỷ trọng 1,538 g/cm3, độ tan
trong nước 8,64 g/l (250C); 21,86 g/l (500C); 55,32 g/l (750C); 140 g/l
(1000C), ít tan trong methanol, ethanol, ether, acetone và các dung môi trung
tính.
- Khối lượng phân tử: M = 147,13
- Nhiệt độ nóng chảy : 1600C
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 41
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
- Nhiệt độ thăng hoa: 2000C
- Độ quay cực [α]D22,4= +31,40 (HCl 6N)
Tính chất hóa học [38]
- Glutamic acid là một amino acid nên tính chất hóa học của nó chính là
tính chất của các nhóm amino (-NH2) và acid carboxylic (-COOH). Trong môi
trường acid, nó chủ yếu tồn tại ở dạng cation, còn trong môi trường base nó
chủ yếu tồn tại ở dạng anion. Muối natri của glutamic acid dùng trong thực
phẩm gọi là mỳ chính.
- pKa: pk1 = 2,19; pk2 = 4,25; pk3 = 9,67
- Phản ứng N-axyl hóa
- Phản ứng N-alkyl hóa
- Phản ứng với aldehyde
- Phản ứng ester hóa
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 42
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Điều chế [38]
Phương pháp điều chế glutamic acid trong công nghiệp chủ yếu là
phương pháp lên men từ mật đường (sucrose), tinh bột (glucose), ammonium
sulfate với các xúc tác enzyme.
5.3.3. Urea
Tính chất vật lý [1]
- Tên: carbamide, carbonyldiamide
- Công thức phân tử: CO(NH2)2
- Là tinh thể trắng, không mùi, tỷ trọng d418 = 1,3 g/cm3, tan trong nước,
methanol, glycerol. Không tan trong chloroform, ether.
- Khối lượng phân tử: M = 60,06
- Nhiệt độ nóng chảy: 132,70C
- Nhiệt độ sôi: 2950C.
Tính chất hóa học [39]
- Urea bị phân hủy thành ammonia và isocyanic acid ở nhiệt độ cao
- Urea tác dụng với aldehyde formic dưới điều kiện acid tạo thành
methylene urea, hoặc tiếp tục phản ứng với aldehyde formic để tạo thành
dimethylene urea
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 43
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
- Urea tác dụng với aldehyde formic dưới điều kiện base tạo thành
methylol urea
- Urea tác dụng với rượu tạo thành carbamide acid ester, còn gọi là
urethane
- Urea tác dụng với acid malonic tạo thành barbituric acid
Điều chế [39]
Urea được sản xuất từ NH3 lỏng và khí CO2 ở nhiệt độ và áp suất cao. Cả 2
chất phản ứng đều là sản phẩm ở nhà máy tổng hợp NH3.
Sự tạo thành carbamate ammonium, rồi tách nước thành urea xảy ra đồng
thời
5.3.4. Pyridine
Tính chất vật lý [1]
- Tên: Pyridine
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 44
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
- Công thức phân tử: C5H5N
- Công thức cấu tạo:
- Là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, dễ cháy, tỷ trọng d420 =
0,9827; độ khúc xạ nD20 = 1,50920; tạo hỗn hợp đẳng phí với nước theo tỷ lệ
1:3 ở nhiệt độ sôi là 92-930C; Tan trong cồn, nước, ether, dầu hỏa. Là dung
môi tốt cho các hợp chất hữu cơ, vô cơ. Tính base yếu, tạo muối với các acid
mạnh pKA = 5,19.
- Khối lượng phân tử: M = 79,10
- Nhiệt độ nóng chảy: -41,60C
- Nhiệt độ sôi: 115,20C
Tính chất hóa học [40]
- Tính thơm của pyridine kém benzene khi thể hiện phản ứng thế
electrophyl và được chứng minh bằng cách nitro hóa quinoline thì nhóm NO2+
vào nhân benzene chứ không vào nhân pyridine
- Pyridine có thể tham gia phản ứng thế nucleophyl, chẳng hạn đun pyridine với NaOH ở 4000C sẽ có nhóm OH- thế vào vị trí α.
- Vì pyridine là base bậc 3 nên nó có thể dễ dàng kết hợp với các ankyl halogenua hay sulfate và các tác nhân ankyl khác. Muối pyridine bậc 4 kết tinh tốt
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 45
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Do đó có khả năng hòa tan rất tốt các muối vô cơ và các chất hữu cơ nên
pyridine được dùng làm dung môi rất tốt, chất giữ HX trong các phản ứng
axyl hóa.
Điều chế [40]
5.3.5. Acetic anhydride
Tính chất vật lý [1]
- Tên: acetic anhydride
- Công thức phân tử: C4H6O3
- Công thức cấu tạo:
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 46
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
- Là chất lỏng, nặng mùi acetic, tỷ trọng d420 = 1,080; độ khúc xạ nD
20 =
1,3904; tan trong nước tạo thành acid acetic, trong cồn tạo thành ethyl acetate
- Khối lượng phân tử: M = 102,09
- Nhiệt độ nóng chảy: -730C
- Nhiệt độ sôi: 1390C
Tính chất hóa học [41]
- Tham gia phản ứng O-acetyl hóa (đặc biệt là các phản ứng ester hóa)
- Tham gia phản ứng N-acetyl hóa
- Tham gia phản ứng C-acetyl hóa
Điều chế [41]
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 47
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
- Cho sodium acetate tác dụng với các muối vô cơ chloride
- Trong công nghiệp acetic anhydride được sản xuất bằng cách nhiệt
phân acid acetic
Hoặc oxy hóa aldehyde acetic
5.4. Phương pháp khác điều chế hợp chất trung gian N-phthaloyl-DL-
glutamic anhydride (2) [42]
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 48
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Bước 1: Điều chế (1-chloro-1,3-dihydro-3-oxo-1-isobenzofuranyl)-
phosphonic acid diethyl ester (25)
Cho 28 g phthaloyl chloride (138 mmol) vào bình cầu dung tích 250 ml
có trang bị khuấy từ và phễu nhỏ giọt. Đung nóng dung dịch tới 500C và cho
từ từ 22,9 g triethylphosphite (138 mmol) trong 0,5 giờ bằng phễu nhỏ giọt.
Sau đó tiếp tục duy trì khuấy ở nhiệt độ này trong 0,5 giờ tiếp theo. Trong 2
giờ sau, khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng tới khi ngừng thoát khí.
Trong suốt quá trình phản ứng, bơm chân không được duy trì để loại bỏ lượng
khí sinh ra. Sau phản ứng, thu được 41,7 g (1-chloro-1,3-dihydro-3-oxo-1-
isobenzofuranyl)-phosphonic acid diethyl ester (25) đạt độ tinh khiết 99%
(xác định bằng sắc ký lớp mỏng TLC) và được sử dụng ngay cho giai đoạn
sau không cần qua tinh chế.
Bước 2: Điều chế N-phthaloyl-L-glutamic acid
Cho 36,5 g Na2CO3 (0,17 mol) vào 170 ml nước, khuấy đều trong bình
cầu dung tích 500 ml. Hòa tan 25 g L-glutamic acid (0,17 mol) vào dung dịch
trên, khuấy ở nhiệt độ phòng. Sau 15 phút, cho 51,8 g (25) (0,17 mol) (thu
được ở bước 1) vào và khuấy trong 5 giờ ở nhiệt độ phòng. Hỗn hợp sau phản
ứng được lọc loại kết tủa. pH của dung dịch duy trì ở 1-2 bằng HCl 6N. Hỗn
hợp phản ứng tiếp tục được duy trì khuấy trong 2 giờ tiếp theo. Lọc, thu phần
rắn, rửa với nước và sấy trong chân không và kết tinh lại trong ethyl
acetate/hexane (nếu cần). Sản phẩm (N-phthaloyl-L-glutamic acid) thu được
32,6 g, hiệu suất 70%, có điểm chảy 159-1610C. Đánh giá độ tinh khiết bằng
Kết luận: Với các điều kiện trên, phản ứng điều chế thalidomide từ N-
phthaloyl-DL-glutamic anhydride đạt hiệu suất tối ưu là 72,6%.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 70
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1. VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC
1.1. Về điều chế N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2)
Xuất phát từ phương pháp của tác giả King F.E. [26], chúng tôi dự định
chia quy trình điều chế hợp chất N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2)
thành hai giai đoạn độc lập để dễ kiểm soát, đánh giá tiến trình phản ứng và
tối ưu hóa từng giai đoạn:
Giai đoạn 1: Điều chế N-phthaloyl-DL-glutamic acid (3)
Giai đoạn 2: Từ 3 điều chế N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2)
1.1.1. Giai đoạn 1
Bằng nhiều phương pháp khác nhau, chúng tôi đã nỗ lực tách hợp chất
3 ra khỏi hỗn hợp sau phản ứng của giai đoạn 1:
Đánh giá các hợp chất 3, 4, 5 là các hợp chất không tan trong nước,
chúng tôi đã đưa nước vào hỗn hợp sau phản ứng với hy vọng các chất này sẽ
kết tủa ra. Kết tủa này sẽ được lọc, tách sau đó kết tinh lại để thu được tinh
thể hợp chất 3. Tuy nhiên, trái với mong muốn, chúng tôi đã không quan sát
thấy xuất hiện kết tủa khi cho H2O vào hỗn hợp sau phản ứng. Chúng tôi cho
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 71
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
rằng Pyridine + H2O là một hệ dung môi lý tưởng hòa tan toàn bộ các hợp
chất 3, 4, 5 ở tỷ lệ lớn.
Để lý giải cho sự vắng mặt kết tủa nói trên, chúng tôi cũng đưa ra giả
thuyết: giữa hợp chất 3, 4 và dung môi pyridine có sự tạo muối (acid + base
hữu cơ) và muối này tan trong nước. Tương tự như vậy, hợp chất 5 dư sau
phản ứng đã bị thủy phân (do sự có mặt của H2O là sản phẩm, tạo thành
phthalic acid có khả năng tạo muối tan với pyridine. Trên cơ sở đó, chúng tôi
sử dụng HCl và H2SO4 để đẩy pyridine ra khỏi các muối, tạo thành các acid
mong đợi: 3, 4 và phthalic acid. Tuy nhiên ngay cả khi pHdung dịch ≤ 7, vẫn
không có kết tủa nào tạo ra. Chúng tôi cho rằng các chất 3, 4, 5 không chỉ tạo
muối với pyridine mà chúng còn kết hợp với nhau tạo thành 1 hỗn hợp tan và
tan được trong nước nên không thể kết tủa ra
Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm về giảm lượng dung môi sử dụng.
Kết quả cho thấy các trường hợp sử dụng lượng ít dung môi pyridine hơn cho
hiệu suất sản phẩm thấp hơn. Chúng tôi cho rằng: nếu lượng dung môi
pyridine không đủ để tạo hỗn hợp đẳng phí với toàn bộ lượng H2O sinh ra (tỷ
lệ mol tạo hỗn hợp đẳng phí là pyridine:nước=1:3), lượng nước còn lại sẽ tác
dụng với tác nhân Ac2O ở giai đoạn sau, làm giảm lượng tác nhân, từ đó gây
giảm hiệu suất sản phẩm.
Chúng tôi tiến hành thay đổi dung môi pyridine bởi các dung môi khác
có độ sôi gần tương đương: 1,4-dioxane, DMF (dimethyl formamide) nhằm
tránh việc tạo liên kết bền giữa dung môi – chất tan. Tuy nhiên khi theo dõi
tiến trình phản ứng trên sắc ký bản mỏng thì không nhận thấy dấu hiệu chứng
tỏ phản ứng đã xảy ra. Chúng tôi cũng xác định điểm chảy của phần rắn thu
được trong hỗn hợp sau phản ứng thì nhận thấy không phải hợp chất mong
đợi. Trong trường hợp này, chúng tôi cho rằng 1,4-dioxane và DMF không
đáp ứng đầy đủ vai trò của dung môi pyridine trong phản ứng: dung môi N-
acyl hóa. Chúng tôi đã sử dụng 4-DMAP kết hợp với hai dung môi trên để
xúc tác cho quá trình N-acyl hóa. Tuy nhiên, vượt hơn cả sự mong đợi, 4-
DMAP xúc tác tất cả các hướng acyl hóa, kết quả cho thấy trên sắc ký bản
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 72
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
mỏng: xuất hiện nhiều vệt sát nhau, liên tiếp kéo dài. Khi xác định điểm chảy
của cặn rắn sau phản ứng nhận thấy không phải hợp chất 3 như mong đợi.
Cơ chế phản ứng:
Với tất cả những thất bại trên chúng tôi đã suy nghĩ, phân tích cơ chế
phản ứng tạo thành hợp chất 3 như trên và có một số giả thuyết như sau:
Tại thời điểm kết thúc phản ứng, sẽ thu được hỗn hợp giữa chất
trung gian 3’ như trên và hợp chất 3 ở trạng thái cân bằng. Cả 2 hợp chất này
tạo liên kết bền với pyridine và liên kết này không thể phá được bằng việc
đưa acid vô cơ (HCl, H2SO4) vào như đã làm. Liên kết bền này làm tồn tại
dạng chất tan tốt trong pyridine và nước.
Trong quá trình cất dung môi pyridine, tại thời điểm ban đầu, H2O
(tạo thành sau phản ứng) sẽ tạo hỗn hợp đẳng phí với pyridine và bị cất ra,
gây chuyển dịch cân bằng, tạo ra 3 nhiều hơn. Vì vậy, trong thời gian cất
pyridine, phản ứng vẫn tiếp tục diễn ra.
Trên cơ sở giả thuyết đó, chúng tôi quyết định không tách 3 mà tiến
hành cất pyridine sau đó cho Ac2O vào để thực hiện đóng vòng tạo anhydride.
Chúng tôi cho rằng khi cất pyridine phải đảm bảo cất kiệt H2O vì lượng H2O
dư sẽ tác dụng với Ac2O, làm giảm lượng tác nhân Ac2O trong giai đoạn 2.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 73
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
1.1.2. Giai đoạn 2
Khi thực hiện giai đoạn 2 (loại nước để đóng vòng tạo anhydride), có một số vấn đề cần lưu ý:
Tại thời điểm ban đầu của phản ứng, thường xuất hiện sự sôi mãnh liệt diễn ra trong khoảng 1 phút sau đó dừng. Có thể lý giải rằng sự sôi này gây ra bởi nhiệt tạo thành từ hai phản ứng sau:
1. 3 2 + H2O + Q1
2. H2O + Ac2O 2AcOH + Q2
Tại thời điểm ban đầu của phản ứng, do nồng độ các chất tham gia phản ứng cao nên tốc độ hai phản ứng này diễn ra nhanh, dẫn tới sự tỏa nhiệt nhanh. Lượng nhiệt này làm sôi mạnh dung dịch. Sau khoảng 1 phút, tốc độ phản ứng đã giảm, lượng nhiệt tỏa ra không nhanh và mạnh như ban đầu nên không còn hiện tượng sôi mãnh liệt nữa.
Chúng tôi cũng tiến hành thử nghiệm giảm lượng dung môi Ac2O sử dụng nhưng kết quả cho thấy hiệu suất sản phẩm thu được giảm đi. Vì lượng Ac 2O sử dụng bao gồm: lượng cho phản ứng loại nước + lượng phản ứng với nước tạo AcOH. Nếu lấy ít đi, lượng dành cho phản ứng loại nước tạo anhydride không đủ, làm hiệu suất phản ứng giảm rõ rệt.
Sau phản ứng, tiến hành cất ½ lượng dung môi. Nếu cất ít hơn thì không đảm bảo độ quá bão hòa để sản phẩm kết tinh ra toàn lượng. Nếu cất quá nhiều dung môi, sẽ thu được một hỗn hợp đặc, quánh, nên hợp chất 2 không thể kết tinh ra (do sản phẩm chính và tạp chất đều ở nồng độ quá bão hòa).
Dung môi diethyl ether (Et2O) được sử dụng để tinh chế sản phẩm. Dung môi này có độ hòa tan thấp đối với sản phẩm 2, tan lẫn với AcOH/Ac2O và pyridine nên có thể dùng để rửa 2. Mặt khác, do Et2O dễ bay hơi nên làm cho sản phẩm sau rửa có độ tơi, xốp cao, dễ lọc, ít bị mất mát (do bám vào các dụng cụ). Chúng tôi cũng đã thử sử dụng H2O để ngâm rửa sản phẩm nhằm loại AcOH/Ac2O và pyridine, tuy nhiên H2O có khả năng hòa tan 2 lại gây thủy phân cho chất này. Đồng thời 2 rửa với H2O không có được độ tơi xốp như đối với Et2O. Chính vì vậy, chúng tôi đã chọn Et2O làm dung môi tinh chế lần 1 cho hợp chất 2.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 74
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Kết tinh lại: Dựa trên tài liệu [26], chúng tôi đã thực hiện kết tinh lại với dung môi ethyl acetate. Tuy nhiên, khả năng hòa tan của dung môi này với 2 thấp (ngay cả ở nhiệt độ sôi), do đó cho hiệu suất kết tinh không cao. Mặt khác, kết tinh bằng dung môi ethyl acetate cho tinh thể nhỏ, vụn, không tơi xốp. Chúng tôi đã thử nghiệm với dung môi acetone và nhận thấy:
o Khả năng hòa tan 2 tốt hơn dung môi ethyl acetate.
o Tinh thể thu được khi kết tinh với acetone là tinh thể màu trắng,
hình kim, có độ tơi, xốp cao.
Tuy nhiên dung môi acetone có nhược điểm là dễ bay hơi ngay cả ở nhiệt độ thường do đó không phù hợp cho việc lọc nóng. Chúng tôi đã khắc phục nhược điểm này bằng cách gạn lấy dịch. Dịch này được làm lạnh để kết tinh ở nhiệt độ phòng, sau đó tiếp tục được làm lạnh bằng nước đá. Tinh thể thu được trắng hơn vì đã loại bỏ được pyridine dư (gây màu vàng cho 2 trước kết tinh lại).
Hợp chất 2 khi xác định điểm chảy, quan sát thấy hai khoảng điểm chảy khác nhau ở trên và dưới 2000C. Tham khảo trong các tài liệu đã công bố về độ chảy của hợp chất này, chúng tôi thấy rằng có tài liệu chỉ công bố 1 khoảng điểm chảy ở trên hoặc dưới 2000C, có tài liệu công bố đồng thời hai khoảng điểm chảy này. Theo chúng tôi, có thể đó là do 2 tồn tại ở hai dạng cấu trúc tinh thể khác nhau hoặc tinh thể của 2 tồn tại ở dạng khan và dạng ngậm nước. Trong quá trình đo điểm chảy, chúng tôi đã quan sát thấy hai dạng tinh thể khác nhau này.
1.2. Về điều chế thalidomide 1
Phản ứng điều chế thalidomide 1 thực hiện ở điều kiện hỗn hợp các chất
tham gia phản ứng đều nóng chảy, do đó phải đảm bảo yêu cầu khuấy trộn và
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 75
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
điều nhiệt. Nếu quá nhiệt, các chất trong hỗn hợp phản ứng sẽ bị cháy, bị
phân hủy.
Giả thuyết về cơ chế phản ứng:
Chúng tôi cho rằng đây là một quá trình liên hợp nhiều bước với nhiều
phản ứng:
Bước 1: Urea nóng chảy sau đó phẩn hủy thành NH3 và isocyanic acid:
Bước 2: NH3 phản ứng với (2) tạo amide
Hoặc
Sau đó
Bước 3: Amide đóng vòng tạo thalidomide 1
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 76
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Hoặc
Trong quá trình thực hiện phản ứng điều chế thalidomide 1, chúng tôi nhận
thấy:
Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng ảnh hưởng tới nhiệt độ nóng chảy của
hỗn hợp phản ứng. Tỷ lệ urea càng cao càng làm nhiệt độ nóng chảy giảm.
Hỗn hợp đầu phải được nghiền nhỏ, trộn đều để đảm bảo tính đồng nhất
khi nóng chảy. Điều này ảnh hưởng lớn tới hiệu suất của phản ứng.
Dựa trên số liệu thu được từ thực nghiệm, có thể nhận thấy tỷ lệ U/A = 2
÷ 3; thời gian ≥ 20 phút, nhiệt độ ≥1750C thì cho hiệu suất cao hơn.
Về tối ưu hóa và quy hoạch thực nghiệm: Với sự trợ giúp của phần mềm
MODDE 5.0 và INForm 3.1, chúng tôi đã thực hiện thành công quy hoạch
thực nghiệm với số thí nghiệm nhỏ nhất 9. Thay vì sử dụng phương pháp
khảo sát thực nghiệm truyền thống: chỉ thay đổi một yếu tố, các yếu tố khác
không đổi, chúng tôi đã sử dụng phương pháp hiện đại để định hướng thực
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 77
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
nghiệm. Với phương pháp này, chúng tôi vừa có thể giảm số thí nghiệm phải
thực hiện đồng thời có thể khảo sát được sự tương tác giữa các yếu tố (điều
mà trong mô hình thực nghiệm truyền thống chưa làm được).
2. VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP [44],
[45], [46], [47], [48].
Phổ là phương pháp vật lý hữu hiệu nhất hiện nay được ứng dụng trong
hóa học hữu cơ để xác định cấu trúc của các hợp chất. Các dữ liệu về phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT và MS cho thấy các chất 2 và 1 có cấu trúc phù
hợp với hướng dự đoán.
2.1. Về phổ hồng ngoại IR [44], [45], [46], [47]
Phổ hồng ngoại IR cho phép ta xác định các nhóm chức của phân tử vì
mỗi liên kết hóa học được đặc trưng bởi một tần số nhóm (υ). Dưới đây là
một số nhận định chung về các dữ liệu phổ hồng ngoại IR của các hợp chất 2
và 1:
- Hợp chất 2:
Trên phổ hồng ngoại IR của hợp chất 2 nhận thấy 1 pic yếu tại 3469 cm-1
là cộng dao động hóa trị đặc trưng của hai nhóm carbonyl in-phase và out-
phase (υip(C=O)2 + υop(C=O)2). Cộng dao động hóa trị loại này thường xuất
hiện trong khu vực (3470 – 3570) cm-1 [46]. Trong vùng (3100 – 2900) cm-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của các nhóm CH và CH2, thấy xuất hiện các
pic yếu tại 3067,52 cm-1 và 2924,06 cm-1.
Các dẫn xuất của phthalimide thường có 2 pic từ 1800 – 1700 cm -1 do sự
khác nhau về tương tác giữa hai nhóm carbonyl [45]:
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 78
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Dao động hóa trị đối xứng
(symmetric)
(1800 – 1750) cm-1
Dao động hóa trị bất đối xứng
(asymmetric)
(1750 – 1700) cm-1
Đối với hợp chất 2, nhận thấy sự có mặt của các pic: 1775,97 và
1715,70 cm-1 với cường độ rất mạnh, thể hiện dao động hóa trị đối xứng và
bất đối xứng của C=O trong khung phthalimide.
Đối với anhydride vòng 6 cạnh no, người ta thường quan sát thấy các
tín hiệu đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng lần lượt tại
(1830 – 1820) cm-1 và (1790 – 1782) cm-1 [46]. Trên phổ IR của 2, ta quan sát
thấy 1 pic có cường độ mạnh tại 1817,21 cm-1 nằm trong vùng dao động hóa
trị đối xứng của C=O anhydride. Tuy nhiên trong khu vực (1790 – 1782) cm -1
tương ứng với dao động hóa trị bất đối xứng của C=O anhydride, không quan
sát thấy tín hiệu nào có cường độ lớn. Có thể lý giải rằng tín hiệu này đã bị
các tín hiệu khác che khuất.
Ta cũng có thể quan sát thấy rõ các tín hiệu đặc trưng của C-O trên
vòng no anhydride trong vùng (952 – 909) và (1299 – 1176) cm-1: đó là hai
pic tại 973.38 và 1230,34 cm-1.
Tại vùng (900 – 675) cm-1 là vùng đặc trưng cho CH của vòng thơm, có
1 tín hiệu mạnh tại 719,59 cm-1. Ngoài ra còn quan sát thấy tín hiệu trung bình
tại 1474,60 cm-1 nằm trong vùng dao động biến dạng của CH và CH2. Tín
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 79
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
hiệu này đã dịch chuyển giảm tần số dao động do ảnh hưởng của nhóm
carbonyl C=O đứng cạnh.
- Hợp chất 1
Quan sát phổ đồ hồng ngoại IR của hợp chất 1, nhận thấy có khá nhiều
điểm tương tự: sự có mặt của 1 pic đặc trưng cho dao động biến dạng CH
vòng thơm (729,71 cm-1); C=O phthalimide cộng dao động hóa trị (3477,66
cm-1); CH và CH2 vòng no (3112,74 và 2919,55 cm-1); dao động biến dạng
CH và CH2 no (1474,32 cm-1); dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng của
C=O phthalimide (1778,12 và 1703,66 cm-1). Tuy nhiên, có thể nhận thấy sự
vắng mặt của các pic đặc trưng cho liên kết C-O của vòng no anhydride trong
vùng (952 – 909) và (1299 – 1176) cm-1 như trong hợp chất 2; đồng thời thấy
sự xuất hiện của một pic yếu tại vùng (3250 – 3150) cm -1 – vùng đặc trưng
cho liên kết N – H amide: 3198,61 cm-1. Từ đó có thể kết luận rằng liên kết C-
O không tồn tại trong cấu trúc hợp chất 1, nhưng lại xuất hiện liên kết mới N-
H. Những dữ liệu này chứng tỏ phản ứng đã xảy ra và hợp chất thu được rất
phù hợp với định hướng điều chế hợp chất 1.
1.1. Về phổ khối MS [47], [48]
Phổ MS cho biết thông tin về khối lượng phân tử và các mảnh vỡ tương
ứng của hợp chất kiểm tra. Việc phân tích các phân mảnh của các hợp chất
cũng nhằm khẳng định thêm cấu trúc đã được xác định thông qua các phổ IR,
NMR trước đó.
Trên phổ MS của hợp chất 1 thấy pic ion phân tử [M]+=258; còn hợp
chất 2 lại có pic ion phân tử [M]+=259. Trên phổ đồ của hai hợp chất này, có
thể quan sát thấy các phân mảnh giống nhau: 173, 148, 132, 130, 104 và 76.
Sau đây là sơ đồ phân mảnh dự đoán của hợp chất 1 (theo phần mềm NIST
MS Interpreter): (xem trang bên)
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 80
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 81
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Hình 6. Sơ đồ phân mảnh của hợp chất 1
1.2. Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR [44], [46]
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR cho phép nhận dạng và xác định
số và loại proton trong cấu trúc của một hợp chất hóa học. Đại lượng đặc
trưng cho mỗi nhóm proton ở các phân tử khác nhau là độ chuyển dịch hóa
học δ, hằng số tương tác J và cường độ pic. Dưới đây là một số nhận định
chung về các dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của các hợp chất 2
và 1:
- Hợp chất 2
Trên cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của hợp chất 2, tại vị trí 7,855 –
7,907 ppm, thấy xuất hiện 1 multiplet là tín hiệu đặc trưng cho 4 nguyên tử H
tại C-5,6,7,8 trên vòng thơm. Bên cạnh đó cũng có thể quan sát thấy 1
multiplet tại 4,794 – 4,823 ppm, cho thấy sự có mặt của 1 proton CH trên C-
13. Proton này chịu ảnh hưởng hút điện tử từ nguyên tử N và hiệu ứng liên
hợp của nhóm carbonyl C14 nên có sự chuyển dịch mạnh về phía trường yếu.
Các tín hiệu multiplet tại 2,339 – 2,381 ppm và 2,247 – 2,313 ppm lần lượt
đặc trưng cho 2 proton CH2 của C-17 và C-12. Proton CH2 của C17 ở gần
nhóm carbonyl C16 hơn nên chịu ảnh hưởng của hiệu ứng liên hợp, chuyển
dịch về phía trường yếu nhiều hơn proton CH2 của C12 (xa nhóm C19=O).
- Hợp chất 1
Trên phổ đồ 1H-NMR của hợp chất 1, quan sát thấy: 1 singlet tại 11,073
ppm, đặc trưng cho proton ở N-H. 1 multiplet tại 7,882 – 7,934 ppm đặc trưng
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 82
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
cho 4 proton của vòng thơm tại C-5,6,7,8. Tại vị trí 5,132 – 5,168 ppm xuất
hiện 1 double-doublet là tín hiệu đặc trưng của 1 proton C-H tương ứng với
C-13. Sự chuyển dịch mạnh về phía trường yếu như vậy có thể giải thích bởi
tương tác phẳng của nguyên tử N-2 và nhóm carbonyl C14=O và tương tác
không gian của H-15 lên proton H-13. Multiplet tại 2,863 – 2,935 ppm và
2,052 – 2,1 ppm cho thấy sự có mặt của 2 proton CH2 của C-17 (Ha và Hb). 2
proton này nằm ở hai phía khác nhau nên chịu tương tác khác nhau từ H-15,
do đó có độ chuyển dịch hóa học tương ứng khác nhau (hai proton không
tương đương về từ). Tín hiệu multiplet tại 2,497 – 2,633 ppm cho thấy sự có
mặt của 2 proton CH2 của C-12 (hai proton tương đương về từ).
1.3. Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR và DEPT [44], [46]
Phổ 13C-NMR cho ta biết và số lượng nguyên tử carbon trong các vị trí
khác nhau của phân tử. Đại lượng đặc trưng cho mỗi carbon ở mỗi nhóm khác
nhau là độ chuyển dịch hóa học δ. Phổ DEPT90 cho tín hiệu của C trong CH,
phổ DEPT135 cho tín hiệu của carbon trong CH&CH3 (phía trên) và tín hiệu
của carbon CH2 (phía dưới). Dưới đây là một số nhận định chung về các dữ
liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR, DEPT của các hợp chất 2 và 1:
- Hợp chất 2:
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 83
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Trên phổ 13C-NMR của hợp chất 2, quan sát thấy 3 pic đặc trưng nằm trong vùng carbonyl: 173,666; 170,283 và 167,470 ppm, lần lượt thể hiện C16=O, C14=O và 2 nhóm carbonyl tại C1, 3=O. 2 nhóm carbonyl tại C-1,3 liên kết trực tiếp vào vòng thơm, chịu ảnh hưởng hút điện tử của vòng này nên bị chuyển dịch mạnh về phía trường mạnh. C14 chịu tương tác xa của N-2 nên cũng chuyển dịch về phía trường mạnh nhưng ít hơn C-1,3. Tại các vị trí 134,776; 131,288; 123,366 lần lượt là các tín hiệu của carbon vòng thơm C6,7; C4,9; C5,8. Các carbon này nằm ở vị trí khác nhau so với C1,3=O nên chịu ảnh hưởng khác nhau do đó có độ chuyển dịch hóa học khác nhau. Ngoài ra, có thể quan sát thấy các tín hiệu đặc trưng cho carbon của cyclo alkane tại C13
(51,142 ppm); C17 (30,428 ppm); C12 (23,746 ppm). Do có sự tương tác của N-5 và 2 nhóm carbonyl C14,16=O mà các nguyên tử carbon cyclo alkane sẽ có độ chuyển dịch hóa học khác nhau. C13 vừa gần N-5 và C=O sẽ chuyển dịch mạnh về phía trường yếu. C17 chỉ gần C=O sẽ chuyển dịch về trường yếu ít hơn C13.
- Hợp chất 1
Từ phổ DEPT90 và DEPT135, nhận thấy trong công thức cấu tạo của 1 không chứa nhóm methyl –CH3, có 3 tín hiệu CH tại CH: 134,772 ppm (C4,7 thơm); 123,303 ppm (C5,8 thơm); 48,970 ppm (C13 cyclo alkane); có 2 tín hiệu CH2 tại 30,856 ppm (C17 cyclo alkane); 21,922 ppm (C12 cyclo alkane).
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 84
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
Từ phổ 13C-NMR của hợp chất 1, chúng ta tiếp tục nhận thấy các pic đặc trưng của C=O: 172,563 ppm (C16=O); 169,658 ppm (C14=O) và 167,054 ppm (C1, 3=O).
Tất cả các vị trí này hoàn toàn tương tự với phổ 13C-NMR của hợp chất
(2). Từ đó, ta có thể kết luận rằng, hợp chất 1 và 2 có bộ khung carbon hoàn
toàn giống hệt nhau và so sánh với các dữ liệu phổ đã công bố [3] cho thấy
sản phẩm thalidomide điều chế ra có cấu trúc hoàn toàn phù hợp như công
thức đã biểu diễn.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 85
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
KẾT LUẬN
Sau thời gian gần ba tháng thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn tận tình,
chu đáo của các thầy cô và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành được
nhiệm vụ mà đồ án tốt nghiệp đặt ra. Cụ thể, đó là những công việc sau:
1. Đã tổng quan về: tính chất vật lý, tác dụng dược của thalidomide. Liệt
kê có hệ thống các phương pháp tổng hợp thalidomide và chất trung
gian N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride. Lựa chọn phương pháp tối
ưu, phù hợp với điều kiện sản xuất ở Việt Nam.
2. Khảo sát phương pháp và thông số điều chế hợp chất trung gian N-
phthaloyl-DL-glutamic anhydride làm nguyên liệu điều chế
thalidomide. Thay đổi dung môi kết tinh chất này thu được hiệu suất
cao hơn và chất lượng tinh thể tốt hơn.
3. Khảo sát phương pháp và thông số điều chế thalidomide. Ứng dụng hai
phần mềm MODDE 5.0 và INForm 3.1 để quy hoạch thực nghiệm và
tối ưu hóa quy trình điều chế thalidomide.
4. Tìm được hệ dung môi chạy sắc ký để theo dõi tiến trình phản ứng và
sơ bộ đánh giá sản phẩm thu được.
5. Cấu trúc của các hợp chất tổng hợp ra (1) và (2) được nhận dạng, xác
định bằng các hằng số vật lý (Rf, tnc) và các loại phổ IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT90, DEPT135.
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 86
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 87
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1. GIÁ HOẠT CHẤT THALIDOMIDE 90
PHỤ LỤC 2. CÁC PHỔ ĐỒ 109
Hình 7. Phổ IR của hợp chất 2 109
Hình 8. Phổ IR của hợp chất 1 110
Hình 9. Phổ MS của hợp chất 2 111
Hình 10. Phổ MS của hợp chất 1 112
Hình 11. Phổ 1H-NMR của hợp chất 2 113
Hình 12. Phổ 1H-NMR (2) của hợp chất 2 114
Hình 13. Phổ 13C-NMR của hợp chất 2 115
Hình 14. Phổ 1H-NMR của hợp chất 1 116
Hình 15. Phổ 1H-NMR (2) của hợp chất 1 117
Hình 16. Phổ 13C-NMR của hợp chất 1 118
Hình 17. Phổ 13C-NMR và DEPT của hợp chất 1 119
Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49 88
Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2009
PHỤ LỤC 1. GIÁ HOẠT CHẤT THALIDOMIDE
TênTên
catalogueTên công ty Địa chỉ Thành phố Nước Liên hệ
17F, Venus Science Incubate CenterNo.60 Xingguang Road, New North Zone
ChongqingTrung Quốc
Phone: 86-23-67030786Phone: 86-23-67030787Phone: 86-23-67030788Fax: +86-23-67030809Fax: +86-23-67030818Email: [email protected]: Please send your inquiry letter to related E-mail.
N/A Liên hệ
Thalidomide
China Hallochem Pharma Co., Ltd Product List
China Hallochem Pharma Co., Ltd.
17F, Venus Science Incubate CenterNo.60 Xingguang Road, New North Zone
ChongqingTrung Quốc
Phone: 86-23-67030786Phone: 86-23-67030787Phone: 86-23-67030788Fax: +86-23-67030809Fax: +86-23-67030818Email: [email protected]: Please send your inquiry letter to related E-mail.
Phone: 1-800-325-3010Phone: 1-314-771-5765Phone: 1-314-771-5750 (Call Collect)Fax: 1-800-325-5052Fax: 1-314-771-5757Please see website for additional locations around the world.
N/A Liên hệ
(-)-Thalidomide SIGMASigma-Aldrich
P O Box 14508 St. Louis Mỹ Phone: 1-800-325-3010Phone: 1-314-771-5765