Nghiên cứu tổng hợp metformin hydroclorid từ thioure

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI



NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
METFORMIN HYDROCLORID TỪ
THIOURE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ




HÀ NỘI – 2015


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI



NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
METFORMIN HYDROCLORID TỪ
THIOURE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:
TS. Nguyễn Văn Hải
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công Nghiệp Dược




HÀ NỘI – 2015


LỜI CẢM ƠN
Với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành
nhất tới: thầy giáo TS. Nguyễn Văn Hải - Giảng viên bộ môn Công nghiệp Dược -
Trường Đại học Dược Hà Nội - người thầy đã luôn động viên, tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ tôi trên con đường học tập, rèn luyện và nghiên cứu khoa học.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo và các anh chị kỹ
thuật viên bộ môn Công Nghiệp Dược, phòng Thí Nghiệm Tổng Hợp Hóa Dược đặc
biệt là PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện, ThS. Nguyễn Văn Giang, CN. Phan Tiến
Thành những người đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong
quá trình học tập, thực nghiệm và nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và người thân
đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường
Đại học Dược Hà Nội.

Hà Nội, ngày 11 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Anh Tuấn


Mục lục
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ ______________________________________________________ 1
Chương I : Tổng quan _______________________________________________ 3
1.1 Tổng quan về metformin hydroclorid _______________________________ 3
1.1.1. Công thức _________________________________________________ 3
1.1.2 Tính chất lý hóa ____________________________________________ 3
1.1.3 Định tính, định lượng ________________________________________ 3
1.1.4 Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng ____________________________ 4
1.1.5 Một số tác dụng sinh học _____________________________________ 5
1.1.6 Liều lượng và cách dùng _____________________________________ 6
1.1.7 Các phương pháp tổng hợp metformin hydroclorid_________________ 7
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ____________________________________________________ 16
2.1. Nguyên liệu và thiết bị __________________________________________ 16
2.1.1 Hóa chất và dung môi ______________________________________ 16
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ __________________________________________ 16
2.2. Nội dung nghiên cứu ___________________________________________ 18
2.3. Phương pháp nghiên cứu ________________________________________ 18
2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ______________________ 18
2.3.2. Xác định cấu trúc __________________________________________ 19
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ______________ 20
3.1 Tổng hợp hóa học _______________________________________________ 20
3.1.1 Tổng hợp cyanoguanidin _____________________________________ 20

3.1.2 Tổng hợp muối dimethylamin hydroclorid _______________________ 24

3.1.3 Tổng hợp metformin hydroclorid ______________________________ 25
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết_________________________________________ 29
3.3. Xác định cấu trúc của chất tổng hợp được _______________________ 29
3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) _________________________ 29
3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) ________________________ 30
3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) ____ 31
3.4. Bàn luận ___________________________________________________ 31
3.4.1 Về tổng hợp hóa học ________________________________________ 31
3.4.2 Bàn luận về xác định cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm 35
Kết luận và đề xuất ________________________________________________ 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO













DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1

H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
AcOH
Acid acetic
BuOH
n-Butanol
ĐTĐ
Đái tháo đường
EtOH
Ethanol
G
Gam
H
Giờ
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
MH
Metformin hydroclorid
MS
Phổ khối (Mass spectrometry)
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
T
0
nc

Nhiệt độ nóng chảy
TLC
Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography)










DANH MỤC CÁC BẢNG


Trang
Bảng 2.1
Danh mục các dung môi hóa chất
16
Bảng 2.2
Danh mục các dụng cụ thiết bị
16
Bảng 2.3
Các chất dự kiến được tổng hợp trong quy trình
18
Bảng 3.1
Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất phản ứng tổng hợp
cyanoguanidin
22

Bảng 3.2
Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng tổng hợp
cyanoguanidin
23
Bảng 3.3
Ảnh hưởng của tỷ lệ mol cyanoguanidin : dimethyamin
hydroclorid tới hiệu suất tổng hợp MH
27
Bảng 3.4
Khảo sát ảnh hưởng yếu tố thời gian tới hiệu suất phản ứng
tổng hợp MH
28
Bảng 3.5
Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học
28
Bảng 3.6
R
f
và t
0
nc
của chất tổng hợp được
29
Bảng 3.7
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 1, 3
30
Bảng 3.8
Kết quả phân tích phổ khối lượng của 1, 3
30
Bảng 3.9

Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của 1, 3
31








DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ


Trang
Sơ đồ 1.1
Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid theo Pranav
Dushyant & Dinesh Ramanlal
8
Sơ đồ 1.2
Sơ đồ phản ứng tổng hợp metformin hydroclorid
theo Chabot, Zhang Haili, Zang Xiaoming
10
Sơ đồ 1.3
Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid theo
Anvar Shalmashi
12
Sơ đồ 1.4
Sơ đồ phản ứng tổng hợp MH theo Huang Qinghua, Liu
Xiaohua, high Kut, Hu Jie, Li Yanshun
13

Sơ đồ 3.1
Sơ đồ tóm tắt các giai đoạn tổng hợp metformin
hydroclorid từ thioure
20
Sơ đồ 3.2
Sơ đồ tổng hợp cyanoguanidin (1)
20
Sơ đồ 3.3
Sơ đồ tổng hợp muối dimethylamin hydroclorid (2)
24
Sơ đồ 3.4
Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid (3)
25
Sơ đồ 3.5
Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp cyanoguanidin từ thioure
32
Sơ đồ 3.6
Sơ đồ cơ chế phản ứng tạo cyanoguanidin
32
Sơ đồ 3.7
Sơ đồ cơ chế tạo muối dimethylamin hydroclorid
33
Sơ đồ 3.8
Sơ đồ cơ chế phản ứng tạo MH
34
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Đái tháo đường (ĐTĐ) là một bệnh mạn tính gây ra do sự thiếu hụt tương đối
hoặc tuyệt đối insulin, dẫn đến rối loạn chuyển hóa carbohydrat. [2]. Theo Hiệp Hội

Đái tháo đường Hoa Kỳ (ADA), năm 2013, số lượng người mắc ĐTĐ trên thế giới là
382 triệu người vượt ngưỡng số lượng người được dự đoán sẽ mắc ĐTĐ vào năm
2035 của WHO trước đây. Tuy nhiên, một điều đáng chú ý là 46% số bệnh nhân
không biết mình mắc ĐTĐ và không nhận thức được những hậu quả quá lâu dài mà
bênh gây ra: chỉ tính trong năm 2013 đã có 5,1 triệu người chết do ĐTĐ và 548 tỉ đô
la đã được chi cho căn bệnh này [6]. Theo nghiên cứu toàn quốc năm 2002 – 2003
của Tạ Văn Bình và cộng sự thì tỷ lệ mắc ĐTĐ toàn quốc là 2,7%, nữ chiếm 3,7%,
nam chiếm 3,3%; tỉ lệ rối loạn dung nạp glucose toàn quốc là 7,3%; tỷ lệ rối loạn
glucose máu trong khi đói toàn quốc là 1,9% [9]. Đến năm 2013 thì tỷ lệ mắc bệnh
ĐTĐ là 5,7% và tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose cũng gia tăng mạnh mẽ lên gần 12,8%
năm 2012. Như vậy, tỷ lệ mắc đái tháo đường ở Việt Nam 10 năm qua đã tăng gấp
đôi. Đây là con số đáng báo động vì trên thế giới, phải trải qua 15 năm tỷ lệ mắc đái
tháo đường mới tăng gấp đôi. Trong khi đó 75,5% số người được hỏi đều có kiến
thức rất thấp về bệnh đái tháo đường [1].
ĐTĐ được xếp vào là một trong ba bệnh gây tàn phế và tử vong nhất (xơ vữa
động mạch, ung thư, ĐTĐ) [16]. Trong đó bệnh đái tháo đường typ 2 chiếm 85 – 95%
[6]. Metformin là thuốc được khuyến cáo nên lựa chọn hàng đầu để điều trị cho bệnh
nhân ĐTĐ typ 2 nếu không có chống chỉ định [11].
Các con đường tổng hợp metformin hầu hết đều thông qua chất trung gian là
cyanoguanidin có sử dụng các dung môi độc hại (N,N-dimethylformamid, toluen,
xylen). Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra các phương pháp mới tổng hợp metformin hoặc
cải thiện quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất, giảm độc hại môi trường là vấn đề
quan trọng đặt ra với các nhà nghiên cứu.
Trước những vấn đề đó chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp
metformin hydroclorid từ thiourea” với các mục tiêu sau:
2

1. Tổng hợp được metformin hydroclorid từ thioure.
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng của quy trình tổng hợp.

3

Chương I : Tổng quan
1.1 Tổng quan về metformin hydroclorid
1.1.1. Công thức
- Công thức phân tử: C
4
H
11
N
5
.HCl
- Phân tử lượng: 165,6 (đvC)
- Công thức cấu tạo:

- Tên khoa học: 1,1 - dimethylbiguanid monohydroclorid [3].
1.1.2 Tính chất lý hóa
- Tinh thể màu trắng;
- Tan nhiều trong nước, ít tan trong alcol, thực tế không tan trong aceton và
dicloromethan.
- Điểm nóng chảy: 222
0
C – 226
0
C [2,16, 20].
1.1.3 Định tính, định lượng
 Định tính [3, 16]
Có thể chọn một trong hai nhóm định tính sau:
Nhóm I: A, E
Nhóm II: B, C, D, E.
A. Phổ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hồng ngoại của metformin
hydroclorid chuẩn.
B. Điểm chảy: Từ 222
o
C đến 226
o
C
C. Phương pháp sắc ký lớp mỏng
Bản mỏng: Silica gel GF
254
(TT).
Dung môi khai triển: Acid acetic băng : butanol : nước (10 : 40 : 50).
4

Dung dịch thử: Hoà tan 20 mg chế phẩm trong 5 ml nước.
Dung dịch đối chiếu: Hoà tan 20 mg metformin hydroclorid chuẩn (ĐC) trong 5
ml nước.
Cách tiến hành: Chấm riêng biệt lên bản mỏng 5 µl mỗi dung dịch trên. Triển khai
sắc ký đến khi dung môi đi được hơn 15 cm. Sấy bản mỏng ở nhiệt độ 100 – 105
o
C
trong 15 phút. Phun lên bản mỏng hỗn hợp đồng thể tích của dung dịch natri
nitroprusiat 10%, dung dịch kali fericyanid 10% và dung dịch natri hydroxyd
10% (chuẩn bị trước khi sử dụng 20 phút).
Vết chính trên sắc ký đồ của dung dịch thử phải tương ứng với vết chính trên sắc ký
đồ của dung dịch đối chiếu về vị trí, màu sắc và kích thước.
D. Hoà tan 5 mg chế phẩm trong 100 ml nước. Thêm vào 2 ml dung dịch này 0,25
ml dung dịch natri hydroxyd 10 M (TT) và 0,1 ml dung dịch 1-naphtol (TT). Trộn lẫn,
để yên trong nước đá 15 phút, sau đó thêm vào 0,5 ml dung dịch natri
hypobromid (TT) và trộn đều. Màu hồng xuất hiện.
E. Chế phẩm cho phản ứng (A) của phép thử định tính ion clorid.
 Định lượng [3, 20]
Hoà tan 0,100 g chế phẩm trong 4ml acid formic khan (TT), thêm 80
ml acetonitril (TT). Chuẩn độ ngay lập tức bằng dung dịch acid percloric 0,1 M
(CĐ). Xác định điểm kết thúc bằng phương pháp chuẩn độ đo điện thế.
1 ml dung dịch acid percloric 0,1 M (CĐ) tương đương với 16,56 mg C
4
H
12
ClN
5
.

1.1.4 Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng

Metformin là một thuốc chống đái tháo đường nhóm biguanid, có cơ chế tác
dụng khác với các thuốc chống đái tháo đường nhóm sulfonylure, metformin không
kích thích giải phóng insulin từ các tế bào tuyến tụy. Thuốc không có tác dụng hạ
đường huyết ở người bình thường, metformin làm giảm sự tăng đường huyết nhưng
không gây tai biến hạ đường huyết. Metformin làm giảm nồng độ glucose trong huyết
tương cả khi đói và sau bữa ăn của người bệnh đái tháo đường typ II.
Cơ chế tác dụng ngoại biên của metformin là:
5

- Làm tăng sử dụng glucose ở tế bào.
- Cải thiện liên kết của insulin với thụ thể.
- Ức chế tổng hợp glucose ở gan và làm giảm hấp thu glucose ở ruột.
- Ngoài ra, metformin phần nào còn ảnh hưởng tốt trên chuyển hóa lipoprotein,
thường bị rối loạn ở người bị đái tháo đường không phụ thuộc insulin [4, 5].
1.1.5 Một số tác dụng sinh học
 Kiểm soát đường huyết.
Các tác dụng liên quan đến việc điều tiết lượng glucose của metformin thể hiện
qua sự ức chế quá trình sinh glucose ở gan, tăng cường sử dụng glucose ngoại vi,
giảm sử dụng các acid béo và tăng cường tích lũy glucose đặc biệt ở trong các cơ
quan nội tạng. Ngoài ra metformin còn làm thay đổi việc sử dụng glucose ở hồng cầu
qua đó làm giảm quá trình tăng triglycerid máu. Như vậy metformin điều tiết đường
huyết thông qua cả 2 quá trình trực tiếp và gián tiếp nên metformin có khả năng điều
tiết glucose tốt, hạn chế sự giảm sút bất thường của glucose trong máu [22].
 Metformin như một liệu pháp chống ung thư vú tiềm năng
Vào năm 2011, Sirwan Hadad và cộng sự của mình đã thực hiện nghiên cứu
bằng chứng cho tác dụng sinh học của metformin trong điều trị ung thư vú. Các
nghiên cứu lâm sàng đã cho thấy metformin như một liệu pháp chống ung thư tiềm
năng. Bệnh nhân tiểu đượng được điều trị bằng metformin giảm 23% mức độ nguy
hiểm của bệnh ung thư, trong đó bao gồm ung thư vú so với những người sử dụng
nhóm thuốc sulfonylure khác, giảm tỷ lệ tử vong do liên quan tới ung thu ở 36 tháng.

Việc sử dụng metformin của bệnh nhân tiểu đường trải qua hóa trị liệu cho bệnh ung
thư vú dẫn tới đáp ứng với bệnh lý cao hơn (24 %) so với bệnh nhân tiểu đường không
sử dụng metformin (8%) hoặc bệnh nhân không bị đái tháo đường (16%).
Metformin hoạt hóa AMP, hoạt hóa protein kinase (AMPK) bằng cách ức chế
sản xuất ATP của ty lạp thể do đó làm tăng tỷ lệ ADP : ATP, AMP : ATP, ngoài ra
AMPK được tham gia điều hòa năng lượng ở cấp tế bào và toàn cơ thể, nó được kích
6

hoạt bởi stress làm suy giảm ATP. Metformin hoạt hóa AMPK trong các dòng ung
thư vú làm giảm sự tăng sinh tế bào và có liên quan tới làm giảm hoạt tính mTOR và
S6 kinase. Hoạt hóa AMPK có thể làm giảm sự điều hòa ức chế trong bệnh nhân bị
đái tháo đường giai đoạn đầu cho thấy sự tái hoạt của con đường AMPK có thể ức
chế khối u. Các tác dụng chống ung thư của metformin có thể được tăng cường bởi
tác dụng chống tăng đường huyết thông qua ức chế gluconeogenesis gan, giảm những
tác động thúc đẩy gây phân bào và tăng sinh tế bào của lưu thông insulin [15].
Cơ chế tác dụng của metformin trong điều trị ung thư vú đang là chủ đề tiếp
tục được nghiên cứu và có thể đem lại một phương pháp hiệu quả trong điều trị ung
thư vú [15].
1.1.6 Liều lượng và cách dùng
 Người lớn
Viên nén 500 mg: Bắt đầu uống 500 mg/lần, ngày 2 lần (uống vào các bữa ăn sáng
và tối). Tăng liều thêm một viên mỗi ngày, mỗi tuần tăng 1 lần, tới mức tối đa là
2.500 mg/ngày. Những liều tới 2.000 mg/ngày có thể uống làm 2 lần trong ngày. Nếu
cần dùng liều 2.500 mg/ngày, chia làm 3 lần trong ngày (uống vào bữa ăn), để dung
nạp thuốc tốt hơn.
Viên nén 850 mg: Bắt đầu uống 850 mg/ngày, uống 1 lần (uống vào bữa ăn sáng).
Tăng liều thêm 1 viên 1 ngày, cách 1 tuần tăng 1 lần, cho tới mức tối đa là 2.550
mg/ngày.
Liều duy trì thường dùng là 850 mg/lần, ngày 2 lần (uống vào các bữa ăn sáng và
tối). Một số người bệnh có thể dùng 850 mg/lần, ngày 3 lần (vào các bữa ăn) [4, 5,

21].
 Người cao tuổi
7

Liều bắt đầu và liều duy trì cần dè dặt, vì có thể có suy giảm chức năng thận. Nói
chung, những người bệnh cao tuổi không nên điều trị tới liều tối đa metformin [4, 5,
21].
 Chuyển từ những thuốc chống đái tháo đường khác sang
Nói chung không cần có giai đoạn chuyển tiếp, trừ khi chuyển từ clorpropamid
sang. Khi chuyển từ clorpropamid sang, cần thận trọng trong 2 tuần đầu vì sự tồn lưu
clorpropamid kéo dài trong cơ thể, có thể dẫn đến sự cộng tác dụng của thuốc và có
thể gây hạ đường huyết [4, 5, 21].
 Ðiều trị đồng thời bằng metformin và sulfonylure uống
Nếu người bệnh không đáp ứng với điều trị trong 4 tuần ở liều tối đa metformin
trong liệu pháp đơn, cần thêm dần một sulfonylure uống trong khi tiếp tục dùng
metformin với liều tối đa, dù là trước đó đã có sự thất bại nguyên phát hoặc thứ phát
với một sulfonylure. Khi điều trị phối hợp với liều tối đa của cả 2 thuốc, mà người
bệnh không đáp ứng trong 1 - 3 tháng, thì thường phải ngừng điều trị bằng thuốc uống
chống đái tháo đường và bắt đầu dùng insulin [4, 5, 21].
 Ở người bị tổn thương thận hoặc gan
Do nguy cơ nhiễm acid lactic thường gây tử vong, nên không được dùng
metformin cho người có bệnh thận hoặc suy thận và phải tránh dùng metformin cho
người có biểu hiện rõ bệnh gan về lâm sàng và xét nghiệm [4, 5, 21].
1.1.7 Các phương pháp tổng hợp metformin hydroclorid
 Phương pháp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal (2010) [19].
Các nhà nghiên cứu đã đưa ra một phương pháp tổng hợp metformin hydroclorid
đi từ dimethylamin (có làm giảm hàm lượng của dimethylamin trong thành phần của
MH).
 Tiến hành theo sơ đồ sau:
8

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid theo Pranav Dushyant &
Dinesh Ramanlal
 Quy trình tiến hành như sau:
Cho vào trong một bình có cổ 500 mL toluen và 100 g dicyanodiamid ở 25°C –
35 °C. Hỗn hợp phải ứng sẽ được đun nóng tới 80°C, dimethylamin hydroclorid (117
g) được cho vào từ từ trong vòng 2 giờ, khuấy trong vòng 3 giờ. Hỗn hợp phản ứng
sẽ được đun nóng thêm tới 100° - 105°C, kiểm soát nhiệt độ bằng nhiệt kế. Khối phản
ứng tiếp tục được khuấy trong vòng 4 giờ và được làm lạnh về 95°C. Cho 200 mL
nước vào hỗn hợp phản ứng, phân lớp rõ ràng, chiết lấy lớp nước, lớp hữu cơ được
chiết lại với nước (50 mL). Phần nước được gộp lại và xử lý bằng than hoạt (3 g),
đun nóng và khuấy trong vòng 20 phút. Lọc hỗn hợp và rửa lại bằng 50 mL nước,
dịch lọc thu được sẽ được cho vào bình 2 cổ ở 50°C và sục khí N
2
làm sạch trong
vòng 30 phút. Cất để loại bỏ nước hoàn toàn trong môi trường chân không ở 65°C.
Phần còn lại được xử lý với methanol (110 mL) ở 40°C - 50°C và được làm lạnh về
20°C - 25°C. Lọc thu sản phẩm và rửa bằng methanol lạnh (50 mL). Khối ẩm thu
được sẽ được xử lý với nước ở 50°C và duy trì sục khí N
2
làm sạch trong vòng 30
phút. Cất quay loại bỏ hoàn toàn nước trong môi trường chân không ở 65°C. Phần
còn lại sẽ được xử lý với methanol (80 mL) thu được dạng bột nhão. Bột nhão được
nghiền nhỏ dưới máy nghiền tốc độ cao bằng nghiền ướt ở 25 phút. Hỗn hợp được
lọc sau đó rửa lại với methanol lạnh (30 mL). Sản phẩm thu được được làm khô ở
65°C - 70°C thu được 155 g metformin hydroclorid có hàm lượng dimethylamin nhỏ
hơn 5 ppm.
9

Ngoài ra có thể sử dụng thay thế toluen bằng Xylen (400mL),sau đó thực hiện
tương tự như khi làm với toluen, người ta thu được 160 g metformin hydroclorid có
hàm lượng dimethylamin nhỏ hơn 5 ppm.
 Nhận xét:
Ưu điểm của phương pháp :
- Nguồn nguyên liệu ban đầu là dimethylamin hydrochlorid và cyanoguanidin đều
là những nguồn nguyên liệu sẵn có dễ tìm kiếm.
- Phản ứng được thực hiện dễ dàng, có hiệu suất phản ứng cao.
- Trong phương pháp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal thì metformin
hydroclorid thu được có chất lượng cao có hàm lượng dimethylamin nhỏ hơn 5 ppm.
Nhược điểm của phương pháp:
- Phương pháp đều sử dụng dung môi là dung môi hữu cơ trong quá trình phản ứng
tạo metformin hydroclorid nên quy trình phản ứng diễn ra phức tạp hơn, quy trình sử
lý sản phẩm sau phản ứng thực hiện phức tạp hơn, chi phí cao hơn.
- Trong phương pháp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal do yêu cầu chất
lượng sản phẩm metformin hydrochlorid cao nên quy trình xử lý sản phẩm sau phản
ứng diễn ra phức tạp hơn nhiều, do vậy làm giảm hiệu suất của phản ứng, tăng chi
phí cho sản xuất khó áp dụng trong quy mô công nghiệp hơn.
 Phương pháp của Chabot, Zhang Haili, Zang Xiaoming (2011) [23].
Vào năm 2011 thì Chabot, Zhang Haili & Zang Xiaoming cùng các cộng sự đã
nghiên cứu ra phương pháp tổng hợp metformine hydrochloride rất thích hợp được
sản xuất ở quy mô công nghiệp.
 Phương pháp được tiến hành theo sơ đồ sau:
10


Sơ đồ 1.2: Sơ đồ phản ứng tổng hợp metformin hydroclorid
theo Chabot, Zhang Haili, Zang Xiaoming
 Quy trình tiến hành như sau:
 Bước 1: Phản ứng tạo muối từ dimethylamin

Cho dimethylamin vào trong bình phản ứng, làm lạnh bình phản ứng về 20°C
hoặc thấp hơn. Thêm từng giọt dung dịch HCl đậm đặc vào bình thực hiện phản ứng
tạo muối, theo dõi pH trong quá trình cho đến khi pH về 1-2 thì dừng không nhỏ HCl
đậm đặc nữa, duy trì nhiệt độ 20° - 25°C, hỗn hợp phản ứng được ủ ttrong 4-12h. Khi
kết thúc phản ứng thì cất loại bỏ bớt nước, làm mát xuống dưới 10°C để kết tinh, tinh
thể thu được sẽ được đem ly tâm và sấy khô thu được muối dimethylamin hydroclorid.
 Bước 2: Phản ứng tạo metformin hydroclorid
Cho vào bình phản ứng các thành phần gồm : N,N-dimethylformamid,
dicyandiamid và muối dimethylamin hydroclorid. Sau đó bình phản ứng được đun
nóng đến 135°-140°C, duy trì trong 12h, làm mát tự nhiên về 60-65°C, dùng nước
làm mát về 30-35°C, kế tinh. Tinh thể được lọc ly tâm, sấy khô thu được metformin
hydroclorid thô.
 Bước 3: tinh chế metformin hydroclorid thô
Cho ethanol 80% vào trong bình phản ứng, bổ sung metformin hydroclorid thô
vào, có khuấy trộn. Sau khi đậy kín bình phản ứng thì bắt đầu đun nóngòa tan hoàn
toàn metformin hydroclorid thô, bổ sung than hoạt vào bình, đun tiếp trong vòng 30
11

phút. Khối phản ứng sẽ được lọc loại bỏ than hoạt, làm lạnh xuống dưới 10°C hoặc
thấp hơn để kết tinh sản phẩm, lọc hỗn hợp thu lấy chất kết tinh, đem sấy khô thu
được metformin hydroclorid.
 Nhận xét:
Ưu điểm của phương pháp:
- Giống như phương pháp tổng hợp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal thì
nguyên liệu đầu vào dễ kiếm và rẻ tiền.
- Phản ứng được thực hiện dễ dàng, có hiệu suất phản ứng cao.
- Trong phương pháp của các nhà sáng chế trên thì phương pháp được áp dụng ở
sản xuất quy mô lớn quy mô công nghiệp tuy nhiên chất lượng sản phẩm của phương
pháp này sẽ không được cao như của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal.
Nhược điểm của phương pháp:

- Phương pháp đều sử dụng dung môi là dung môi hữu cơ N,N-dimethylformamid
trong quá trình phản ứng tạo metformin hydroclorid nên quy trình phản ứng diễn ra
phức tạp hơn, quy trình sử lý sản phẩm sau phản ứng thực hiện phức tạp hơn, chi phí
cao hơn.
- Trong phương pháp của Chabot, Zhang Haili, Zang Xiaoming thì quy trình xử
lý sản phẩm sau phản ứng đơn giản hơn tuy nhiên chất lượng sản phẩm lại không cao
bằng phương pháp của Pranav Dushyant & Dinesh Ramanlal.
 Phương pháp của Anvar Shalmashi (2008) [14].
Vào năm 2008 Anvar Shalmashi cùng các cộng sự đã nghiên cứu ra phương
pháp tổng hợp metformin hydroclorid dưới sự hỗ trợ của vi sóng.
 Tổng hợp theo sơ đồ sau:
12


Sơ đồ 1.3: Sơ đồ tổng hợp metformin hydroclorid theo Anvar Shalmashi
 Quy trình tiến hành như sau:
Một phản ứng thử nghiệm được thực hiện trên một bản mỏng TLC 5 × 20cm.
Hòa tan 0,42g dicyanodiamid và 0,4g dimetylamin hydroclorid trong 5mL EtOH.
Dung dịch được chấm hết lên bản mỏng, sau đó bản mỏng được chiếu vi sóng tại
540W liên tục 40 giây trong vòng 5 phút. Chạy bản mỏng trong một hệ pha động
thích hợp thấy xuất hiện một vết metformin hydroclorid và có giá trị R
f
phù hợp với
chất chuẩn.
Hiệu suất của quá trình tính được là 92%.
 Nhận xét:
Ưu điểm của phương pháp:
- Phương pháp không sử dụng dung môi hữu cơ trong quá trình phản ứng do vậy
giai đoạn tinh chế thực hiện đơn giản hơn, không nhiễm thêm tạp từ dung môi phản
ứng vào trong sản phẩm thu được.

- Hiệu suất của phản ứng cao 92%.
Nhược điểm của phương pháp:
- Điều kiện để thực hiện phản ứng khó khăn hơn nhiều so với các phương pháp
khác, chỉ thực hiện được trong quy mô của phòng thí nghiệm.
- Quy trình tiến hành thí nghiệm phức tạp, cần thực hiện phản ứng trên bản mỏng,
quy mô thực hiện quá trình tổng hợp nhỏ, chỉ thích hợp trong tổng hợp ở phòng thí
13

nghiệm khó ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, trang thiết bị phưc tạp hơn, khó
thu sản phẩm hơn.
 Phương pháp của Huang Qinghua, Liu Xiaohua, high Kut, Hu Jie, Li Yanshun
(2013) [24].
 Sơ đồ phản ứng như sau:


Sơ đồ 1.4: Sơ đồ phản ứng tổng hợp MH theo Huang Qinghua, Liu Xiaohua, High
Kut, Hu Jie, Li Yanshun
 Quy trình tiến hành:
- Cho vào bể phản ứng có dung tích 300 L lượng 200 kg N,N-dimethylacetamid
sau đó cho vào bể 50 kg cyanoguanidin và 50 kg dimethylamin hydroclorid, đung
nóng bình phản ứng tới 135° - 145°C và duy trì trong 4h. Sau khi phản ứng hoàn
thành thì hạ nhiệt độ bình phản ứng xuống dưới 30°C, kết tinh, lọc thu hồi dung môi
N,N-dimethylacetamid, phần rắn thu được sấy ở áp xuất thấp thu được metformin
hydroclorid thô 88,3 kg.
14

- Trong 1 bể phản ứng dung tích 500 L cho vào 250 kg EtOH 80%, thêm vào
toàn bộ lượng metformin hydroclorid thô ở trên. MH thô được hòa tan hoàn toàn,
dùng dung dịch acid hydrocloric điều chỉnh pH = 5, thêm 1kg than hoạt vào bể phản
ứng và đun trong vòng 30 phút. Hỗn hợp được lọc loại bỏ than hoạt, phần dung dịch

được làm lạnh, kết tinh thu được 75,5 kg metformin hydroclorid.
 Nhận xét:
Phương pháp trên thích hợp sản xuất ở quy mô lớn, có hiệu suất phản ứng tương đối
cao, sản phẩm thu được sạch. Tuy nhiên phương pháp vẫn sử dụng dung môi hữu cơ
trong quá trình tổng hợp nên quá trình tinh chế vẫn phức tạp hơn.
 Phương pháp của PGS.TS Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự [10].
- Nghiên cứu tổng hợp trực tiếp metformin từ dicyano diamide và dimetyl amine
trong các dung môi DMF, toluen, t-BuOH và DMSO trong khi có mặt của tác nhân
kiềm và không có kiềm ở nhiệt độ, thời gian khác nhau.
- Nghiên cứu tổng hợp metfomin hydrochloride bằng ba phương pháp khác nhau:
ngưng tụ trực tiếp dicyano diamide và dimetyl amine trong khi có mặt của HCl (12N);
ngưng tụ trực tiếp dicyano diamide và dimetyl amine trong khi có mặt của khí HCl;
ngưng tụ trực tiếp dicyano diamide và dimetyl amine hydrochloride. Kết quả cho thấy
khi ngưng tụ trực tiếp dicyano diamide và dimetylamine ở nhiệt độ 140
0
C trong
khoảng thời gian 6h nhận được metfomin dydrochloride với hiệu suất đạt 70%.
Kết luận:
Từ những phương pháp tổng hợp đã được nghiên cứu ở trên chúng tôi thấy được
các phương pháp trên đều tổng hợp metformin hydroclorid từ nguồn nguyên liệu là
dimethylamin hydroclorid và cyanoguanidin vì đây là con đường dễ dàng để tổng hợp
MH nhất, có hiệu suất tốt nhất và dễ áp dụng vào quy mô công nghiệp nhất. Sự khác
nhau của các phương pháp nằm ở việc thực hiện phản ứng trong môi trường, dung
môi và điều kiện phản ứng khác nhau. Mặt khác khi sử dụng dung môi trong quá trình
phản ứng làm cho quá trình tinh chế thu hồi sản phẩm khó khăn hơn, độc hại với môi
trường, do vậy chúng tôi đề xuất phương pháp tổng hợp MH mà không cần sử dụng
15

dung môi hữu cơ làm tác nhân xúc tác phản ứng. Việc sản xuất cycnoguanidin được
chúng tôi đề xuất đi từ nguyên liệu ban đầu là thioure là có 3 nguyên nhân:

- Thioure là nguồn nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền.
- Trong quá trình phản ứng thì tác nhân CuO có thể được tái chế, sử dụng lại làm
giảm chi phí giá thành sản phẩm.
- Phản ứng tổng hợp cũng đơn giản, dễ thực hiện, quy trình xử lý sản phẩm thu
được cũng đơn giản, hiệu suất tốt.









16

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu và thiết bị
Khóa luận đã sử dụng một số hóa chất, dung môi và thiết bị của phòng thí nghiệm
Tổng hợp Hóa Dược – Bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội
(xem bảng 2.1, bảng 2.2).
2.1.1 Hóa chất và dung môi
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất
STT
Dung môi, hóa chất
Nguồn gốc
1
Aceton
Trung Quốc

2
Acid acetic
Trung Quốc
3
Acid hydrocloric
Trung Quốc
4
Dimethylamin
Trung Quốc
5
Đồng (II) oxid
Trung Quốc
6
Ethanol tuyệt đối
Việt Nam
7
Ninhydrin
Trung Quốc
8
Than hoạt
Trung Quốc
9
Thioure
Trung Quốc

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ
Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ
STT
Dụng cụ, thiết bị
Xuất sứ

1
Bản mỏng silicagel GF
254

Merck-Đức
2
Bình cầu 1 cổ
Merck-Đức
3
Bình sắc ký
Trung quốc
17

4
Bộ lọc hút chân không
Trung quốc
5
Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S, độ nhạy 10
-2

Thụy Sỹ
6
Cốc có mỏ 50mL, 100mL, 250mL
Merk-Đức
7
Đèn cồn
Trung Quốc
8
Đĩa petri
Merk-Đức

9
Đũa thủy tinh
Trung Quốc
10
Giấy lọc
Việt Nam
11
Mao quản (chấm sắc ký, đo nhiệt độ nóng chảy)
Việt Nam
12
Máy cất quay chân không Buchi R
210
Thụy Sỹ
13
Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ-Melt
Mỹ
14
Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker AV-
500MHz
Mỹ
15
Máy đo phổ hồng ngoại GX-Perkin Elmer
Mỹ
16
Máy đo phổ khối lượng LC/MSD Trap -
LC/MS/MS - Xevo TQ
Mỹ
17
Máy khuấy từ gia nhiệt IKA
Merck-Đức

18
Nhiệt kế thủy ngân
Trung Quốc
19
Ống đong 25mL, 50mL
Trung Quốc
20
Ống nghiệm
Trung quốc
21
Phễu lọc tinh thể
Đức
22
Pipet chia vạch 1mL, 5mL, 10mL
Đức
23
Quả bóp
Đức
24
Que khuấy từ
Đức
25
Sinh hàn hồi lưu
Đức
26
Tủ lạnh
Hàn Quốc
27
Tủ sấy Memmert
Đức