Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng ritter

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


NGUYỄN THỊ THU HƯỜNG

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU
TỔNG HỢP MAFENID ACETAT
BẰNG PHẢN ỨNG RITTER

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ





HÀ NỘI-2015


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


NGUYỄN THỊ THU HƯỜNG

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU
TỔNG HỢP MAFENID ACETAT
BẰNG PHẢN ỨNG RITTER
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:
Ths. Nguyễn Văn Giang
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI-2015


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc khẩn trương được sự giúp đỡ tận tình của các
thy cô giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành Khóa luận Tốt nghiệp “Bước
đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng Ritter’’.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Nguyễn Đình Luyện - Trưởng Bộ môn Công nghiệp Dược và Ths. Nguyễn Văn
Giang, những người thy đã nhiệt tình hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên quý
báu và tạo mọi điu kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cu và hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp này.
Bên cạnh đó tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Văn
Hải, Ths. Phạm Thị Hiền và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa
dược - Bộ môn Công nghiệp Dược đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điu kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa qua.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các
cán bộ Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học - Viện Công nghệ Sinh học của Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học - Trường Đại học Tự
Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng toàn thể các thy cô trong trường, thư viện
trường Đại học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất đến bố mẹ và bạn bè - những
người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hường


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1 Tổng quan về mafenid acetat 2
1.1.1 Cấu trúc hóa học 2
1.1.2 Tính chất lý hóa 2
1.1.3 Phương pháp định tính và định lượng 3
1.1.3.1 Định tính 3
1.1.3.2 Định lượng 4
1.1.4 Tác dụng dược lý và chỉ định 5
1.1.4.1 Dược lý và cơ chế tác dụng 5
1.1.4.2 Dược động học 5
1.1.4.3 Tác dụng bất lợi 5
1.1.4.4 Chỉ định 6
1.1.4.5 Dạng thuốc và hàm lượng 6
1.1.4.6 Liều lượng và cách dùng 6
1.1.4.7 Biệt dược 6
1.1.5 Các phương pháp tổng hợp mafenid base 7
1.1.5.1 Qua trung gian N-benzylacetamid 7

1.1.5.2 Đi từ p-toluensulfoclorid 8
1.1.5.3 Qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid 9
1.1.5.4 Qua trung gian N-benzylphthalimid 10
1.1.6 Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base 11
1.2 Phản ứng Ritter 12
1.2.1 Giới thiệu chung 12
1.2.2 Cơ chế của phản ứng Ritter 12
1.2.3 Phạm vi ứng dụng 13
1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng 13


1.2.4.1 Xúc tác 13
1.2.4.2 Dung môi 14
1.2.4.3 Nhiệt độ và thời gian phản ứng 14
1.2.5 Ứng dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid 14
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 Dung môi và hóa chất 16
2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 17
2.2 Nội dung nghiên cứu 19
2.3 Phương pháp nghiên cứu 21
2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 21
2.3.2 Xác định cấu trúc 21
2.3.3 Định lượng 22
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. 23
3.1 Tổng hợp hóa học 23
3.1.1 Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III) 24
3.1.1.1 Đi từ alcol benzylic 24
3.1.1.2 Từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid 28

3.1.2 Tổng hợp mafenid acetat 33

Tổng hợp p-(aminomethyl)benzensulfonamid (IX) 33

Tạo muối mafenid acetat (X) 33
3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 35
3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 36
3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 36
3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 37
3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 38
3.3.4 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ carbon (
13
C-NMR) 39
3.4 Định lượng mafenid acetat 40
3.5 Bàn luận 41
3.5.1 Bàn luận về các phản ứng hóa học 41
3.5.1.1 Phản ứng tổng hợp N-benzylacetamid 41


3.5.1.2 Phản ứng tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ p-(hydroxymethyl) -
benzensulfonamid 42
3.5.1.3 Phản ứng sulfocloro hóa 42
3.5.1.4 Phản ứng ester hóa 44
3.5.1.5 Phản ứng khử 44
3.5.1.6 Các phản ứng khác 45
3.5.2 Bàn luận về phổ 45
3.5.2.1 Hợp chất II 45
3.5.2.2 Hợp chất III 46

3.5.2.3 Hợp chất X 47
3.5.2.4 Hợp chất VIII 47
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
13
C-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (
13
C nuclear magnetic
resonance)
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
AcOH
Acid acetic
BuOH
Butanol
CTCT
Công thức cấu tạo
DM
Dung môi
DMSO

Dimethylsulfoxyd
EtOH
Ethanol
g
Gam
h
Giờ
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
KLPT
Khối lượng phân tử
MeOH
Methanol
MeONa
Natri methanolat
ml
Mililit
mmol
Milimol
MS
Phổ khối lượng (Mass spectroscopy)
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
SKLM
Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography)
t
0
nc

Nhiệt độ nóng chảy
TsOH
Acid p-toluensulfonic
μg
Microgam


DANH MỤC CÁC BẢNG


Trang
Bảng 1.1
Các dung dịch chuẩn trong định tính mafenid
3
Bảng 2.1
Danh mục các dung môi và hóa chất.
16
Bảng 2.2
Danh mục các thiết bị, dụng cụ
17
Bảng 2.3
Công thức các chất dự kiến tổng hợp được.
20
Bảng 3.1
Kết quả khảo sát tỉ lệ mol alcol benzylic : acetonitril
25
Bảng 3.2
Kết quả khảo sát thời gian phản ứng Ritter ở quy mô
2,1 ml alcol benzylic
26

Bảng 3.3
Kết quả khảo sát tỉ lệ mol N-benzylacetamid : acid
clorosulfonic
27
Bảng 3.4
Kết quả tổng hợp hóa học
34
Bảng 3.5
R
f
và t
0
nc
của các chất tổng hợp được
35
Bảng 3.6
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại củacác chất
II,III,VIII, X
36
Bảng 3.7
Kết quả phân tích phổ khối lượng của các chất
II,III,VIII, X
37
Bảng 3.8
Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
(
1
H-NMR) của các chất II,III,VIII, X
38
Bảng 3.9

Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon
13 (
13
C-NMR) của II,III,VIII, X
39


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ


Trang
Sơ đồ 1.1
Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylacetamid
7
Sơ đồ 1.2
Tổng hợp N-benzylacetamid
7
Sơ đồ 1.3
Tổng hợp mafenid từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid.
8
Sơ đồ 1.4
Tổng hợp mafenid qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid.
9
Sơ đồ 1.5
Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylphthalimid
10
Sơ đồ 1.6
Cơ chế phản ứng Ritter
12
Sơ đồ 2.1

Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ alcol benzylic
19
Sơ đồ 2.2
Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid từ p-
toluensulfoclorid
19
Sơ đồ 2.3
Tổng hợp mafenid acetat
19
Sơ đồ 3.1
Các giai đoạn tổng hợp mafenid acetat từ alcol benzylic và p-
toluensulfoclorid
23
Sơ đồ 3.2
Tổng hợp N-benzylacetamid (II)
24
Sơ đồ 3.3
Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III)
26
Sơ đồ 3.4
Tổng hợp p-toluensulfonamid (V)
28
Sơ đồ 3.5
Tổng hợp acid p-sulfamoylbenzoic (VI)
29
Sơ đồ 3.6
Tổng hợp ethyl p-sulfamoylbenzoat (VII)
30
Sơ đồ 3.7
Tổng hợp p-(hydroxymethyl)benzensulfonamid (VIII)

31
Sơ đồ 3.8
Tổng hợp N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (III)
32
Sơ đồ 3.9
Tổng hợp p-(aminomethyl)benzensulfonamid (IX)
33
Sơ đồ 3.10
Tạo muối mafenid acetat (X)
33
Sơ đồ 3.11
Cơ chế phản ứng Ritter của alcol benzylic
41
Sơ đồ 3.12
Cơ chế phản ứng sulfocloro hóa
42
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Mafenid là một hoạt chất có tác dụng kháng khuẩn với phổ rộng, đặc biệt là
các Pseudomonas và Enterococcus. Chất này thường được sử dụng cho các vết
bỏng nhỏ có tổn thương toàn bộ da, được xem là lựa chọn chính trong điều trị và là
lựa chọn thứ hai trong phòng ngừa nhiễm trùng của tổn thương bỏng. Ưu điểm của
mafenid là có thể hấp thu qua lớp vảy sừng, là chất duy nhất có thể ức chế sự phát
triển của vi khuẩn ở bên dưới lớp vảy sừng và đặc biệt hiệu quả với Clostridia [15,
9, 26].
Dạng dùng chủ yếu của mafenid là mafenid acetat. Trên thế giới có nhiều
nghiên cứu về tổng hợp mafenid acetat từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau,
nhưng đa số các phương pháp đều có chi phí cao. Hơn nữa, Việt Nam chưa tự sản
xuất được mafenid acetat, toàn bộ thuốc đều phải nhập khẩu, nên giá thành của

thuốc còn đắt, khó có thể để thuốc được đưa vào sử dụng rộng rãi.
Phản ứng Ritter là một phản ứng tổng hợp amid có nhiều ưu điểm và được
ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Áp dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp
mafenid acetat chúng ta có thể sử dụng nguồn nguyên liệu alcol benzylic dễ kiếm và
rẻ tiền, quy trình tổng hợp chỉ trải qua 4 phản ứng đơn giản và cho hiệu suất tốt, có
thể ứng dụng trong quy mô lớn. Phương pháp này thành công sẽ mở ra một con
đường mới trong tổng hợp mafenid acetat nói chung và ngành Công nghiệp sản xuất
Dược phẩm của Việt Nam nói riêng.
Vì vậy, để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc, chúng tôi
thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu tổng hợp mafenid acetat bằng phản ứng
Ritter” với mục tiêu:
1 .Tổng hợp được mafenid acetat từ alcol benzylic bằng phản ng Ritter.
2 . Nghiên cu phương pháp mới tổng hợp mafenid acetat từ p-toluensulfoclorid
bằng phản ng Ritter.
2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về mafenid acetat
1.1.1 Cấu trúc hóa học
Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C
7
H
10
N
2
O
2
S.C

2
H
4
O
2
.
Thành phần nguyên tố: C: 43,89%, H: 5,73%, N: 11,37%, O: 25,98%,
S: 13,02% [7].
Khối lượng phân tử: 246,29 g/mol [7].
Danh pháp:
 Danh pháp IUPAC: p-(aminomethyl)benzensulfonamid monoacetat [7].
 Tên khác:
- α-amino- p-toluensulfonamid monoacetat
- p-homosulfanilamid acetat
- p-aminosulfonylbenzylamin acetat
- Homosulfamin acetat…[7].
1.1.2 Tính chất lý hóa
 Dạng tinh thể màu trắng [7].
 Nhiệt độ nóng chảy: 164-166
o
C [28].
 Độ tan: tan nhiều trong nước và methanol [28].
 Hấp thụ IR: phổ hồng ngoại của mafenid acetat được đo trong dung dịch
KBr (0,5%), bằng phương pháp FTIR.
 Hấp thụ UV: phổ hấp thụ tử ngoại của mafenid acetat được đo ở nồng độ
1 mg/ml trong nước và trong methanol. Đỉnh hấp thụ nằm giữa 220-267
nm, là đặc trưng cho vòng thơm có trong cấu trúc [7].
3

1.1.3 Phương pháp định tính và định lượng

1.1.3.1 Định tính
Dung dịch chuẩn: Hòa tan mafenid acetat trong methanol để có được dung
dịch chuẩn A có nồng độ 500 µg/ml, hòa tan p-formylbenzensulfonamid trong
methanol, trộn đều để có được dung dịch chuẩn D có một nồng độ 500 µg/ml. Pha
loãng một phần của các dung dịch này với methanol để có được dung dịch chuẩn có
các nồng độ sau đây:
Bảng 1.1. Nồng độ các dung dịch chuẩn trong định tính mafenid acetat.
Dung dịch
chuẩn
Pha loãng
Nồng độ
(µg/ml)
Tỷ lệ phần trăm
( %, so sánh với các mẫu thử)
A
Không pha loãng
500
1,0
B
5 trong 10
250
0,5
C
1 trong 5
100
0,2
D
Không pha loãng
500
1,0

E
5 trong 10
250
0,5
F
1 trong 5
100
0,2

Dung dịch thử: hòa tan một lượng cân chính xác của mafenid acetat trong
methanol để có được một dung dịch chứa 50 mg mỗi ml.
Dung dịch định tính: pha loãng một phần của dung dịch thử với methanol để
có được một dung dịch chứa 500 µg/ml.
Dung dịch ninhydrin: hòa tan 300 mg ninhydrin trong 100 ml alcol butylic,
thêm 3 ml acid acetic băng, trộn đều.
Tiến hành: Đưa 5 µl dung dịch thử, 5 µl dung dịch định tính, và 5 µl mỗi
dung dịch chuẩn lên một bản mỏng sắc ký đã được phủ một lớp hỗn hợp silicagel
sắc ký dày 0,25 mm. Đặt các bản mỏng trong buồng sắc ký, khai triển sắc ký trong
4

một hệ dung môi: ethyl acetat: methanol: isopropylamin - 77:20:3 cho đến khi dung
môi chạy khoảng ba phần tư chiều dài của tấm. Lấy tấm từ buồng khai triển, đánh
dấu mức dung môi. Kiểm tra các tấm dưới ánh sáng tia cực tím bước sóng ngắn, so
sánh cường độ của bất kỳ điểm phụ quan sát được trên sắc ký đồ của dung dịch thử
tại giá trị R
f
tương ứng với những điểm chính trong sắc ký đồ của dung dịch chuẩn
D, E, và F. Phun các tấm với các dung dịch ninhydrin, làm nóng tấm ở mức 105
o
C

trong 5 phút, và kiểm tra các tấm. So sánh cường độ của bất kỳ điểm phụ quan sát
trong sắc ký đồ của dung dịch thử với những những điểm chính trong sắc ký đồ của
dung dịch chuẩn A, B, và C.
Không có điểm phụ nào, quan sát bởi cả hai cách, từ các sắc ký đồ của dung
dịch thử lớn hơn hoặc đậm màu hơn vết chính thu được từ dung dịch chuẩn B
(0,5%) và dung dịch chuẩn E (0,5%), và tổng các cường độ tất cả các điểm phụ thu
được từ các dung dịch thử không quá 1,0% [27].
1.1.3.2 Định lượng
Cân chính xác khoảng 100 mg mafenid acetat, cho vào một bình định mức
thể tích 50 ml, hòa tan trong 20 ml nước, pha loãng bằng nước đến vạch, lắc đều.
Lấy 10 ml dung dịch này vào bình định mức 100 ml có chứa 1 ml HCl 1N, pha
loãng bằng nước đến vạch, lắc đều. Hòa tan một lượng chính xác của mafenid acetat
chuẩn trong dung dịch HCl 0,01N, và pha loãng với cùng dung môi để có được một
dung dịch chuẩn có nồng độ khoảng 200 mg/ml. Đồng thời xác định độ hấp thụ của
cả hai dung dịch trong các curvet 1 cm tại bước sóng hấp thụ cực đại vào khoảng
267 nm, với một máy quang phổ phù hợp, sử dụng dung dịch HCl 0,01N làm mẫu
trắng. Tính toán khối lượng, mg, của C
7
H
10
N
2
O
2
S.C
2
H
4
O
2

trong phần mafenid
acetat theo công thức:
0,5 C (A
u
/ A
S
)
Trong đó: C là nồng độ (mg/ml) của mafenid acetat chuẩn trong dung dịch
chuẩn, A
u
và A
s
là độ hấp thụ của dung dịch mafenid acetat và dung dịch chuẩn
tương ứng [27].
5

1.1.4 Tác dụng dược lý và chỉ định
1.1.4.1 Dược lý và cơ chế tác dụng
Mafenid là một sulfonamid, nên nó cũng có các dụng chung của sulfonamid:
ức chế cạnh tranh enzym dihydropteroate synthetase, một enzym tham gia tổng hợp
folat. Do đó ức chế sự nhân lên của vi khuẩn chứ không tiêu diệt vi khuẩn. Mafenid
có tác dụng kháng khuẩn tốt với vết thương bỏng độ 2 và độ 3. Phổ tác dụng của
mafenid khá rộng, bao gồm cả vi khuẩn gram âm và gram dương, Pseudomona
aeruginosa, nhưng không có tác dụng trên nấm và virus.
Tuy nhiên cơ chế tác dụng của mafenid còn chưa rõ ràng, và có những đặc
điểm không giống sulfonamid nói chung. Mafenid không bị trung hòa bới acid p-
aminobenzoic, huyết thanh, mủ hay mô tiết, và phổ tác dụng trên vi khuẩn của
mafenid và các sulfonamid cũng khác nhau. Hoạt tính của mafenid cũng không bị
thay đổi theo nồng độ acid môi trường [7, 20].
1.1.4.2 Dược động học

Khi sử dụng tại chỗ, mafenid acetat khuếch tán vào máu. Khoảng 80% liều
dùng được phân bố đến các mô bị bỏng trong khoảng bốn giờ sau khi bôi dung dịch
5%. Nồng độ đỉnh đạt được sau 2 đến 4 giờ. Sau khi hấp thu, mafenid được nhanh
chóng chuyển đổi thành p-carboxybenzensulfonamid, một chất chuyển hóa ức chế
men carbonic anhydrase yếu và không có hoạt tính kháng khuẩn, được đào thải qua
thận. Khoảng 97% mafenid acetat được đào thải qua thận trong 24 giờ. Do mafenid
và chất chuyển hóa của nó ức chế men carbonic anhydrase, nên làm tăng đào thải
bicarbonat và tăng lưu giữ ion clorid trong máu, gây toan chuyển hóa, thiếu hụt
ammoniac trong nước tiểu, có thể dẫn đến hiện tượng tăng thông khí [28].
1.1.4.3 Tác dụng bất lợi
Ở bệnh nhân bỏng nặng, thường rất khó để phân biệt giữa một phản ứng bất
lợi của mafenid và một di chứng của bỏng.
Một số tác dụng phụ thường gặp:
6

 Dị ứng: phát ban, sưng mặt, môi, lưỡi, họng. Da bị nhạt màu, nước tiểu
sẫm màu, sốt.
 Đau đầu, đau ngực, khó thở, tim đập nhanh, lo lắng.
 Buồn nôn, nôn, đau bụng, rối loạn tiêu hóa.
 Toan chuyển hóa, tăng clorid máu [28, 21].
Lưu ý: đặc biệt chú ý với bệnh nhân có tiền sử dị ứng với sulfonamid, bệnh nhân
thiếu hụt G6PD, bệnh nhân mắc bệnh về thận, phụ nữ có thai và đang cho con bú.
1.1.4.4 Chỉ định
Điều trị hoặc ngăn ngừa nhiễm khuẩn ở bệnh nhân bị bỏng nặng [28].
1.1.4.5 Dạng thuốc và hàm lượng
Thường là dạng kem chứa 11,2% ( khối lượng/ khối lượng) mafenid acetat.
Tá dược có thể là methylparaben, propylparaben, natri bisulfat, dinatri adetat [7].
Ngoài ra còn có chế phẩm băng gạc hỗ trợ chứa 5% mafenid acetat.
Mafenid acetat cũng được sử dụng với hàm lượng 8,5% trong các chế phẩm kem.
Ngoài ra, mafenid còn được dùng với các dạng muối hydroclorid và propionat [28].

1.1.4.6 Liu lượng và cách dùng
Cách dùng: 50 g mafenid acetat thường được cung cấp dưới dạng bột, khi
cần dùng sẽ hòa tan hoàn toàn vào 1000 ml nước vô trùng, tốt nhất là lọc qua màng
lọc 0,22 micro để vô trùng trước khi sử dụng, bảo quản chế phẩm ở nhiệt độ phòng
và sử dụng trong vòng 48 giờ ngay sau khi pha chế. Không được tiêm, chỉ được
dùng cho bôi tại chỗ [28].
1.1.4.7 Biệt dược
Sulfamylon (Winthrop, US 1949), Napaltan (Withrop, W. Germany, 1969),
Sulfamylon (Winthrop, UK, 1970), Mafatate (Torii, Japan, 1980), Mafylon
(Winthrop), Mefamide (Bayer), Marfanil (Bayer)… [28].
7

1.1.5 Các phương pháp tổng hợp mafenid base
1.1.5.1 Qua trung gian N-benzylacetamid

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylacetamid
Năm 1944, H. Bergeim và W. Braker đã tổng hợp mafenid từ N-
benzylacetamid theo quy trình sau: N-benzylacetamid (2) được sulfocloro hóa bằng
acid clorosulfonic, tạo ra hợp chất acetylhomosulfanilyl clorid. Sau đó amid hóa
hợp chất này bằng dung dịch ammoniac, để lạnh, lọc và kết tinh lại trong ethanol
95% thu được sản phẩm N-(p-sulfamoylbenzyl)acetamid (3). Thủy phân acetamid
này trong ethanol và dung dịch acid hydrocloric, đun hồi lưu trong 6 h. Cô cạn và
kết tinh lại trong ethanol 95% thu được mafenid dạng muối hydroclorid (4) với hiệu
suất 83,6% [6]. Mafenid hydroclorid (4) được đưa về dạng mafenid base (5) bằng
cách hòa tan trong nước rồi trung hòa về pH 9 bằng dung dịch ammoniac đặc.


Sơ đồ 1.2 Tổng hợp N-benzylacetamid
Benzylacetamid có thể điều chế bằng phản ứng Ritter từ alcol benzylic (6) và
acetonitril trong acid sulfuric đặc [10], hoặc theo phương pháp chiếu xạ của XiaN-

Tao-Meng, XiN-Li-Zhai từ nguyên liệu benzaldehyd oxim (7) [18]. Theo phương
pháp này thì đầu tiên benzaldehyd oxim (7) được khử hóa về benzylamin bằng bột
8

kẽm trong acid acetic kết hợp chiếu xạ siêu âm để giảm kích thước hạt và kích hoạt
bề mặt hạt kẽm, sau đó cho phản ứng với anhydrid acetic tạo thành N-
benzylacetamid (2).
Quy trình tổng hợp qua trung gian N-benzylacetamid khá đơn giản và ít giai
đoạn. Tuy nhiên nhóm bảo vệ acetyl nhỏ và ít cản trở không gian nên khi sulfocloro
hóa có thể sinh sản phẩm phụ ortho.
1.1.5.2 Đi từ p-toluensulfoclorid
Sơ đồ 1.3 Tổng hợp mafenid từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid.
Năm 1950, Angyal và Jenkin đã tổng hợp mafenid từ p-toluensulfoclorid như
sau: p-toluensulfoclorid (8) được clo hóa bằng khí clo ở 160
o
C trong 10 h, thu được
p-cloromethylbenzensulfoclorid (9). Sau đó amin hóa bằng dung dịch ammoniac
đặc trong alcol thu được p-cloromethylbenzensulfonamid (10). Tạo muối hexamin
bậc 4 (11) với hexamin trong cloroform rồi thủy phân bằng đun hồi lưu với acid
hydroclorid trong ethanol thu được muối mafenid hydroclorid (4), đưa về dạng base
(5) bằng dung dịch ammoniac [5].
Phương pháp này có giai đoạn đầu hiệu suất phản ứng thấp (23%), các giai
đoạn sau hiệu suất phản ứng cao tuy nhiên giai đoạn tạo muối hexamin có thời gian
phản ứng kéo dài (9 ngày) nên chưa mang lại hiệu quả kinh tế.
9

1.1.5.3 Qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid
Năm 1940, E. Miller và các cộng sự đã tổng hợp trực tiếp mafenid từ p-
cyanobenzensulfonamid (14) bằng phản ứng khử, dùng khí hydro với xúc tác Pd/C
trong môi trường ethanol và acid hydrocloric. Sản phẩm thu được ở dạng muối

hydroclorid, trung hòa về pH 9 bằng dung dịch ammoniac đặc thu được mafenid
base (5) [18].

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp mafenid base qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid
Năm 1949, K. Ishifuku và H. Sakurai cũng điều chế mafenid qua trung gian
p-cyanobenzensulfonamid (14) nhưng dùng phương pháp khử điện hóa như sau:
acid p-sulfamoylbenzoic (12) pha trong PCl
5
được cho vào bình phản ứng trong sự
có mặt của POCl
3
hoặc PCl
5
, đun nóng dưới 200
o
C đến khi POCl
3
không thoát ra
nữa, sản phẩm thu được rửa bằng nước và kết tinh lại trong benzen thu được p-
cyanobenzensulfoclorid (13). Sau đó amid hóa bằng dung dich ammoniac đặc thu
đươc p-cyanobenzensulfonamid (14). Khử nhóm cyano về aminomethyl bằng khử
10

điện hóa cho mafenid base (5) với hiệu suất 56,4% [9].
S. Lateef và cộng sự cũng thực hiện khử điện hóa p-cyanobenzensulfonamid
(14) với catod niken Raney, anod platin và tác nhân khử là khí hydro. Phương pháp
này cho hiệu suất cao, 85% ở 45
o
C và mật độ dòng 10 mA/cm
2

, nhưng cần điều
kiện thiết bị phức tạp [14].
Năm 2008, Young Ger Suh đã amid hóa p-iodobenzensulfoclorid (15) bằng
dung dịch ammoniac đặc, sau đó thế nhóm cyano bằng kẽm dicyanid với xúc tác
palladi. Hợp chất nitril sau đó được khử bằng hydro trong palladi và acid
hydroclorid đặc thu được mafenid base (5) [25].
1.1.5.4 Qua trung gian N-benzylphthalimid


Sơ đồ 1.5 Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylphthalimid
N-benzylphthalimid (19) được tổng hợp từ benzylclorid (18) và phthalimid
(17) bằng phản ứng Manske [16]. Sau đó sulfocloro hóa chất (19) bằng acid
clorosulfonic ở nhiệt độ dưới 40
o
C thu được sản phẩm (20), kết tinh lại trong
benzen cho tinh thể không màu. Amid hóa chất (20) bằng dung dịch ammoniac 20%
11

thu được sản phẩm (21). Thủy phân imid (21) bằng đun nóng với N
2
H
4
.H
2
O trong
ethanol thu được mafenid base (5) kết tinh dưới dạng tinh thể không màu hình kim
[30, 22].


Năm 1950, Kusami và Masao cải tiến phản ứng thủy phân imid (21), sử dụng

acid hydroclorid bốc khói, đun nóng ở 200
o
C trong 1 h, dùng nước để kết tủa và loại
đi acid phthalic, dịch lọc cất kiệt và sản phẩm được kết tinh lại trong dimethylether
thu được mafenid hydroclorid (4).
Phương pháp này tuy có nhiều giai đoạn nhưng nhóm thế cồng kềnh nên hạn
chế được phản ứng thế vào vị trí ortho.
1.1.6 Tạo muối mafenid acetat từ mafenid base

Hòa tan một phần khối lượng mafenid base (5) vào 4 phần khối lượng
ethanol 95%, thêm từ từ 0,34 phần khối lượng acid acetic băng rồi đun hồi lưu 30
phút. Sau đó để lạnh, lọc và rửa bằng isopropanol lạnh, làm khô ở 65
o
C dưới áp suất
giảm, thu được 1,3 phần khối lượng mafenid acetat (1) dưới dạng tinh thể trắng
(hiệu suất 87% ) [21].

12

1.2 Phản ứng Ritter
1.2.1 Giới thiệu chung
Phản ứng Ritter được công bố bởi John J. Ritter và các cộng sự vào năm
1948 như một phương pháp mới để tổng hợp amid, xảy ra giữa nitril và alken với sự
có mặt của acid sulfuric [24]. Sau đó phản ứng này được mở rộng ra cho nhiều hợp
chất có khả năng tạo ion carbonium, trở thành một phương pháp tổng hợp amid thực
sự có ý nghĩa thực tế.
Ưu điểm của phản ứng Ritter là dù ở quy mô nhỏ hay quy mô công nghiệp
hiệu suất phản ứng đều cao và ổn định. Tuy nhiên phản ứng này cần xúc tác là acid
đặc nên gây ăn mòn thiết bị và nguy hiểm cho môi trường. Hiện nay nhược điểm
này đang được nghiên cứu cải thiện với các phương pháp tạo carbocation thân thiện

hơn, ví dụ phương pháp chuyển dịch điện tử dựa vào sự nhạy cảm quang học [15],
hiện tượng quang phân [13].
1.2.2 Cơ chế của phản ứng Ritter

Sơ đồ 1.6 Cơ chế phản ứng Ritter
13

Cơ chế của phản ứng được đưa ra lần đầu bởi Ritter và cộng sự, và đã được
chứng minh bởi nhiều nghiên cứu sau đó [12, 22, 24]. Ritter đã minh họa cho cơ
chế này qua phản ứng của isobuten và acetonitril trong acid sulfuric như sơ đồ trên.
1.2.3 Phạm vi ứng dụng
Phản ứng Ritter được ứng dụng cho rất đa dạng các hợp chất như alkan,
alkadien, alicyclic, spiro alcol, alkyl clorid, glycol, aldehyd, clorohydrin, N-
methyloamid, ether, acid carboxylic, ester, ceton, cetoxim.
Nguồn nitril cũng rất phong phú, không những là acid hydrocyanic, nitril no
mà các cyanohydrin, acid cyano và ester của chúng, các nitril thế cũng được sử
dụng. Các hợp chất khác chứa nhóm nitril ái nhân như biure, cyanogen, 1-cyano
formamid, dicyanodiamid và các phức hợp cyano vô cơ cũng được sử dụng thành
công.
Một ứng dụng quan trọng khác của phản ứng Ritter đó là tổng hợp polyamid
và hợp chất dị vòng. Polyamid được tạo nên từ alkadien hoặc glycol và dinitril. Hợp
chất dị vòng được tạo nên từ nguyên liệu vừa có nhóm cyano thế, vừa có nhóm
chức dễ dàng tạo được carbocation trong môi trường acid mạnh [12].
1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng
1.2.4.1 Xúc tác
Xúc tác cho phản ứng Ritter rất đa dạng, có thể dùng acid percloric,
phosphoric, polyphosphoric, formic, dẫn chất thế của acid sulfonic, hay
borotrifluorid. Cho hiệu suất tốt nhất là acid sulfuric đặc.
Một nghiên cứu chi tiết về ảnh hưởng của các acid khác nhau lên sự tạo
thành N-t-butylacrylamid trong anhydrid acetic cho thấy kết quả phản ứng tốt nhất

khi dùng acid sulfuric. Nghiên cứu này và một số nghiên cứu khác cũng cho thấy
việc sử dụng các acid khác cho hiệu suất thấp hơn, từ đó khẳng định vai trò của acid
sulfuric cũng như ion bisulfat trong phản ứng Ritter.
Ngoài ra có thể dùng halogen và acid hydrohalogenic, xúc tác Friedel-Crafts
14

cho phản ứng Ritter [12].
1.2.4.2 Dung môi
Ngoài acid acetic băng, các dung môi phân cực và kém phân cực như
anhydrid acetic, di-N-butylether, cloroform, carbon tetraclorid, hexan, và
nitrobenzen đều được nghiên cứu. Christol và Solladie đã so sánh phản ứng sử dụng
acid sulfuric 96% có và không có dung môi. Họ kết luận rằng khi sử dụng dung môi
phân cực, nitril trở nên phân cực và được solvat hóa, nên làm tăng tính ái nhân.
Trong dung môi không phân cực như carbon tetraclorid, hiện tượng solvat hóa khó
xảy ra được do môi trường không phân cực, dẫn đến hiệu suất thấp.
Một nghiên cứu khác của Glikmans và cộng sự sử dụng di-N-butylether và
dioxan cũng cho kết quả tương tự. Ví dụ phản ứng Ritter hoàn toàn không xảy ra
trong dung môi là methanol và ethanol [12].
1.2.4.3 Nhiệt độ và thời gian phản ng
Phản ứng Ritter có thời gian và nhiệt độ phản ứng rất đa dạng, khác nhau tùy
từng phản ứng. Nhìn chung phản ứng xảy ra khá nhẹ nhàng, đa số xảy ra ở nhiệt độ
thường, đôi khi là nhiệt độ thấp. Ví dụ như với hydrocyanid thì nhiệt độ cần được
giữ trong khoảng 0-10
o
C.
Thời gian phản ứng tùy thuộc vào bản chất chất phản ứng, nhiệt độ và quy
mô phản ứng. Với nhiệt độ thấp hơn và quy mô lớn hơn thì thời gian phản ứng dài
hơn. Trong phản ứng của isobuten với acrylonitril, trong 3h đầu 96,5% sản phẩm
được tạo thành, và trong 16h tiếp theo hiệu suất chỉ tăng thêm 1,9% [12].
1.2.5 Ứng dụng phản ứng Ritter trong tổng hợp mafenid

Như đã trình bày ở phần 1.1.5, có rất nhiều phương pháp tổng hợp mafenid
từ các nguồn nguyên liệu khác nhau đã được nghiên cứu. Nhận thấy những ưu điểm
và khả năng có thể ứng dụng của phản ứng Ritter, chúng tôi tiến hành nghiên cứu
tổng hợp mafenid đi từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền là alcol benzylic qua trung gian N-
benzylacetamid theo phương pháp của H. Bergeim và W. Braker [6] như sau:
15


Ngoài ra, sau khi nghiên cứu một số phương pháp tổng hợp mafenid từ
nguồn nguyên liệu ban đầu p-toluensulfoclorid, chúng tôi nhận thấy có thể đi qua
trung gian p-(hydroxymethyl)benzensulfonamid sau đó sử dụng phản ứng Ritter để
thu được mafenid như sau:

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.
2.1.1 Dung môi và hóa chất
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi và hóa chất.
STT
Dung môi, hóa chất
Nguồn gốc
1
Aceton
Trung Quốc
2

Acetonitril
Trung Quốc
3
Acid acetic đặc
Trung Quốc
4
Acid clorosulfonic
Trung Quốc
5
Acid hydrocloric đặc (37%)
Trung Quốc
6
Acid p-toluensulfonic
Merk
7
Acid sulfuric
Trung Quốc
8
Alcol benzylic
Trung Quốc
9
Anhydrid acetic
Trung Quốc
10
Butanol
Trung Quốc
11
Cloroform
Trung Quốc
12

Dung dịch ammoniac đặc (25%)
Trung Quốc
13
Ethanol
Trung Quốc
14
Ethyl acetat
Trung Quốc
15
Kali pemanganat
Merck-Đức