Nghiên cứu tổng hợp pioglitazon ở quy mô phòng thí nghiệm

BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI







TRƢƠNG THỊ MINH HƢƠNG




NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
PIOGLITAZON Ở QUY MÔ PHÕNG
THÍ NGHIỆM







KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ

HÀ NỘI - 2015



BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI








TRƢƠNG THỊ MINH HƢƠNG




NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
PIOGLITAZON Ở QUY MÔ PHÕNG
THÍ NGHIỆM


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ


Ngƣời hƣớng dẫn:

1. TS. Văn Thị Mỹ Huệ
2. TS. Lê Nguyễn Thành
Nơi thực hiện:
1. Bộ môn Hóa hữu cơ
2. Trung tâm nghiên cứu và phát triển
thuốc- Viện Hóa sinh biển- Viện hàn lâm
khoa học công nghệ



HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn và đạt được
những mục tiêu đã đề ra, trong thời gian vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ
tận tâm từ các thầy cô, bạn bè trong và ngoài trường Đại học Dược Hà Nội.
Nhân dịp này, em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới:
TS. Văn Thị Mỹ Huệ, người hướng dẫn trực tiếp cũng như người đã thường
xuyên giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài này.
TS. Lê Nguyễn Thành- Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc- Viện
Hóa Sinh Biển- Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đã theo
dõi và giúp đỡ em trong quá trình làm khóa luận này.
Các thầy cô trong Bộ môn Hóa Hữu cơ đã tận tình truyền đạt kiến thức
trong suốt thời gian học tập trong trường, giúp em có nền tảng vững chắc để có
thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Các cán bộ của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển thuốc cùng cán bộ của
phòng Nghiên cứu cấu trúc- Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình làm thực nghiệm.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, những

người đã luôn theo dõi, động viên và tạo điều kiện cho em tập trung hoàn thành
khóa luận này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Họ và tên sinh viên
Trương Thị Minh Hương



MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 2
1.1. Tổng quan về bệnh đái tháo đƣờng 2
1.2. Tổng quan về nhóm thuốc thiazolidindion và Pioglitazon 4
1.2.1. Nhóm thuốc TZD (thiazolidindion hay glitazon) 4
1.2.2. Pioglitazon 5
1.3. Phƣơng pháp tổng hợp pioglitazon 7
1.3.1. Tổng hợp từ phải qua trái 8
1.3.2. Tổng hợp từ trái qua phải 9
Chƣơng 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 14
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi 14
2.2. Thiết bị thí nghiệm 15
2.3. Nội dung nghiên cứu 15
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 16
2.4.1. Phương pháp tổng hợp pioglitazon 16
2.4.2. Phương pháp tinh chế và xác định cấu trúc 16

Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 17
3.1. Thực nghiệm- Kết quả 17
3.1.1. Tổng hợp hóa học 17
3.1.2. Hiệu suất của quá trình 20


3.1.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc 21
3.2. Bàn luận 27
3.2.1. Về phản ứng tổng hợp chất 2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethyl
methansulfonat (3) 28
3.2.2. Về phản ứng tổng hợp 4-(2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethoxy)
benzaldehyd (4) 30
3.2.3. Về phản ứng tổng hợp 5-(4-(2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethoxy)
benzyliden thiazolidin-2,4-dion (5) 32
3.2.4. Về phản ứng tổng hợp pioglitazon (1) 34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
KẾT LUẬN 39
KIẾN NGHỊ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC





DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, CHỮ VIẾT TẮT
13
C-NMR phổ cộng hƣởng từ carbon C
13
1

H-NMR phổ cộng hƣởng từ proton
Ac acetyl
Bn benzyl
BTBAC benzyl tert-butyl amoniclorid
CDCl
3
cloroform- D
CTCT công thức cấu tạo
CTPT công thức phân tử
d doublet
DCM dicloromethan
dd doublet of doublet
DMF dimethylformamid
E phản ứng tách loại
Et ethyl
FDA Cục quản lý thực phẩm và dƣợc phẩm Hoa Kỳ (Food and
Drug Administration)
IDF Liên đoàn đái tháo đƣờng quốc tế (International Diabetes
Federation)
IR phổ hồng ngoại


J hằng số tƣơng tác
Me methyl
Ms mesyl (methansulfonyl)
MS phổ khối lƣợng
PPARγ thụ thể kích thích sao chép trên nhân tế bào (Peroxisome
Proliferator- Activated Receptor gamma)
q quartet
R

f
hệ số lƣu giữ
s singlet
SKLM sắc ký lớp mỏng
S
N
Ar phản ứng thế ái nhân của hợp chất thơm
t triplet
TEA triethylamin
THF tetrahydrofuran
TLC sắc ký lớp mỏng
Ts p-tosyl (toluensulfonyl)
TT thứ tự
TZD thiazolidindion
WHO tổ chức y tế thế giới ( World Health Organization)



DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Danh mục nguyên liệu, dung môi, hóa chất sử dụng
14
Bảng 2: Hiệu suất của quy trình tổng hợp pioglitazone
20
Bảng 3: Giá trị R
f
của các sản phẩm trung gian trong quy trình và
pioglitazone
21
Bảng 4: Dữ liệu phổ IR của pioglitazone
24

Bảng 5: Số liệu phổ
1
H-NMR của pioglitazone và các sản phẩm trung
gian
25
Bảng 6: Số liệu phổ
13
C-NMR của pioglitazone và các sản phẩm trung
gian
26
Bảng 7:Số liệu phổ
1
H-NMR của pioglitazon
36
Bảng 8: Số liệu phổ
13
C-NMR của pioglitazon
37

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Các thuốc trong nhóm thiazolidindion
5
Hình 2: CTCT của Pioglitazon hydroclorid
6
Hình 3: Cấu trúc của pioglitazon
7
Hình 4: Phổ MS của pioglitazon
23
Hình 5: Phổ IR của pioglitazon
24

Hình 6: Các cơ chế trong phản ứng tạo thành chất3
28
Hình 7: Hai đồng phân hình học của chất 5
32




DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1: Con đƣờng tổng hợp pioglitazon từ phải qua trái
7
Sơ đồ 2: Con đƣờng tổng hợp pioglitazon từ trái qua phải
8
Sơ đồ 3: Sơ đồ tổng hợp pioglitazon từ tyrosin
9
Sơ đồ 4: Phản ứng tạo thành pioglitazon và sản phẩm phụ
9
Sơ đồ 5: Sơ đồ tổng hợp pioglitazon từ 4- benzyloxybenzaldehyd
10
Sơ đồ 6: Hai con đƣờng tổng hợp pioglitazontừ trái qua phải
11
Sơ đồ 7: Quy trình tổng hợp pioglitazon từ trái qua phải
11
Sơ đồ 8: Quy trình tổng hợp pioglitazon theo 4 bƣớc
17
Sơ đồ 9: Phản ứng tổng hợp chất 3
17
Sơ đồ 10: Phản ứng tổng hợp chất 4
18
Sơ đồ 11: Phản ứng tổng hợp chất 5

19
Sơ đồ 12: Phản ứng tổng hợppioglitazone
19
Sơ đồ 13: Phản ứng hoạt hóa nhóm OH sử dụng tác nhân tosyl
29

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, tỷ lệ ngƣời mắc đái tháo đƣờng gia tăng nhanh
chóng, chủ yếu là đái tháo đƣờng typ 2. Theo thống kê của Tổ chức y tế thế giới
WHO, Việt Nam là quốc gia có tốc độ phát triển bệnh đái tháo đƣờng nhanh nhất
thế giới (khoảng 8-10%/năm). Đái tháo đƣờng typ 2 còn đƣợc gọi là đái tháo
đƣờng không phụ thuộc insulin, hay đái tháo đƣờng ở ngƣời trƣởng thành, chiếm
từ 90-95% tổng số các ca mắc đái tháo đƣờng trên toàn thế giới. Hiện nay, căn
bệnh nàyđã trở thành một trong những đại dịch không truyền nhiễm do những
hậu quả nặng nề về xã hội mà nó mang lại bởi những biến chứng nghiêm trọng
trên hầu hết các bộ phận của cơ thể[34].
Thiazolidindion (TZD) là nhóm thuốc đƣợc sử dụng trong điều trị đái tháo
đƣờng theo cơ chế hoạt hóa PPAR (peroxisome proliferator activated receptor),
làm tăng độ nhạy cảm của insulin, từ đó tăng thu nạp glucose từ máu[17]. Trong
các thuốc TZD, hiện chỉ còn pioglitazon là đƣợc sử dụng trong điều trị đái tháo
đƣờng với biệt dƣợc Actos của công ty dƣợc phẩm Takeda từ năm 1999, hết hạn
bảo hộ độc quyền vào năm 2013. Ở Việt Nam hiện nay, pioglitazone đƣợc sử
dụng trong nhiều phác đồ điều trị cho bệnh nhân đái tháo đƣờng typ 2, khi kết
hợp với các thuốc nhóm khác hoặc insulin, với tỷ lệ lên tới gần 60%[1]. Mặt
khác, nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng TZD là một tác nhân chống ung thƣ
tiềm năng[7, 10].
Nhận thấy tiềm năng tác dụng sinh học cũng nhƣ nhu cầu trong điều trị của
pioglitazone, khóa luận “Nghiên cứu tổng hợp pioglitazone ở quy mô phòng

thí nghiệm” đƣợc tiến hành với mục tiêu: Tổng hợp đƣợc pioglitazone ở quy mô
phòng thí nghiệm.


2

Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bệnh đái tháo đƣờng
Theo Liên đoàn đái tháo đƣờng quốc tế (IDF) năm 2010, đái tháo đƣờng
đƣợc định nghĩa là nhóm những rối loạn không đồng nhất gồm tăng đƣờng huyết
và rối loạn dung nạp glucose do thiếu insulin, do giảm tác dụng của insulin hoặc
cả hai. Đái tháo đƣờng typ 2 đƣợc đặc trung bởi kháng insulin và thiếu tƣơng đối
insulin, một trong hai rối loạn này có thể xuất hiện ở thời điểm có triệu chứng
lâm sàng của đái tháo đƣờng.
Đái tháo đƣờng typ 2 là phổ biến hơn cả, chiếm tới 90-95% số ca mắc đái
tháo đƣờng trên toàn thế giới. Đái tháo đƣờng typ 2 thƣờng gặp ở lứa tuổi trung
niên, nhƣng gần đây xuất hiện ngày càng nhiều ở lứa tuổi 30, thậm chí cả lứa
tuổi thanh thiếu niên[33].Các biến chứng nhƣ bệnh tim mạch, tổn thƣơng mạch
máu não, mù mắt, suy thận, hoại thƣ,… đều hết sức nghiêm trọng , ảnh hƣởng
tiêu cực đến mọi mặt của đời sống kinh tế- xã hội và là nguyên nhân dẫn đến tử
vong ở bệnh nhân đái tháo đƣờng.
Hiện nay, đái tháo đƣờng đã trở thành vấn đề y tế nan giải khi mà trên thế
giới, cứ mỗi 7 giây lại có một ngƣời chết vì đái tháo đƣờng [15]. Năm 2014, đái
tháo đƣờng là nguyên nhân dẫn đến tử vong cho 4,9 triệu ngƣời [15]. Viện nội
tiết trung ƣơng đã khảo sát và đƣa ra kết luận năm 2013, Việt Nam có 5,7% dân
số mắc đái tháo đƣờng, và có đến 70% bệnh nhân không đƣợc phát hiện và chẩn
đoán.
Đứng trƣớc xu hƣớng phát triển của căn bệnh có tính toàn cầu này, ngày
càng có nhiều loại thuốc đƣợc phát triển và sử dụng trong điều trị với mục tiêu
kiểm soát đƣờng huyết với các cơ chế khác nhau[18]. Các nhóm thuốc đƣợc sử

dụng trong điều trị đái tháo đƣờng hiện nay là:
- Insulin: là hormon do tuyến tụy tiết ra, sử dụng cho cả bệnh nhân đái tháo
đƣờng typ 1 và typ 2 khi cơ thể không thể sản xuất đƣợc insulin.
3

- Sulfonyllure: bao gồm các thuốc glipizid, glyburide, glimepiride… hoạt
động theo cơ chế kích thích tuyến tụy sản xuất và giải phóng nhiều insulin hơn,
từ đó điều chỉnh lƣợng đƣờng trong máu. Thuốc chỉ có tác dụng đối với trƣờng
hợp tuyến tụy còn khả năng tiết insulin. Tác dụng phụ phổ biến nhất của nhóm
sulfonylurea là gây hạ đƣờng huyết quá mức[20].
- Meglitinid: thuốc đầu tiên trong nhóm là repaglinid (Prandin) đƣợc công
bố vào năm 1997, sau đó là một vài thuốc khác nhƣ nateglinid, mitiglinid. Nhóm
có cùng cơ chế tác dụng với sulfonylurea nhƣng có ƣu thế là giảm tác dụng phụ
gây hạ đƣờng huyết so với sulfonylurea.
- Biguanid: thuốc duy nhất trong nhóm đƣợc sử dụng hiện nay là metformin
(1995). Thuốc tác dụng qua con đƣờng ức chế tổng hợp và giải phóng glucose từ
gan vào máu, làm giảm đƣờng huyết nhƣng không gây tai biến hạ đƣờng
huyết[20].Hiện nay, theo nhiều chỉ dẫn điều trị, metformin đƣợc coi là thuốc đầu
tay trong điều trị đái tháo đƣờng typ 2[2, 3].
- Ức chế α-glucosidase: bao gồm acarbose, miglitol,… tác dụng theo cơ chế
ức chế enzym α-glucosidasetham gia vào quá trình tiêu hóa carbohydrat, làm
chậm quá trình hấp thu đƣờng vào máu, tránh tình trạng đƣờng huyết tăng cao
sau bữa ăn. Các thuốc này có một số tác dụng phụ nhƣ gây tiêu chảy, trƣớng
bụng đầy hơi và nếu quá liều có thể dẫn đến tổn thƣơng gan [20].
- Thiazolidindion (TZD): là nhóm thuốc đƣờng uống đƣợc sử dụng trong
điều trị tiểu đƣờng, hiện đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên
khắp thế giới. TZD giúp kiểm soát nồng độ đƣờng trong máu thông qua cơ chế
cải thiện tính nhạy cảm với insulin của thụ thể[17].
- Một số nhóm thuốc mới hơn với các cơ chế khác nhƣ: nhóm gliptin ức chế
DDP-4 (dipeptide peptidase IV), nhóm đồng vận GLP-1 (Glucagon like peptid–

1)cũng đƣợc sử dụng trong điều trị.

4

1.2. Tổng quan về nhóm thuốc thiazolidindion và Pioglitazon
1.2.1. Nhóm thuốc TZD (thiazolidindion hay glitazon)
Thiazolidindion là nhóm thuốc điều trị tiểu đƣờng theo cơ chế hoạt hóa
receptor PPARγ (peroxisome proliferator –activated receptor γ), làm tăng tính
nhạy cảm với insulin của các mô, điều chỉnh lƣợng đƣờng trong máu. PPARγ là
receptor quan trọng trong quá trình biệt hóa tế bào mỡ và lƣu trữ lipid. Đồng
thời, PPARγ còn liên kết với một số gen ảnh hƣởng đến hoạt động của insulin
[12] , Miles và cộng sự đã nghiên cứu và đƣa ra kết luận hoạt động của receptor
PPARγ có ảnh hƣởng lớn đến sự phát triển của tình trạng kháng insulin ở bệnh
đái tháo đƣờng typ 2[26]. TZD làm tăng đáp ứng của các mô với insulin, từ đó
làm giảm đƣờng huyết.
Những năm 1980, ciglitazon đƣợc phát hiện bởi công ty dƣợc phẩm
Takeda, là hợp chất đầu tiên thuộc nhóm TZD [14].Tuy rằng ciglitazon chƣa bao
giờ đƣợc sử dụng nhƣ một thuốc trong điều trị, nhƣng nó chính là tiền đề để phát
triển các thuốc tiếp theo trong nhóm nhƣ rosiglitazon, pioglitazon[30].
Tháng 7/ 1996, troglitazon đƣợc đƣa ra thị trƣờng Mỹ với tên Rezulin,
đƣợc coi là thuốc điều trị tiểu đƣờng đầu tiên theo cơ chế làm giảm sự đề kháng
insulin ở tế bào. Tháng 3/2000, FDA thông báo cấm lƣu hành troglitazon vì ảnh
hƣởng nghiêm trọng đến chức năng gan[32].
Rosiglitazon (biệt dƣợc Avandia) là thuốc tiếp theo trong nhóm TZD đƣợc
sử dụng trong điều trị tiểu đƣờng từ năm 1999, trở thành một trong những thuốc
điều trị đái tháo đƣờng đƣợc sử dụng phổ biến nhất ở thời điểm đó. Năm 2007,
rosiglitazon đƣợc phát hiện có khả năng làm tăng nguy cơ nhồi máu cơ tim và tử
vong dẫn đến việc rosiglitazon bị cấm lƣu hành và rút số đăng ký trên nhiều quốc
gia vào năm 2011[27].
Pioglitazon (biệt dƣợc Actos) cũng đƣợc đƣa ra thị trƣờng vào năm 1999

bởi công ty dƣợc phẩm Takeda. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy chƣa tìm
5

đƣợc bằng chứng về mối liên hệ giữa pioglitazon và nguy cơ nhồi máu cơ tim,
thậm chí nhiều quan điểm còn cho rằng pioglitazon có thể làm giảm nguy cơ tim
mạch đối với những bệnh nhân tiểu đƣờng typ 2[4].
Năm 2013, các nhà khoa học Hàn Quốc công bố một thuốc mới thuộc nhóm
TZD: lobeglitazon với tên thƣơng mại Duvie [22].

Hình 1:Các thuốc trong nhóm thiazolidindion
Bên cạnh đó, TZD còn đƣợc nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu về
tác dụng chống ung thƣ, mở ra tiềm năng về một loại thuốc chống ung thƣ
mới[10, 16].
1.2.2. Pioglitazon
Pioglitazon là thuốc đƣợc hãng dƣợc phẩm Takeda đƣa ra thị trƣờng vào
năm 1999 với biệt dƣợc Actos, ở dạng muối hydroclorid, thuộc nhóm
thiazolidindion (TZD), dùng trong điều trị đái tháo đƣờng typ 2. Trên thị trƣờng,
pioglitazon còn đƣợc bào chế kết hợp với các thuốc điều trị tiểu đƣờng khác nhƣ
metformin, gliprid với các biệt dƣợc nhƣ Actoplus Met®,Dueltact®,… Năm
2008 và 2009, pioglitazon nằm trong danh mục 10 thuốc bán chạy nhất tại Mỹ
với doanh thu trên 2 tỷ USD[37-39].
6

1.2.2.1. Công thức cấu tạo, công thức phân tử, danh pháp
Công thức cấu tạo:

Hình 2:CTCT của pioglitazon hydroclorid
Tên khoa học: 5-(4-(2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethoxy)benzyl)thiazolidin-2,4-
dion hydroclorid.
Công thức phân tử: C

19
H
20
N
2
O
3
S. HCl
Khối lƣợng phân tử: 392,9g/mol
1.2.2.2. Cơ chế tác dụng, chỉ định, chống chỉ định và liều dùng
Cơ chế tác dụng: hoạt hóa receptor PPARγ, làm tăng đáp ứng của tế bào
với insulin ở bệnh nhân đái tháo đƣờng typ 2, làm giảm nồng độ glucose
máu, tăng triglycerid máu.
Chỉ định:
- Pioglitazon có thể đƣợc sử dụng đơn độc hoặc phối hợp với sulfonylurea
hoặc metformin.
- Kết hợp với chế độ dinh dƣỡng và luyện tập để kiểm soát đƣờng huyết ở
bệnh nhân đái tháo đƣờng typ 2.
- Chống chỉ định:
+ Bệnh nhân có tiền sử và nguy cơ về tim mạch.
+ Suy gan nặng.
+ Phụ nữ có thai và cho con bú.
+ Mẫn cảm với pioglitazon hoặc bất cứ thành phần nào của thuốc.
+ Nghi ngờ hoặc mắc ung thƣ bàng quang.
+ Tiểu ra máu hoặc huyết sắc tố[31].
7

Liều dùng:
- Uống 1 lần/ ngày với liều 15-30 mg. Không sử dụng quá 45 mg/ngày.
1.3. Phƣơng pháp tổng hợp pioglitazon

Hình 3: Cấu trúc của pioglitazon
Cấu trúc pioglitazon gồm 3 phần: (a) 2,5-dialkyl pyridin, dẫn xuất (b) p-aryl
ether và (c) thiazolidin-2,4-dion. Hầu hết các phƣơng pháp nghiên cứu tổng hợp
pioglitazon đều dựa trên nguyên tắc từng bƣớc xây dựng các liên kết giữa các
thành phần trên. Có hai con đƣờng chính để tổng hợp pioglitazone đã đƣợc các
nhà khoa học nghiên cứu, đó là:
- Tổng hợp từ phải qua trái: bắt đầu từ hợp chất 4-hydroxy phenyl, sau đó
xây dựng tiếp khung thiazolidin-2,4-dion, cuối cùng mới tạo liên kết ether để tạo
ra sản phẩm cuối cùng.

Sơ đồ 1:Con đƣờng tổng hợp pioglitazone từ phải qua trái
- Tổng hợp từ trái qua phải: bắt đầu từ hợp chất 2-(5-ethylpyridin-2-yl), sau
đó xây dựng liên kết ether C-O, cuối cùng sẽ tạo ra pioglitazon theo sơ đồ tổng
quát sau:
8


Sơ đồ2:Con đƣờng tổng hợp pioglitazon từ trái qua phải
1.3.1. Tổng hợp từ phải qua trái
Nguyên liệu đầu vào của phản ứng này có thể là 4-benzyloxybenzaldehyd, 4-
hydroxybenzaldehyd hoặc L-tyrosin. Dƣới đây là quy trình tổng hợppioglitazon
theo con đƣờng của Ales Halama từ L-tyrosin[5]:

Sơ đồ 3:Sơ đồ tổng hợp pioglitazon từ tyrosin
Hạn chế của quy trình này là hiệu suất tổng của cả quy trình thấp, đặc biệt
là phản ứng cuối cùng tạo ra pioglitazon, hiệu suất chỉ đạt 22%[5].Nguyên nhân
là do sản phẩm phụ đƣợc tạo thành vì tác nhân p-toluensulfonat không chỉ dừng
lại ở thế chọn lọc vào nhóm phenol mà còn tiếp tục alkyl hóa vào nguyên tử N
trong vòng thiazolidindion. Hai sản phẩm này cạnh tranh với nhau, do vậy hiệu

suất phản ứng thấp và cần phải kiểm soát chặt chẽ trong quá trình tiến hành phản
ứng về mặt tỷ lệ chất phản ứng và thời gian phản ứng cũng nhƣ quá trình tách
chiết thu sản phẩm chính. Hiệu suất tổng của cả quy trình này nhỏ hơn 10%,
không thích hợp để mở rộng áp dụng với quy mô công nghiệp.
9


Sơ đồ 4:Phản ứng tạo thành pioglitazon và sản phẩm phụ
Một phƣơng pháp khác đi theo con đƣờng tổng hợp từ phải qua trái,
pioglitazon đƣợc tổng hợp từ hợp chất ban đầu là 4-benzyloxybenzaldehyd[21].

Sơ đồ 5:Sơ đồ tổng hợp pioglitazon từ 4-benzyloxybenzaldehyd
Phƣơng pháp này tuy có hiệu suất cao hơn so với phƣơng pháp tổng hợp đi
từ tyrosin nhƣng cũng có khá nhiều bất lợi nhƣ: (1) quy trình phản ứng kéo dài
qua nhiều giai đoạn, thời gian phản ứng kéo dài, (2) cần phải thực hiện phản ứng
bảo vệ nhóm chức aldehyd, (3) hóa chất giá thành cao nhƣ kim loại Pd.
1.3.2. Tổng hợp từ trái qua phải
Con đƣờng này xuất phát từ 2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethanol2. Liên kết ether
C-O-C có thể đƣợc hình thành theo 2 con đƣờng khác nhau:
- Phản ứng thế vào nhân thơm S
N
Ar của 2-(5-ethylpyridin-2-yl)ethanol2 với
nhóm alkoxid của hợp chất thơm.
10

- Phản ứng tổng hợp ether của hợp chất alkyl toluensulfonat hoặc
methansulfonat với một phenoxid.

Sơ đồ 6:Hai con đƣờng tổng hợp pioglitazon từ trái qua phải
Sau đó, thành phần 2,4-thiazolidindion tiếp tục đƣợc xây dựng theo nhiều

con đƣờng khác nhau, phụ thuộc vào nhóm X liên kết với vòng phenyl. X có thể
là NO
2
, NHAc, NH
2
, CN hay CHO. Cấu trúc 2,4-thiazolidindion của pioglitazon
có thể đƣợc tạo thành nhờ sự kết hợp của chất (II) với hợp chất 2,4-
thiazolidinedion có sẵn hoặc từng bƣớc hình thành từ nhóm thế X của hợp chất
(II).
Dƣới đây là hai quy trình cụ thể đƣợc tổng kết bởi S.Suri và cộng sự [29],
mà theo đó liên kết C-O giữa 2 thành phần (a) và (b) đƣợc tạo thành từ hai con
đƣờng khác nhau:
11


Sơ dồ 7:Quy trình tổng hợp pioglitazon từ trái sang phải
Cả 2 quy trình này đều xuất phát từ hợp chất2-(5-ethylpyridin-2-
yl)ethanol(2)
(1) Quy trình A:Đây là quy trình do các nhà khoa học thuộc công ty dƣợc phẩm
Takeda công bố, bao gồm 5 phản ứng [25]. Nhìn chung hiệu suất của cả quy
trình khá thấp, chỉ đạt khoảng 20%. Liên kết ether C-O đƣợc tạo thành nhờ phản
12

ứng S
N
Ar của dẫn chất ethanol 2 với hợp chất 4-fluoronitrobenzen. Sau đó, nhóm
nitro trong 6 đƣợc khử thành amin 7. Từ amin này tiến hành phản ứng với
methyl hoặc ethyl acrylic trong điều kiện nhiệt độ thấp, NaNO
2
/HBr/CuO để tạo

thành dẫn xuất α-bromo carboxylat 8, 8 phản ứng với thioure thu đƣợc dẫn xuất
imin 9, imin này chuyển thành pioglitazone dễ dàng nhờ dung dịch acid
clohydric.
Hạn chế đầu tiên của quy trình này nằm trong giai đoạn tạo thành dẫn xuất
α-bromo carboxylat, bởi vì phản ứng này phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ nhƣng
hiệu suất không cao (không đến 50%) và hợp chất methyl hay ethyl acrylat sử
dụng cho phản ứng khá độc hại và khó chịu, đồng thời dẫn xuất α-bromo
carboxylat tạo thành trong phản ứng này kém tinh khiết, phải mất thời gian tinh
chế và tách chiết mới có thể sử dụng cho phản ứng tiếp theo. Hơn nữa, nhiều hóa
chất sử dụng đƣợc coi là độc hại nhƣ NaH, HBr, một số dung môi sử dụng có giá
thành cao, không thu hồi đƣợc nhƣ DMF, dicloromethan nhƣng hiệu suất tổng
của cả quy trình lại không cao. Do vậy, quy trình này không thể áp dụng trong
tổng hợp với quy mô lớn.
(2) Quy trình B: bao gồm 4 phản ứng, là quy trình đƣợc đƣa ra bởi các nhà
khoa học Ấn Độ. Trong quy trình này, liên kết C-O đƣợc tạo thành qua phản ứng
tổng hợp ether, sau khi hợp chất 2 đƣợc tosyl hóa hoặc mesyl hóa. Tiếp đó, dẫn
chất benzaldehyd 4 đƣợc ngƣng tụ với 2,4-thiazolidindion để tạo ra hợp chất 5,
khử liên kết đôi trong hợp chất 5 thu đƣợc pioglitazon. Ƣu điểm của quy trình
này so với các quy trình khác đã đƣợc nghiên cứu là hiệu suất tổng của toàn quy
trình cao, theo một số nghiên cứu có thể đạt tới 60%.Số phản ứng phải thực hiện
cũng ít hơn, sản phẩm cuối cùng đƣợc tạo thành có thể tinh khiết đến 98%.
Nhƣợc điểm của quy trình này chính là giá thành chất đầu2hay kim loại Pd
đều khá cao, tuy nhiên hiệu suất cao hơn nên có thể tiết kiệm đƣợc hợp chất 2 so
với quy trình A.
13

Để khắc phục những nhƣợc điểm trên, các nhà khoa học Ấn Độ đã thực
hiện nhiều khảo sát chi tiết về điều kiện phản ứng, lựa chọn dung môi hóa chất
cũng nhƣ tỷ lệ các chất trong từng phản ứng để đƣa ra quy trình tổng hợp tối ƣu
nhất[23].

Mặt khác, pioglitazon đã và đang đƣợc sử dụng trong điều trị đái tháo
đƣờng typ 2 với nhiều biệt dƣợc khác nhau. Ở Việt Nam, theo các tài liệu tham
khảo đƣợc thì chƣa có nghiên cứu nào về tổng hợp pioglitazon. Do đó, với mong
muốn có thể chủ động tổng hợp nguồn nguyên liệu pioglitazon, đề tài “Nghiên
cứu tổng hợp pioglitazone ở quy mô phòng thí nghiệm” đã lựa chọn quy trình
trên để tiến hành thực nghiệm.
14

Chƣơng 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi
Các hóa chất, dung môi đƣợc sử dụng có nguồn gốc từ các nguồn nhƣ
Merk, Sigma-Aldrich, Trung Quốc, Việt Nam… Các hóa chất này đƣợc sử dụng
trực tiếp không qua tinh chế thêm, đƣợc trình bày trong bảng dƣới đây:

Bảng 1:Danh mục nguyên liệu, dung môi, hóa chất sử dụng
TT
Hóa chất
Xuất xứ
TT
Hóa chất
Xuất xứ
1
2-(5-methylpyridin-2-
yl)ethanol
Aldrich
13
Acid acetic
Trung
Quốc

2
Methanesulfonyl clorid
Nhật
Bản
14
Aceton
Trung
Quốc
3
N,N,N-Triethylamin
Trung
Quốc
15
DMSO-d
6
Merk
4
4- Hydroxy
benzaldehyd
Acros
16
CDCl
3
Merk
5
Piperidin
Merck
17
Natri sulfat
Trung

Quốc
6
2,4-Thiazolidindion
Merck
18
Kali bicarbonat
Trung
Quốc
7
Dimethyl glyoxim
Merck
19
Kali carbonat
Trung
Quốc
8
Toluen
Merck
20
Nƣớc cất
Việt Nam
9
Ethanol
Trung
Quốc
21
Natri hydroxid
Việt Nam
10
Methanol

Merck
22
Cobalt (II) nitrat
Merck
11
Ethyl acetat
Việt nam
23
Natri tetrahydroborat
Merck
15

12
N,N-Dimethylformamid
Merck
24
Silicagel
Merck

2.2. Thiết bị thí nghiệm
Dụng cụ thủy tinh: bình cầu dung tích 100mL, 50mL, 25 mL, sinh hàn, phễu,
cốc thủy tinh các loại, bình lọc hút, phễu Buchner, bình nón, bình chiết, cột
chạy sắc ký, hệ thống sinh hàn…
Giá đỡ kim loại, dầu silicon.
Đèn tử ngoại bƣớc sóng 254 nm.
Bản mỏng silicagel đế nhôm Art 5562 DC- Alurolle Kieselgel 60F254
(Merck).
Cân kỹ thuật điện tử Shimadzu (Nhật Bản).
Bơm hút chân không DIVAC.1.21 (Mỹ).
Máy cất quay Buchi R – 210 (Thụy Sỹ).

Tủ sấy Memmert (Đức).
Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (
1
H-NMR,
13
C-NMR) đƣợc ghi trên máy phổ
AVANCE Spectrometer AV500 (BRUKER, Đức), Viện hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Máy đo phổ khối khối lƣợng LC-MSD-Trap-SL - Viện Hóa học các hợp chất
thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Máy đo phổ hồng ngoại đƣợc ghi trên máy Perkin Elmer tại Viện Hóa học -
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Máy đo nhiệt độ nóng chảy nhiệt điện Electrothermal digital.
Máy khuấy từ gia nhiệt IKA-RTC (Đức).
2.3. Nội dung nghiên cứu
Tổng hợp pioglitazon từ 2-(5-methylpyridin-2-yl)ethanol theo quy trình từ
trái qua phải.
16

Kiểm tra độ tinh khiết, xác định cấu trúc của các hợp chất đã tổng hợp đƣợc.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp tổng hợp pioglitazon
Sử dụng các phƣơng pháp tổng hợp hữu cơ để thực hiện các phản ứng trong
quy trình đề xuất.
Theo dõi tiến trình phản ứng và đánh giá sơ bộ độ tinh khiết của các chất
bằng sắc ký lớp mỏng.
2.4.2. Phương pháp tinh chế và xác định cấu trúc
Sử dụng các phƣơng pháp nhƣ sắc ký cột, chiết và kết tinh để tinh chế sản
phẩm thu đƣợc.
Phƣơng pháp đo nhiệt độ nóng chảy.

Sử dụng các phƣơng pháp phổ hiện đại để xác định cấu trúc hóa học của các
hợp chất tổng hợp đƣợc nhƣ: phổ hồng ngoại (IR), phổ khối (MS), phổ cộng
hƣởng từ hạt nhân (
1
H-NMR và
13
C-NMR).