Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng bán tổng hợp artesunat với xúc tác natri bicarbonat

Khảo sát một sổ yếu tố ẳnh hưởng
đến phản ứng bán tổng hỢp artesunat
với xúc tác natri bicarbonat
N guyễn Văn Hân
Trường Đại học Dược Hà Hội

Đặt vấn đề
Artesunat (artesunic acid, dihydroartemisinin-10a-hemisuccinat) là dẫn xuất ester của artemisinin,
m ột thuốc then chốt trong điéu trị bệnh sốt rét do
Plasmodium falciparum đa kháng thuốcởĐông Nam Á
[1]. Artesunat được bán tổng hợp từdihydroartemisinin
(DHA) bằng phản ứng aq^l hóa với anhydrid succinic
có mặt xúc tác thích hợp (hình 1).
CH3

°Y ^ C H 3

X ú c tá c

OH
D ih y d ro a rte m is in in

.

^CHs

M etller Toledo, tủ sấy điện Memmert.
Hệ thống sắc ký lỏng Shimazu.
Các th iết bị phân tích và các dụng cụ thủy tinh.
Phương pháp nghiên cứu
Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng

và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất
tổng hợp artesunat bằng phương pháp qui hoạch
thực nghiệm và phân tích thống kê thích hợp. Từ đó
chọn được phản ứng cho hiệu suất cao.
Xác định nồng độ artesunat trong hỗn hợp phản
ứng bằng sắc ký lỏng [5].
Kiểm tra chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn
Dược điển Việt Nam 3 [6].

Ổ C O C H 2C H 2 C O O H

Kết quả và nhận xét

A rt es un a í

Hìn/í 7. Nguỵên tóc phán ứng bán tổng hợp oỉtesunot

Sản xuất artesunat ở qui mô công nghiệp thường
dùng xúc tác pyridin hay 4-dim ethylam ino-pỵridin
trong dung môi dicloromethan [2], [3], [4], Nhưng
các xúc tác và dung môi này đểu là những hóa chất
độc hại và gây ô nhiễm. Quá trình nghiên cứu nhằm
giảm độc hại trong sản xuất artesunat, chúng tôi đả
sử dụng m ột xúc tác vô cơ là natri bicarbonat thay
cho pyridin. Khảo sát bước đẩu đã cho thấy với xúc
tác natri bicarbonat, phản ứng xảy ra thuận lợi trong
dung môi aceton [5], Bài báo này trình bày kết quả
khảo sát m ột số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng bán
tổng hợp artesunat bằng xúc tác natri bicarbonat.

Nguyên liệu, thiết bị và phương pháp nghiên
cứu
Nguyên liệu
Dihydroartemisinin (Công tỵ Dược khoa -Trường
Đại học Dược Hà Nội).
Các dung môi, hoá chất khác thuộc loại tinh
khiết phân tích.
Thiết bị
Bản mỏng Silicagel G tráng sẵn, đế thủy tinh
(Merck).
Máy khuấy từ Heidolph MR3001, máy đo độ chảy

Qui hoạch thực nghiệm
Các biến độc lập
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và mức độ
triệt để của phản ứng bao gồm các điểu kiện phản
ứng và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng. Qua m ột số
phản ứng thăm dò với khối lượng DHA 2,84 g (biến cố
định), các biến độc lập được lựa chọn như ở bảng 1.
Báng l Cóc bién độc lộp
n

Biến độc lập

Kí hiệu

Mức dưới

Mức trên

1

Thể tích dung môi
(mL)

Xl

15

30

2

Lượng natri
bicarbốnat (g)

x2

2

4

3

ĩ ỉ lệ anhỵdrid
succinic/DHA
(m ol/m ol)

x3

1,8

3,6

4

N hiêtđôphản
lin g K )

x4

20

35

Các biến phụ thuộc
Yêu cẩu của m ột phản ứng tổng hợp có hiệu suất
cao là phải xảy ra nhanh, hoàn toàn hoặc gắn như
hoàn toàn, ít tạo ra tạp chất và cho hiệu suất cao. Hơn
nữa tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng phải thấp (tỉ lệ DHA
thể hiện mức độ triệt để của phản ứng và cũng là tạp
chất chính trong số các tạp chất liên quan của sản


- Ế

.

Bảng 4. Hiệu quà cùa các biẽn độc lộp

phẩm). DĐVN III qui định tỉ lệ mỗi tạp chất liên quan
không quá 1%. Do đó, các biến phụ thuộc và yêu cầu
của chúng được lựa chọn như trình bày ở bảng 2.

Hiệu quả tác động đến
Biến độc lập

Bàng 2. Các biển phụ thuộc
TT

Biến phụ thuộc

Kí hiệu

Yêu cẩu

Thời gian phản ứng (giờ)

yi

- > min

Tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng (%)

y2

<1%

Hiệu suất phản ứng (%)

y3

-> max

Thiết kế và tiến hành thí nghiệm
Sửctụng th iết kế nhân tố bộ phận 24-1 gồm 8 thí
nghiệm [7]. Các th í nghiệm được tiến hành theo thứ
tự ngẫu nhiên. Mỗi th í nghiệm lặp lại 3 lẩn. Các bước
tiến hành thí nghiệm như sau: cho vào bình cẩu 2,84
g (10 mmol) DHA và 15 mL dung môi aceton. Khuấy
cho tan và thêm vào bình cẩu tác nhân anhydrid
succinic và xúc tác natri bicarbonat. Khuấy liên tục
hỗn hợp bằng máy khuấy từ. Theo dõi phản ứng
bằng sắc ký lớp mỏng (hỗn hợp phản ứng được
chấm sắc ký lớp mỏng sau mỗi 4 giờ). Phản ứng kết
thúc khi trên bản mỏng không còn vết DHA hoặc vết
DHA không giảm nữa.
Sau khi phản ứng kết thúc, xác định nống độ
artesunat và DHA trong hỗn hợp phản ứng bằng sắc
ký lỏng, qua đó tính được hiệu suất phản ứng cũng
như tỉ lệ DHA còn lại sau phản ứng. Kết quả được
trình bày ở bảng 3.
Phân tích kết quà
Các tính toán trong phần này được thực hiện
với sự hỗ trợ của phán mềm M odde 5.0. Kết quả xu
hướng và mức độ ảnh hưởng của các biến độc lập
được trình bày ở bảng 4.
Nhận xét:
- Thể tích dung môi (x1) ảnh hưởng không có ý
nghĩa thống kê tới các biến phụ thuộc.

- Tăng lượng natri bicarbonat (x2) làm tăng tốc
độ phản ứng (ỵ1) và tăng nhẹ hiệu suất phản ứng

Thể tích dung
môi (x l)
Natri bicarbonat
(X2)

Thời gian
phản ứng
(yi)

Tỉ lệ DHA(y2)

Hiêu suất
phãn ứng
(ý^ỉ)

*

*

*

-16,25

Anhydrid succinic/DHA (x3)

-36,25

N hiêtđôphản
ứng (x4)

-12,75

3,20
-2,72

8,20
*

*Ảnh hưầg không cóỷnghĩũ Ếỗng kê vớip > 0,05

(y3), ảnh hưởng không có ý nghĩa đến tỉ lệ DHA còn
lại sau phản ứng (y2).
- Tỉ lệ anhydrid succinic (x3) ảnh hưởng đến cả
3 biến phụ thuộc. Tăng tỉ lệ anhydrid succinic làm
tăng tốc độ và hiệu suất phản ứng, giảm tỉ lệ DHA
còn lại sau phản ứng.
- Tăng nhiệt độ phản ứng (x4) làm tăng tốc độ
phản ứng, nhưng ảnh hưởng không có ý nghĩa thống
kê đến tỉ lệ DHA cũng như hiệu suất phản ứng.
Lựa chọn các điều kiện phản ứng:
Thể tích dung môi ảnh hưởng không có ý nghĩa
lên các biến phụ thuộc nên được chọn ở mức dưới
(15mL). Không giảm dung môi thêm nữa vì hỗn hợp
phản ứng quá đặc sẽ khó khuấy trộn, ảnh hưởng
đến tốc độ phản ứng. Tỉ lệ anhydrid succinic/DHA
được chọn ở mức trên (3,6mmol/mol) và lượng natri
bicarbonat được chọn ở mức trên (4g) để đảm bảo

mức độ triệ t để của phản ứng. Cuối cùng, vì nhiệt
độ ảnh hưởng không có ý nghĩa đến hiệu suất phản
ứng nên được chọn là nhiệt độ phòng (20 - 28°C).
Phản úng được tiến hành với tỉ lệ các chất như trên,
nhưng khối lượng tăng lên để hạn chê' sai số do hư hao
khi tinh chế. Hỗn hcfp phản úTig có thành phẩn như sau:

Bảng 3. Gá trị thực nghiệm cũo cóc biến phụ thuộc (n=3)
Thí
nghiệm

Thể tích dung
môi (XI, mL)

Natri bicarbonat (x2, g)

Anhydrid succinic/DHA
(x3, mol/mol)

Nhiêt đô phản
iing(x4,“C)

Thời gian phản
ứng (y1,giờ)

Tỷ lê DHAcòn
Iai(y2,%)

Hiêu suất phản
ứng(y3,%)

1

15

2

1,8

20

92±4

3,8 ± 0 ,1

84,5 ± 2 ,8

2

30

2

1,8

35

74±4

2,5 ± 0 ,2

83,9 ± 1 ,8

3

15

4

1,8

35

58±2

2,7 ± 0 ,2

88,4 ± 1 ,5

4

30

4

1,8

20

72±4

3,7 ± 0 ,2

88,6 ± 2 ,8

5

15

2

3,6

35

41 ± 2

0,3 ± 0 ,2

93,2 ± 2 ,6

6

30

2

3,6

20

49±2

0,6 ± 0 ,2

93,8 ± 3 ,3

7

15

4

3,6

20

36±4

0,6 ± 0 ,2

95,9 ± 0 ,8

8

30

4

3,6

35

25±2

0,3 ± 0 ,1

95,3 ± 2 ,2

Sổ 1/2011 ^Nghiên cứu duợcThớng tln thuõc ■3


Dihydroartem isinin 14,20g
A nhydrid succinic

18,00g

Natri bicarbonat

20

Aceton

75

Vết tạp chất

(50

m m ol)

(180

m m ol)
mL

—>

Vết DHA

Vết artesunat

—>

1

2

Hình 2. Sác k ị đô lớp mỏng của DHA (1) và hỗn hợp phán ứng (2)

Kết thúc phản ứng, hỗn hợp được lọc để loại natri
bicarbonat, rửa natri bicarbonat bằng aceton (2 x 1 0
mL). Gộp dịch lọc và dịch rửa. Thêm 50 mL nước cất
rồi điểu chỉnh đến pH = 4 với dung dịch acid acetic
10%. Tiếp tục thêm 300 mL nước cất, khuấy mạnh
rối để yên 15 phút cho artesunat kết tủa. Lọc và rửa
tủa bằng nước cất (3 X 10 mL). sấy tủa ở 50“C trong 4
giờ thu được sản phẩm. Hiệu suất phản ứng đạt 94,8
± 1,5% và hiệu suất artesunat sau tinh chế đạt 89,4
±2 ,4 % (n -12 ).

Sản phẩm artesunat đã được kiểm tra chất lượng
tại Viện Kiểm Nghiệm thuốc Trung ương và được xác
nhận đạt tấ t cả các chỉ tiêu chất lượng theo qui định
của DĐVN III. Trong đó, chỉ tiêu hàm lượng artesunat
đạt 99,7%.
Bàn luận
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng bán
tổng hợp artesunat, trong đó đáng chú ý là dung
môi, xúc tác, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng
và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng. Kết quả ở bảng
3 và 4 cho thấy tron g số các yếu tố đã khảo sát,
tỉ lệ anhydrid succinic là yếu tố ảnh hưởng mạnh
nhất. Với tỉ lệ anhydrid succinic gấp 1,8 lẩn (m ol/
mol) so với dihydroartem isinin, phản ứng xảy ra
trong khoảng 58 - 92 giờ, tỉ lệ dihydroartem isinin
còn lại từ 2,5 - 3,8% và hiệu suất artesunat trong
khoảng 84,5 - 88,6%. Trong khi đó, với lượng
anhydrid succinic gấp 3,5 lẩn dihydroartem isinin,
phản ứng xảy ra tron g khoảng 25 - 49 giờ, tỉ lệ

dihydroartem isinin còn lại 0,3 - 0,6% và cho hiệu
suất từ 93,2 - 95,9%. Như vậy, tăng tỉ lệ anhydrid
succinic làm tăng hiệu suất phản ứng, làm giảm tỉ
lệ dihydroartem isinin còn lại sau phản ứng và rút
ngắn thời gian phản ứng.
Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy vết tạp chất
(vết màu hổng có R /= 0,82 trên sắc ký lớp mỏng, hình
2) tăng tỉ lệ với thời gian phản ứng. Những phản ứng
xảy ra chậm hoặc sau khi phản ứng kết thúc, nếu
hỗn hợp phản ứng không được xử lý ngay thì vết tạp

chất tăng lên. Như vậy có thể đây là sản phẩm phân
hủy của artesunat hoặc dihydroartem isinin trong
môi trường kiểm. Tăng lượng chất xúc tác làm tăng
tốc độ phản ứng, dẫn đến hạn chế sự phân hủy sản
phẩm thành tạp chất, kết quả hiệu suất phản ứng
tăng lên. Trong khi đó, tăng nhiệt độ phản ứng vừa
làm tăng tốc độ phản ứng, đồng thời thúc đẩy quá
trình phân hủy tạo ra tạp chất, hai quá trình này triệt
tiêu nhau nên việc thay đổi nhiệt độ ít ảnh hưởng
đến hiệu suất phản ứng.
Phản ứng dùng xúc tác natri bicarbonat có 2 ưu
điểm quan trọng so với phản ứng truyền thống dùng
xúc tác pỵridin. Thứ nhất, natri bicarbonat và aceton
ít độc và ít gây ô nhiễm hơn pyridin và dicloromethan
[8], Thứ hai là phản ứng có quá trình tinh chế đơn giản.
Hỗn hợp phản ứng được trung hòa và chỉ cẩn pha
loãng bằng nước là thu được kết tủa của artesunat.
Các tạp chất với lượng nhỏ (kể cả DHA chưa phản ứng
hết), có thể hòa tan trong hỗn hợp aceton-nước và
dễ được loại đi bằng phương pháp lọc. Trong khi đó,
phản ứng dùng xúc tác pỵridin/dicloromethan cẩn
quá trình tinh chế phức tạp hơn. Trước tiên, hỗn hợp
cẩn loại pyridin bằng cách trung hòa với dung dịch
acid hydrocloric rồi rửa bằng nước, sau đó phải cất
thu hổi dicloromethan. Cuối cùng thu lấy artesunat
bằng phương pháp kết tinh trong hỗn hợp dung môi
dicloromethan và n-hexan [2]. Việc tinh chế như vậy
phức tạp, nhiều giai đoạn và phải dùng thêm dung
môi là n-hexan.

Kết luận
Artesunat
đã được bán tổng hợp từ
dihydroartemisinin và anhydrid succinic với xúc tác
natri bicarbonat trong dung môi aceton. Hiệu suất
phản ứng đạt 94,8 ± 1,5% và hiệu suất artesunat sau
tinh chế đạt 89,4 ± 2,4%. Phản ứng với xúc tác này
có ưu điểm ít độc hại và ít gây ô nhiễm. Các yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, bao gồm thể
tích dung môi, lượng chất xúc tác, tỉ lệ anhydrid
succinic/dihydroartemisinin, nhiệt độ phản ứng đã
đươc khảo sát.


SUMMARY
Artesunate have been synthesized w ith the yield o f 89,4% from dihydroartemisinin and anhydride succinic using sodium
bicarbonat as catalyst and acetone as solvent. This new catalyst has the advantage o f less toxic, less polution and simple purification
process in comparision w ith pyridine catalyst. Influence o f solvent volume, catalyst ratio, anhydride sucdniơdihydroartem isinin ratio
and reaction temperature on the product yield were studied.
TÀI LIỆU THAM KHÀO
1. World Health Organisation (2006), Guidelines for the Treatment o f Malaria, WHO, Geneva.
2. ĐỔ Hữu Nghị (1996). Nghiên cứu chiết xuất, bán tổng hợp và đưa vào sản xuất m ột số hợp chất tự nhiên có tác dụng điểu trị sốt
rét từ nguón dược liệu Việt Nam. Luận án phó tiến sĩ khoa học Y Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội.
3.

China Cooperative Research Group on Qinghaosu and its derivatives as antimalarials (1982), 'The chemistry and synthesis of

qinghaosu derivatives", J. T rad. Chin. Med., 2,9-16.
4.

Li Ying, Pei-Lin Yu, Yi-Xin Chen, Ru-Yun Ji (1982), "Studies on analogs o f arteannuin", Acta Chimica Sinica, 40,557-561.

5. ĐỖ Hữu Nghị, Nguyễn Văn Hân (2008), 'Tổng hợp artesunat với xúc tác natri bicarbonat", Tạp chí Dược học, 384, tr. 29-31,
6.

Bộ Y tế (2002), Dược điển Việt Nam III, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội.

7. Tô Cẩm Tú (1999), Thiết kễ và phân tích thí nghiệm (quy hoạch hoá thực nghiệm), Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
8.

United States Pharmacopeial convention Inc. (2005), The United States Pharmacopeia, Twenty-Eighth Revision and the National

Formulary, Twenty-Third Edition (USP 28-NF 23).

Nghiên cứu tương quan in vitro-in vivo
viên nang dìitiazem giải phóng kéo dài
Nguyễn Thị Hường, Nguyễn Trần Linh, Nguyễn Hóng Vân*
Tạ Mạnh Hùng, Phùng Thị Vinh**
*Trường Đại học Dược Hà Nội: ** Viện Kiềm nghiệm thuốc trung ương

Đặt vấn đề
Diltiazem là thuốc chẹn kênh calci được dùng phổ
biến trong điểu trị đau thắt ngực và tăng huyết áp
nhưng có thời gian bán thải ngắn phải dùng nhiểu lẩn
trong ngày. Để khắc phục hạn chế này, trên thế giới
diltiazem thường được dùng dưới dạng tác dụng kéo
dài. ở trong nước, gần đây, Bộ môn Bào chế trường
Đại học Dược Hà Nội đã nghiên cứu bào chế diltiazem
dưới dạng viên nang chứa pellet giải phóng kéo dài
12 giờ [1] và đã đánh giá tương đương sinh học so

với viên Diacor đối chiếu tại Viện kiểm nghiệm thuốc
Trung ương. Tiếp theo các nghiên cứu trên, chúng tôi
tiến hành đánh giá tương quan in vitro-in vivo của
chế phẩm này.

Nguyên liệu, thiết bị, pKương pháp nghiên
cứu
Nguyên liệu, thiết bị
-Diltiazem đạt tiêu chuẩn Dược điển Trung Quốc.
Các nguyên liệu, hóa chất dùng trong nghiên cứu đạt
tiêu chuẩn dược dụng hoặc tinh khiết phân tích
-Viên nang diltiazem giải phóng kéo dài 12 giờ

do Bộ môn Bào chế Trường Đại học Dược Hà Nội bào
chế, đạt TCCS, lô 070709, lĩạn dùng 07/2011.
-Các th iết bị nghiên cứu chính: máy thử hòa tan
VANKEL-VARIAN, máy lắc xoáy Vorter genie 2, HPLCMS Thermo.
Phương pháp nghiên cứu
Thử nghiệm hòa tan
Tiến hành theo test 2, test 5 của chuyên luận nang
giải phóng kéo dài của USP 30 với pH và thiết bị thay
đổi (pH: 1,2 - 4,5 - 6,8 và 7,2 trong giỏ quay hoặc cánh
khuấy).
Mô hình hóa đồ thị hòa tan
Sửdụng phần mềm MathCAD, khớp các số liệu của
từng môi trường và lựa chọn mô hình phù hợp nhất
dựa trên tiêu chuẩn thông tin Akaike. Mô hình có giá trị
AIC nhỏ nhất được xem là mô hình phù hợp nhất.
Đánh giá sinh khả dụng:
Đánh giá trên 12 người tình nguyện theo quy

định chung của FDA, lấy 6ml máu tại các thời điểm:
0;1;2;3;4;5;6;7;8;10;12;24 và 36h sau khi uống thuốc.
Ly tâm 4000 vòng/phút trong 10 phút, lấy lớp huyết
tương, bảo quản -40°c±10°c cho đến khi phân tích.