Phân tích cấu trúc và hàm lượng của thuốc trị bệnh tiểu đường glibenclamid bằng các phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐỖ THỊ HẠNH

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ HÀM LƯỢNG CỦA
THUỐC TRỊ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG GLIBENCLAMID
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐỖ THỊ HẠNH

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ HÀM LƯỢNG CỦA
THUỐC TRỊ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG GLIBENCLAMID
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đặng Thị Tuyết Anh

Thái Nguyên - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn T.S
Đặng Thị Tuyết Anh và GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến đã giao đề tài và tận tình
hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng Hóa Dược và các em sinh
viên phòng Hóa Dược đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực nghiệm và
hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn các anh chị, các bạn học viên lớp K8Đ- lớp Cao học Hóa
đã trao đổi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình tôi, bạn bè tôi những người đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian
học tập và thực hiện luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 12 tháng 10 năm 2016
Học viên

Đỗ Thị Hạnh

i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ........................................................................v
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ....................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................4
1.1- TỔNG QUAN VỀ GLIBENCLAMIDE .............................................................4
1.1.Khái quát về bệnh tiểu đường. .............................................................................4
1.1.1.Phân loại bệnh tiểu đường. .................................................................................4
1.1.2. Các thuốc điều trị bệnh tăng đường huyết ........................................................4
1.1.3. Quan niệm của y học cổ truyền về bệnh tiểu đường. ........................................6
1.1.4. Các thuốc Đông y điều trị bệnh tiểu đường. .....................................................6
1.1.5. Thuốc chữa bệnh tiểu đường Glibenclamide. ...................................................6
1.2- TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA LÝ ...................8
1.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)...........................................8
1.2.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS). ...............................................................10
1.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR). .................................................................11
1.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm ( theo Karl Fischer) ........................................13
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................14
2.1.Hóa chất và thiết bị. ............................................................................................14
2.1.1.Hóa chất và dung môi. .....................................................................................14
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc ................................................................................14
2.1.3. Xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các sản
phẩm tổng hợp được..................................................................................................15
2.2.Tổng hợp Glibenclamide . ...................................................................................15
2.2.1. Tổng hợp 5-chloro-2-methoxybenzoyl chloride. ............................................15
2.2.2. Tổng hợp chất trung gian(4). ..........................................................................16
2.2.3. Tổ ng hơ ̣p Glibenclamide (5). ..........................................................................17
ii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




2.2.4. Phân tích hàm lượng sản phẩm glibenclamide (5) ..........................................18
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................21
3.1. Phân tích và xác định cấu trúc của Glibenclamide của các sản phẩm trung gian
đã tổng hợp được. ......................................................................................................21
3.1.1. Tổng hợp 5-chloro-2-methoxybenzoyl chloride. ............................................22
3.1.2. Phân tích và xác định cấu trúc của hợp chất trung gian 5-chloro-2-methoxyN-(4-sulfamoylphenethyl)benzamide (4) tổng hợp được. ........................................22
3.1.3. Tổng hợp glibenclamide................................................................................265
3.2. Phân tích cấu trúc và hàm lượng của glibenclamide bằng các phương pháp hóa
lý hiện đại ..................................................................................................................26
3.2.1.Phân tích cấu trúc của Glibenclamide bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ
hạt nhân proton 1H-NMR . .......................................................................................26
3.2.2.Phân tích cấu trúc của Glibenclamide bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ
hạt nhân cacbon 13C-NMR .......................................................................................27
3.2.3 Phân tích cấu trúc của Glibenclamide bằng phương pháp phổ khối lượng ....28
3.2.4.Phân tích hàm lượng sản phẩm glibenclamide(4) bằng phương pháp chuẩn độ .........28
3.2.5. Phân tích một số chỉ tiêu hóa lý khác của sản phẩm Glibenclamide. .............29
KẾT LUẬN ..............................................................................................................32
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................33
PHỤ LỤC .................................................................................................................35

iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

13

C- NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic
Resonance)

DMSO

Dimethyl sulfoxide

1

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear Magnetic
Resonance)

H- NMR

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)

MS

Phổ khối lượng va chạm điện tử ( Electron Impact-Mass
Spectrometry)

H, C

Độ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon

ppm

Phần triệu ( parts per million )

s

singlet

dd

Double doulet

CHCl3

Clorofoc

EtOH

Etanol

MeOH

Metanol

OMe

Methoxy

SOCl2

Sulfonylchlorua

iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH
Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat........................... 9
Hình 1.2. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ............................ 11
Hình 1.3. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol ................................................ 12
Hình 3.1: Phổ 1H-NMR của chất trung gian (4). ........................................ 24
Hình 3.2: Phổ 13C-NMR của chất trung gian (4)........................................ 25
Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của chất glibenclamide 5. .................................... 27
Hình 3.4: : Phổ 13C-NMR của chất glibencalmide (5) . ............................. 28
Hình 3.5: Phổ EI-MS của glibenclamide (5). .............................................. 29

v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 3.1. Tổng hợp chung về glibenclamide. ............................................ 22
Sơ đồ 3.1.1. Tổng hợp 5-chloro-2-methoxybenzoyl chloride (2) ............... 22
Sơ đồ 3.1.2. Tổng hợp hợp chất trung gian 4 ............................................. 23
Sơ đồ 3.1.3. Tổng hợp glibenclamide........................................................... 26

vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




MỞ ĐẦU
Tiểu đường là một trong những căn bệnh nguy hiểm có thể gây ảnh
hưởng rất lớn đến cuộc sống của người mắc bệnh theo nhiều cách khác nhau,
đe dọa nghiêm trọng sức khoẻ con người và gây nhiều biến chứng nguy hiểm,
đặc biệt là tiểu đường tuýp II (chiếm tới 90-95%). Theo Hiệp hội thế giới về
tiểu đường, tử vong của bệnh này đứng hàng thứ tư ở các nước phát triển,
bệnh có thể gây nhiều tai biến nguy hiểm như: mù loà và giảm thị lực ở người
trưởng thành; suy thận giai đoạn cuối nên cần phải chạy thận hoặc thay thận
nhân tạo; gây ra những biến chứng tim mạch nguy hiểm. Theo tổ chức Liên
đoàn tiểu đường quốc tế ( IDF- International Diabetes Federation) thì trên thế
giới hiện nay:
 Mỗi 6 giây có 1 người chết vì bệnh tiểu đường ( tương đương với
5 triệu ca tử vong)
 Cứ 11 người thì có 1 người lớn mắc bệnh tiểu đường ( tương
đương với 415 triệu người)

 Trong 7 ca sinh thì có 1 ca bị ảnh hưởng bởi tiểu đường thai kì.
 Dự báo đến năm 2040 sẽ có khoảng 642 triệu người mắc bệnh.
Tại Mỹ ước tính có khoảng 26 triệu người mắc bệnh tiểu đường,
khoảng 7 triệu người có bệnh lí trong đó có quá nhiều đường trong máu.
Nước Anh cũng có khoảng 3 triệu người mắc và con số này không ngừng tăng
lên. Tại Đức, theo số liệu mới đây nhất vào ngày Tiểu đường thế giới (
14/11/2015) thì có hơn 6 triệu người mắc bệnh.
Ở Việt Nam, theo Tổ chức Y tế Thế giới ( WHO), tỷ lệ mắc tiểu đường
ngày càng gia tăng. Bộ Y tế thống kê trong 10 năm qua, số bệnh nhân mắc
bệnh tiểu đường ở nước ta tăng 211% và với con số này, Việt Nam nằm trong
số các quốc gia có tốc độ tăng bệnh nhân tiểu đường cao nhất thế giới và tạo
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ra gánh nặng kinh tế cho gia đình, xã hội trong quá trình điều trị căn bệnh
này.
Thống kê từ các cơ sở y tế từ địa phương, toàn quốc hiện có:
 Khoảng 5 triệu bệnh nhân tiểu đường.
 60% các bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường được chẩn đoán là có biến
chứng cực kì nguy hiểm, có thể dẫn tới mù lòa, tàn phế, thậm chí là tử
vong.
 Mỗi ngày có khoảng 150 người tử vong do các nguyên nhân liên quan
đến bệnh tiểu đường ( tương đương với 54.943 trường hợp tử vong của
người trưởng thành mỗi năm).
Trong danh sách thuốc thiết yếu của WHO 2007 và trong danh mục
thuốc thiết yếu của Bộ Y tế, glibenclamide và metformin là một trong hai
thuốc tiểu đường duy nhất sử dụng theo đường uống chữa bệnh tiểu đường

tuýp II. Glibenclamide và metformin được dùng riêng rẽ hoặc dùng tổ hợp với
nhau. Glucovance (thuốc tổ hợp của glibenclamide và metformin) dùng để
chữa bệnh tiểu đường có đường huyết cao. Glibenclamide kích thích tuyến
tụy tiết insulin còn metformin làm chậm hấp thụ đường trong ruột non; ngăn
cản gan chuyển đường dự trữ vào trong máu và giúp cơ thể sử dụng insulin tự
nhiên hiệu quả hơn. Vì vậy, sử dụng glucovance rất hiệu quả và ít gây phản
ứng phụ. Như vậy nếu tổng hợp được glienclamide và metformin thì chúng ta
có thể chủ động sản xuất được hai loại thuốc thiết yếu nhất để chữa bệnh tiểu
đường túyp II, làm tăng thêm sự lựa chọn, tăng tính hiệu quả của việc chữa
bệnh tiểu đường và chủ động sản xuất thuốc generic chữa bệnh tiểu đường giá
rẻ ở Việt Nam. Chiến lược quốc gia phát triển ngành Dược Việt Nam giai
đoạn đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 đề ra mục tiêu cụ thể đến năm
2020 là 100% thuốc được cung ứng kịp thời cho nhu cầu phòng bệnh, chữa
bệnh; phấn đấu sản xuất được 20% nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất thuốc
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




trong nước, thuốc sản xuất trong nước chiếm 80% tổng giá trị thuốc tiêu thụ
trong năm.
Glibenclamide là thuốc chống đái tháo đường được sử dụng rất rộng
rãi và rất hiệu quả. Đây là thuốc nằm trong danh mục thuốc thiết yếu của Bộ
Y tế ban hành. Cho đến nay thuốc chữa bệnh tiểu đường này chủ yếu được
nhập ngoại. Việc đầu tư sản xuất các thuốc “generic” chữa bệnh tiểu đường
nói riêng và các thuốc thiết yếu nói chung là việc làm hết sức thiết thực. Nó
không chỉ tạo điều kiện để người bệnh tiếp cận với thuốc rẻ mà còn tiết kiệm
được một lượng lớn ngoại tệ để nhập khẩu thuốc.
Vì vậy,chúng tôi đã tiến hành lựa chọn đề tài: “Phân tích cấu trúc và

hàm lượng của thuốc trị bệnh tiểu đường glibenclamid bằng các phương
pháp hóa lý hiện đại ”. Đây là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1- TỔNG QUAN VỀ GLYBENCLAMIDE.
1.1.Khái quát về bệnh tiểu đường.
Định nghĩa của Ủy ban chẩn đoán và phân loại bệnh tiểu đường Hoa
Kỳ: “ Đái tháo đường, còn gọi là bệnh tiểu đường, là một nhóm bệnh rối loạn
chuyển hóa cacbohydrat khi hoóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác
động trong cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong máu luôn cao’’.
Bệnh tiểu đường [1-8] là một trong những nguyên nhân chính của
nhiều bệnh hiểm nghèo, điển hình là bệnh tim mạch vành, tai biến mạch máu
não, mù mắt, suy thận, liệt dương, hoại thư v.v.
1.1.1.Phân loại bệnh tiểu đường.
Bệnh tiểu đường được chia thành hai loại như sau:
Tiểu đường tuýp 1: Tiểu đường túyp 1 là một bệnh tự miễn trong đó hệ
thống miễn dịch của cơ thể phản ứng lại và phá huỷ tế bào  sản xuất insulin
của đảo tuỵ. Sự thiếu hụt insulin dẫn đến tăng glucose máu và thường dẫn
đến các biến chứng mãn tính
Tiểu đường túyp 2: Bệnh tiểu đường túyp 2 được đặc trưng bởi kháng
insulin và giảm tiết chế insulin dẫn đến mất khả năng duy trì mức glucose
máu bình thường.
Các túyp tăng đường huyết đặc hiệu khác:
- Đái tháo đường thai kỳ.

- Thiếu hụt di truyền chức năng tế bào .
- Thiếu hụt di truyền về tác động của insulin.
- Bệnh tuyến tụy ngoại tiết ....
1.1.2. Các thuốc điều trị bệnh tăng đường huyết
Dựa vào tác dụng và cơ chế tác dụng, các thuốc điều trị bệnh tiểu đường
được chia thành 3 nhóm chính như sau:
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




- Insulin và các thuốc kích thích bài tiết insulin.
- Các thuốc làm tăng nhạy cảm insulin.
- Các thuốc chống tăng đường huyết sau bữa ăn
1.1.2.1. Insulin và các thuốc kích thích bài tiết insulin:
+ Insulin:
Insulin là hormon do tế bào  của tuyến tuỵ tiết xuất, đóng vai trò chủ
yếu trong cơ chế điều hoà đường huyết của cơ thể. Insulin là một trong những
hormon quan trọng của cơ thể, không chỉ tác dụng trên chuyển hoá năng
lượng và phát triển cơ thể, mà còn là chất cần thiết cho sự sống. Tác dụng của
insulin bao gồm các đáp ứng phức tạp mà ảnh hưởng cuối cùng là trên chuyển
hoá glucid, lipid và protid.
+ Thuốc kích thích bài tiết insulin
Các sulfonylurea.
Năm 1942, Janbon đã tình cờ phát hiện tác dụng hạ đường huyết của dẫn
suất sulfonamid (1154RP) ở những bệnh nhân điều trị sốt thương hàn. Từ
phát hiện này, nhiều nghiên cứu về tác dụng hạ đường huyết của các
sulfonylurea đã được tiến hành. Các nghiên cứu ngày càng làm sáng tỏ cơ chế
tác dụng của thuốc. Nhiều thuốc thuộc nhóm sulfonylurea đã ra đời, bao gồm

các thuốc thế hệ I (tolbutamide, chlorpropamide) và các thuốc thế hệ II
(Glyburide, Glypizide). Các thuốc này đang được sử dụng rộng rãi trên lâm
sàng, đem lại nhiều kết quả khả quan cho người bệnh.
1.1.2.2.Các thuốc làm tăng nhạy cảm insulin
Các biguanide:
Năm 1926, Frank và cộng sự đã tổng hợp synthalin từ nhân guanidin.
Chính các synthalin là tiền thân của các biguanid sau này.
Công thức chung:
R-NH-C-NH-C-NH2
NH

NH

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Các thuốc thuộc nhóm biguanide bao gồm: metformin, phenformin và
buformin. Hiện nay metformin là thuốc đang được sử dụng phổ biến nhất, vì
ít gây tăng axit lactic trong máu hơn. Các biguanide là thuốc chống tăng
đường huyết, không gây hạ đường huyết. Thuốc tác dụng chủ yếu ngoài tuỵ,
không có tác dụng kích thích tế bào  tuyến tuỵ bài tiết insulin.
1.1.2.3.Thuốc chống tăng đường huyết sau ăn (thuốc ức chế enzym glucosidase)
Acarbose:
Acarbose là thuốc ức chế enzym glucosidase của tế bào niêm mạc ruột.
Do tác dụng ức chế enzym này, thuốc làm giảm hoặc chậm quá trình hấp thụ
tinh bột, dextran và các disaccharide ở ruột non, tránh được tình trạng tăng
đường huyết sau ăn. Thuốc có tác dụng tốt cho cả 2 tuýp bệnh.

1.1.3. Quan niệm của y học cổ truyền về bệnh tiểu đường.
Theo quan niệm của Đông y, bệnh thuộc phạm vi chứng tiêu khát với
ba triệu chứng chủ yếu là ăn nhiều, uống nhiều và tiểu nhiều.
1.1.4. Các thuốc Đông y điều trị bệnh tiểu đường.
Các thuốc Đông y điều trị bệnh tiểu đường chủ yếu là các thuốc có
nguồn gốc từ dược liệu như sinh địa (Rehmania glutinosa Libosch,
Scrophulariaceae), cỏ ngọt (Stevia rebaudiana, Asteraceae), mướp đắng
(Momordica

charantia

L.Cucurbitaceae),

hoàng

kỳ

(Astragalus

membranaceus, Fabaceae), Huyền sâm (Scrophularia ningpoensis Hemsl,
Scrophulariaceae)...
1.1.5. Thuốc chữa bệnh tiểu đường Glibenclamide.
Glibenclamide là thuốc chữa bệnh tiểu đường thuộc vào nhóm
sulphonylure. Các hợp chất thuốc thế hệ một của loại thuốc này được phát
hiện từ những năm 1950 như: tolbutamide (1956), acetohexamide (1964),
tolazamide (1961), chlopropamide (1959). Các thuốc thuộc thế hệ thứ hai
phải kể đến như: glibenclamide (1971), glipizide, glimepiride(1999).
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Các thuốc thuộc thế hệ thứ hai có hiệu quả ở liều thấp nhờ sự tăng sự hấp
thụ qua màng tế bào beta. Sulphonylure được liên kết với thụ thể của nó trong
tế bào beta của tuyến tuỵ. Hoạt tính chống bệnh tiểu đường của các chất này
phụ thuộc vào ái lực của các thuốc sulphonylure với thụ thể của nó. Cơ chế
hoạt động của lớp thuốc này chủ yếu được giải thích bới sự kìm hãm của các
kênh KATP khởi xướng sự tiết insulin. Sự thành công của việc phát hiện ra
những chất sulphonylure có ái lực cao và chọn lọc vào thụ thể của
sulphonylure như là glibenclamide mất 27 năm sau khi phát hiện ra chất đầu
tiên có hoạt tính hạ đường huyết và phải tổng hợp khoảng 12000 dẫn chất của
nó để sàng lọc, nghiên cứu mối quan hệ giữa hoạt tính và cấu trúc.

Ngoài glibenclamide, một số thuốc thế hệ thứ hai như đã đề cập ở trên
cũng được phát hiện . Tiếp đó đã có một số nhóm nghiên cứu tổng hơp các
chất trên cơ sở khung sulphonylure để tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh
học. Một số dẫn của nhóm diarylylsulphonylure có hoạt tính chống ung rất
mạnh. Có rất nhiều nghiên cứu về quan hệ hoạt tính chống ung thư và cấu trúc
của lớp chất này. Tuy nhiên, hoạt tính chống bệnh đái tháo đường của lớp
chất diarylylsulphonylure không thể hiện rõ. Ngoài việc nghiên cứu về cấu
trúc và hoạt tính của các dẫn chất glibenclamide thì những nghiên cứu về cơ
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




chế và tìm hiểu sâu sắc về bản chất của thụ thể của nó cũng được nghiên cứu
nhiều.

Năm 1995, 26 năm sau khi phát hiện glibenclamide có ái lực cao với thụ
thể của nó ở tuyến tuỵ người ta đã nhân dòng và phát hiện ra thụ thể của nó là
thành phần của protein ABC vận chuyển liên họ. Gần đây người ta đã phát
hiện rằng thụ thể của nhóm sylphonylure điều tiết hoạt động của protein 38KDa (Kir 6.2) mà thụ thể đó cùng với protein được tách ra và cùng có chức
năng như kênh KATP.
Thuốc glibenclamide hầu như chủ yếu được nhập ngoại. Việc nghiên cứu
tổng hợp thuốc này ở Việt Nam chưa thấy đề cập trong tài liệu.Vì vậy, chúng
tôi đã tiến hành đề tài nghiên cứu tổng hợp glibenclamide để làm thuốc chữa
bệnh tiểu đường với hi vọng kết quả này sẽ được đưa vào áp dụng trong thực
tiễn sản xuất thuốc chữa bệnh tiểu đường để đưa vào sử dụng trong điều trị
bệnh tiểu đường ở Việt Nam.
1.2- TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA LÝ
1.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN) là phương pháp vật lý hiện đại
nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến được sử
dụng là phổ 1H-NMR và

13

C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và

13

C có

momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì momen từ của nó có
thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là spin hạt
nhân có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 [9-11].
Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt
nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho

các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt
nhân 1H thì:


 TMS  x
.10 6 ( ppm)
o

8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của
hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa
một các tổng quát như sau:


 chuan  x
.10 6 ( ppm)
o

Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao
quanh hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân 1H và 13C
trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến
chúng có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học

của mỗi hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu
hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn.
Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết được loại proton nào có mặt
trong chất được khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ nguyên
mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với 1H-NMR thì δ có giá trị từ 0-12
ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm.

Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân
không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân phổ, mỗi vân
phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần. Nguyên nhân gây nên sự tách
tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có
từ tính ở cạnh nhau. Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J
phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên
kết ngăn giữa các tương tác.
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa
các hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có
thể rút ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau .
1.2.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS).
Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử
trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z = m/e. Sau
đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận được phổ khối lượng. Dựa
vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất
nghiên cứu [9-11].

Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng
electron (EI), phương pháp ion hóa hóa học (CI), phương pháp bắn phá
nguyên tử nhanh (FAB)… Dùng dòng eclectron có năng lượng cao để bắn
phá phân tử là phương pháp hay được sử dụng nhất. Khi bắn phá các phân tử
hợp chất hữu cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương
hoặc bị phá vỡ thành các ion và các gốc theo sơ đồ:
2e (1) > 95%

ABC
ABC

e
ABC

2

3e (2)

ABC-

Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn lại là các
ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá các phân tử
thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc

phân tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân
tử ở mức năng lượng 70 eV.
ABC

A

ABC

AB

AB

A

BC
B
B

Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và
năng lượng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa.
Các ion ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e,
tỉ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác
nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị
biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì
đồ thị này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.3).

Hình 1.2. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2)
Như vậy, khi phân tích phổ khối lượng người ta thu được khối lượng
phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định
được cấu trúc phân tử và tìm ra qui luật phân mảnh. Đây là một trong những

thông số quan trọng để qui kết chính xác cấu trúc phân tử của một chất cần
nghiên cứu khi kết hợp nhiều phương pháp phổ với nhau.
1.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).
Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho
nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất.
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước
sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến.
Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm
trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ
hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là là chúng tỷ lệ
thuận với năng lượng [9-11].
Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng
ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng thái dao
động cao hơn. Có 2 lại dao động khi phân tử bị kích thích là dao động hóa trị
và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao động làm thay đổi độ dài liên kết,
dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay đổi góc liên kết.
Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng
ngoại được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng
với những dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay liên kết nhất định,
(Hình 1.1).

Hình 1.3. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc
trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân

tử. Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của
các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ngón tay. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn
chứng cho hai hợp chất giống nhau.
Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu được
chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các
pic nằm trong vùng từ 4000 – 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì
vùng này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O,
C≡N… nên được gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 – 626 cm-1 phức
tạp hơn và thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định
nhóm chức. Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến
hợp chất khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay.
1.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm ( theo Karl Fischer)
- Phương pháp chung:
- Chiết phần mẫu thử bằng metanol khô ở 65 oC (nhiệt độ sôi) bằng cách cho
hồi lưu để loại nước. Để nguội rồi chuẩn độ phần dịch lỏng của dịch chiết
được giữ lại trong thiết bị Karl Fischer cho đến khi đạt được điểm kết thúc
chuẩn độ theo phương pháp chuẩn độ ampe với hai điện cực chỉ thị.
- Phản ứng
Trong quá trình xác định độ ẩm theo phương pháp Karl Fischer, nước có
trong mẫu phản ứng với iot và sulfua dioxit với sự có mặt của amin và
alcohol:
H2O + I2 + SO2 + ROH + 3 RnNH3-n  2RnNH3-n • HI + RnNH3-n • HSO4R
trong đó R là nhóm alkyl hoặc alkoxyl.

Điểm kết thúc phản ứng thu được bằng phép đo điện đối với iot dư.
- Thuốc thử và vật liệu thử
Chỉ sử dụng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước được sử dụng phải là
nước cất hoặc nước đã khử khoáng có độ tinh khiết tương đương.

13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1.Hóa chất và thiết bị.
2.1.1.Hóa chất và dung môi.
Các hoá chất dùng cho tổng hợp hữu cơ và dung môi được mua của
hãng Merck, hãng Sigma Aldrich và hãng Fluka và thuộc loại phân tích dùng
cho phân tích.
Bột silicagel cho sắc ký cột 100 – 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký
silicagel đế nhôm Art. 5554 DC – Alufolien Kiesel 60F254(Merck).
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc
Để xác định cấu trúc các chất hữu cơ tổng hợp được, chúng tôi tiến hành
các phương pháp sau:
- Xác định nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy đo trên máy
Gallenkeamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ – Viện hóa học
– Viện Hàn Lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Impact 410 – Nicolet,
tại phòng thí nghiệm Phổ hồng ngoại Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa

học & Công nghệ Việt Nam, đo ở dạng ép viên với KBr rắn.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Phổ 1H-NMR (500MHz) và

13

C-NMR (125MHz) của các chất nghiên

cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO
và TMS là chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa học
– Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ khối lượng (MS)
Phổ khối của các chất nghiên cứu được ghi trên LC – MSD – Trap – SL
tại phòng Cấu trúc, Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ
Việt Nam
2.1.3. Xác định cấu trúc, định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của
các sản phẩm tổng hợp được.
Cấu trúc của các sản phẩm phản ứng được xác định nhờ các phương
pháp phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR,

13

C-

NMR,phổ hồng ngoại ( IR).
Các sản phẩm phản ứng được kiểm tra độ sạch bằng các phương pháp
sắc kí lớp mỏng, sắc khí lỏng ghép nối khối phổ (LC/MS).
Sắc kí lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để định tính chất đầu và sản
phẩm. Thông thường chất đầu và sản phẩm có giá trị Rf khác nhau, màu sắc
và sự phát quang khác nhau. Dùng sắc kí lớp mỏng để biết được phản ứng đã
xảy ra hay không xảy ra, phản ứng đã kết thúc hay chưa kết thúc là dựa vào
các vết trên bản mỏng, cùng các giá trị Rf tương ứng. Giá trị Rf của các chất
phụ thuộc vào bản chất và phụ thuộc vào dung môi làm pha động. Dựa trên
tính chất đó, chúng ta có thể tìm được dung môi hay hỗn hợp dung môi để
tách các chất ra xa nhau (Rf khác xa nhau) hay tìm được hệ dung môi cần thiết
để tinh chế các chất.
2.2.Tổng hợp Glibenclamide .
2.2.1. Tổng hợp 5-chloro-2-methoxybenzoyl chloride.

15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hoà tan 10g (53,76mmol) 5-chloro-2-methoxybenzoic acid trong 200 ml
CHCl3. Hỗn hợp này được làm lạnh xuống 00C, sau đó nhỏ giọt từ từ (12,69g,
107,52 mmol) SOCl2. Sau khi kết thúc nhỏ giọt, phản ứng được khuấy ở nhiệt
độ 250C, trong khoảng 8h. Kết thúc phản ứng, hỗn hợp được làm nguội, cất
loại dung môi và SOCl2 rồi thêm dần 300ml nước và chiết với CH2Cl2. Pha
hữu cơ được rửa với nước cho đến môi trường trung tính, làm khan bằng
MgSO4, cất loại dung môi dưới áp suất giảm nhận được sản phẩm thô. Sản
phẩm thô được làm sạch bằng sắc ký cột silicagel với hệ dung môi rửa giải

Hexan:EtOAc (7:3) thu được 9,4g chất 2 với hiệu suất 85,71%, và làm ngay
bước tiếp theo mà không cần phải tinh chế.
2.2.2. Tổng hợp chất trung gian(4).

Hoà tan 10g (49,03mmol) chất 2 và (7,07ml) pyridin trong dung môi
dichloromethan, sau đó làm lạnh đến 0 0C và cho (9,8g) 4-(2aminoethyl)benzenesulfonamide (3) vào hỗn hợp phản ứng. Phản ứng được
tiến hành khuấy ở nhiệt độ 600C, trong khoảng 8h. Khi kết thúc phản ứng,
hỗn hợp được thêm 500ml nước rồi chiết với dichloroethan. Pha hữu cơ được
rửa bằng nước, làm khan bằng MgSO4, cất loại dung môi dưới áp suất giảm
16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




nhận được sảnphẩm thô. Sản phẩm thô được làm sạch bằng sắc ký cột silica
gel với hệ dung môi rửa giải Hexan:EtOAc (6:4) thu được 16,2g chất 4 với
hiệu suất 90%.
1

H-NMR (500MHz, DMSO): δ (ppm) 8,25 (1H, m, N-H); 7,76 (2H, d,

J=8,5Hz, H-9 và H-13); 7,64 (1H, d, J=3Hz, H-18); 7,51-7,48 (1H, dd, J=3Hz
và 9Hz, H-20); 7,45 (2H, d, J=8,5Hz, H-10 và 12); 7,28 (2H, bs, NH2); 7,16
(1H, d, J=9Hz, H-21); 3,81 (3H, s, OMe); 3,55-3,51 (2H, m, H-15); 2,93-2,90
(2H, m, H-14).
13

C-NMR (500MHz, DMSO): δ (ppm) 163,56 (C-9); 155,65 (C-15);

143,58 (C-4); 142,09 (C-1); 131,45 (C-13); 129,45 (C-11); 129,12(C-3 và 5);
125,65 (C-2 và 6); 124,79 (C-12); 124,29 (C-10); 114,13 (C-14); 56,23
(OMe); 54,83 (C-8); 34,55 (C-7).
EI-MS m/z: [M ]+ 368
CTPT: C16H17ClN2O4S
2.2.3. Tổ ng hợp Glibenclamide (5).

2
3

O
11

Cl

8

10

9
15

12
13
14

N
H

4

5

7

H
O H
N
N
1 S
O O
6

O
16

Cho 1 g (2,72mmol) chất 4 và (0,11g) Na2CO3 trong 10 ml dung môi
aceton, (0,34g) cyclohexyl isocyanat được thêm vào ở 250C, sau đó, phản ứng
được khuấy ở nhiệt độ phòng, trong 36h. Kết thúc phản ứng hỗn hợp được
thêm 50ml nước cất rồi chiết với CHCl3. Pha hữu cơ được làm khan bằng
MgSO4, cất loại dung môi dưới áp suất giảm, nhận được sản phẩm thô 5
(1,1g) với hiệu suất 82,11%.
Sản phẩm là chất rắn màu trắng, điểm chảy: 169-1700C.
17
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN