Nghiên cứu khảo sát một số điều kiện phản ứng trong quy trình tổng hợp berberin từ piperonal

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRẦN THỊ KIM NGÂN
MÃ SINH VIÊN: 1201402

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT MỘT SỐ
ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TRONG QUY
TRÌNH TỔNG HỢP BERBERIN TỪ
PIPERONAL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2017


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRẦN THỊ KIM NGÂN
MÃ SINH VIÊN: 1201402

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT MỘT SỐ
ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TRONG QUY
TRÌNH TỔNG HỢP BERBERIN TỪ
PIPERONAL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện
2. Ths. Nguyễn Minh Ngọc
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin phép bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành
tới người thầy đáng kính PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện người đã đồng hành cùng
em trải qua bao khó khăn, gian khó, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cũng như động viên
và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để em có
thể hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Minh Ngọc người thầy thứ hai trực tiếp
hướng dẫn đã quan tâm, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Hải, ThS. Nguyễn Văn Giang và
CN. Phan Tiến Thành cùng các thầy giáo, cô giáo, và các anh chị kĩ thuật viên của
bộ môn Công nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ,
cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu
tại bộ môn.
Em cũng xin cảm ơn tới tất cả bạn bè, đặc biệt là bạn Nguyễn Văn Phương và
các bạn tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hóa Dược – Bộ môn Công nghiệp Dược đã
luôn gắn bó, động viên, chia sẻ và giúp đỡ em trong con đường tìm kiếm khoa học.
Lời cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn vô bờ bến đến bố mẹ và những
người thân trong gia đình em đã luôn yêu thương, sát cánh bên em, là điểm dựa tinh
thần vững chắc để em có được ngày hôm nay.
Do thời gian làm thực nghiệm và kiến thức của bản thân còn có hạn, nên không
tránh khỏi khóa luận còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của các thầy cô, bạn bè để khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành
cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Trần Thị Kim Ngân


MỤC LỤC
DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

3

1.1. Tổng quan về berberin

3

1.1.1. Cấu trúc hóa học

3

1.1.2. Tính chất vật lý, hóa học

3

1.1.3. Tác dụng dược lý

5

1.1.4. Biệt dược

7

1.2. Các phương pháp tổng hợp berberin

7

1.3. Piperonal: nguồn nguyên liệu tiềm năng để tổng hợp sản xuất berberin18
1.4. Lựa chọn phương pháp tổng hợp.
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

19
22

2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu

22

2.2. Nội dung nghiên cứu

23

2.3. Phương pháp nghiên cứu

24

2.3.1. Tổng hợp hóa học

24

2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết

25

2.3.3. Xác định cấu trúc

25

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Tổng hợp hóa học

26
26

3.1.1 Phản ứng tổng hợp II từ I

26

3.1.2. Phản ứng tổng hợp III từ II

26

3.1.3. Phản ứng tổng hợp IV từ III

28

3.1.4. Phản ứng ngưng tụ V từ IV

30

3.2. Kiểm tra độ tinh khiết

31


3.3. Xác định cấu trúc
3.3.1. Phổ khối lượng (MS)

33
33

3.3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và Cacbon-13 (13C-NMR) 34
3.4. Bàn luận
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

37
43

KẾT LUẬN

43

KIẾN NGHỊ

43

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
13

C-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon-13
(Carbon-13-Nuclear Magnetic Resonance spectroscory)

1

H-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
(Proton-Nuclear Magnetic Resonance spectroscory)

Ac2O

Anhydrid acetic

AcOH

Acid acetic

Amphos

Di-tert-butyl-(4-dimethylaminophenyl)phosphin

AMPK

Protein kinase được hoạt hóa bởi adenosin monophosphat
(Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase)

Bu4NBr

Tetrabutylamoni bromid

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DCM

Dicloromethan

DMSO

Dimethyl sulfoxid

đvC

Đơn vị cacbon

Et3N

Triethylamin

EtOH

Ethanol

h

Giờ

Hpư

Hiệu suất phản ứng

IC50

Nồng độ ức chế 50%

KLPT

Khối lượng phân tử

m

Khối lượng

m/z

Tỉ số khối lượng và điện tích

mARN

Acid ribonucleic thông tin (Messenger Ribonucleic Acid)

MDA

3,4-Methylendioxyamphetamin

MDMA

3,4-Methylendioxymetamphetamin

MIC

Nồng độ ức chế tối thiểu

Me

Methyl


MS

Phổ khối lượng (Mass spectrometry)

n-Bu4NF

n-Tetrabutylamoni florid

n-BuOH

n-Butanol

NH4OAc

Amoni acetat

PdCl2(PPh3)2

Bis(triphenylphosphin)paladi(II) diclorid

ph

Phút

Rf

Hệ số lưu giữ (Retention factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

sp

Sản phẩm

t

Thời gian

t-BuOH

tert-Butanol

To

Nhiệt độ

Tonc

Nhiệt độ nóng chảy

TEBA

Benzyltriethylamoni clorid

THF

Tetrahydrofuran

TsOH

Acid toluensulfonic

VNĐ

Việt Nam đồng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Nguyên liệu và hóa chất
22
Bảng 2.2. Các thiết bị, máy móc nghiên cứu
23
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng ngưng tụ
nitro
27
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng ngưng
tụ nitro
27
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi kết tinh đến hiệu suất phản ứng
ngưng tụ nitro
28
Bảng 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của lượng xúc tác Ni2B tới hiệu suất phản ứng tổng
hợp homopiperonylamin thông qua lượng NaBH4 và NiCl2.6H2O đã sử
dụng.
29
Bảng 3.5. Khảo sát việc lựa chọn dung môi tiến hành phản ứng ngưng tụ tạo amin IV
31
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi kết tinh đến độ tinh khiết sản
phẩm
32
Bảng 3.7. Kết quả giá trị Rf và Tonc của các chất tổng hợp được
33
Bảng 3.8. Kết quả phân tích phổ MS của các sản phẩm
33
1
Bảng 3.9. Kết quả phân tích phổ H-NMR của các sản phẩm

34
Bảng 3.10. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các sản phẩm

36


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hin
3
̀ h 1.1. Cấu trúc hóa học của berberin
Hình 1.2. Sơ đồ phản ứng chuyển hóa berberin thành berberinal trong môi trường kiềm
4
Hình 1.3. Sơ đồ phản ứng khử berberin thành tetrahydroberberin 3
4
Hin
̀ h 1.4. Quy trình chiết xuất berberin từ thân, rễ cây vàng đắng
Hin
̀ h 1.5. Tổng hợp berberin của Pictet và Gams
Hin
̀ h 1.6. Tổng hợp berberin idodid của Kametani
Hin
̀ h 1.7. Sơ đồ tổng hợp berberin của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc

9
10
12

Hin
̀ h 1.8. Tổng hợp từ hợp chất 24 đến hợp chất 6

Hình 1.9. Tổng hợp berberin của Lin
Hình 1.10. Tổng hợp berberin của Chen
Hin
̀ h 1.11. Tổng hợp berberin của Peng Yang, Yan Xiang Wang

13
13
14
15

Hin
̀ h 1.12. Tổng hợp berberin của Alice Gatland
Hin
̀ h 1.13. Sơ đồ tổng hợp berberin của Virshinha Reddy
Hin
̀ h 1.14. Cấu trúc hóa học của piperonal
Hình 1.15. Sơ đồ tổng hợp piperonal từ 1,2-methylendioxybenzen
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp berberin từ piperonal
Hình 3.1. Sơ đồ tổng hợp (E)-5-(2-nitrovinyl)benzo[d][1,3]dioxol từ piperonal

16

8

17
18
19
24
26

Hin
28
̀ h 3.2. Sơ đồ tổng hợp trung gian homopiperonylamin
Hin
̀ h 3.3. Sơ đồ tổng hợp từ N-(2,3-dimethoxybenzyl)-2-(benzo[d][1,3]dioxol-5yl)ethanamin từ homopiperonylamin
30
Hin
̀ h 3.4. Sơ đồ tổng hợp berberin clorid từ N-(2,3-dimethoxybenzyl)-2(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)ethanamin
31
Hình 3.5. Cơ chế phản ứng hình thành IV từ III
41
Hình 3.6. Cơ chế phản ứng chuyển IV thành berberin
42


ĐẶT VẤN ĐỀ
Berberin là một isoquinolin alkaloid tự nhiên và có mặt trong các loài thực vật
như hoàng liên (Ranunculaceae), vàng đắng (Coscinium fenestratum), hoàng liên
chân gà (Coptis chinesis), hoàng liên gai (Berberidaceae). Từ hàng ngàn năm,
berberin và các dược liệu chứa berberin đã được sử dụng rộng rãi trong nền y học
truyền thống Ấn Độ và đặc biệt là trong nền y học cổ truyền Trung Quốc. Hiện nay,
berberin chủ yếu được sử dụng trên lâm sàng để điều trị các bệnh tiêu chảy, nhiễm
khuẩn đường ruột hay nhiễm trùng mắt do hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm tương
đối mạnh trên nhiều loài khác nhau [4, 45]. Không chỉ dừng lại ở đó, các nhà khoa
học vẫn luôn dày công tìm tòi để khai thác, phát hiện thêm những giá trị tiềm năng
vốn có của berberin. Các nghiên cứu trong hơn 20 năm gần đây cho thấy, ngoài tác
dụng trên vi sinh vật, berberin còn có rất nhiều tác dụng sinh học đáng quý khác
như: chống ung thư [43], hạ huyết áp [54], chống trầm cảm, chống viêm và làm giảm
cholesterol [28],… [3, 4]. Đồng thời, việc nghiên cứu và phát triển các dẫn chất từ
khung cấu trúc của berberin với hoạt tính sinh học mạnh đang ngày càng được quan

tâm nhiều hơn [8]. Các dạng muối thường được sử dụng làm thuốc là: berberin clorid,
berberin sulfat, berberin bisulfat và berberin tannat [32].
Hiện nay, berberin trong công nghiệp chủ yếu được chiết xuất từ thân và rễ cây
vàng đắng [34]. Tuy nhiên, do bị khai thác quá mức nên từ năm 1996, loài cây thuốc
quý này đã được đưa vào Sách Đỏ Việt Nam [1] dẫn đến nguy cơ nguồn nguyên liệu
chiết xuất berberin trong tương lai sẽ không còn. Đối với hai loài hoàng liên chứa
berberin thì tại Trung Quốc, người ta ước tính rằng cần phải có hơn 53,7 triệu cây
hoàng liên để đáp ứng cho nhu cầu một năm là 500 tấn berberin [29]. Do vậy, cần
thiết phải có một phương pháp thay thế nguồn berberin tự nhiên đang ngày càng cạn
kiệt để đảm bảo hệ sinh thái cũng như vấn đề về chi phí kinh tế. Trên thế giới, các
quốc gia như Nhật Bản, Trung Quốc đã thành công trong tổng hợp hóa học, cũng như
thương mại hóa chế phẩm berberin từ những năm 1980, do đó phương pháp tổng hợp
hóa học là một hướng đi hứa hẹn đầy triển vọng. Tuy nhiên, Việt Nam vẫn chưa có

1


nghiên cứu nào công bố liên quan về tổng hợp berberin. Nhận thấy piperonal là một
nguyên liệu công nghiệp sẵn có, rẻ tiền, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong tổng
hợp hóa dược với vai trò là chất trung gian trong tổng hợp: L-dopa [51], tadalafil [19],
cephalotaxin [21],... Ngoài ra, piperonal còn là nguồn nguyên liệu chủ yếu để tổng
hợp homopiperonylamin-chất trung gian quan trọng trong quy trình sản xuất berberin
hóa học. Cho nên chúng tôi cho rằng, việc tổng hợp berberin từ một nguồn nguyên
liệu như piperonal trở nên rất khả thi và thiết thực.
Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu khảo sát một số điều kiện phản
ứng trong quy trình tổng hợp berberin từ piperonal”. Đề tài được thực hiện với mục
tiêu: Khảo sát được một số yếu tố đến quy trình tổng hợp berberin từ piperonal.

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về berberin
1.1.1. Cấu trúc hóa học

Hin
̀ h 1.1. Cấu trúc hóa học của berberin
- Danh pháp IUPAC: 5,6-dihydro-9,10-dimethoxybenzo[g]-1,3-benzodioxolo[5,6-a]
quinolizini.
- Công thức phân tử: [C20H18NO4]+.
- Khối lượng phân tử: 336,36 đvC.
- Thành phần: 71,35% C; 5,35% H; 19,14% N; 4,16% O.
- Tên thường gọi: berberin.
- Dạng muối trong Dược điển Việt Nam IV: berberin clorid dihydrat [2].
1.1.2. Tính chất vật lý, hóa học
1.1.2.1. Tính chất vật lý
- Cảm quan: Tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị rất đắng.
- Độ tan:
+ Dạng base tan chậm trong nước tỷ lệ 1/4,5 [36], ít tan trong ethanol, khó tan
trong cloroform, ether.
+ Dạng muối clorid tan tỷ lệ 1/400 trong nước [36], dễ tan trong nước sôi, tan
trong ethanol, thực tế không tan trong chloroform và ether.
+ Dạng muối sulfat dễ tan trong nước tỷ lệ 1/150 [36], tan trong ethanol.
+ Dạng muối acetat và phosphat tan tốt hơn trong nước tỉ lệ 1/30 [36].
- Dưới ánh sáng tử ngoại UV, berberin phát huỳnh quang màu vàng đậm [10].
- Nhiệt độ nóng chảy: [36]
+ Berberin (base): 144°C.

3

+ Berberin clorid dihydrat: 204-206°C.
1.1.2.2. Tính chất hóa học
 Phản ứng trao đổi gốc muối:
Berberin tự do có tính chất như một base yếu, có khả năng tạo muối bằng cách
thay thế nhóm OH, tạo muối berberin không giống như các alkaloid khác mà tạo muối
giống hydroxyd kim loại (loại đi phân tử nước).
[C20H18O4N]+OH- + HCl  [C20H18O4N]+Cl- + H2O
 Phản ứng mở vòng isoquinolin
Berberin kém ổn định trong môi trường kiềm mạnh do N không bền vững dễ hỗ
biến mở vòng. Berberin (1) chuyển thành berberinal (2) [34] như sơ đồ sau:

Hin
̀ h 1.2. Sơ đồ phản ứng chuyển hóa berberin thành berberinal trong môi trường
kiềm
 Phản ứng khử nối đôi của vòng isoquinolin:
Liên kết đôi C=N của berberin dễ tham gia phản ứng cộng nucleophin. Ngoài ra,
nhân thơm chứa N có thể mất mạch kép khi có tác nhân khử cho các hydroalkaloid
không màu (Sơ đồ hình 1.3).

Hin
̀ h 1.3. Sơ đồ phản ứng khử berberin thành tetrahydroberberin 3
4


1.1.3. Tác dụng dược lý
Berberin từ lâu đã được sử dụng trong y học truyền thống Ấn Độ và y học Trung
Quốc để điều trị nhiều vấn đề về sức khoẻ, bao gồm các vấn đề về ruột, nhiễm trùng
do vi khuẩn và viêm. Trong giới y khoa, theo bác sĩ Junger, berberin tác dụng giải
độc tố cho cơ thể do ngăn ngừa rò rỉ năng lượng và hỗ trợ sức khỏe tiêu hóa. Gần

đây, cũng nhiều nghiên cứu chứng minh rằng, ngoài những tác dụng trên berberin
còn giúp hỗ trợ nhiều chức năng khác cho cơ thể. Vậy nó có thể làm gì hơn nữa?
Dưới đây là một số tác dụng điển hình của berberin được ứng dụng trên lâm sàng.
1.1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn
Trong tất cả các tác dụng dược lý, tác dụng kháng khuẩn đóng vai trò quan trọng
nhất [38]. Berberin clorid có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi sinh vật,
giun sán và virus. Phổ kháng khuẩn bao gồm Shigella, Salmonella, Klebsiella,
Staphylococcus

aureus,

Streptococcus

pyrogenes,

Helicobacter

pylori,

Mycobacterium tuberculosis, Klebsiella pneumoniae, Chlymadia trachomatis.
Berberin cũng có hoạt tính yếu đối với các loài Candida [37, 47] và thường được kết
hợp với dẫn chất azol để tăng tác dụng chống nấm. Khi phối hợp berberin với
fluconazol làm giảm MIC của cả hai thuốc [22]. Berberin và muối của nó còn được
chứng minh ức chế sự tăng trưởng Giardia lamblia, Entamoeba histolytica,
Trichomonas vaginalis [18, 25, 26], Leishmania donovani hiệu quả. Ngoài ra, bằng
cách ức chế giải phòng chất gây viêm và ức chế sự nhiễm virus nên berberin có tác
dụng kháng virus đối với virus cúm in vivo và in vitro [50].
1.1.3.2. Tác dụng hạ đường huyết
Tác dụng hạ đường huyết của berberin đã được báo cáo khi được dùng để điều
trị tiêu chảy ở bệnh nhân tiểu đường năm 1988 [35]. Các thuốc hạ đường huyết thường

gặp phải tác dụng không mong muốn trên tiêu hóa và tim mạch nên berberin là một
liệu pháp để thay thế. Từ đó, nhiều bác sĩ bắt đầu sử dụng berberin để điều trị bệnh
tiểu đường ở Trung Quốc, chủ yếu là bệnh đái tháo đường typ 2. Berberin có tác dụng
hạ đường huyết thông qua tăng cường hoạt động của thụ thể insulin, từ đó tăng hấp

5


thu và giảm tác động của glucose lên cơ thể, đồng thời bảo vệ và tái tạo tế bào beta ở
tuyến tụy [16]. Berberin làm giảm sự đề kháng insulin trên chuột bị béo phì, tương tự
như metformin [15]. Berberin tăng cường sự chuyển hóa glucose bằng cách kích thích
quá trình đường phân. Ngoài ra, berberin cũng có tác dụng ức chế α-glucosidase, làm
phân hủy tinh bột và disaccharid thành glucose. Berberin làm giảm lượng insulin
trong máu thông qua tăng cường độ nhạy insulin ở bệnh nhân tiểu đường typ 2 mới
được chẩn đoán [53].
1.1.3.3. Tác dụng chống ung thư
Mặc dù berberin vẫn chưa được sử dụng trong điều trị lâm sàng, nhưng nó có tác
động chống oxy hóa trên một số loại khối u. Một nghiên cứu tiến hành trên 60 dòng
tế bào khối u cho thấy giá trị IC50 cho berberin cũng tương tự như các alkaloid khác
được sử dụng trong hóa trị liệu như paclitaxel hoặc vinblastin [11]. Các tế bào ung
thư nhạy cảm với berberin bao gồm các khối u ác tính về huyết học hoặc ung thư biểu
mô rắn [20]. Dựa trên bằng chứng in vitro, berberin ảnh hưởng đến một vài bước phát
triển khối u bao gồm tăng sinh tế bào, chết tế bào và xâm lấn [43, 44]. Tuy nhiên, có
nhiều bằng chứng cho thấy rằng berberin cũng có thể ức chế sự phát triển của khối u
trong cơ thể [43]. Ngoài ra, berberin tăng hiệu quả của hóa trị liệu hoặc hiệu ứng xạ
trị.
1.1.3.4. Tác dụng hạ huyết áp và chống loạn nhịp tim
Berberin đã được sử dụng trong điều trị một số bệnh về tim như cao huyết áp và
loạn nhịp trong y học dân gian [3, 13], phòng ngừa nhịp nhanh thất; rối loạn nhịp thất
cơ tim do thiếu máu cục bộ gây ra, cải thiện chức năng co bóp tim và giảm sự đề

kháng mạch máu và huyết áp [9, 31]. Các nghiên cứu in vivo trên động vật [40] và
người [31, 54] cũng cho thấy berberin đã đem lại lợi ích cho những bệnh nhân suy
tim sung huyết nặng. Berberin có hiệu ứng giãn mạch/hạ huyết áp do tăng cường
acetylcholin [9]. Tác dụng tim mạch của berberin là do sự phong tỏa của các kênh
kali nhạy cảm với ATP và sự kích thích của kênh Na+ - Ca2+. Cơ chế tác dụng chống
loạn nhịp của berberin không rõ ràng, nhưng kết quả từ mô hình thí nghiệm trên thỏ
cho thấy có liên quan đến ức chế sự rối loạn nhịp chậm ở cơ thất [55].
6


1.1.3.5. Tác dụng hạ lipid máu
Các nghiên cứu gần đây cho thấy berberin là một thuốc tiềm năng trong điều trị
bệnh tăng lipid máu nhờ làm giảm nồng độ cholesterol và triglycerid huyết tương
thông qua cơ chế khác với các thuốc đang được sử dụng hiện nay như statin, fibrat,
có thể được sử dụng như là một liệu pháp đơn trị để điều trị các bệnh nhân tăng
cholesterol máu hoặc phối hợp với statin [28]. Cụ thể, berberin hoạt hóa AMPK [5],
[27], tăng sự biểu hiện của receptor lipoprotein tỉ trọng thấp (LDLR) bằng cách ổn
định LDLR mARN thông qua con đường kinase điều hòa tín hiệu ngoại bào ERK
[27]. Khi phối hợp berberin với statin trên chuột, nồng độ lipoprotein tỉ trọng thấp
giảm rõ rệt so với dùng đơn độc statin [30].
1.1.4. Biệt dược
Asterasick 100 mg (Công ty cổ phần Dược phẩm Đồng Nai), Berberin SK 100
mg (Công ty cổ phần Dược phẩm Sao Kim – Việt Nam), Cossinmin 50 mg (Công
ty cổ phần Dược vật tư Y tế Bình Thuận), Loberin 25 mg (Công ty cổ phần Dược
phẩm Nam Hà – Việt Nam), Antexsick 50 mg (Công ty cổ phần Dược TW
Mediplantex – Việt Nam), Bermoric 50 mg (Công ty cổ phần Dược Hà Tĩnh – Việt
Nam).
1.2. Các phương pháp tổng hợp berberin
Nguồn nguyên liệu berberin chủ yếu được chiết xuất từ thân rễ cây vàng đắng
(Sơ đồ hình 1.4). Đây là phương pháp chính sản xuất berberin trong công nghiệp hiện

nay. Tuy nhiên, do những nhược điểm đã trình bày trong phần “Đặt vấn đề” nên cần
tìm phương pháp khác để thay thế nhằm đảm bảo nguồn cung cấp berberin. Để khắc
phục vấn đề này, tác giả Lại Đức Lưu và cộng sự đã nghiên cứu phương pháp sử dụng
công nghệ khí canh, song mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm. Chính vì vậy,
cần phải có hướng đi mới cho berberin. Một trong những hướng đi triển vọng hiện
nay là tổng hợp từ con đường hóa học.
7


Bột vàng đắng
Ngâm ở nhiệt độ phòng

H2SO4 0,4%

Dịch chiết

NaCl

Bã dược liệu

Lọc
Tủa
(Berberin clorid thô)
Tẩy màu, kết tinh lại.

EtOH 96o

Berberin
clorid
Hin

̀ h 1.4. Quy trình chiết xuất berberin từ thân, rễ cây vàng đắng
1.2.1. Phương pháp của Pictet và Gams (1911)
Năm 1911, hai tác giả Pictet và Gams [39] năm 1911 đã đưa ra quy trình tổng
hợp berberin sớm nhất (hình 1.5).
 Quy trình:
Cloro hóa acid 2-(3,4-dimethoxybenzyl)acetic 4 bằng PCl3 thu được hợp chất 5.
Trong môi trường kiềm với xúc tác thích hợp, ngưng tụ 5 với homopiperonylamin
cho homoveratroylhomopiperonylamin 7. Ở nhiệt độ 68-70oC, hợp chất 7 đun nóng
với phosphopentoxid đóng vòng tạo thành 6,7-methylendioxy-3’,4’-dimethoxy-3,4dihydroprotopapaverin 8. Khử hóa 8 với tác nhân khử thiếc trong HCl thu được một
hỗn hợp gồm 6,7-methylendioxy-3',4'-dimethoxy-1,2,3,4-tetrahydroprotopapaverin 9
và 6,7-methylendioxy-3',4'-dimetoxy-9-keto-protopapaverin. Phân lập được 9, ngưng
tụ 9 với formadehyd, rồi xử lý bằng HCl thu được tinh thể màu vàng. Sản phẩm phân
hủy bằng Br2 và cacbon disulfua tạo thành berberin.

8


Hin
̀ h 1.5. Tổng hợp berberin của Pictet và Gams
1.2.2. Phương pháp của Kametani và cộng sự (1969)
Năm 1969, Kametani [24] và các cộng sự công bố quy trình tổng hợp berberin
iodid theo sơ đồ hình 1.6.
 Quy trình:
3,4-Methylendioxyphenylethylamin 6 được ngưng tụ với methyl-5-benzyloxy-2bromo-4-methoxyphenylacetat 11 ở 170oC trong 4h tạo thành hợp chất 12. Đóng vòng
12 nhờ phosphoryl clorid thu được 3,4-dihydroisoquinolin 13. Hợp chất 13 khử hóa bằng
NaBH4 cho 1,2,3,4- etrahydroisoquinolin 14. Debenzyl hóa, loại nhóm bảo vệ của 14 với
acid clorohydric đậm đặc trong ethanol được hợp chất phenolic 15. Sau đó thực hiện
phản ứng Mannich giữa (15) và HCHO trong HCl tạo thành 12–bromonandinin 16. Loại
brom của 16 thu được hợp chất nandinin 17. Methyl hóa nandinin 17 với diazomethan
tạo thành hợp chất canadin 18. Canadin 18 đem khử hóa với I2 trong 1h thu được berberin

iodid.
9


Hin
̀ h 1.6. Tổng hợp berberin idodid của Kametani
1.2.3. Phương pháp của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc
Năm 1980, Viện Y học cổ truyền Trung Quốc đưa ra quy trình tổng hợp berberin
từ phenol, berberin thu được có độ tinh khiết cao (>99%) so với phương pháp chiết
xuất từ thực vật (97%). Hiệu suất của toàn bộ quy trình là 15%.
Năm 1981, xí nghiệp dược phẩm Đông Bắc, Trung Quốc đã sản xuất berberin
theo quy trình này với sản lượng 30 tấn/năm. Tuy nhiên, do quy trình phức tạp, hiệu
10


suất thấp, chi phí lớn, các tác nhân gây ô nhiễm môi trường như benzen,
dimethylsulfoxid nên năm 1994, phương pháp này đã bị ngừng lại [23, 57].
Quy trình gồm 17 bước được biểu diễn trong sơ đồ hình 1.7.
 Quy trình:
Phenol 19 được cloro hóa ở 24-28oC bằng tác nhân là khí Cl 2 rồi thủy phân
thu được catechol 22. Catechol phản ứng với CH2Cl2 ở nhiệt độ 110-115oC tạo
thành hợp chất 23. Hợp chất 23 lần lượt tác dụng với 1,3,5-trioxan,
hexamethylentetramin, acid acetic thu được piperonal 26. Ngưng tụ 26 với
ClCH2CO2CH3 trong môi trường kiềm tạo thành hợp chất 27. Thủy phân 27 bằng
NaOH rồi xử lí tiếp với CH3COOH thu được 29. Ngưng tụ 29 với NH3 cho hợp
chất imin 30. Khử hóa 30 tạo thành homopiperonylamin 6. Tiếp theo, 6 ngưng tụ
với 2,3-dimethoxybenzaldehyd, rồi khử hóa bằng H2, xúc tác Ni cho 31. Muối của
31 với HCl tham gia phản ứng đóng vòng với glyoxal được 33. Trong điều kiện
thích hợp, xử lý 33 thu được berberin clorid.

11


Hin
̀ h 1.7. Sơ đồ tổng hợp berberin của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc
1.2.4. Phương pháp của Lin (1981)
Năm 1981, Lin và cộng sự tập trung vào rút ngắn giai đoạn chuyển hợp chất 24
thành homopiperonylamin 6 (sơ đồ hình 1.8). Theo đó, quy trình tổng hợp 6 từ 24
gồm 7 giai đoạn nay chỉ còn hai (thế SN2 và hydro hóa).

12


Hin
̀ h 1.8. Tổng hợp từ hợp chất 24 đến hợp chất 6
Sau đó, phương pháp này tiếp tục được cải tiến đi từ nguyên liệu ban đầu là
catechol 22 (sơ đồ hình 1.9). Phương pháp cải tiến này có ưu điểm là chi phí thấp,
hiệu suất cao, sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao.

Hin
̀ h 1.9. Tổng hợp berberin của Lin
Đầu tiên, 22 phản ứng với CH2Cl2 trong môi trường NaOH, H2O, Bu4NBr, ở
nhiệt độ 90-100oC tạo thành hợp chất 23. Alkyl hóa 23 với 1,3,5-trioxan thu được
hợp chất 24. Tiếp theo, 24 được chuyển thành 6 qua 2 giai đoạn như sơ đồ hình 1.8:
thế -Cl của 24 bằng -CN với tác nhân là NaCN, xúc tác benzyltriethylamoni clorid
(1) và khử hóa -CN bằng H2 (2). Hiệu suất 2 giai đoạn này là 60%. Sau đó ngưng tụ
6 với 2,3-dimethoxybenzaldehyd, khử hóa với H2 được 31. Lần lượt xử lý 31 với
oxalaldehyd, CuCl2, NaCl trong Ac2O/AcOH dung dịch NH3 được sản phẩm cuối
cùng là berberin 1.
1.2.5. Phương pháp của Chen (2007)

Năm 2007, nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất berberin của Chen và cộng sự
đưa ra bắt đầu từ nguyên liệu dimethoxylphenylmethanol 35 (Hình 1.10). Quy trình
13


gồm 6 giai đoạn, hiệu suất mỗi giai đoạn đều trên 90%, toàn bộ quy trình là 67%.
Quy trình này được đưa vào sản xuất cùng năm đó trong công nghiệp bởi công ty
dược phẩm Changzhou Yabang, Trung Quốc [23].

Hin
̀ h 1.10. Tổng hợp berberin của Chen
 Quy trình:
Methyl hóa 2,3-dimethoxybenzyl methanol 35 bằng dimethylsulfat trong dung
dịch NaOH 30% ở 80°C thu được 1-(methoxymethyl)-2,3-dimethoxybenzen 36, hiệu
suất 98%. Tiếp theo, cho 36 phản ứng với paraformaldehyd và HCl trong toluen ở
30°C thu được 2-(methoxymethyl)-3,4-dimethoxybenzyl clorid 37, hiệu suất 91%.
Thế Cl- của 37 bằng CN- trong với tác nhân là NaCN trong toluen, xúc tác
tetrabutylamoni bromid được 38, hiệu suất 95%. 38 tạo 39 với methanol rồi ngưng tụ
với homopiperonylamin 6 thu được hợp chất 40. Thực hiện phản ứng đóng vòng giữa
40 và phosphopentaclorid, dichloromethan ở 40°C cho berberin thô. Hòa tan sản

14


phẩm thô trong một lượng nhỏ acid acetic, toluen và acid clorohydric đặc ở 50°C,
khuấy trong 30 phút thu được berberin hydroclorid, hiệu suất 89%.
1.2.6. Phương pháp của Peng Yang (2008) [52], Yan Xiang Wang (2009) [48, 49]
Năm 2008, Peng Yang và Yan Xiang Wang đã đưa ra quy trình tổng hợp berberin
(Hình 1.11) đi từ chất ban đầu là homopiperonylamin 6. Tương tự như phương pháp
của Lin (1981) nhưng thay đổi tác nhân khử và các thông số quy trình.

 Quy trình:
Ngưng tụ homopiperonylamin 6 với 2,3-dimethoxybenzaldehyd ở 100°C được
hợp chất 41. Hợp chất 41 khử hóa bằng NaBH4 trong methanol, đun hồi lưu trong 5h
được sản phẩm trung gian 31, hiệu suất 60-80%. Cho 31 phản ứng với glyoxal, xúc
tác CuSO4 và HCl trong axit formic thu được berberin dưới dạng muối format. Sản
phẩm thu được hòa tan trong methanol và nước, tiếp tục cho phản ứng với CaO rồi
thêm dung dịch HCl trong ethanol để thu được berberin ở dạng berberin clorid.

Hin
̀ h 1.11. Tổng hợp berberin của Peng Yang, Yan Xiang Wang
1.2.7. Phương pháp của Alice Gatland (2014) [17]
Năm 2014, Alice Gatland và cộng sự thuộc phòng thí nghiệm Hóa học trường đại
học Oxford đề xuất quy trình tổng hợp berberin đi từ aldehyd 42 và acid 43, sử dụng
xúc tác chứa Pd với hiệu suất 50%. Quy trình được trình bày ở sơ đồ hình 1.12.

15


Hin
̀ h 1.12. Tổng hợp berberin của Alice Gatland
 Quy trình:
Methyl hóa 42 rồi bảo vệ nhóm aldehyd bằng ethylen glycol, xúc tác TsOH thu
được aryl bromid 44 với hiệu suất 98%. Bên cạnh đó, acid 43 được khử hóa bằng
BH3, tạo ester pivaloat rồi thực hiện phản ứng acyl hóa Friedel-Craft với Ac2O và
ZnCl2 thu được 45. Hiệu suất cả ba bước là 73%.
Hợp chất 44 và 45 kết hợp dễ dàng bằng phản ứng aryl hóa với xúc tác Cs2CO3
và (Amphos)2PdCl2 cho hợp chất 46, hiệu suất 84%. Xử lý 46 với NH4Cl ở 90oC thu
được isoquinolin 47. Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 110oC để loại nhóm pivaloat thu được
berberin, hiệu suất 82%. Kiềm hóa bằng NaOH rồi chiết với DCM. Xử lí dịch chiết

16