Nghiên cứu định lượng một số hoạt chất trong thuốc kháng sinh bằng phương pháp phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

Đoàn Thị Huyền

NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ HOẠT CHẤT
TRONG THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN
HỒI QUY ĐA BIẾN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

Đoàn Thị Huyền

NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ HOẠT CHẤT
TRONG THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN
HỒI QUY ĐA BIẾN
Chuyên ngành:
Mã Số:

Hóa phân tích
62440118

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Tạ Thị Thảo
TS. Bùi Xuân Thành
XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ
CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN
Người hướng dẫn khoa học

Chủ tịch hội đồng đánh giá
Luận án Tiến sĩ

PGS.TS. Tạ Thị Thảo

PGS.TS. Trần Chương Huyến

Hà Nội - 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS.TS. Tạ Thị Thảo và TS. Bùi Xuân Thành. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tác giả

ĐOÀN THỊ HUYỀN

i

LỜI CẢM ƠN
Luận án này đƣợc hoàn thành với sự hỗ trợ, giúp đỡ, động viên của các Thầy
Cô, gia đình và bạn bè, đồng nghiệp.
Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Tạ
Thị Thảo và TS. Bùi Xuân Thành là những ngƣời thầy đã tận tâm hƣớng dẫn,
giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các quý Thầy, Cô trong Bộ môn Hóa Phân
tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
đã tâm huyết truyền dạy kiến thức và luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi đƣợc học tập,
nghiên cứu tại đây.
Tôi xin đƣợc cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí và thiết bị máy móc từ đề tài nghị
định thƣ với Cộng hòa Pháp Lotus 2014 - 2016, mã số 39/2014/HD- NĐT. Cảm ơn
các bạn trong nhóm nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại của
Bộ môn Hóa Phân tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại
học Quốc gia Hà Nội đã phối hợp, hỗ trợ tôi hoàn thành nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm kiểm nghiệm dƣợc phẩm - mỹ phẩm
Nghệ An đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình làm luận án.
Lời sau cùng, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới những ngƣời thân
trong gia đình, tới những ngƣời bạn, tới lãnh đạo và các đồng nghiệp khoa Tự
nhiên, trƣờng Cao đẳng Sƣ phạm Hà Tây, các học viên, sinh viên trong Bộ môn
Hóa Phân tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc
gia Hà Nội đã luôn kịp thời động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất
trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận án.
Tác giả
Đoàn Thị Huyền

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... II
MỤC LỤC............................................................................................................... III
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................... VI
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... IX
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................... XI
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC NHÓM THUỐC KHÁNG SINH NGHIÊN CỨU............................... 4
1.1.1. Nhóm thuốc kháng sinh Sulfamid ................................................................ 4
1.1.1.1. Cấu tạo của các chất kháng sinh nhóm Sulfamid ................................. 4
1.1.1.2. Tính chất vật lí và hóa học của các Sulfamid ....................................... 5
1.1.1.3. Độc tính của Sulfamid ........................................................................... 6
1.1.2. Nhóm thuốc kháng sinh họ β- lactam ........................................................... 6
1.1.2.1. Cấu tạo hóa học của các kháng sinh nhóm β-lactam
(nhóm penicilin và cephalossporin) ............................................................................ 6
1.1.2.2. Tính chất vật lí và hóa học của các β- lactam ...................................... 9
1.1.2.3. Độc tính và tai biến của β- lactam ...................................................... 12
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH
TRONG THUỐC ............................................................................................................ 12
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƢỢNG CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH
TRONG THUỐC ............................................................................................................ 14
1.3.1. Phƣơng pháp điện hóa ................................................................................ 14
1.3.2. Phƣơng pháp điện di mao quản .................................................................. 14
1.3.3. Phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao ..................................................... 15
1.3.4. Phƣơng pháp phổ tử ngoại khả kiến ........................................................... 16
1.3.5. Phƣơng pháp phổ Raman ........................................................................... 17
1.4. PHƢƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN HỒI QUY ĐA BIẾN
PHÂN TÍCH CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC .......................................... 19

1.4.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp đo phổ hồng ngoại ...................................... 19
1.4.1.1. Sự xuất hiện của phổ hồng ngoại ........................................................ 19
1.4.1.2. Nguyên tắc của phép đo phổ hồng ngoại ............................................ 20
1.4.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu đo phổ hồng ngoại ...................... 23
1.4.2. Định lƣợng các chất bằng phƣơng pháp phổ hồng ngoại kết hợp với
thuật toán hồi quy đa biến ......................................................................................... 24
1.4.2.1. Cơ sở lí thuyết của phương pháp hồi quy đa biến .............................. 24
1.4.2.2. Các nguyên cứu định lượng các hoạt chất kháng sinh
bằng phương pháp phổ hồng ngoại đã được công bố .............................................. 33
iii


CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 37
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ....................................................................................... 37
2.1.1. Hóa chất ...................................................................................................... 37
2.1.2. Thiết bị ........................................................................................................ 39
2.2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 39
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................. 39
2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 41
2.2.2.1. Phương pháp phân tích định lượng bằng phổ hồng ngoại kết hợp
với thuật toán hồi quy đa biến .................................................................................. 41
2.2.2.2. Các phương pháp phân tích đối chứng xác định hàm lượng
các hoạt chất kháng sinh trong thuốc ....................................................................... 50
2.2.2.3. Quy trình phân tích ............................................................................. 51
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 53
3.1. NGHIÊN CỨU TÌM ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU PHÉP ĐO HỒNG NGOẠI................................ 53
3.1.1. Lựa chọn vùng đo phổ hấp thụ hồng ngoại của các hoạt chất ...................... 53
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tá dƣợc .................................................................... 58
3.1.3. Khảo sát tỉ lệ khối lƣợng mẫu /KBr ............................................................... 61
3.1.4. Khảo sát khối lƣợng mẫu đem ép viên và độ lặp lại của quá trình ép viên .. 62

3.1.5. Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của độ ẩm của mẫu.................................... 64
3.2. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN XÁC ĐỊNH MỘT
HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC. .................................................................. 65
3.2.1. Ma trận mẫu chuẩn và ma trận mẫu kiểm tra xác định hoạt chất cefixim
khi có mặt các tá dƣợc................................................................................................... 67
3.2.2. Nghiên cứu xác định cefixim khi có tá dƣợc bằng phƣơng pháp
CLS và ILS .................................................................................................................... 69
3.2.3. Nghiên cứu xác định cefixim khi có lẫn tá dƣợc theo phƣơng pháp PCR ... 71
3.2.4. Xác định cefixim khi có lẫn tá dƣợc theo phƣơng pháp pháp PLS .............. 78
3.2.5. Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi quy đa biến xác định hoạt chất
kháng sinh sulfaguanidin trong thuốc........................................................................... 84
3.3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI
CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG CÙNG NHÓM THUỐC .......................................... 85
3.3.1. Nghiên cứu xác định đồng thời cefaclor, cephalexin, cefadroxil
khi có tá dƣợc ................................................................................................................ 86
3.3.1.1. Chế tạo mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra chứa hoạt chất cefaclor,
cephalexin, cefadroxil và các tá dược .......................................................................... 86
3.3.1.2. Xác định đồng thời cefaclor, cephalexin, cefadroxil khi có lẫn
tá dược theo mô hình PCR ............................................................................................ 88
3.3.1.3. Đánh giá lựa chọn mô hình chuẩn xác định đồng thời cefaclor,
cephalexin, cefadroxil khi có lẫn tá dược theo phương pháp pháp PLS..................... 91

iv


3.3.2. Xây dựng mô hình định lƣợng đồng thời các hoạt chất kháng sinh trong
thuốc theo mô hình PLS và PCR. ................................................................................. 95
3.3.2.1. Xây dựng mô hình định lượng đồng thời các hoạt chất kháng sinh
nhóm penicilin trong thuốc theo mô hình PLS và PCR ............................................... 95
3.3.2.2. Xây dựng mô hình định lượng đồng thời các hoạt chất kháng sinh

ceftriaxon và cefotaxim trong thuốc theo mô hình PLS và PCR ................................. 97
3.3.2.3. Xây dựng mô hình định lượng đồng thời các hoạt chất kháng sinh
cefixim và cefadroxil trong thuốc theo mô hình PLS và PCR ................................... 101
3.3.2.4. Xây dựng mô hình định lượng đồng thời các hoạt chất kháng sinh
penicilin và cephalexin trong thuốc theo mô hình PLS và PCR. ............................... 104
3.3.2.5. Xây dựng mô hình định lượng đồng thời các hoạt chất kháng sinh
nhóm sulfamid trong thuốc theo mô hình PLS và PCR ............................................. 108
3.4. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ ĐẾN KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG TÍNH TOÁN
THEO MÔ HÌNH ............................................................................................................. 112
3.5. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ ..................................................................................... 114
3.5.1. Định tính mẫu thực tế ................................................................................... 114
3.5.2. Định lƣợng các kháng sinh trong mẫu thuốc ............................................... 118
3.5.2.1. Định lượng các kháng sinh nhóm sulfamid.......................................... 118
3.5.2.2. Định lượng các kháng sinh nhóm penicilin ......................................... 121
3.5.2.3. Định lượng các kháng sinh nhóm Cephalosporin ............................... 122
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 127
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................................................................................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 130
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Thuật ngữ tiếng anh

Thuật ngữ tiếng việt

AM

Ampicillin

Ampicilin

AX

Amoxicillin

Amoxicilin

CE

capillary electrophoresis

Điện di mao quản

CFC

Cefaclor

Cefaclor

CFD

Cefadroxil

Cefadroxil

CFX

Cefixime

Cefixim

CLS

Classical least square

CPL

Cephalexin

Cephalexin

CTR

Ceftriaxone

Ceftriaxon

CTX

Cefotaxime

Cefotaxim

CZE

DĐVN 4
FT
FT- IR
HL
HPLC

capillary zone

Bình phƣơng tối thiểu
thông thƣờng

Điện di mao quản vùng

electrophoresis
pharmacopoeia
vietnamica 2009-2010

Dƣợc điển Việt Nam 4

Fourier transform

Chuyển hóa Fourier

Fourier transform infrared

Phổ hồng ngoại chuyển

spectroscopy

hóa Fourier

Content

Hàm lƣợng

High Performance Liquid
Chromatography

Sắc k lỏng hiệu năng cao

The standard ultraviolet
HPLC/UV

(UV) detector for high

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

performance liquid

ghét đầu dò cực tím

chromatography
ILS

inverse least square

vi

Bình phƣơng tối thiểu
nghịch đảo

IR

Infrared Spectroscopy

Phổ hồng ngoại

KLTB

mean weight

Khối lƣợng trung bình viên

LC/MS
LC-MS/MS

Liquid chromatography mass spectrometry
Liquid Chromatography -

with ultraviolet/Diode
Array Detection

Malt

Sắc ký lỏng ghép 2 lần

tandem mass spectrometer khối phổ
Liquid Chromatography

LC-UV/DAD

Sắc kí lỏng khối phổ

Sắc ký lỏng ghép nối với
đầu dò cực tím/diot array

Maltodextrin

Maltodextrin

Micellar electrokinetic

Điện di mao quản điện

chromatography

động học kiểu Mixen

NIR

Near infrared

Hồng ngoại gần

PC

Principal component

Cấu tử chính

MEKC

PCA
PCR

Principal Component
Analysis
principal component
regression

Phân tích thành phần chính
Hồi qui cấu tử chính
Bình phƣơng tối thiểu từng

PLS

partial least square

PN

Penicillin

Penicilin

PP

Method

Phƣơng pháp

RMSE

Root mean square error

Độ lệch chuẩn

Root mean square error of

Độ lệch chuẩn của ma trận

standard

chuẩn

Root mean square error of

Độ lệch chuẩn của ma trận

test

kiểm tra

RMSES
RMSET

phần

Reverse phase High
RP-HPLC

Performance Liquid
Chromatography

vii

Sắc ký lỏng hiệu năng cao
pha đảo


SFG

Sulfaguanidine

Sulfaguanidin

SFM

Sulfamethoxazole

Sulfamethoxazol

TB

Mean

Trung bình

Tbot

Starch

Tinh bột

TLC
TMP
UPLCMS/MS

USP 34

UV-VIS

Thin Layer

Sắc kí lớp mỏng

Chromatography
Trimethoprime

Trimethoprim

Ultra performance liquid
chromatography - tandem
mass spectrometer
The United State
Pharmacopoeia 34, 2012.
Ultraviolet-visible

Sắc ký lỏng siêu hiệu năng
ghép 2 lầnkhối phổ

Dƣợc điển Mỹ 34
Phổ tử ngoại khả kiến

spectroscopy

VN

Vietnamese

Việt Nam

w/w

Weight/Weight

Khối lƣợng/khối lƣợng

Ghi chú: Trong luận án, tên hóa chất và hoạt chất theo quy định trong
Dược điển Việt Nam 4 [2]

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Công thức cấu tạo của một số Sulfamid phổ biến ...................................... 4
Bảng 1.2: Công thức cấu tạo một số penicilin ............................................................ 7
Bảng 1.3: Công thức cấu tạo của các hoạt chất trong nhóm cephalosporin ............... 8
Bảng 1.4: Danh sách các dƣợc phẩm đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng pháp
quang phổ Raman ..................................................................................................... 18
Bảng 1.5: Bảng so sánh một số đặc điểm của 2 loại thiết bị đo phổ hồng ngoại

thƣờng IR và FT-IR .................................................................................................. 22
Bảng 1.6: Tóm tắt một số công trình nghiên cứu định lƣợng các hoạt chất kháng
sinh trong thuốc bằng phƣơng pháp phổ hồng ngoại ................................................ 35
Bảng 2.1: Mẫu thuốc phân tích ................................................................................. 40
Bảng 3.1: Ảnh hƣởng của tỷ lệ khối lƣợng mẫu thuốc viên cefalexin/KBr ............. 61
Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của tỷ lệ khối lƣợng mẫu thuốc viên Bisepton /KBr............. 61
Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của khối lƣợng mẫu đem ép viên đến độ hấp thụ quang ....... 62
Bảng 3.4: Khảo sát độ lặp lại quá trình ép mẫu theo độ hấp thụ và
theo diện tích pic ....................................................................................................... 63
Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của độ ẩm mẫu đến độ hấp thụ quang tại các số sóng
đặc trƣng ................................................................................................................... 64
Bảng 3.6: Hàm lƣợng (%) cefixim và tổng tá dƣợc trong mẫu chuẩn ...................... 67
Bảng 3.7: Hàm lƣợng (%) cefixim và tổng tá dƣợc các mẫu kiểm tra ..................... 68
Bảng 3.8: Hàm lƣợng (%) hoạt chất cefixim và sai số tƣơng ứng ........................... 70
Bảng 3.9: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefixim có lẫn tá dƣợc
trong mẫu chuẩn tự tạo theo phƣơng pháp PCR ....................................................... 76
Bảng 3.10: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefixim có lẫn tá dƣợc
trong mẫu kiểm tra tự tạo theo phƣơng pháp PCR ................................................... 77
Bảng 3.11: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefixim có lẫn tá dƣợc
trong mẫu kiểm tra tự tạo theo phƣơng pháp PLS .................................................... 81
Bảng 3.12: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định sulfaguanidin có lẫn
tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo phƣơng pháp PLS và PCR ............ 84
Bảng 3.13: Hàm lƣợng (%) cefadroxil, cephalexin, cefaclor và tổng tá dƣợc
trong mẫu chuẩn ........................................................................................................ 86
Bảng 3.14: Hàm lƣợng (%) cefadroxil, cephalexin, cefaclor và tổng tá dƣợc
trong mẫu kiểm tra .................................................................................................... 87
ix


Bảng 3.15: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefadroxil, cephalexin,

cefaclor có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn tự tạo theo phƣơng pháp PCR ................. 89
Bảng 3.16: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefadroxil, cephalexil,
cefaclor có lẫn tá dƣợc trong mẫu kiểm tra tự tạo theo phƣơng pháp PCR.............. 90
Bảng 3.17: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefadroxil, cephalexin,
cefaclor có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn tự tạo theo phƣơng pháp PLS .................. 92
Bảng 3.18: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định penicilin, ampicilin,
amoxicilin có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo phƣơng pháp
PCR, PLS .................................................................................................................. 95
Bảng 3.19: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định ceftriaxon và cefotaxim
có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo phƣơng pháp PCR, PLS ..... 98
Bảng 3.20: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định cefixim và cefadroxil
có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo phƣơng pháp PCR, PLS ... 101
Bảng 3.21: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định penicilin, cephalexin
có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo phƣơng pháp PCR, PLS ... 105
Bảng 3.22: Độ chính xác của mô hình hồi qui xác định hoạt chất kháng sinh
nhóm sulfamid có lẫn tá dƣợc trong mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra theo
phƣơng pháp PCR, PLS .......................................................................................... 109
Bảng 3.23: Hàm lƣợng các hoạt chất (mg) và giá trị độ ẩm (%) tƣơng ứng
trong các mẫu chuẩn ............................................................................................... 112
Bảng 3.24: Hàm lƣợng hoạt chất (mg) và giá trị độ ẩm (%) tƣơng ứng................. 113
Bảng 3.25: Sai số tƣơng đối (%) khi phân tích các hoạt chất trong mẫu kiểm tra
(khi thay đổi độ ẩm mẫu và môi trƣờng đo) ........................................................... 114
Bảng 3.26: Khối lƣợng hoạt chất và tổng tá dƣợc trộn thêm vào các mẫu thực tế ... 119
Bảng 3.27: Hàm lƣợng (mg/viên) của SFG trong các mẫu thực tế ........................... 120
Bảng 3.28: Hàm lƣợng (mg/viên) của SFM và TMP trong các mẫu thực tế ............ 120
Bảng 3.29: Khối lƣợng hoạt chất trong nhóm penicilin và tá dƣợc trộn thêm.......... 121
Bảng 3.30: Hàm lƣợng (mg/viên) của PN, AM, AX trong các mẫu thực tế ............. 122
Bảng 3.31: Khối lƣợng hoạt chất nhóm cephalosporin và tá dƣợc trộn thêm........... 123
Bảng 3.32: Hàm lƣợng (mg/viên) của nhóm Cephalosporin trong các mẫu
thực tế ...................................................................................................................... 124

Bảng 3.33: Hàm lƣợng (mg/lọ) thuốc tiêm của nhóm Cephalosporin trong các
mẫu thực tế .............................................................................................................. 124

x


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Công thức cấu tạo chung của nhóm Sulfamid ............................................ 4
Hình 1.2: Công thức cấu tạo của Azetidin-2-on (beta-lactam) ................................... 6
Hình 1.3: Công thức cấu tạo chung của các kháng sinh nhóm penicilin .................... 7
Hình 1.4: Công thức cấu tạo chung của các kháng sinh nhóm cephalosporin ........... 8
Hình 1.5: Phản ứng mở vòng β-lactam bởi β-lactamase .......................................... 10
Hình 1.6: Phản ứng thủy phân của β-lactam khi pH>8 ............................................ 10
Hình 1.7: Sơ đồ định lƣợng β-lactam bằng phƣơng pháp đo iod ............................. 10
Hình 1.8: Phản ứng thủy phân β-lactam khi pH<5 ................................................... 11
Hình 1.9: Phản ứng giữa penicilin với hydroxylamin, Cu2+ ..................................... 11
Hình 1.10: Các bƣớc phân tích quang phổ hồng ngoại............................................. 20
Hình 1.11: Giao thoa kế Michell .............................................................................. 21
Hình 2.1: Lƣợc đồ phân tích các hoạt chất trong thuốc bằng phƣơng pháp IR
kết hợp với hồi quy đa biến ...................................................................................... 52
Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của a) sulfaguanidin, b) sulfamethoxazol và
c) trimethoprim trong khoảng 4000-400cm-1............................................................ 54
Hình 3.2: Phổ hấp thụ hồng ngoại các hoạt chất trong nhóm sulfamid và
trimethoprim trong khoảng 7500 - 2800 cm-1 ........................................................... 55
Hình 3.3: Hình biểu diễn các giá trị của tập dữ liệu ban đầu trên trục tọa độ gốc ...... 55
Hình 3.4: Hình biểu diễn các giá trị của tập dữ liệu ban đầu trên trục tọa độ mới ..... 56
Hình 3.5: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các hoạt chất kháng sinh a) nhóm penicilin;
b) và c) nhóm cephalosporin trong khoảng 7500 - 2800 cm-1 .................................. 57
Hình 3.6: Phổ hấp thụ hồng ngoại của a) các tá dƣợc trong nhóm sulfamid,
b) các tá dƣợc trong nhóm penicilin, c) các tá dƣợc trong nhóm cephalosporin

khảo sát trong khoảng phổ 3600 -2800 cm-1............................................................. 59
Hình 3.7: Cách tìm ma trận trị số a) và ma trận trọng số b) ..................................... 72
Hình 3.8: Cách tìm PC trong PCA ............................................................................ 74
Hình 3.9: Phƣơng sai t ch lũy của mô hình biểu diễn theo số cấu tử
riêng từng phần khi xác định hoạt chất cefixim và các tá dƣợc ............................... 75
Hình 3.10: Tƣơng quan hàm lƣợng cefixim tìm đƣợc từ mô hình PCR ................... 78
Hình 3.11: Biểu diễn cách tìm ma trận trực giao trong PLS .................................... 80
Hình 3.12: Tƣơng quan hàm lƣợng (%) cefixim tìm đƣợc với hàm lƣợng trong các
mẫu chuẩn và mẫu kiểm tra sử dụng phổ đạo hàm bậc 1 và phƣơng pháp PLS ...... 83

xi


Hình 3.13: Tƣơng quan hàm lƣợng (mg) của sulfaguanidin (trong mẫu chuẩn và
mẫu kiểm tra) tìm đƣợc từ mô hình PLS với giá trị ban đầu .................................... 85
Hình 3.14: Phƣơng sai t ch lũy của mô hình biểu diễn theo số cấu tử riêng ............ 88
Hình 3.15: Tƣơng quan hàm lƣợng (%) của cefadroxil, cephalexin, cefaclor
a) trong mẫu chuẩn và b) trong mẫu kiểm tra tìm đƣợc từ mô hình PCR với
giá trị ban đầu............................................................................................................ 91
Hình 3.16: Tƣơng quan hàm lƣợng (%) của cefadroxil, cephalexin, cefaclor
a) trong mẫu chuẩn và b) trong mẫu kiểm tra tìm đƣợc từ mô hình PLS với
giá trị ban đầu............................................................................................................ 94
Hình 3.17: Tƣơng quan hàm lƣợng (g) của penicilin, ampicilin, amoxicilin
a) trong mẫu chuẩn và b) trong mẫu kiểm tra tìm đƣợc từ mô hình PCR với
giá trị ban đầu............................................................................................................ 97
Hình 3.18: Tƣơng quan hàm lƣợng (%) của ceftriaxone, cefotaxim tìm đƣợc
từ mô hình PLS (a) trong mẫu chuẩn và b) mẫu kiểm tra) và PCR (a) trong mẫu
chuẩn và b) mẫu kiểm tra) với giá trị ban đầu ........................................................ 100
Hình 3.19: Tƣơng quan hàm lƣợng (%) của cefixim, cefadroxil (a) trong mẫu
chuẩn và b) mẫu kiểm tra) tìm đƣợc từ mô hình PLS với giá trị ban đầu .............. 103

Hình 3.20: Tƣơng quan hàm lƣợng (mg) của penicilin, cephalexin (a) trong mẫu
chuẩn và b) mẫu kiểm tra) tìm đƣợc từ ma trận đạo hàm bậc 1 và mô hình PLS
với giá trị ban đầu ................................................................................................... 108
Hình 3.21: Tƣơng quan hàm lƣợng (mg) của các hoạt chất kháng sinh nhóm
sulfamid (trong mẫu chuẩn a) và mẫu kiểm tra b)) tìm đƣợc từ mô hình PCR ...... 111
Hình 3.22: Phổ hấp thụ hồng ngoại của Sulfaguanidin .......................................... 115
Hình 3.23: Phổ hấp thụ hồng ngoại của Sulfamethoxazol ...................................... 116
Hình 3.24: Phổ hấp thụ hồng ngoại của Trimethoprim .......................................... 116
Hình 3.25: Phổ hấp thụ hồng ngoại của sulfaguanidin ........................................... 117
Hình 3.26: Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu thuốc S1 chứa sulfaguanidin ........... 118
Hình 3.27: Tƣơng quan giữa hàm lƣợng hoạt chất đƣợc xác định bằng hồi quy ... 125

xii


MỞ ĐẦU
Dƣợc phẩm và chất lƣợng dƣợc phẩm hiện đang là vấn đề rất đƣợc quan tâm
ở Việt Nam [4]. Các thuốc trên thị trƣờng đều có các quy chuẩn kiểm nghiệm theo
chuẩn dƣợc điển đƣợc thực hiện tại các trung tâm kiểm nghiệm có uy tín sử dụng
các trang thiết bị có độ chính xác cao nhƣng đòi hỏi phải mất nhiều thời gian. Quy
trình phân tích bao gồm: Phân lập hoạt chất cần phân tích trong thuốc, làm giàu
hoặc pha loãng, phân tích và xử lý kết quả phân tích [2, 3]. Tuy nhiên, trong quá
trình lƣu thông thuốc trên thị trƣờng, có nhiều thuốc giả, thuốc nhái, thuốc kém chất
lƣợng cần đƣợc phân tích nhanh theo ba khâu: Phân lập thuốc, phân tích và xử lý
kết quả. Gần đây, các tác giả xây dựng phƣơng pháp phân t ch nhanh theo ba tiêu
chí: Chuẩn bị mẫu nhanh, không cần phân lập hoạt chất, xử lý kết quả tự động và
đạt độ chính xác cao kết hợp với quy trình xử lý kết quả tự động là định hƣớng
nghiên cứu lý thú cả về phát triển phƣơng pháp và khả năng ứng dụng [53].
Đặc tính của phƣơng pháp phổ hồng ngoại là phổ dao động của các nhóm
chức đặc trƣng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hóa học, do đó gặp khó

khăn khi đƣa ra đƣợc các thông tin đặc trƣng nếu chỉ đo tại một bƣớc sóng [7, 70].
Mặt khác, phổ hồng ngoại chịu ảnh hƣởng mạnh mẽ của các thông số nhƣ điều kiện
vật lý của mẫu, môi trƣờng đo mẫu, độ dày của viên mẫu, tỷ lệ ép viên. Vì thế
phƣơng pháp phổ hồng ngoại đƣợc biết đến là một phƣơng pháp chủ yếu dùng trong
phân tích cấu trúc, các kỹ thuật phân t ch thông thƣờng nhƣ đƣờng chuẩn và thêm
chuẩn đƣợc ứng dụng rất hạn chế, phần lớn các trƣờng hợp đều không khả thi [32].
Toán hóa (chemometrics) đƣợc định nghĩa là việc ứng dụng các phƣơng pháp toán
học, thống kê, đồ hoạ,… để quy hoạch thực nghiệm, tối ƣu hoá các thông tin hoá
học trích ra từ tập số liệu phân t ch và đƣa ra tối đa những thông tin hữu ích từ tập
số liệu ban đầu [10]. Ra đời từ những năm đầu của thập kỉ 70, cho tới nay toán hóa
đã xác lập đƣợc một vị trí quan trọng cho mình trong ngành hoá học, đặc biệt là
trong hoá học phân tích hiện đại. Một mảng lớn trong toán hóa phát triển nhanh gắn
liền với toán học và tin học là hồi quy đa biến - kỹ thuật đa biến đƣợc dùng rộng rãi
trong phòng thí nghiệm hoá học giúp giải quyết các bài toán xác định đồng thời
1


nhiều cấu tử cùng có mặt trong hỗn hợp mà không cần tách loại trƣớc. Bản chất của
thuật toán hồi quy đa biến là chuyển một tập hợp liên tục trên trục số thực thành tập
hợp các điểm rời rạc và tìm mối quan hệ toán học của chúng. Nếu các điểm toán
học đƣợc mã hóa các tín hiệu điện, ánh sáng…thì các t n hiệu đƣợc phân tách và
nhận dạng rõ ràng, nhiễu đƣợc giảm đi tối đa, t n hiệu trở nên sắc nét và đặc trƣng.
Vì vậy, phân tích quang phổ hồng ngoại kết hợp với hồi quy đa biến đã mở ra nhiều
ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực [20, 53, 69, 71, 80, 87, 97, 99].
Trong nhiều năm gần đây, kỹ thuật phân tích quang phổ hồng ngoại kết hợp
với phƣơng pháp hồi quy đa biến đã trở thành một kỹ thuật phân tích có tính ứng
dụng cao cho ngành công nghiệp dƣợc phẩm [19, 59, 94, 95, 100] bởi vì đây là một
phƣơng pháp phân t ch nhanh, không cần phá hủy mẫu hoặc xử lí mẫu đơn giản,
không sử dụng các hóa chất và dung môi độc hại [36, 58, 61, 65, 68, 87]. Do vậy,
mục tiêu của đề tài luận án : “Nghiên cứu định lượng một số hoạt chất trong thuốc

kháng sinh bằng phương pháp phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa
biến” nhằm phát triển phƣơng pháp phổ hồng ngoại kết hợp với hồi quy đa biến
tuyến t nh xác định các hoạt chất trong thuốc phục vụ phân t ch sàng lọc và định
lƣợng nhanh hàm lƣợng hoạt chất trong các sản phẩm kháng sinh thuộc nhóm
sulfamid và β-lactam đang đƣợc sử dụng phổ biến trên thị trƣờng Việt Nam hiện nay.
Để xây dựng quy trình xác định các hoạt chất bằng phƣơng pháp phổ hồng
ngoại kết hợp với phƣơng pháp hồi quy đa biến, nội dung nghiên cứu chủ yếu của
luận án gồm:
1.

Khảo sát tìm các điều kiện tối ƣu của phép đo phổ hồng ngoại vùng

gần và trung với các hoạt chất và mẫu thuốc tự tạo, mẫu thuốc thành phẩm.
2.

Nghiên cứu lựa chọn mô hình hồi quy đa biến phù hợp để xác định

một hoạt chất khi có mặt các tá dƣợc trong mẫu thuốc viên/thuốc bột và nghiên cứu
xác định đồng thời các hoạt chất trong cùng nhóm chất bằng một mô hình hồi quy
đa biến tuyến tính.
3.

Đánh giá các thông số chính của một quy trình phân tích nhanh trên

cơ sở xây dựng mô hình hồi quy đa biến tuyến tính từ các mẫu tự tạo có chứa hoạt
chất và tá dƣợc thƣờng dùng.

2

4.

Ứng dụng quy trình phân tích xây dựng đƣợc để phân tích một số mẫu

thuốc kháng sinh đang lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay và so sánh kết quả với
phƣơng pháp tiêu chuẩn quy định trong Dƣợc điển.
 Điểm mới về mặt khoa học và thực tiễn của luận án:
- Lần đầu tiên đã xây dựng đƣợc quy trình phân tích nhanh các hoạt chất nhóm
sulfamid và một số chất thuộc nhóm β-lactam (ampicilin, cefixim, cefaclor,
ceftriaxon, cefotaxim) bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại vùng gần và
trung trên cơ sở sử dụng các mô hình hồi quy đa biến PLS và PCR. Quy trình này
cho phép phân tích xử lí mẫu đơn giản, không sử dụng dung môi độc hại, nhanh và
cho kết quả phù hợp trong việc sàng lọc nguyên liệu và phân tích nhanh các sản
phẩm thuốc.
- Lần đầu tiên có thể xác định đồng thời các hoạt chất trong cùng nhóm thuốc
sulfamid và β-lactam bằng phƣơng pháp IR kết hợp với hồi quy đa biến trên cùng
một mô hình. Quy trình này cho phép xác định đƣợc bất kỳ một chất nào trong
thuốc bằng một mô hình hồi quy đa biến. Điều này mở ra khả năng xây dựng phần
mềm trên thiết bị cầm tay theo cách bổ sung dần tập số liệu.
- Quy trình phân tích các hoạt chất sulfaguanidin, sulfamethoxazol và
trimethoprim; cephalexin, cefaclor và cefadroxil; penicilin, ampicilin và amoxicilin;
cefotaxim và ceftriaxon; cefixim và cefadroxil bằng các mô hình xác định đồng thời
cho phép ứng dụng để phân t ch sàng lọc nguyên liệu và các sản phẩm thuốc thành
phẩm. Kết quả luận án mở ra các hƣớng nghiên cứu mới trên các đối tƣợng phức tạp
hơn nhƣ thực phẩm chức năng, các mẫu sinh học và thực phẩm.

3


Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về các nhóm thuốc kháng sinh nghiên cứu
1.1.1. Nhóm thuốc kháng sinh sulfamid
1.1.1.1. Cấu tạo của các chất kháng sinh nhóm sulfamid
Các sulfamid kháng khuẩn là dẫn chất của p-aminobenzensulfonamid, có
công thức cấu tạo chung nhƣ hình 1.1.
R2

HN

SO2

NH

R1

Hình 1.1: Công thức cấu tạo chung của nhóm sulfamid
Trong đó thƣờng gặp R2 là H. Khi R2 là H thì sulfamid mới có hoạt tính
kháng khuẩn. Khi R2 ≠H, thì chất đó là tiền thuốc. R1 có thể là mạch thẳng, dị vòng.
Tuy nhiên, nếu R1 là dị vòng thì hiệu lực kháng khuẩn mạnh hơn, thông thƣờng là
các dị vòng 2 - 3 dị tố. Khi R1 và R2 đều là gốc hidro thì thu đƣợc sulfamid có cấu
tạo đơn giản nhất (sulfanilamid) [8, 11, 21, 81].
Bảng 1.1: Công thức cấu tạo của một số sulfamid phổ biến
Tên

Công thức

R1
NH2

Sulfaguanidin

C7H10N4O2S
NH

Sulfadiazin

N

C10H10N4O2S

N

CH3

Sulfamethoxazol

C10H11N3O3S
O
N

N
N

Sulfadoxin

C12H14N4O4S
H3OC

4

OCH3


1.1.1.2. Tính chất vật lí và hóa học của các sulfamid


Tính chất vật lý

Sulfamid ở dạng tinh thể màu trắng hoặc màu vàng nhạt trừ prontosil, không
mùi, thƣờng ít tan trong nƣớc, benzen, cloroform. Sulfamid tan trong dung dịch acid
vô cơ loãng và hydroxyd kiềm (trừ sulfaguanidin) [8, 81].


Tính chất hóa học

Hầu hết, các Sulfamid đều có tính chất lƣỡng tính. Tính acid của sulfamid thể
hiện do có H ở N- amid linh động (trừ sulfaguanidin) và t nh bazơ do có nhóm amin
thơm tự do. Do đó, sulfamid tan trong dung dịch acid [8].
Nhóm amin thơm trong các sulfamid có thể tham gia phản ứng diazo hoá nên
thƣờng đƣợc dùng để định t nh và định lƣợng sulfamid.
O2SNH2

+ NaNO2

NH2

HCl

H+

[N N] Cl

O2SNH2
OH

sulfanllamid

O2SNH2

N

N

Nhân benzen trong phân tử sulfamid cho các phản ứng thế nên có thể áp
dụng định t nh hay định lƣợng.
SO2NH2

SO2NH2

+ Br2
Br
NH2

Br
NH2

Mặt khác, nhóm NH2 có thể phản ứng với p-aminobenzaldehyd (PDAB) cho
sản phẩm có màu.

5

NH2

H2NO2S

CH3

+ HOC

N
CH3

CH3
H2N

N=CH

N
CH3

Các sulfamid tác dụng với một số muối kim loại (CuSO4, CoCl2) tạo thành
phức kết tủa có màu đặc trƣng cho từng sulfamid, nên thƣờng đƣợc dùng để phân
biệt các sulfamid với nhau [8, 81].
1.1.1.3. Độc tính của Sulfamid
Tác dụng phụ khi sử dụng sulfamid là khoảng 5% khác nhau đối với mỗi cá
thể và đối với mỗi loại sulfamid. Một số tác dụng có thể gặp khi sử dụng sulfamid
nhƣ làm rối loạn hệ thống tạo máu do hiện tƣợng mẫn cảm, hiện tƣợng tan huyết
liên quan tới sự hoạt hóa glucose-6 phosphat dehydrogennase. Sulfamid cũng có thể
kết tinh ở thận gây tổn thƣơng thận, viêm thận, sỏi thận đái ra máu; Phản ứng tăng

nhạy cảm nhƣ nổi ban đỏ, xuất huyết [8, 21].
1.1.2. Nhóm thuốc kháng sinh họ β- lactam
1.1.2.1. Cấu tạo hóa học của các kháng sinh nhóm β-lactam (nhóm penicilin và
cephalossporin)
Các kháng sinh nhóm β-lactam có cấu trúc azetidin-2-on (vòng β-lactam) là
một amid vòng 4 cạnh (hình 1.2), gồm các nhóm penicilin, cephalosporin,
monobactam, cacbapenem. Trong 4 nhóm trên, 2 nhóm sử dụng phổ biến là
penicilin và cephalosporin [72].

Hình 1.2: Công thức cấu tạo của Azetidin-2-on (beta-lactam)
6


Nhóm các penicilin:
Các penicilin đều có cấu trúc cơ bản gồm 2 vòng: vòng thiazolidin, vòng βlactam (hình 1.3). Công thức cấu tạo của các kháng sinh cụ thể ở bảng 1.2 [72].
R

CO

S

N
H

6

5

CH3

4
3

7

N

1

CH3

2

O
COOM

Hình 1.3: Công thức cấu tạo chung của các kháng sinh nhóm penicilin
Bảng 1.2: Công thức cấu tạo một số penicilin
Cấu trúc penicilin

Tên hoạt
chất

Gốc R
H2
C

Penicilin G

CH2

O

Penicilin V

O
H

C
R

H
S

HN

C

H
C

C
C

C
O

N
C

vòng

lactam
HO

Ampicilin

CH3
NH2

CH3
H

H
C

HO

C

Amoxicilin

O

NH2

OCH3

Methicilin

OCH3

7


Nhóm các cephalosporin.
Các cephalosporin cấu trúc chung gồm 2 vòng: vòng β-lactam 4 cạnh gắn
với 1 dị vòng 6 cạnh, những cacbon bất đối có cấu hình 6R, 7R, khác nhau bởi các
gốc R.
R2
S
R1

CO

N
H

1

7

6

8

N5

2
3

4

R3

O
COOM

Hình 1.4: Công thức cấu tạo chung của các kháng sinh nhóm cephalosporin
Dựa vào khổ kháng khuẩn, ngƣời ta chia các cephalosporin thành 4 thế hệ.
Các cephalosporin thế hệ trƣớc tác dụng trên vi khuẩn gram dƣơng mạnh hơn,
nhƣng trên gram âm yếu hơn thế hệ sau [8, 72].
Bảng 1.3: Công thức cấu tạo của các hoạt chất trong nhóm cephalosporin
H

H
S

R1-CONH
N
R2

O
COOH
-R2

R1-

N

H
C

Cephalexin

R1-

-CH3

Ceftizoxim

C

H2N

N

NH2

OCH3

-H

S

N

H
C

Cefaclor

-R2

-Cl

Cefotaxim

C

H2N

N

OCH3

-CH2OCOCH3

OCH3

-CH2OCH3

S

NH2

HO

H
C

Cefadroxil

N

-CH3

Cefpodoxim

C

H2N

N
S

NH2

8


H3C

N

H
C

cephaloglycin

-CH2OCOCH3

Ceftriaxon

Na
N

C

H2N

N

OCH3

N
O

CH2S

S

N

NH2

O

N

CH2

Cephalothin

C

H2N

-CH2OCOCH3

Ceftazidim

N

CH3
O

C

COCH

S

S

H2C

N

CH3

CH3

CH2

Cefoxitin

-CH2OCONH2

N

CH

Cefamandol

N
H2C

S

S

OH
N

O

-CH2OCONH2

Cefmetazon

N

C-CH2-S-CH2-

N
N
H2C

S
N

N
N

CH2
N

N

S

N

CH3

N

S

H2CS

Cefazolin

N

CH3

OCH3

C

Cefuroxim

N

CH3

Cefotetan

H2NCO
HOOC

N

N

C

N
H2C

S

S
N

N

1.1.2.2. Tính chất vật lí và hóa học của các β- lactam
Tính chất lí học:
Các β-lactam thƣờng ở dạng bột kết tinh màu trắng ngà, dạng axit ít tan trong
nƣớc, dạng muối natri và kali dễ tan; tan đƣợc trong methanol và một số dung môi
hữu cơ phân cực vừa phải, tan trong dung dịch axit và kiềm loãng do đa phần chứa
đồng thời nhóm -COOH và -NH2. Do phân tử có C bất đối tạo góc quay cực αD, nên
các β-lactam có khả năng hấp thụ UV và đƣợc ứng dụng trong TLC, HPLC (định
tính, thử tinh khiết, tạp liên quan, định lƣợng). Phổ hấp thụ hồng ngoại của β-lactam
tạo ra do nhiều nhóm chức cực đại hấp thụ (chủ yếu do nhân phenyl). Tùy vào cấu
trúc khác nhau của β-lactam mà dạng phổ thay đổi (đỉnh phụ, vai, sự dịch chuyển
sang bƣớc sóng ngắn hoặc dài, giảm độ hấp thụ) [8, 72].
Tính chất hóa học:
Tính acid: Các β-lactam có hằng số phân li acid (pKa) từ 2,5 - 2,75. Muối
Na, K dễ tan trong nƣớc. Muối của các bazo amin phân tử lớn khó tan trong nƣớc.
Các β-lactamase đƣợc sinh ra bởi vi khuẩn Gram (+) và một số vi khuẩn Gram (-)
cótác dụng mở vòng β-lactam, tạo acid penicilloic [8, 72] (hình 1.5)

9


O

O

R

C

H
N

S

6

CH3

4

5

R

H
N

C

S

6

3

3
7

N

2

O

7

O

CH3

1

HN

2

CH3

1

NH

COOH

-lactamase

CH3

4

5

COOH

Amid/acid penicilloic
Hình 1.5: Phản ứng mở vòng β-lactam bởi β-lactamase
Các β-lactam bị thủy phân trong môi trƣờng pH>8 (hình 1.6)
O
R

C

O
H
N

S

6

CH3

4

5

R

3
7

N

2

O

R

H
H
N

C

6

H
5

O

CH3

4

R

3

HN

2

CH3

1

Acid penilloic

CH3

4

5

C

HN

H
N

H
C

CH3

C
CHO

COOH
Acid penaldic

COOH

2

1

OH
COONa
Acid penicilloic
®iÒu kiÖn æn ®Þnh
HS
CH3

COOH

S

7

O

-CO2
O

S

6

3

CH3

1



H
N

C

H2N

CH

CH3

COOH
Penicillamin

Hình 1.6: Phản ứng thủy phân của β-lactam khi pH>8

Phản ứng thủy phân đƣợc ứng dụng để định lƣợng bằng phƣơng pháp đo iod
(hình 1.7) và phƣơng pháp đo thủy ngân.
HS

O
R

C

H
N

H
C

CHO

COOH
Acid penaldic

CH3
C
H2N
CH3
CH

HCl, ®Öm pH
I2 d-

HO3S

O
R

C

H
N

H
C

COOH

COOH

COOH
Penicillamin

Hình 1.7: Sơ đồ định lượng β-lactam bằng phương pháp đo iod

10

CH3
C
H2N
CH3
CH
COOH

Ngoài ra, các β-lactam cũng bị thủy phân trong môi trƣờng pH<5 (hình 1.8)
H

H
R

C

S

N

6

5

N

CH3

4

R

3
7

O

N
1

6

5

HS 4

CH3

3

2

O

7

O

CH3

1
N

2

CH3

1

O

COOH

COOH

HOOC7
6
5

S4

CH3

3

N

1
N

2

CH3

1

Acid penillic

COOH

R

Hình 1.8: Phản ứng thủy phân β-lactam khi pH<5
Dung dịch các β-lactam không bền ở pH>8 hoặc <5. Do đó cần bảo quản
chúng ở pH 5,5 - 6,8 bằng các hệ đệm citrat, phosphat. Các ion citrat và phosphat
còn có vai trò tạo muối khó tan với các cation kim loại Zn, Ca, Cd, Cu làm giảm vai
trò xúc tác thủy phân của các cation này.
Phản ứng với tác nhân ái nhân
Các penicilin phản ứng với ancol, amin tạo este hoặc amid của acid
penicilloic, với hydroxylamin tạo acid hydroxamic [11] (hình 1.9), với Fe3+ cho màu
đỏ. Các ion kim loại khác (Zn2+, Cd2+, Pb2+, Hg2+) xúc tác phản ứng thủy phân [8].
O

O
R

C

H
N

6

S
4

5

CH3

R

C

H
N

7

O

++

Cu

R

N
1

S

6

5

CH3

4

Acid hydroxamic

3

3
2

O

CH3

NH2OH COOH
O
H
C N
6
5

S

7

HN
1

2

CH3

NH

C

OH

OH

O

CH3

4

3

O

7

HN
1

NH
O

2

CH3
C

Cu

O

Hydroxamat ®ång (xanh)

O

Hình 1.9: Phản ứng giữa penicilin với hydroxylamin, Cu2+

11