Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu qui trình tổng hợp liên tục và tinh chế celecoxib

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

TRẦN THỊ YẾN

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP LIÊN TỤC VÀ TINH CHẾ 
CELECOXIB

                                 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

i


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

TRẦN THỊ YẾN

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TỔNG HỢP LIÊN TỤC VÀ TINH CHẾ 
CELECOXIB

Chuyên nghành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60440114

                                 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Quốc Anh

ii

iii


MỤC LỤC
 MỤC LỤC                                                                                                                 
 
................................................................................................................
  
 i
 DANH MỤC BẢNG                                                                                                 
 
................................................................................................
   
 v
 DANH MỤC HÌNH                                                                                                  
 
.................................................................................................
   
 x
 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT                                                 
 
................................................
    
 xv
 ĐẶT VẤN ĐỀ                                                                                                           
 
..........................................................................................................
   
 1
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN                                                                                   

 
..................................................................................
   
 3
1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3
1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3
1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4
1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4
1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7
1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7
1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9
1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10
1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10
1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11
1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11
1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15
1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18
1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19
1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19
1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20

 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG           
 
..........
    
 23
 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU                                                                  
 
.................................................................
    

 23

i


2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23
2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24
2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26
2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26
2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26
Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô
phòng thí nghiệm..........................................................................................................26
Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27
2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27
2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27
2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28
2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28
2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28
- Định tính......................................................................................................................28
- Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28
- Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29
- Định lượng.................................................................................................................29
2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29

 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN                                                             
 
............................................................
    
 31

3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31
Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành
tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước
1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và
este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng
được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32
3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32

ii


3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng
chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối
ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối
ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối
ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39
Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng
của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41
3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu
suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực
nghiệm..........................................................................................................................43
3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45
3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành
celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48
3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49
3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50

3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53
3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung
môi/nước.......................................................................................................................54
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56
3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57
3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57

iii


3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58
3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58
3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60
3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng
từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61
3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64
3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65

 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ                                                                                
 
...............................................................................
    
 67
Kết luận.............................................................................................................................67

 TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                     
 
....................................................................................
    
 68
A.Tiếng Việt......................................................................................................................68
B. Tiếng Anh...............................................................................................................68

 PHỤ LỤC                                                                                                               
 
..............................................................................................................
    
 72

iv


DANH MỤC BẢNG
 MỤC LỤC                                                                                                                 
 
................................................................................................................
  
 i
 DANH MỤC BẢNG                                                                                                 
 
................................................................................................
   
 v
 DANH MỤC HÌNH                                                                                                  
 

.................................................................................................
   
 x
 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT                                                 
 
................................................
    
 xv
 ĐẶT VẤN ĐỀ                                                                                                           
 
..........................................................................................................
   
 1
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN                                                                                   
 
..................................................................................
   
 3
1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3
1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của celecoxib................................................................3
1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4
1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4
Hình 1.2: Cơ chế tác dụng của cyclooxygenase [1]...................................................5
Hình 1.3: Một số thuốc chống viêm không steroid.....................................................6
1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7
Bảng 1.2: Tác dụng ức chế cyclooxygenase của celecoxib, IC50(μM) [18]..........7
Bảng 1.3: Một số các thông số dược động học của celecoxib [7],[18]..................7
1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7
Bảng 1.4: Ảnh hưởng của Celecoxib và các NSAID trên tim mạch [12]................9

1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9
1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10
1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10
1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11
1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11
Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp 1.......................................12
Hình 1.5: Tổng hợp liên tục celecoxib theo Zhi........................................................15
1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15

v


Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo WO 03/024400.......................................15
Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp 1,1,1-trifluoro-4-(methylphenyl)-3-butyn-2-on (9)...........16
1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18
Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp của Lynette [20]...............18
1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19
1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19
1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20

 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG           
 
..........
    
 23
 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU                                                                  
 
.................................................................
    
 23

2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23
Bảng 2.1: Danh sách các nguyên liệu, hóa chất, dung môi sử dụng...................23
2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24
2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26
2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26
2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26
Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô
phòng thí nghiệm..........................................................................................................26
Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp chất (6)............................................................................26
Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27
Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp celecoxib.........................................................................27
2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27
2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27
2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28
2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28
2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28
- Định tính......................................................................................................................28

vi


- Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28
- Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29
- Định lượng.................................................................................................................29
2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29

 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN                                                             
 
............................................................

    
 31
3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31
Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp Celecoxib........................................................................32
Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành
tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước
1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và
este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng
được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32
3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32
3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng
chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32
Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp chất (6)..............................................32
Hình 3.3: Phản ứng tổng hợp liên tục diketon 2 đi từ 4-metylacetophenon và este
của axit trifluoroacetic trong mô hình phản ứng dòng chảy liên tục........................33
Bảng 3.1: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6)...........................34
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối
ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35
Bảng 3.2: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản
ứng dòng...............................................................................................................36
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối
ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37
Bảng 3.3: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản
ứng dòng...............................................................................................................38
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối
ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39
Bảng 3.4: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản
ứng dòng...............................................................................................................40
Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng
của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41

vii


Bảng 3.5: Hiệu suất tổng hợp của phản ứng tổng hợp chất (6) trong thiết bị phản
ứng dòng...............................................................................................................42
3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu
suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực
nghiệm..........................................................................................................................43
Hình 3.3: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo chất (6)..................................................45
3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45
Hình 3.5: Phản ứng tổng hợp celecoxib...................................................................46
3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46
Bảng 3.6: Hiệu suất và thời gian của phản ứng tổng hợp celecoxib trong một số
dung môi................................................................................................................47
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành
celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ 4-SAPH/diceton lên sự tạo thành celecoxib và
sản phẩm phụ regioisomer....................................................................................48
3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian phản ứng và tỷ lệ tạo thành
celecoxib và đồng phân regioisiomer....................................................................49
3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50
3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50
Bảng 3.10: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ Celecoxib/aceton.
...............................................................................................................................51
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51
Bảng 3.11: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ
Celecoxib/acetonitrile............................................................................................53

Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53
Bảng 3.12: Hiệu suất và độ tinh sạch của celecoxib theo tỷ lệ Celecoxib/MeOH
...............................................................................................................................54
3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung
môi/nước.......................................................................................................................54
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54
Bảng 3.13: Bảng tỷ lệ celecoxib/aceton/nước ảnh hưởng đến hiệu suất............55

viii


Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55
Bảng 3.14: Bảng tỷ lệ celecoxib/acetonitrile/nước ảnh hưởng đến hiệu suất.....56
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56
Bảng 3.15: Bảng tỷ lệ celecoxib/MeOH/nước ảnh hưởng đến hiệu suất............57
3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57
3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57
Bảng 3.16: Giá trị Rf, hệ dung môi khai triển và nhiệt độ nóng chảy các chất tổng
hợp được...............................................................................................................58
3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58
3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58
Bảng 3.17: Số liệu phổ IR của các chất tổng hợp được......................................59
3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60
Bảng 3.18 : Số liệu phân tích phổ khối lượng của các chất tổng hợp được.......60
3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng
từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61
Hình 3.5: Sự hỗ biến ceto – enol của chất (6)..........................................................61
Bảng 3.19: Số liệu phân tích phổ 1H-NMR của các chất tổng hợp được và
Celecoxib chuẩn....................................................................................................62
Bảng 3.20: Số liệu độ dịch chuyển hóa học (ppm) phân tích phổ 13C-NMR của

các chất tổng hợp được và Celecoxib chuẩn.......................................................63
3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64
Bảng 3.21: Kết quả kiểm nghiệm celecoxib..........................................................65
3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65

 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ                                                                                
 
...............................................................................
    
 67
Kết luận.............................................................................................................................67

 TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                     
 
....................................................................................
    
 68
A.Tiếng Việt......................................................................................................................68
B. Tiếng Anh...............................................................................................................68

 PHỤ LỤC                                                                                                               
 
..............................................................................................................
    
 72

ix


DANH MỤC HÌNH

 MỤC LỤC                                                                                                                 
 
................................................................................................................
  
 i
 DANH MỤC BẢNG                                                                                                 
 
................................................................................................
   
 v
 DANH MỤC HÌNH                                                                                                  
 
.................................................................................................
   
 x
 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT                                                 
 
................................................
    
 xv
 ĐẶT VẤN ĐỀ                                                                                                           
 
..........................................................................................................
   
 1

x


 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN                                                                                   

 
..................................................................................
   
 3
1.1. Tổng quan về celecoxib..............................................................................................3
1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất ...........................................................................3
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của celecoxib................................................................3
1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng..................................................................4
1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs.........................................................4
Hình 1.2: Cơ chế tác dụng của cyclooxygenase [1]...................................................5
Hình 1.3: Một số thuốc chống viêm không steroid.....................................................6
1.1.2.2. Tác dụng............................................................................................................7
1.1.3. Tác dụng phụ........................................................................................................7
1.1.4. Chống chỉ định [3].................................................................................................9
1.1.5. Chỉ định, liều dùng và cách dùng [3]..................................................................10
1.1.6. Dạng thuốc và biệt dược....................................................................................10
1.2. Phương pháp tổng hợp.............................................................................................11
1.2.1. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ diketon với hydrazin.........................11
Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp 1.......................................12
Hình 1.5: Tổng hợp liên tục celecoxib theo Zhi........................................................15
1.2.2. Tổng hợp celecoxib bằng cách ngưng tụ butynon với hydrazin.......................15
Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo WO 03/024400.......................................15
Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp 1,1,1-trifluoro-4-(methylphenyl)-3-butyn-2-on (9)...........16
1.2.3. Tổng hợp celecoxib bằng phản ứng đóng vòng 1,3..........................................18
Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp celecoxib theo phương pháp của Lynette [20]...............18
1.3. Phương pháp tinh chế...............................................................................................19
1.3.1. Kết tinh................................................................................................................19
1.3.2. Một số phương pháp kết tinh celecoxib.............................................................20

 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG           

 
..........
    
 23
 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU                                                                  
 
.................................................................
    
 23
2.1. Nguyên liệu................................................................................................................23

xi


2.2 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................24
2.3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................26
2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế............................................................................26
2.3.1.1. Tổng hợp hóa học...........................................................................................26
Bước 1: Tổng hợp liên tục 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion đi từ 4methylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng chảy quy mô
phòng thí nghiệm..........................................................................................................26
Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp chất (6)............................................................................26
Bước 2: Tổng hợp celecoxib........................................................................................27
Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp celecoxib.........................................................................27
2.3.1.2. Tinh chế...........................................................................................................27
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc....................................................27
2.3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết......................................................................................27
2.3.2.1. Khẳng định cấu trúc........................................................................................28
2.3.3. Kết quả...............................................................................................................28
2.3.3.1. Kiểm nghiệm celecoxib....................................................................................28
- Định tính......................................................................................................................28

- Mất khối lượng do làm khô.........................................................................................28
- Nhiệt độ nóng chảy....................................................................................................29
- Định lượng.................................................................................................................29
2.3.3.2. Xác định độc tính cấp (LD50)..........................................................................29

 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN                                                             
 
............................................................
    
 31
3.1. Triển khai quy trình tổng hợp celecoxib ở quy mô phòng thí nghiệm . ...................31
Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp Celecoxib........................................................................32
Dựa vào các điều kiện thí nghiệm đã công bố và các hóa chất cho phép, tiến hành
tổng hợp celecoxib theo một qui trình gồm hai giai đoạn để tổng hợp celecoxib. Bước
1, diketon (6) được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen giữa một keton và
este trong môi trường bazơ. Bước 2, diketon (6) tạo thành trong dung dịch phản ứng
được với 4-SAPH (7) để tạo thành celecoxib..............................................................32
3.1.1. Tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion ..................32

xii


3.1.1.1. Thiết kế phản ứng tổng hợp liên tục 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan1,3-dion đi từ 4-metylacetophenon và este của axit trifluoroacetic theo mô hình dòng
chảy quy mô phòng thí nghiệm....................................................................................32
Hình 3.2: Sơ đồ tổng hợp chất (6)..............................................32
Hình 3.3: Phản ứng tổng hợp liên tục diketon 2 đi từ 4-metylacetophenon và este
của axit trifluoroacetic trong mô hình phản ứng dòng chảy liên tục........................33
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (2). Xác định nồng độ tối
ưu của chất 4-metylacetophenon tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy ........35
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nồng độ tối

ưu của este của axit trifluoroacetic tham gia phản ứng theo mô hình dòng chảy. ....37
Tổng hợp 1-(4-metylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định nhiệt độ tối
ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm.......39
Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định tốc độ dòng
của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực nghiệm............41
3.1.1.2. Tổng hợp 1-(4-methylphenyl)- 4,4,4-trifluorobutan-1,3-dion (6). Xác định hiệu
suất tối ưu của phản ứng ngưng tụ Claisen trong hệ phản ứng dòng chảy thực
nghiệm..........................................................................................................................43
Hình 3.3: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo chất (6)..................................................45
3.1.2. Tổng hợp celecoxib............................................................................................45
Hình 3.5: Phản ứng tổng hợp celecoxib...................................................................46
3.1.2.1. Khảo sát điều kiện dung môi trong phản ứng tổng hợp celecoxib.................46
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol của 4-SAPH/diketon đến sự tạo thành
celecoxib và sản phẩm phụ regioisomer......................................................................48
3.1.2.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ.............................................................................49
3.2. Tinh chế celecoxib.................................................................................................50
3.2.1. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib bằng các loại dung môi. 50
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi aceton.......50
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi acetonitrile 51
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib thô bằng dung môi MeOH.......53
3.2.2. Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng các loại dung
môi/nước.......................................................................................................................54
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ aceton/nước..........54

xiii


Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ acetonitril/nước:....55
Khảo sát, xây dựng phương pháp kết tinh celecoxib lại bằng hệ MeOH/nước.........56
3.3. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc...........................................................57

3.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết..........................................................................................57
3.3.2. Khẳng định cấu trúc............................................................................................58
3.3.2.1. Phổ hồng ngoại (IR)........................................................................................58
3.3.2.2. Phân tích phổ khối lượng (MS).......................................................................60
3.3.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng
từ hạt nhân 13C (13C-NMR) của sản phẩm tổng hợp. ..............................................61
Hình 3.5: Sự hỗ biến ceto – enol của chất (6)..........................................................61
3.4. Kết quả kiểm nghiệm.................................................................................................64
3.5. Kết quả thử độc tính cấp ..........................................................................................65

 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ                                                                                
 
...............................................................................
    
 67
Kết luận.............................................................................................................................67

 TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                     
 
....................................................................................
    
 68
A.Tiếng Việt......................................................................................................................68
B. Tiếng Anh...............................................................................................................68

 PHỤ LỤC                                                                                                               
 
..............................................................................................................
    
 72

xiv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
COA              
COX
CTPT
Et3N
HPLC

:
:
:
:
:

Certificate Of Analysis
Cyclooxygenase
Công thức phân tử
Triethylamin
Sắc ký lỏng hiệu lăng cao
(High – Performance Liquid Chromatography)

IC50
IR
KLPT
MS
MTBE
NMR

:
:
:
:
:
:

NSAIDs

:

PG
4­SAPH.HCl
SKLM
TB
THF
TFA
UV

:
:
:
:
:
:
:

Nồng độ ức chế 50%
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)

Khối lượng phân tử
Phổ khối (Mass spectrometry)
Metyl tert­butyl ether
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 
Nuclear Magnetic 
Các thuốc giảm đau hạ sốt chống viêm không steroid
(Non Steroidal Anti­inflammatory Drugs)
Prostaglandin
4­sulfonamidophenylhydrazine hydrochlorid
Sắc ký lớp mỏng
Trung bình
Tetrahydrofuran
Trifluoroacetic
Phổ tử ngoại (Ultraviolet spectroscopy)

xv


ĐẶT VẤN ĐỀ
Các thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs) là một trong những nhóm 
thuốc được dùng phổ  biến nhất với  ước tính khoảng 33 triệu người dùng trong 
một ngày trên toàn thế  giới. Tuy vậy, hạn chế lớn nhất của nhóm thuốc này là 
tác dụng phụ trên hệ tiêu hóa. Có tới khoảng một phần ba số bệnh nhân sử dụng 
nhóm thuốc này có triệu chứng viêm loét dạ dày, tá tràng [15].
Nhiều giải pháp để hạn chế tác dụng phụ này như dùng kèm thuốc bảo vệ 
niêm mạc (ví dụ  như  thuốc kháng thụ  thể  H2,  ức chế  bơm proton…), tạo dạng  
bào chế  giảm kích  ứng niêm mạc… đã được sử  dụng nhưng các giải pháp này  
đều có những hạn chế nhất định.
Việc   tìm   ra   hai   đồng   dạng   (isoform)   COX­1   và   COX­2   của   men   COX 
(cyclooxygenase) tham gia tổng hợp các prostaglandin (PG) từ  acid arachidonic đã 

mở ra hướng mới để khắc phục tác dụng phụ trên đường tiêu hóa của các NSAID 
[14],[32],[1].   Các   thuốc   ức   chế   chọn   lọc   COX­2   là   dẫn   chất   của   diaryl   như 
celecoxib, valdecoxib, parecoxib, etoricoxib, rofecoxib, lumiracoxib làm giảm PG 
gây viêm song vẫn duy trì quá trình tổng hợp các PG bảo vệ đường tiêu hóa  [6],[1]. 
Tuy nhiên, do sự gia tăng nguy cơ huyết khối và nhồi máu cơ tim của nhóm thuốc 
này nên hiện nay chỉ còn celecoxib, parecoxib và etoricoxib được lưu hành trên thị 
trường, trong đó celecoxib là thuốc được sử dụng rộng rãi nhất  [8], tính riêng năm 
2008, doanh số toàn cầu của thuốc này đã đạt 5,5 tỷ đô la.
Việt Nam là một nước nhiệt đới, có khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều, các 
bệnh thấp khớp, viêm xương khớp… chiếm tỉ  lệ  khá cao nên nhu cầu về  các 
NSAID nói chung và celecoxib nói riêng khá lớn. Celecoxib sử  dụng tại Việt 
Nam, kể cả sản xuất trong nước vẫn phải nhập nguyên liệu từ  nước ngoài nên 
giá thành cao hơn các thuốc chống viêm khác, làm hạn chế  khả  năng tuân thủ 
điều trị của bệnh nhân khi dùng lâu dài. Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất nguyên 

1


liệu celecoxib tại Việt Nam để  người bệnh có cơ  hội được sử  dụng celecoxib 
generic từ  nguyên liệu trong nước với giá thành hợp lý hơn là rất cần thiết. Do  
đó, đề  tài nghiên cứu tổng hợp celecoxib tạo nguồn nguyên liệu trong nước là  
thiết thực.
Với mong muốn hoàn thiện quy trình tổng hợp celecoxib khả thi ở quy mô  
công nghiệp, cho hiệu suất cao, giá thành hợp lý, có thể  áp dụng trong nước, 
chúng tôi tiến hành đề  tài “Nghiên cứu qui trình tổng hợp liên tục và tinh chế 
celecoxib” với các mục tiêu: 
1. Khảo sát điều kiện phản ứng, điều kiện tinh chế để  thu được celecoxib 
với hiệu suất cao đạt tiêu chuẩn dược dụng.
2. Tổng hợp celecoxib ở quy mô 50g/mẻ trong phòng thí nghiệm.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về celecoxib
1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất 
­ CTPT: C17H14F3N3O2S.
­ Trọng lượng phân tử: 381,08 g/mol.
­ Công thức cấu tạo: 
H 3C

N

CF3
N

O
H2N

S
O
(5)

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của celecoxib.
­   Tên   khoa   học:   4­[5­(4­methylphenyl)­3­(trifluoromethyl)­1H­pyrazol­1­
yl]benzensulfonamid [25].
­  Cảm quan: Dạng bột kết tinh trắng hoặc vàng nhạt.
­  Nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 157­159 oC [31], 159­162oC [20], 160,5­
162,3oC [24].
­  Độ tan: Celecoxib rất ít tan trong nước, độ tan trong nước là 3­7µg/ml ở 

pH   = 7,0 và   nhiệt  độ   40oC,  tan tốt   trong  methanol,   cloroform  và  aceton. 
Celecoxib ở dạng vô định hình thì dễ tan hơn dạng kết tinh.
­ pKa: Celecoxib thể  hiện tính axit yếu với pKa = 11,1 do đó độ  tan của 
celecoxib sẽ thay đổi theo pH của môi trường hòa tan.
­ Tính bất đối: Celecoxib không chứa trung tâm bất đối.

3


1.1.2. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng
1.1.2.1. Viêm và cơ chế chống viêm của NSAIDs
* Viêm và vai trò sinh lý của cyclooxygenase
+ Viêm là phản  ứng tại chỗ  của cơ thể do các mô bị  kích thích hoặc tổn 
thương. Đó là một phản  ứng phức tạp của các mô liên kết và tuần hoàn mao 
mạch  ở  nơi bị  tác động, được biểu hiện bằng các triệu chứng sưng, nóng, đỏ, 
đau  và   rối   loạn  chức   phận.   Viêm   có   thể   do  nhiều   nguyên  nhân  gây   ra   như 
nhiễm khuẩn, thiếu máu cục bộ, phản  ứng kháng nguyên­kháng thể, hóa chất, 
nhiệt độ và tác nhân cơ học…
+ Khi bị  tổn thương, màng tế  bào giải phóng ra phospholipid màng. Dưới  
tác dụng của phospholipase A2, chất này bị  chuyển thành axit arachidonic. Tiếp  
theo đó dưới tác dụng của cyclooxygenase (COX), axit này bị  chuyển hóa thành  
các prostaglandin. Tác dụng của prostaglandin tùy thuộc vào vị  trí tác dụng. Khi  
được tạo ra tại nơi viêm, prostaglandin làm tăng tình trạng viêm cục bộ  và làm 
tăng sự  mẫn cảm với đau. Ngược lại, đối với màng nhày của dạ  dày và ruột,  
prostaglandin có tác dụng bảo vệ và tăng tưới máu màng nhày [1].
­ Các nghiên cứu đã cho thấy có hai loại COX,  được gọi là COX­1 và 
COX­2 có chức năng khác nhau và các thuốc chống viêm tác dụng với mức độ 
khác nhau trên COX­1 và COX­2.
+ COX­1 có mặt  ở  hầu hết các mô, thận, dạ  dày, nội mạc mạch, tiểu  
cầu, tử cung, tinh hoàn… có tác dụng duy trì các hoạt động sinh lý bình thường 

của tế  bào, tham gia vào quá trình sản xuất các prostaglandin sinh lý, tạo chất  
nhày bảo vệ dạ dày.
+ COX­2 được phát hiện ra vào năm 1991, enzym này có ở hầu hết các mô  
với nồng độ thấp, ở các tế bào tham gia vào phản ứng viêm, có chức năng thúc  
đẩy quá trình viêm [5],[14],[16].

4


Do đó, các thuốc  ức chế chọn lọc COX­2 sẽ có tác dụng chống viêm mạnh 
mà ít gây tác dụng phụ  như: viêm loét dạ  dày, tá tràng, xuất huyết dạ  dày…[1],
[18],[26]

Glucocorticoid
(-)
Lycoprotein

Prostaglandin 
I2 (Nội mô 

Phospholipid màng

mạch máu)

Phospholipase A2

Thromboxan 
A2

Acid arachidonic

PG

Lypooxygenase

COX2

PG

Leukotrien

Tổ 
chức 
viêm

COX
1
Tổ chức 
bình 
thường

Cyclooxygenase (COX)
(-)
VIÊM

(Tiểu cầu)
Prostaglandin 
I2,E2 (Dạ dày ­ 
Ruột)

Prostaglandin 
I2 (Thận)

NSAID

Hình 1.2: Cơ chế tác dụng của cyclooxygenase [1]
* Phân loại các thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs).
Theo tác dụng, cấu trúc hóa học các NSAIDs được chia thành các nhóm sau:
Bảng 1.1: Phân loại thuốc chống viêm không steroid [1]

5


Phân loại

Nhóm

Thuốc đại diện

Loại  ức chế  COX  Nhóm acid salicylic
không chọn lọc

Aspirin (1)

Nhóm pyrazolon
Nhóm indol

Phenylbutazon
Indomethacin

Nhóm acid enolic

Sulindac
Piroxicam, 

Nhóm acid propionic

Ibuprofen 

 (2), 

Nhóm   dẫn   xuất   acid  Diclofenac
(3),Naproxen (4)
Nhóm
  dẫn   xuất   acid  Tolmetin, Ketorolac
phenylacetic
Loại  ức chế  chọn  Nhóm
  dẫn   xuất   diaryl  Celecoxib, rofecoxib
heteroarylacetic
lọc COX­2

Nhóm acid indol acetic
(coxib)

Etodolac

Nhóm sulfonanilid

Nimesulid

COOH
H 3C

O
H 3C

N

O

COOH

H3C

COOH

CH 3
O

COOH

H 3C
Cl

(1)

H3C

(2)

O
CH 3

CH 3

(3)

(4)

Hình 1.3: Một số thuốc chống viêm không steroid.
Hiện nay, các NSAIDs rất đa dạng, được sử  dụng rộng rãi nhưng những  
thuốc có tác dụng chọn lọc trên COX­2 thì không nhiều. Trong những năm gần  
đây, những hợp chất thuộc nhóm coxib với tác dụng ức chế chọn lọc trên COX­2  
đã hình thành một nhóm thuốc kháng viêm mới, ít tác dụng phụ  trên dạ  dày, tá  
tràng. Các dẫn chất đầu tiên thuộc nhóm này được đưa vào sử dụng là celecoxib 
(5)  (Celebrex), rofecoxib (Vioxx), valdecoxib (Bextra),… Tuy vậy,  đã có những 

6


cảnh báo tác dụng phụ trầm trọng trên tim mạch (nhồi máu cơ tim, đột quỵ) nên 
cả rofecoxib và valdecoxib đã rút khỏi thị trường [8],[28].
1.1.2.2. Tác dụng
 Celecoxib là một thuốc  ức chế chọn lọc COX­2, có tác dụng chống viêm,  
làm giảm các dấu hiệu và triệu chứng của viêm xương khớp (viêm khớp), viêm  
khớp dạng thấp, viêm cột sống dính khớp [10],[19],[30]. Celecoxib có khả  năng 
ức chế  COX­2 cao hơn trên COX­1 tới 350 lần.   Tính chọn lọc và một số  các  
thông số  dược động học của celecoxib được trình bày lần lượt  ở  bảng 1.2 và 
bảng 1.3.
Bảng 1.2: Tác dụng ức chế cyclooxygenase của celecoxib, IC50(μM) [18].

IC50(COX­2)

IC50(COX­1)

IC50(COX­1)/IC50(COX­2)

Celecoxib

0,04

15

350

Indomethacin

0,03

0,02

0,7

Bảng 1.3: Một số các thông số dược động học của celecoxib [7],[18].
Cmax(ng/ml)
705

Tmax(giờ)
2,8

T1/2(giờ)

11,2

Nhiều   nghiên   cứu   cũng   cho   thấy   rằng   ngoài   tác   dụng   chống   viêm   thì 
celecoxib còn có tác dụng giảm đau, chống ung thư  [13],[21],[26], giảm tỷ  lệ 
xuất hiện và số lượng các khối u [3].
1.1.3. Tác dụng phụ
­ Viêm loét dạ dày tá tràng: Tác dụng phụ của celecoxib trên đường tiêu hóa  
giảm   một   cách   đáng   kể   so   với   các   thuốc   chống   viêm   trước   đó   (ví   dụ   như 
naproxen, ibuprofen và diclofenac)[10],[19],[23],[30]. Nghiên cứu thử nghiệm lâm 
sàng   có   đối   chứng   trên   5285   bệnh   nhân   dùng   celecoxib   (Celebrex)   liều 
200mg/ngày hoặc cao hơn với thời gian từ một đến sáu tháng cho thấy chỉ có hai  
bệnh nhân bị chảy máu đường tiêu hóa sau khi dùng thuốc 14­22 ngày [3].

7