TOON KHONGKHA mã sinh viên 1401326 NGHIÊN cứu xây DỰNG u TR n TỔNG ợ ER ER n CLORID ở u m 5 g m

BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

TOON KHONGKHA
Mã sinh viên: 1401326

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
TR N

TỔNG

CLORID Ở

Ợ
U M

ER ER N
5 GM

KHÓA LUẬN DƢỢC SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI 2019
0

U


BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

TOON KHONGKHA

Mã sinh viên: 1401326

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
TỔNG

Ợ

U TR N

ER ER N CLORID Ở
M

U

5 GM

KHÓA LUẬN DƢỢC SĨ DƢỢC HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện
2. DS. Phạm Trung Kiên
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công Nghiệp

HÀ NỘI 2019
1


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn tới người thầy đáng kính PGS . TS .
Nguyễn Đình Luyện người đã đồng hành cùng em trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cũng như động viên, khích lệ và tạo mọi
điều kiện giúp đỡ để em hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Hải, TS. Nguyễn Văn Giang cùng
các thầy 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, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn DS . Phạm Trung Kiên người thầy thứ hai trực tiếp
hướng dẫn đã quan tâm, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khóa luận.
Em cũng xin cảm ơn tới tất cả bạn bè, đặc biệt là bạn Lường Thị Trang 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 19 tháng 05 năm 2019
Sinh viên

Toon KhongKha


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................... 2
1.1. Khái quát chung về berberin ........................................................................... 2
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc hóa học....................................................................... 2
1.1.2. Tính chất hóa lý ....................................................................................... 2
1.1.3. Ứng dụng trong lâm sàng ........................................................................ 3
1.3. Phân tích và lựa chọn chiến lƣợc nghiên cứu ............................................... 16
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 18
2.1.Nguyên liệu, thiết bị ....................................................................................... 18
2.1.1. Nguyên liệu ............................................................................................ 18
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ .................................................................................... 19
2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 20
2.2.1. Tổng hợp berberin clorid ở quy mô phòng thí nghiệm. ........................ 20
-Tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3-dimethoxybenzyl) ethan-1amin hydrochlorid (29) từ homopiperonylamin hydroclorid (4a) ................... 20
-Tổng hợp berberin clorid (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 20
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 20
2.3.1. Tổng hợp hóa học, khảo sát các thông số tối ƣu ................................... 20
2.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra độ tinh khiết....................................................... 20
2.3.3. Phƣơng pháp xác định cấu trúc hóa học ................................................ 21
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ, BÀN LUẬT...................................... 24
3.1. Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô nhỏ ........................... 24
3.1.1. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58) từ piperonal .............. 24
3.1.2. Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (4a) từ 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (58) .................................................................... 27


3.1.3. Tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) từ homopiperonylamin
hydroclorid (4a) ............................................................................................... 31
3.1.4. Tổng hợp berberin clorid (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 35
3.2. Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid ở quy mô 50 g/mẻ ................. 38
3.2.1. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58) từ piperonal .............. 38

3.2.2. Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (4a) từ 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (58).................................................................... 39
3.2.3. Tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) từ homopiperonylamin
hydroclorid (4a) ............................................................................................... 41
3.2.4. Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 43
3.3. Kiểm tra độ tinh khiết ................................................................................... 44
3.3.1. Sắc ký lớp mỏng .................................................................................... 44
3.3.2. Nhiệt độ nóng chảy ................................................................................ 45
3.4. Xác định cấu trúc hóa học............................................................................. 45
3.4.1. Xác định cấu trúc sản phẩm 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58) ..... 45
3.4.2. Xác định cấu trúc sản phẩm homopiperonylamin hydroclorid (4a) ...... 46
3.4.3. Xác định cấu trúc sản phẩm 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 46
3.5. Tóm tắt quy trình tổng hợp berberin từ nguyên liệu ban đầu là piperonal ... 48
CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN ....................................................................................... 49
4.1. Tổng hợp hóa học ......................................................................................... 49
4.1.1. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58) từ piperonal .............. 49
4.1.2. Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (4a) từ 58 .......................... 49
4.1.3. Tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) từ homopiperonylamin
hydroclorid (4a) ............................................................................................... 49
4.1.4. Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 50


4.2. Cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp đƣợc ....................................... 51
4.2.1. Hợp chất 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58).................................... 51
4.2.2. Hợp chất homopiperonylamin hydroclorid (6a) .................................... 51
4.2.3. Hợp chất 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29) ......................................... 52
4.2.4. Hợp chất berberin clorid (1) .................................................................. 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 55


DAN

MỤC CÁC KÝ

ỆU, CÁC C Ữ V ẾT TẮT

Ac

Acetyl

ADN

Acid Deoxyribonucleic

AR

Tiêu chuẩn phân tích (Analytical Reagent)

AMPK

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

BChE

Butyrylcholinesterase

BP 2005

Dƣợc điển Anh 2005 (British Pharmacopoeia 2005)

Bu

n – Butyl

COX

Cyclooxygenase

DCM

Dicloromethan

DĐVN

Dƣợc điển Việt Nam

DMSO

Dimethyl sulfoxid

đvC

đơn vị Cacbon

Et

Ethyl

FBG

Đƣờng huyết lúc đói (Fasting blood glucose)

g

gam

h

giờ

HbA1c

Hemoglobin A1c

kg

kilogam


LDL

Lipoprotein tỉ trọng thấp (Low Density Lipoprotein)

m/z

Tỉ số khối lƣợng và điện tích

Me

Methyl

MHz

megahertz

MMP

Proteinase kim loại trong chất nền ngoại bào
(Matrix Metalloproteinkinase)

MS

Khối phổ (Mass Spectrometry)

NMR

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân
(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)

PBG

Đƣờng huyết sau bữa ăn (Postprandial blood glucose)

Ph

Phenyl

Rf

Hệ số lƣu giữ (Retention factor)

STT

Số thứ tự

TFA

Acid trifluoroacetic

Ts

p-Toluensulfonyl

THF

Tetrahydrofuran

USD
SKLM

đô la Mỹ
Sắc ký lớp mỏng


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2. 1 Danh mục dung môi, hóa chất ........................................................ 18
Bảng 2. 2 Danh mục thiết bị, dụng cụ............................................................. 19

Bảng 3. 1 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng. 25
Bảng 3. 2 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ mol nitromethan/piperonal tới

hiệu suất phản ứng .............................................................................. 26
Bảng 3. 3 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng 27
Bảng 3. 4 Kết quả tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (4a) theo 2
phƣơng pháp........................................................................................ 29
Bảng 3. 5 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ mol giữa NaBH4 và 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (58) đến hiệu suất phản ứng. ............... 30
Bảng 3. 6 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của xúc tác cho phản ứng khử hóa
nhóm nitro ........................................................................................... 30
Bảng 3. 7 Kết quả tổng hợp 29 theo 2 phƣơng pháp ...................................... 33
Bảng 3. 8 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ mol giữa aldehyd và (4a) ... 33
Bảng 3. 9 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các bazơ khác nhau đến hiệu suất
phản ứng .............................................................................................. 34
Bảng 3. 10 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng
............................................................................................................. 34
Bảng 3. 11 Kết quả tổng hợp berberin clorid (1) theo 2 phƣơng pháp ........... 36
Bảng 3. 12 Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ mol đến hiệu suất phản ứng .......... 37
Bảng 3. 13 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng .......... 38
Bảng 3. 14 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 58 với tác
nhân NaOH ......................................................................................... 39
Bảng 3. 15 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 4a ......... 41
Bảng 3. 16 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 29 ......... 42
Bảng 3. 17 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 1 ........... 44


Bảng 3. 18 Đặc điểm sắc ký của các hợp chất tổng hợp đƣợc........................ 44
Bảng 3. 19 Nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất tổng hợp đƣợc................... 45

Bảng 4. 1 Kết quả so sánh phổ 1H-NMR berberin tổng hợp đƣợc và phổ chuẩn
của berberin clorid .............................................................................. 53
Bảng 4. 2 Kết quả so sánh phổ 13C-NMR berberin tổng hợp đƣợc và phổ
chuẩn của berberin clorid .................................................................... 53

Bảng 4. 3 Kết quả so sánh phổ 13C-NMR berberin tổng hợp đƣợc và phổ
chuẩn của berberin clorid (tiếp) .......................................................... 54


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Hình 1. 1 Phản ứng khử berberin ...................................................................... 3
Hình 1. 2 Phản ứng thủy phân berberin trong môi trƣờng kiềm....................... 3
Hình 1. 3 Sơ đồ tổng hợp berberin của Amé Pictet và Alfons Gams ............... 6
Hình 1. 4 Sơ đồ tổng hợp berberin của T. Kametani và cộng sự ...................... 7
Hình 1. 5 Sơ đồ tổng hợp berberin của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc ..... 8
Hình 1. 6 Sơ đồ tổng hợp berberin của W. Liu ................................................ 9
Hình 1. 7 Sơ đồ tổng hợp berberin của Z. X. Chen ........................................ 10
Hình 1. 8 Sơ đồ tổng hợp berberin của Xiaolin Bian (2006) và Peng Yang .. 11
Hình 1. 9 Sơ đồ tổng hợp berberin của Alice Gatland .................................... 12
Hình 1. 10 Sơ đồ tổng hợp berberin của Virshinha Reddy ............................. 13
Hình 1. 11 Sơ đồ tổng hợp berberin của Chen Cheng .................................... 14
Hình 1. 12 Sơ đồ tổng hợp berberin của Chen Cheng .................................... 15
Hình 1. 13 Sơ đồ tổng hợp berberin từ piperonal ........................................... 16

Hình 3. 1 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren từ piperonal với tác
nhân amoni acetat ............................................................................... 24
Hình 3. 2 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren từ piperonal với tác
nhân NaOH ......................................................................................... 24
Hình 3. 3 Sơ đồ tổng hợp homopiperonylamin (4a) từ 58 dùng hệ
NiCl2/NaBH4 ....................................................................................... 27
Hình 3. 4 Sơ đồ tổng hợp homopiperonylamin (4a) từ 58 dùng hệ
CuCl2/NaBH4 ...................................................................................... 28
Hình 3. 5 Sơ đồ tổng hợp 29 từ homopiperonylamin hydroclorid (4a) sử dụng
NaOH .................................................................................................. 31

Hình 3. 6 Sơ đồ tổng hợp 29 từ homopiperonylamin hydroclorid (4a) sử dụng
triethylamin ......................................................................................... 32
Hình 3. 7 Sơ đồ tổng hợp berberin từ 29 ........................................................ 35


Hình 3. 8 Sơ đồ tổng hợp berberin từ 29 ........................................................ 36
Hình 3. 9 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (58) từ piperonal ....... 38
Hình 3. 10 Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (4a) từ 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (58) ....................................................... 39
Hình

3.
11
Tổng
hợp
2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin
hydrochlorid
(29)
từ
homopiperonylamin hydroclorid (4a) ................................................. 41

Hình 3. 12 Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (29)............................. 43
Hình 3. 13 Sắc ký đồ berberin tổng hợp và berberin chuẩn............................ 45
Hình 3. 14 Quy trình tổng hợp berberin clorid từ nguyên liệu ban đầu là
piperonal.............................................................................................. 48

Hình 4. 1 Quá trình hình thành nitrostyren 58 ................................................ 49
Hình 4. 2 Quá trình khử hóa nitrostyren 58 thành muối amin 4a ................... 49
Hình

4.

3
Tổng
hợp
2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin
hydrochlorid
(29)
từ
homopiperonylamin hydroclorid (4a) ................................................. 50

Hình 4. 4 Cơ chế phản ứng hình thành berberin (1) từ 29 .............................. 50


ĐẶT VẤN ĐỀ
Berberine là một isoquinolin alkaloid có nguồn gốc từ nhiều loại dƣợc liệu
nhƣ Hoàng liên, Vàng đắng… Berberine đƣợc sử dụng từ rất lâu đời trong nền y
học cổ truyền Trung Quốc để điều trị các bệnh do vi sinh vật gây ra nhƣ tiêu chảy,
nhiễm trùng mắt, bên cạnh đó, berberin cũng có thể giúp ngăn ngừa nhiễm nấm, bội
nhiễm nấm và chống lại tác hại của vi khuẩn tả. Ngoài ra, berberin còn giúp hạ
đƣờng huyết, hạ huyết áp, giúp giảm nồng độ cholesterol máu. Hiện nay, các nhà
khoa học đặc biệt quan tâm đến hoạt tính chống ung thƣ của berberin. Berberin có
khả năng ức chế sự tăng sinh của nhiều loại tế bào ung thƣ ở dạ dày, tuyến tiền liệt,
biểu mô lƣỡi và nhiều loại khối u ác tính khác… Nhiều nỗ lực đã đƣợc thực hiện
nhằm tạo ra những dẫn chất mới dựa trên khung cấu trúc của berberin với hoạt tính
sinh học mạnh và chọn lọc hơn [07].
Trên thế giới, các quốc gia nhƣ Nhật Bản, Trung Quốc đã tổng hợp và thƣơng
mai hóa chế phẩm berberin từ rất lâu. Tuy nhiên, ở Việt Nam các nghiên cứu để
tổng hợp berberin còn ở quy mô nhỏ, hiệu suất thấp và rất hạn chế. Với những tác
dụng dƣợc lý và tiềm năng trong điều trị, việc nghiên cứu những phƣơng pháp mới
giúp tối ƣu hóa quá trình tổng hợp berberin là rất quan trọng.
Để góp phần tạo nguồn nguyên liệu làm thuốc và phát triển nền công nghiệp

hóa ngành dƣợc nƣớc nhà, chúng tôi thực hiện đề tài: „„Nghiên cứu xây dựng quy
trình tổng hợp berberin clorid ở quy mô 50g/mẻ” với mục tiêu sau:
Nghiên cứu xây dựng được qui trình tổng hợp berberin quy mô 50 g/mẻ .

1


C ƢƠNG 1: TỔNG

UAN

1.1. Khái quát chung về berberin
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc hóa học
- Công thức phân tử: [C20H18NO4]+ (M = 336,36 đvC).
- Công thức cấu tạo [38]:

- Tên khoa học: 9,10-dimethoxy-5,6-dihydro-[1,3]dioxolo[4,5-g]isoquinolino[3,2a]isoquinolin-7-ium
- Dạng dƣợc dụng đƣợc quy định trong Dƣợc điển Việt Nam V [4] là muối berberin
clorid dihydrat.
1.1.2. Tính chất hóa lý
* Tính chất vật lý
- Tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị rất đắng [02].
- Berberin clorid tan trong nƣớc theo tỷ lệ 1/400, tan tốt trong nƣớc nóng, ethanol,
không tan trong cloroform và ether [09], [29].
- Berberin clorid có nhiệt độ nóng chảy là 191-192°C [31].
* Tính chất hóa học
- Hóa tính của N: Dạng base có khả năng tạo muối với các acid [03].
[C20H18O4N]+OH- + HCl

[C20H18O4N]+Cl- + H2O

- Hóa tính của liên kết đôi [01], [33]:
* Phản ứng cộng vào liên kết đôi C=N+
[C20H18O4N]+Cl- + NaCN

[C20H18O4N]+CN- + NaCl

* Nhân thơm có chứa N của berberin có thể bị khử tạo thành hydro alcaloid
không màu nhƣ hình 1.1.

2


Hình 1. 1 Phản ứng khử berberin
- Hóa tính của oxy: Trong môi trƣờng kiềm mạnh vòng isoquinilin bị mở tạo chức
aldehyd gọi là berberinal theo hình 1.2.

Hình 1. 2 Phản ứng thủy phân berberin trong môi trƣờng kiềm
1.1.3. Ứng dụng trong lâm sàng
a. Tác dụng kháng khuẩn
Bererin chủ yếu đƣợc dùng để điều trị các bệnh do vi khuẩn hoặc do ký sinh
trùng đƣờng ruột gây ra nhƣ: tiêu chảy, nhiễm trùng mắt [13]. Berberin đã đƣợc bào
chế dƣới dạng thuốc nhỏ mắt để điều trị bệnh viêm kết mạc, điều trị đau mắt hột và
đau mắt đỏ do nhiễm khuẩn hoặc những kích ứng từ môi trƣờng bên ngoài (nắng,
gió, bụi…) [10]. Bên cạnh đó, berberin còn có thể sử dụng để ngăn ngừa nấm và bội
nhiễm do nấm [15], [18].
Mặc dù berberin có khả năng ngăn chặn vi khuẩn gây bệnh, tuy nhiên, không
ảnh hƣởng tới sự phát triển bình thƣờng của hệ vi khuẩn có ích ở ruột. Berberin
dƣờng nhƣ có tác động hiệp đồng với fluconazol giúp chống lại ngay cả trong
nhiễm trùng Candida albican kháng thuốc. Phối hợp với các kháng sinh ampicillin

hoặc oxacillin để tăng cƣờng tác dụng chống lại Staphylococcus aureus kháng
methicillin. Không những thế, việc phối hợp berberin cùng với kháng sinh sẽ hạn

3


chế đƣợc tác dụng không mong muốn của các thuốc kháng sinh đối với hệ vi sinh
vật đƣờng ruột [23], [44].
b. Tác dụng hạ đường huyết
Kết quả phân tích dựa trên 14 thử nghiệm ngẫu nhiên với 1068 ngƣời tham gia
cho thấy berberin có khả năng hạ đƣờng huyết tƣơng đƣơng với các thuốc hạ đƣờng
huyết dùng đƣờng uống khác nhƣ metformin, glipizid hoặc rosiglitazon. Sử dụng
berberine (0,5 g) vào đầu mỗi bữa ăn có thể làm giảm đƣờng huyết lúc đói (FBG)
và đƣờng huyết sau ăn (PBG) ở bệnh nhân tiểu đƣờng týp 2 mới đƣợc chẩn đoán.
Đồng thời, nồng độ Hemoglobin A1c (HbA1c) trên những bệnh nhân này giảm
2,0%, tƣơng đƣơng với tác dụng của metformin. Ở những bệnh nhân tiểu đƣờng
phải kiểm soát bằng cách tiêm insulin, berberine đã giảm HbA1c 0,8% [43].
Tác dụng hạ đƣờng huyết độc lập với insulin của nó có liên quan đến sự ức
chế chức năng của ty thể, kích thích quá trình đƣờng phân và kích hoạt con đƣờng
AMPK. Ngoài ra, berberine cũng có thể hoạt động nhƣ một chất ức chế αglucosidase [30], [31]. Ở những bệnh nhân đái tháo đƣờng týp 2 mới đƣợc chẩn
đoán, berberine có thể hạ thấp mức insulin trong máu thông qua việc tăng cƣờng độ
nhạy cảm với insulin. Tuy nhiên, ở những bệnh nhân có chức năng tế bào đảo thận
kém, berberine có thể cải thiện việc tiết insulin thông qua việc hồi sinh các đảo nhỏ
đã cạn kiệt [43].
c. Tác dụng trên hệ thần kinh
Berberine có khả năng bảo vệ các tế bào thần kinh chống lại các rối loạn thoái
hóa thần kinh [78], [79], [80]. Berberine ức chế prolyl oligopeptidase (POP) phụ
thuộc vào liều. Berberine có khả năng liên kết các thụ thể sigma giống nhƣ nhiều
loại thuốc chống trầm cảm tổng hợp khác. Kết quả thử nghiệm lâm sàng ở những
bệnh nhân trầm cảm, rối loạn cảm xúc lƣỡng cực, tâm thần phân liệt hoặc các bệnh

lý liên quan trong đó khả năng nhận thức bị ảnh hƣởng sau khi dùng dịch chiết
berberin hoặc berberine tinh khiết đều cho thấy berberin giúp cải thiện đáng kể các
rối loạn thần kinh trên. Bên cạnh đó, berberine có thể ức chế và phòng ngừa bệnh
Alzheimer (AD) chủ yếu thông qua cả hai con đƣờng ức chế cholinesterase (ChE)

4


và beta-amyloid, [82], [ 83], ức chế monoamin oxidase (MAO) và hạ cholesterol.
Thử nghiệm cho thấy sử dụng berberin đƣờng uống với liều 50 mg/kg thể trọng,
một lần mỗi ngày, trong 14 ngày, giúp cải thiện đƣợc tình trạng suy giảm trí nhớ
trong mô hình gây bệnh Alzheimer trên chuột.
d. Tác dụng hạ lipid máu
Nghiên cứu phân tích meta thực hiện bởi Hui Dong và cộng sự với 11 thử
nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng trên 874 ngƣời tham gia cho thấy việc sử dụng
berberine đã làm giảm đáng kể cholesterol toàn phần

(giảm 0,61 mmol/L,

triglyceride (giảm 0,5 mmol/L) và LDL (giảm 0,65 mmol/ L) so với nhóm đối
chứng [16].
So sánh với simvastatin, berberin cũng cho hiệu quả điều trị tƣơng tự: TC, LDL,
TG giảm lần lƣợt 21,8%; 23,8%; 22,1% đối với berberin và 9,1%; 14,3%; 11,4%
đối với simvastatin. Mặt khác, berberin còn cho tác dụng hiệp đồng khi kết hợp với
simvastatin [24].
Berberin có tác dụng này chủ yếu thông qua quá trình hoạt hóa AMPK. Protein
kinase hoạt hóa adenosine monophosphate (AMPK), điều hòa chuyển hóa năng
lƣợng bằng cách kích hoạt các con đƣờng tạo ATP nhƣ glycolysis và oxy hóa acid
béo, ức chế các con đƣờng tiêu thụ ATP nhƣ tạo acid béo và tổng hợp cholesterol.
AMPK thúc đẩy chuyển vị acid béo bằng cách phosphoryl hóa hoặc bất hoạt acetyl

- CoA carboxylase (ACC), làm giảm ảnh hƣởng của malonyl - CoA, một chất ức
chế quá trình chuyển vị, berberin giúp hoạt hóa AMPK nên giúp hạ lipid máu.
Ngoài ra, thông qua quá trình hoạt hóa AMPK, berberin còn ức chế tổng hợp và bài
tiết TG, cholesterol [42].
e. Tác dụng chống ung thư
Các nghiên cứu chỉ ra rằng berberine có khả năng ức chế enzyme arylamin Nacetyltransferase (NAT) - enzym đƣợc cho là khởi phát của ung thƣ. Berberin điều
chỉnh biểu hiện gen apoptotic, ngăn chặn sự hình thành khối u mạch máu và ngăn
chặn quá trình truyền tín hiệu dẫn truyền. Berberine có thể ức chế NF-Kappa B,
ngăn chặn sự phát triển của tế bào và gây ra quá trình apoptosis (chết tế bào ung

5


thƣ) trong các tế bào ung thƣ vú, ung thƣ tuyến tiền liệt cùng nhiều loại khối u ác
tính khác… Berberin làm tăng nhạy cảm của tế bào ung thƣ vú kháng thuốc với hóa
trị doxorubicin và trực tiếp gây ra apoptosis thông qua con đƣờng truyền tín hiệu
AMPK [35]. Berberin chống lại u nguyên bào thần kinh thông qua việc ức chế hình
thành tế bào ung thƣ, gây độc tính khối u [32].
Berberin làm nhạy cảm các tế bào ung thƣ phổi [27], gây độc tế bào đối với các
tế bào ung thƣ cổ tử cung [28], ức chế sự tăng trƣởng tế bào trong các tế bào ung
thƣ tuyến tụy bằng cách gây tổn thƣơng DNA [30].
Một nghiên cứu năm 2017 cho thấy, berberin có thể ức chế sự di căn và xâm lấn
của các tế bào ung thƣ đại trực tràng trong cơ thể và in vitro theo ba cách: ức chế
(COX-2), giảm phosphoryl hóa và ức chế biểu hiện MMP [26].
Với hoạt tính chống ung thƣ tiềm năng và độ an toàn cao trong sử dụng, do đó,
berberin đang là tác nhân chống ung thƣ khá triển vọng và tiềm năng[14].
1.2. hƣơng pháp tổng hợp berberin
a. Phương pháp của AméPictet và AlfonsGams (1911)
Năm 1911, hai tác giả Amé Pictet và Alfons Gams đã đƣa ra quy trình tổng hợp
berberin lấy (3,4-dimethoxyphenyl) acetic làm nguyên liệu ban đầu theo sơ đồ:

Hình 1. 3 Sơ đồ tổng hợp berberin của Amé Pictet và Alfons Gams
uy trình tổng hợp: Hợp chất acyl clorid 3 thu đƣợc bằng cách clo hóa acid 2(3,4-dimethoxyphenyl) acetic (2) bằng PCl5. Sau đó ngƣng tụ 3 với
homopiperonylamin (4) trong môi trƣờng kiềm thu đƣợc amid 5. Đun nóng 5 với

6


với P2O5 ở 68 - 70oC thu đƣợc 6. Khử hóa 6 bằng thiếc trong HCl thu đƣợc 7. Đem
7 ngƣng tụ với HCHO, chất sinh ra cho tác dụng với brom và cacbon disulfid tạo
thành berberin (1) [46].
Nhƣợc điểm: Sử dụng tác nhân nhạy cảm với nƣớc nhƣ PCl5, P2O5; quy trình nhiều
giai đoạn khó nâng cấp tổng hợp ở quy mô lớn.

b. Phương pháp của T. Kametani và cộng sự (1969)
Năm 1969, T. Kametani và cộng sự đƣa ra quy trình tổng hợp berberin theo sơ đồ
hình 1.4 nhƣ sau [22]:

Hình 1. 4 Sơ đồ tổng hợp berberin của T. Kametani và cộng sự

7


uy trình tổng hợp: Ngƣng tụ ester 8 với homopiperonylamin (4) thu đƣợc
amid 9. Đem 9 phản ứng tiếp với POCl3 trong 2h thu đƣợc sản phẩm đóng vòng 10.
Khử hóa 10 bằng NaBH4 thu đƣợc 11. Loại bỏ nhóm bảo vệ benzyl của 11 bằng
HCl đặc trong EtOH thu đƣợc 12. Chất 12 tham gia phản ứng Mannich đóng vòng
tạo hợp chất 13. Xử lý 13 với Zn trong NaOH giúp loại bỏ nhóm thế (Br-) thu đƣợc
14. Sản phẩm 14 đƣợc methyl hóa trong nitromethan, thu đƣợc 15 chất phản ứng
với I2 thu đƣợc berberin iodid. Hiệu suất cả quy trình là 3% [22].

Nhƣợc điểm: Quy trình nhiều giai đoạn, hiệu suất thấp, sử dụng nhiều hóa chất
đắt tiền (POCl3, NaBH4).
c. Phương pháp của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc (1980)
Năm 1980, Viện Y học cổ truyền Trung Quốc đƣa ra quy trình tổng hợp
berberin

từ

phenol

qua

17

bƣớc

theo

sơ

đồ

hình

1.5

[48]:

Hình 1. 5 Sơ đồ tổng hợp berberin của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc
Quy trình tổng hợp: Xuất phát từ phenol (16) trải qua các quá trình clo hóa và

thủy phân tạo hợp chất catechol (19). Từ 19 phản ứng với diclomethan trong NaOH

8


đƣợc 20, đem 20 tƣơng tác với 1,3,5-trioxan thu 21, chất này kết hợp với
hexamethylentetramin, sản phẩm 22 thu đƣợc xử lý với acid acetic thu đƣợc
piperonal (23). Đem 23 ngƣng tụ với ClCH2CO2CH3, sau đó thủy phân trong môi
trƣờng kiềm và xử lý với acid acetic thu đƣợc aldehyd 28. Ngƣng tụ 26 với NH3 tạo
thành imin 27, khử hóa 27 bằng H2 xúc tác Ni thu đƣợc homopiperonylamin (4).
Tiếp theo, 4 đƣợc ngƣng tụ với 2,3 –dimethoxybenzaldehyd tạo imin rồi khử bằng
H2, xúc tác Ni cho 28. Muối hydroclorid của 28 tham gia phản ứng đóng vòng với
glyoxal đƣợc 30. Xử lí trong điều kiện thích hợp sẽ thu đƣợc berberin clorid (1).
Hiệu suất toàn bộ quy trình là 15%.
Ƣu điểm: Độ tinh khiết cao (trên 99%) so với phƣơng pháp chiết xuất (97%).
Năm 1981, xí nghiệp dƣợc phẩm Đông Bắc (Trung Quốc) đã sản xuất berberin theo
quy trình này với sản lƣợng 30 tấn/năm.
Nhƣợc điểm: Quy trình phức tạp, hiệu suất thấp, chi phí lớn, sử dụng nhiều tác
nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nhƣ benzen, dimethyl sulfoxid nên năm 1994,
phƣơng pháp này đã bị ngừng lại [25], [48].
d. Phương pháp của W. Liu (1981)
Nghiên cứu của W. Liu và cộng sự tập trung vào rút ngắn giai đoạn chuyển hợp
chất 20 thành homopiperonylamin (4), đồng thời xuất phát từ nguyên liệu ban đầu
là catechol nên rút ngắn giai đoạn điều chế, giảm lƣợng hóa chất dung môi, nâng
cao hiệu suất (tăng 20% so với viện y học cổ truyền Trung Quốc) [25], [48].
Quy trình tổng hợp đƣợc thể hiện trên sơ đồ hình 1.6 [25]:

Hình 1. 6 Sơ đồ tổng hợp berberin của W. Liu
9

uy trình tổng hợp: Catechol (19) đƣợc đem phản ứng với DCM trong môi
trƣờng kiềm thu đƣợc chất 20. Alkyl hóa 20 với 1,3,5-trioxan, HCl, PCl3 ở nhiệt độ
70 - 90oC thu đƣợc 21. Thực hiện phản ứng thế (-Cl) của 21 bởi (-CN) sau đó khử
hóa bằng H2 xúc tác Ni thu đƣợc chất 4. Ngƣng tụ 4 với 2,3-dimethoxybenzaldehyd,
sau đó khử hóa tiếp bằng H2 xúc tác Ni thu đƣợc 28. Đem 28 tạo phản ứng đóng
vòng với glyoxal sau đó xử lý với NH3 thu đƣợc berberin.
Nhƣợc điểm: Quy trình sử dụng hợp chất cyanid độc hại (NaCN)
e. Phương pháp của Z. X. Chen (2007)
Năm 2007, Z. X. Chen và các cộng sự đã nghiên cứu quy trình sản xuất berberin
gồm 6 giai đoạn đi từ nguyên liệu 2,3-dimethoxylphenylmethanol (32). Quy trình
này đã đƣợc đƣa vào sản xuất trong công nghiệp bởi công ty dƣợc phẩm Changzhou
Yabang, Trung Quốc [25], [47]. Hiệu suất toàn bộ quy trình là 67% trong đó mỗi
giai đoạn đều đạt hiệu suất trên 90%.

Hình 1. 7 Sơ đồ tổng hợp berberin của Z. X. Chen
Quy trình tổng hợp: 2,3-dimethoxylphenylmethanol (32) đƣợc methyl hóa
bằng dimethyl sulfat trong dung dịch NaOH 30% ở 80°C trong môi trƣờng kiềm thu
đƣợc 33. Tiếp theo 33 cho phản ứng với paraformaldehyd và HCl trong toluen ở
30°C thu đƣợc 34. Thực hiện phản ứng thế (-Cl) bằng (-CN) thu đƣợc 35, thêm
tiếp CH3OH, H2SO4 thu đƣợc este 36. Ngƣng tụ 36 với homopiperonylamin (4) thu

10


đƣợc amid 37 rồi thực hiện phản ứng đóng vòng 37 với PCl5 và DCM thu đƣợc
berberin (1).
Ƣu điểm: Hiệu suất cao, đã đƣợc đƣa vào sản xuất trong công nghiệp.
Nhƣợc điểm: Sử dụng hợp chất cyanid độc hại (NaCN), tác nhân nhạy cảm với
nƣớc (PCl5).

g. Phương pháp của Xiaolin Bian (2006) và Peng Yang (2008)
Sử dụng chất ban đầu là homopiperonylamin (4), hai tác giả X. Bian (2006) [11]
và P. Yang (2008) [42] đã độc lập đƣa ra quy trình tổng hợp berberin theo sơ đồ
hình 1.8 nhƣ sau:

Hình 1. 8 Sơ đồ tổng hợp berberin của Xiaolin Bian (2006) và Peng Yang
uy trình tổng hợp: Tạo imin 38 bằng cách ngƣng tụ 4 với 2,3-dimethoxyl
benzaldehyd ở 100oC trong 8h. Sau đó 38 đƣợc khử hóa với NaBH4 trong methanol
trong 5h đƣợc 28. Lấy 28 cho phản ứng với glyoxal, CuSO4 trong axit formic tạo
thành berberin dƣới dạng muối format. Hòa tan sản phẩm trong methanol và nƣớc,
cho phản ứng với CaO rồi chuyển về dạng berberin clorid bằng HCl trong ethanol
[11], [42]. Ƣu điểm: Ít giai đoạn, hiệu suất cao, có thể nghiên cứu nâng cấp quy
mô tổng hợp.

11


h. Phương pháp của Alice Gatland (2014)
Năm 2014, Alice Gatland và cộng sự thuộc Phòng thí nghiệm Hóa học - Trƣờng
đại học Oxford đã đề xuất quy trình tổng hợp berberin từ aldehyd 47 và acid 49 sử
dụng xúc tác chứa Pd với hiệu suất 50% [17]. Quy trình đƣợc trình bày ở sơ đồ
hình 1.9 nhƣ sau:

Hình 1. 9 Sơ đồ tổng hợp berberin của Alice Gatland
Quy trình tổng hợp: Aryl bromid 48 thu đƣợc bằng cách methyl hóa 47 rồi bảo
vệ nhóm aldehyd bằng ethylenglycol, xúc tác TsOH. Khử hóa acid 49 bằng BH3,
tạo ester pivaloat rồi thực hiện phản ứng acyl hóa Friedel-Craft với Ac2O và ZnCl2
thu đƣợc 50. Hợp chất 48 và 50 kết hợp tạo hợp chất 51 bằng phản ứng aryl hóa với
xúc tác Cs2CO3 và (Amphos)2PdCl2. Xử lý 51 với NH4Cl ở 90oC thu đƣợc
isoquinolin 52. Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 110oC để loại nhóm pivaloat thu đƣợc

berberin. Kiềm hóa bằng NaOH rồi chiết với DCM, xử lí dịch chiết với HCl thu
đƣợc berberin clorid tinh khiết. Bên cạnh đó, có thể tiến hành phản ứng one-pot sử

12


dụng dung môi THF, EtOH và H2O để thu đƣợc berberin clorid từ hợp chất 48 và
50 với hiệu suất 40%. Hiệu suất toàn bộ quy trình là 68% tính theo 47 hoặc 50%
tính theo 49 [17].
Nhƣợc điểm: Hóa chất không sẵn có, phản ứng tiến hành phức tạp, khó triển
khai nâng cấp ở quy mô lớn.
k. Phương pháp của Virshinha Reddy (2015)
Năm 2015, V. Reddy và cộng sự đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp berberin gồm 4
giai đoạn, hiệu suất toàn bộ quá trình đạt 32% nhƣ sơ đồ hình 1.10 [37]:

Hình 1. 10 Sơ đồ tổng hợp berberin của Virshinha Reddy
uy trình tổng hợp: Dẫn xuất của 2-alkynylarylethanol (54) thu đƣợc bằng
cách thủy phân loại nhóm bảo vệ của 53 với tetrabutylamoni florid, hiệu suất 88%.
Tiến hành phản ứng Sonogashira giữa 54 với 2,3-dimethoxy-5-bromo benzaldehyd
55 thu đƣợc hợp chất 56, hiệu suất 65%. Isoquinolin 57 tạo thành bởi phản ứng
đóng vòng 56 sử dụng xúc tác AgNO3 và NH4OAc trong alcol tert-butylic, hiệu suất
78%. Cuối cùng, thực hiện phản ứng Apel 57 chuyển thành berberin, hiệu suất 72%
[37].

13