Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN MINH NGỌC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
QUY TRÌNH TỔNG HỢP
BERBERIN CLORID

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN MINH NGỌC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
QUY TRÌNH TỔNG HỢP
BERBERIN CLORID
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM
& BÀO CHẾ
MÃ SỐ: 62720402

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Đình Luyện

HÀ NỘI – 2020


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là một phần cơng trình nghiên cứu của một tập thể mà tơi là
thành viên. Tơi được tồn bộ các thành viên đồng ý cho phép sử dụng các số liệu
trong luận án. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng
được cơng bố trong bất kì cơng trình nào khác.
NCS. Nguyễn Minh Ngọc


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Đình Luyện người
Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, hết lịng giúp đỡ, dìu dắt, chỉ bảo, động viên, khích
lệ tơi để tơi có động lực hồn thành luận án này.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Văn Hải, TS. Nguyễn Văn
Giang, TS. Nguyễn Thị Hường, TS. Đào Nguyệt Sương Huyền đã quan tâm đặc
biệt, hỗ trợ tôi đa cho tôi trong quá trình nghiên cứu.
Tơi xin gửi lời cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Đăng Hịa, GS.TS. Nguyễn Hải
Nam, PGS.TS. Từ Minh Kng, PGS.TS. Đàm Thanh Xuân, PGS.TS. Đinh Thị
Thanh Hải đã cho tôi những gợi ý quý báu trong quá trình thực hiện luận án.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tồn thể các Thầy, Cô giáo tại Bộ Môn công nghiệp
Dược, trường Đại Học Dược Hà Nội, Ban giám hiệu trường Cao Đẳng Dược TW
Hải Dương, Bộ mơn Bào chế, Phịng nghiên cứu khoa học, phịng tài chính kế tốn
trường Cao Đẳng Dược TW Hải Dương, đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt q
trình nghiên cứu.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến sự giúp đỡ, cộng tác của các Thầy cô, anh chị

của Quý cơ quan: Cục khoa học công nghệ và đào tạo – Bộ Y Tế, Viện Kiểm
nghiệm thuốc Trung Ương, Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm khoa học và Cơng Nghệ
Việt Nam, Khoa hóa học – Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội,
Bộ môn Dược lý – Đại học Dược Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban giám hiệu, Phòng sau đại học,
Phòng tổ chức Cán bộ, các Phịng chức năng, Bộ mơn chun ngành cơng nghệ
Dược phẩm và Bào chế thuốc – Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện và
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hồn thành luận án. Tơi cũng xin gửi lời cảm
ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Song Hà, PGS.TS.Nguyễn Thị Thanh Duyên, TS. Đỗ
Hồng Quảng, TS. Nguyễn Trần Linh, TS. Đỗ Huy Hoàng đã tạo điều kiện thuận
lợi cho tơi hồn thành luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn các học viên cao học, các thế hệ sinh viên dược
đã cùng tơi làm việc để hồn thành được những kết quả trong luận án.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bố mẹ, anh chị người thân và bạn bè đã luôn động
viên, giúp đỡ tôi suốt những năm qua.
NCS. Nguyễn Minh Ngọc


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................... 1
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ............................................................... 6
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 2
1.1. Khái quát chung về berberin clorid ........................................................ 2
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc hóa học................................................................... 2
1.1.2. Tính chất hóa lý ................................................................................... 3
1.1.3. Ứng dụng trong lâm sàng..................................................................... 4
1.1.4. Tác dụng dược lý ................................................................................. 5
1.2. Phương pháp sản xuất berberin .............................................................. 9

1.2.1. Phương pháp chiết xuất từ dược liệu ................................................... 9
1.2.2. Phương pháp tổng hợp hóa học ......................................................... 10
1.3. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp berebrin ..................... 20
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 23
2.1. Nguyên liệu, thiết bị ................................................................................ 23
2.1.1. Nguyên liệu ........................................................................................ 23
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................ 24
2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 26
2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 26
2.3.1. Tổng hợp hóa học và tinh chế sản phẩm, khảo sát các thông số tối ưu
...................................................................................................................... 26
2.3.2. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết................................................... 28
2.3.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học ............................................ 28
2.3.4. Phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu berberin clorid ......... 28
2.3.5. Phương pháp nghiên cứu độ ổn định của nguyên liệu tổng hợp được
...................................................................................................................... 29
2.3.6. Phương pháp thử độc tính cấp của nguyên liệu tổng hợp được ........ 30
Chương 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ ...................................................... 32


3.1. Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm
.................................................................................................................... 32
3.1.1. Phương pháp tổng hợp berberin clorid thông qua trung gian
homopiperonylamin hydroclorid ................................................................. 32
3.1.2. Phương pháp mới tổng hợp berberin clorid từ 2,3dimethoxybenzaldehyd qua chất trung gian 2,3-dimethoxybenzaldoxim ... 52
3.1.3. So sánh các phương pháp tổng hợp berberin clorid ở quy mơ phịng thí
nghiệm.......................................................................................................... 56
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc hóa học của các chất
tổng hợp được ........................................................................................... 56
3.2.1 Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................... 56

3.2.2. Khẳng định cấu trúc sản phẩm tổng hợp được .................................. 58
3.3. Xây dựng quy trình tinh chế berberin clorid quy mơ phịng thí nghiệm
đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam V ................................................... 65
3.3.1. Quy trình tiến hành ............................................................................ 65
3.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng .......................................................... 65
3.3.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh chế theo tiêu chuẩn DĐVN V ... 66
3.4. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế berberin clorid quy mô 100
g/mẻ............................................................................................................ 68
3.4.1 Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal ........... 68
3.4.2. Tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4-methylendioxyβ-nitrostyren (61) ......................................................................................... 68
3.4.3.
Tổng
hợp
2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) từ homopiperonylamin
hydroclorid (6a) ........................................................................................... 75
3.4.4. Tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) ..................................... 76
3.4.5. Tinh chế sản phẩm berberin thô đạt tiêu chuẩn theo Dược điển Việt
Nam V ở quy mô 100 g/mẻ.......................................................................... 77
3.5. Xây dựng quy trình tổng hợp và tinh chế berberin clorid quy mô 500
g/mẻ............................................................................................................ 80


3.5.1. Giai đoạn 1 - tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ
piperonal ...................................................................................................... 80
3.5.2. Giai đoạn 2 - tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) từ 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (61) với tác nhân khử Fe ............................... 83
3.5.3. Giai đoạn 3 - tổng hợp 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2,3dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) từ homopiperonylamin
hydroclorid (6a) ........................................................................................... 86
3.5.5. Giai đoạn 4 - tổng hợp berberin (1) từ 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N(2,3-dimethoxybenzyl)ethan-1-amin hydrochlorid (31) .............................. 89
3.5.6. Tinh chế sản phẩm berberin quy mô 500g/mẻ .................................. 92
3.6. Đề xuất tiêu chuẩn cơ sở của nguyên liệu berberin clorid tổng hợp.. 94

3.7. Kết quả nghiên cứu độ ổn định và thử độc tính cấp của nguyên liệu
berberin tổng hợp..................................................................................... 97
3.7.1. Kết quả nghiên cứu độ ổn định .......................................................... 97
3.7.2. Kết quả thử độc tính cấp của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được
.................................................................................................................... 101
Chương 4. BÀN LUẬN .................................................................................. 111
4.1. Một số bàn luận về quy trình tổng hợp ............................................... 111
4.1.1. Về quy trình tổng hợp quy mơ thí nghiệm....................................... 111
4.1.2. Về phương pháp tổng hợp berberin mới .......................................... 116
4.1.3. Về quy trình tổng hợp quy mơ 500g/mẻ .......................................... 121
4.2. Bàn luận về q trình tổng hợp hóa học, tinh chế và độ ổn định của
nguyên liệu berberin clorid tổng hợp được ......................................... 127
4.2.1. Về các quá trình tổng hợp chất trung gian và sản phẩm cuối .......... 127
4.2.2. Cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp được .......................... 139
4.3. Về độ ổn định của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được ........... 144
4.5. Về tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được
.................................................................................................................. 148
4.6. Về độc tính cấp của sản phẩm berberin clorid tổng hợp được ........ 148
Kết luận Và kiến nghị ...................................................................................... 151


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ac
ACC

Acetyl
Acetyl coenzym-A carboxylase

AChE

Acetylcholinesterase

ADN
AR

Acid deoxyribonucleic
Tiêu chuẩn phân tích (Analytical Reagent)

AMPK
BBR

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

BChE

Butyrylcholinesterase

Bu

n-Butyl

COX

Cyclooxygenase

db

Tỷ trọng biểu kiến

DCM
DĐVN
DMSO
đvC

Dicloromethan
Dược điển Việt Nam
Dimethyl sulfoxid
đơn vị Carbon

Et
FBG

Ethyl
Đường huyết lúc đói (Fasting Blood Glucose)

HbA1c

Hemoglobin A1c

HPMC

Hydroxypropyl methyl cellulose

LDL

Lipoprotein tỉ trọng thấp (Low Density Lipoprotein)

LDLR

Thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp

LPS
m/z
MAO
mARN
MD

Phân tử gồm lipid và polysaccharid (Lipopolysaccharide)
Tỉ lệ khối lượng trên điện tích
Monoamin-oxidase
Acid ribonucleic thơng tin (Messenger Ribonucleic Acid)
Kháng ngun biệt hóa myeloid (Myeloid Differentiation)

Me
MHz
MMP

Methyl
Megahertz
Proteinkinase kim loại trong chất nền ngoại bào
(Matrix Metalloproteinkinase)
Phổ khối (Mass Spectrometry)

MS


NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

PBG

(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)
Đường huyết sau bữa ăn (Postprandial blood glucose)

Ph

Phenyl

Rf
SKLM

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
Sắc ký lớp mỏng

T2MD
TC
TFA

Đái tháo đường typ 2
Tổng nồng độ cholesterol toàn phần (Total Cholesterol)
Acid trifluoroacetic

TG

Triglycerid

THF

Tetrahydrofuran

Tlag

Thời gian tiềm tàng

TLR
Ts
OECD
ICH

Thụ thể giống Toll (Toll - like receptor)
p-Toluensulfonyl (tosyl)
Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for
Economic Cooperation and Development;)
Hội đồng quốc tế về hài hòa các yêu cầu kỹ thuật về dược phẩm

LD50

cho con người (International Conference on Harmonization)
Liều lượng gây chết 50% (Lethal Dose 50%)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Danh mục dung mơi, hóa chất ..................................................................23
Bảng 2.2. Danh mục thiết bị, dụng cụ .......................................................................24
Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp chất 61 theo 2 phương pháp ..........................................35
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol nitromethan/piperonal tới hiệu
suất phản ứng ....................................................................................................35

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng ............36
Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng ...........37
Bảng 3.5 Kết quả tổng hợp homopiperonylamin hydroclorid (6a) theo 5 phương pháp
...........................................................................................................................42
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa NaBH4 và 3,4methylendioxy-β-nitrostyren (61) đến hiệu suất phản ứng...............................43
Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của xúc tác cho phản ứng khử hóa...............44
Bảng 3.8 Kết quả tổng hợp chất 31 theo 2 phương pháp ..........................................46
Bảng 3.9 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa aldehyd và chất 6a..........47
Bảng 3.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các bazơ khác nhau đến hiệu suất phản
ứng ngưng tụ .....................................................................................................47
Bảng 3.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng .........48
Bảng 3.12 Kết quả tổng hợp berberin clorid (1) theo 2 phương pháp ......................50
Bảng 3.13 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol đến hiệu suất phản ứng .....................50
Bảng 3.14 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng .....................51
Bảng 3.15. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tác nhân khử hóa đến hiệu suất phản
ứng tổng hợp 63 ................................................................................................54
Bảng 3.16. So sánh các phương pháp tổng hợp berberin clorid từ các nguyên liệu
khác nhau ..........................................................................................................56
Bảng 3.17 Đặc điểm sắc ký lớp mỏng của các hợp chất tổng hợp được ..................56
Bảng 3.18 Nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất tổng hợp được ..............................57
Bảng 3.19 Kết quả phân tích cấu trúc 61 ..................................................................58
Bảng 3.20 Kết quả phân tích cấu trúc 62 ..................................................................59
Bảng 3.21 Kết quả phân tích cấu trúc 63 ..................................................................60
Bảng 3.22 Kết quả phân tích cấu trúc 25a ................................................................61
Bảng 3.23 Kết quả phân tích cấu trúc 6a ..................................................................62
Bảng 3.24 Kết quả phân tích cấu trúc 31 ..................................................................63
Bảng 3.25 Kết quả phân tích cấu trúc 1 ....................................................................64
Bảng 3.26 Ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất kết tinh Berberin clorid .............66

Bảng 3.27 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quy trình tinh chế ........................................66
Bảng 3.28 Kết quả kiểm nghiệm berberin clorid theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam
V ........................................................................................................................67
Bảng 3.29 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 61 với tác nhân
NaOH ở quy mô 100 g/mẻ ................................................................................68
Bảng 3.30 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 6a ....................69
Bảng 3.31 Kết quả khảo sát nhiệt độ phản ứng ........................................................71
Bảng 3.32 Kết quả khảo sát tỷ lệ mol chất 61 : sắt ...................................................72
Bảng 3.33 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng .......................................................72
Bảng 3.34 Kết quả khảo sát dung môi ......................................................................73
Bảng 3.35 Kết quả khảo sát tỷ lệ alcol : nước...........................................................73
Bảng 3.36 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình cải tiến tổng hợp chất 6a quy mô
100g/mẻ.............................................................................................................74
Bảng 3.37 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 31 ....................76
Bảng 3.38 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô
100 g/mẻ............................................................................................................77
Bảng 3.39 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tinh chế chất 1 .......................77
Bảng 3.40 Kết quả kiểm nghiệm berberin clorid theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam
V ........................................................................................................................79
Bảng 3.41 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 61 với tác nhân
NaOH ở quy mô 500 g/mẻ ................................................................................81
Bảng 3.42 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 6a bằng quy trình
cải tiến sử dụng bột sắt ở quy mô 500 g/mẻ .....................................................84
Bảng 3.43 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 31 ở quy mô 500
g/mẻ...................................................................................................................86
Bảng 3.44 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tổng hợp chất 1 ở quy mô 500
g/mẻ...................................................................................................................89
Bảng 3.45 Kết quả đánh giá độ lặp lại của quy trình tinh chế chất 1 .......................92
Bảng 3.46 Tiêu chuẩn cơ sở của nguyên liệu berberin clorid tổng hợp ...................95
Bảng 3.47 Kết quả kiểm nghiệm nguyên liệu berberin clorid tổng hợp được ở quy mô

500g/mẻ.............................................................................................................96
Bảng 3.48 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lơ 1A ở điều kiện
lão hóa cấp tốc ..................................................................................................98
Bảng 3.49 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lơ 1B ở điều kiện
lão hóa cấp tốc ..................................................................................................98


Bảng 3.50 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lơ 1C ở điều kiện
lão hóa cấp tốc ..................................................................................................99
Bảng 3.51 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lô 1A ở điều kiện
dài hạn .............................................................................................................100
Bảng 3.52 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lô 1B ở điều kiện
dài hạn .............................................................................................................100
Bảng 3.53 Kết quả nghiên cứu độ ổn định của berberin clorid, số lô 1C ở điều kiện
dài hạn .............................................................................................................100
Bảng 3.54 Mơ tả tình trạng chuột ở các lơ sau dùng mẫu thử nguyên liệu berberin
clorid - mẫu 1 ..................................................................................................102
Bảng 3.55 Số chuột chết ở các lơ trong vịng 72 giờ sau khi uống nguyên liệu berberin
chlorid .............................................................................................................108
Bảng 3.56 Tỉ lệ chết chuột nhắt trắng và giá trị LD50 của mẫu thử nguyên liệu berberin
chlorid .............................................................................................................109
Bảng 4.1. Những cải tiến trong nâng cấp quy trình tổng hợp berberin clorid quy mơ
500g.................................................................................................................121
Bảng 4.2 Các phương pháp tổng hợp berberin clorid thông qua hợp chất trung gian 6
.........................................................................................................................126
Bảng 4.3 Kết quả so sánh phổ 1H-NMR berberin tổng hợp được và phổ chuẩn của
berberin clorid .................................................................................................143
Bảng 4.4 Kết quả so sánh phổ 13C-NMR berberin tổng hợp được và phổ chuẩn của
berberin clorid .................................................................................................143
Bảng 4.5 Tổng hợp giá trị LD50 của nguyên liệu berberin......................................150

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Hình 1.1. Con đường sinh tổng hợp berberin .............................................................2
Hình 1.2. Phản ứng khử berberin ................................................................................4
Hình 1.3. Phản ứng thủy phân berberin trong mơi trường kiềm .................................4
Hình 1.4. Sơ đồ tổng hợp berberin của Amé Pictet và Alfons Gams .......................10
Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp berberin của T. Kametani và cộng sự ..............................11
Hình 1.6. Sơ đồ tổng hợp berberin của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc .............12
Hình 1.7. Sơ đồ tổng hợp berberin của W. Liu .........................................................13
Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp berberin của Z. X. Chen ..................................................14
Hình 1.9. Sơ đồ tổng hợp berberin của Xiaolin Bian (2006) và Peng Yang (2008) .15
Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp berberin của Alice Gatland ............................................16
Hình 1.11. Sơ đồ tổng hợp berberin của Virshinha Reddy .......................................17
Hình 1.12. Sơ đồ tổng hợp berberin của Chen Cheng ..............................................18
Hình 1.13. Sơ đồ tổng hợp berberin của Chen Cheng ..............................................19
Hình 1.14. Sơ đồ tổng hợp berberin qua hợp chất trung gian 6a (dạng muối
hydroclorid của amin 6) ....................................................................................20
Hình 1.15. Sơ đồ phân tích tổng hợp ngược berberin từ 2,3-dimethoxybenzaldehyd
...........................................................................................................................22
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp berberin clorid từ vanilin .................................................27
Hình 2.2. Sơ đồ tổng hợp berberin từ 2,3-dimethoxybenzaldehyd qua chất trung gian
2,3-dimethoxybenzaldoxim (62) .......................................................................27
Hình 3.1. Sơ đồ tổng hợp berberin từ piperonal quy mơ phịng thí nghiệm ............52
Hình 3.2. Sơ đồ tổng hợp berberin từ 2,3-dimethoxybenzaldehyd qua chất trung gian
2,3-dimethoxybenzaldoxim ..............................................................................52
Hình 3.3. Sơ đồ quy trình tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ
piperonal ...........................................................................................................82
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình tổng hợp 6a từ 61 ...........................................................85
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình tổng hợp amin 31 từ amin 6a .........................................88

Hình 3.6. Sơ đồ quy trình tổng hợp berberin clorid (1) từ amin 31 ..........................91
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình tinh chế berberin clorid ..................................................93
Hình 3.8. Sơ đồ quy trình tinh chế berberin clorid ...................................................94
Hình 3.9. Đồ thị dự đoán tuổi thọ của nguyên liệu berberin clorid ở điều kiện dài
hạn. ..................................................................................................................101
Hình 4.1. Sơ đồ tóm tắt các phương pháp tổng hợp berberin qua chất trung gian amin
(6) ....................................................................................................................112


Hình 4.2. Các phương pháp tổng hợp homopiperonylamin ....................................114
Hình 4.3. Cơ chế phản ứng hình thành 2,3-dimethoxybenzaldoxim (62) từ 2,3dimethoxybenzaldehyd ...................................................................................118
Hình 4.4 Cơ chế phản ứng demethyl vanilin bằng AlCl3/pyridin ...........................128
Hình 4.5. Cơ chế phản ứng đóng vịng methylenoxyd của 25a ..............................129
Hình 4.6. Cơ chế phản ứng ngưng tụ piperonal và nitromethan .............................130
Hình 4.7. Q trình khử hóa nitrostyren 61 thành muối amin 6a sử dụng hệ khử
NaBH4/CuCl2 ..................................................................................................131
Hình 4.8. Cơ chế phản ứng khử nối đôi trong phân tử 61 bằng NaBH4 .................132
Hình 4.9. Cơ chế phản ứng hình thành 31 từ (6a) ...................................................136
Hình 4.10. Cơ chế phản ứng hình thành berberin clorid (1) từ 31 ..........................138
Hình 4.11. Sắc ký đồ HPLC sản phẩm berberin clorid ...........................................145
Hình 4.12. DSC mẫu berberin clorid bán trên thị trường .......................................146
Hình 4.13. DSC mẫu berberin clorid tổng hợp được ..............................................147


ĐẶT VẤN ĐỀ
Berberin là một hóa dược phổ biến dùng để sản xuất thuốc cho điều trị các
bệnh liên quan đến nhiễm khuẩn đường ruột và ức chế tình trạng kích thích co thắt
nhu động ruột. Berberin được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam từ những năm 1960 làm
thuốc chữa lỵ và nhiễm khuẩn đường ruột. Ngoài ra, berberin cịn có trong thành phần
của một số loại thuốc khác như thuốc nhỏ mắt điều trị viêm kết mạc, đau mắt đỏ do

tác nhân kích thích bên ngồi và thuốc điều trị bệnh đau mắt hột. Hiện nay, rất nhiều
tác dụng khác của berberin được nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng như giúp ngăn
ngừa nhiễm nấm, bội nhiễm nấm và chống lại tác hại của vi khuẩn tả, hạ đường huyết,
làm giảm mạnh lượng cholesterol, triglycerid và xơ vữa, nhưng khơng gây ra tác dụng
phụ điển hình như các statin. Berberin ngăn chặn sự phát triển của nhiều loại tế bào
ung thư mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của các tế bào bình thường [89]. Ngồi
ra, berberin cịn có tác dụng bảo vệ tim mạch, đồng thời có tác dụng chống trầm cảm
[82].
Nhu cầu về berberin ngày càng tăng. Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng berberin
cũng rất lớn. Trên thế giới ngành công nghiệp dược đang phải đối mặt với việc khai
thác tràn lan quá mức các loại dược liệu mà chưa có chiến lược bảo tồn hợp lý, nguồn
nguyên liệu chiết xuất berberin đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt [1]. Việc canh tác
truyền thống tại các vùng trồng dược liệu chứa berberin hiện nay cũng không đáp ứng
được nhu cầu của thị trường thuốc hiện tại [6], [8]. Trên thế giới, các quốc gia như
Nhật Bản, Trung Quốc đã tổng hợp và thương mại hóa chế phẩm berberin tổng hợp
từ rất lâu. Các nghiên cứu tổng hợp berberin đã được các nhà khoa học trên thế giới
phát triển trong nhiều thập kỉ nay. Chúng tôi thấy rằng sản xuất berberin bằng con
đường tổng hợp hóa học nhằm đảm bảo sự ổn định, bền vững nguồn nguyên liệu là
rất triển vọng và thiết thực. Vì vậy, chúng tôi thực hiện luận án “Nghiên cứu xây
dựng quy trình tổng hợp berberin clorid” với 2 mục tiêu sau:
1. Xây dựng được quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô 500g/mẻ đạt tiêu
chuẩn dược dụng.
2. Đánh giá được độc tính cấp và độ ổn định của sản phẩm berberin clorid tổng
hợp được.

1


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN

1.1. Khái quát chung về berberin clorid
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc hóa học
- Cơng thức phân tử: [C20H18NO4]+Cl- (M = 371,86 đvC)
- Công thức cấu tạo [92]:

- Tên khoa học: 9,10-dimethoxy-5,6-dihydro[1,3]dioxolo[4,5-g]isoquino[3,2-a]
isoquinolin-7-ium clorid.
- Dạng dược dụng của berberin được quy định trong Dược điển Việt Nam V [4],
Dược điển Nhật bản XVII [92] là muối berberin clorid dihydrat. Ngoài ra, nó cịn có
dạng dược dụng là muối berberin tannat, berberin sulfat [92].
Trong thực vật, berberin được sinh tổng hợp từ L-tyrosin, một trong 20 acid
amin cơ sở trong các quá trình sinh tổng hợp protein của tế bào.

Hình 1.1. Con đường sinh tổng hợp berberin

2


Trong quá trình sinh tổng hợp berberin [32] hai phân tử tyrosin tham gia vào
hai quá trình phản ứng khác nhau để tạo ra hai sản phẩm trung gian là L-3,4dihydroxyphenylalanine (L -DOPA) và acid 4-hydroxypyruvic. Các sản phẩm trung
gian trên đều tham gia vào quá decarboxyl hóa để tạo thành dopamin và 4
hydroxyphenylacetaldehyd tương ứng.
Hợp chất dopamin và 4-hydroxy-phenylacetaldehyd tham gia phản ứng ankyl hóa
amino để tạo thành (S) -norcolaurin tương tự như phản ứng Mannich. Sản phẩm được
metyl hóa nhóm amin và ether hóa đồng thời bằng S-Adenosylmethionin (SAM) tạo
thành (S) - reticulin. Sản phẩm của quá trình sinh tổng hợp này tham gia vào q trình
oxi hóa amin bậc 3 tạo thành ion iminium, sau đó nhóm iminium tham gia phản ứng
đóng vịng nội phân tử (phản ứng Mannich) vị trí ortho tạo thành X . Sau đó, hợp chất

X tham gia phản ứng chuyển vị xeto – enol để tạo thành (S)-scoulerin, và tiếp tục bị
metyl hóa bởi SAM để tạo thành (S)–tetrahydrocolumbamin. Hợp chất này bị oxy
hóa để tạo thành hợp chất metylenedioxy vịng. Từ ortho -methoxyphenol, O2, enzym
NADPH và cytochrom P-450, tạo thành (S)-canadin. Cuối cùng, (S)-canadin bị oxy
hóa thành berberin.
1.1.2. Tính chất hóa lý
a. Tính chất vật lý
- Berberin clorid là tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị rất đắng [4].
- Berberin clorid tan trong nước theo tỷ lệ 1/400, tan tốt trong nước nóng, ethanol,
khơng tan trong cloroform và ether. Berberin khơng có carbon bất đối nên khơng có
đồng phân quang học [11], [52].
- Dạng bazơ [C20H18O4N]+OH- có nhiệt độ nóng chảy là 145℃ [52].
- Berberin clorid dạng dihydrat có nhiệt độ nóng chảy là 191-192℃ [54], dạng
khan nước là 204-206℃ (phân hủy).
b. Tính chất hóa học
- Dạng bazơ có khả năng tạo muối với các acid khác nhau, việc tạo muối berberin
không giống như các alcaloid khác mà muối tạo thành giống muối của hydroxyd kim
loại, nghĩa là có loại phân tử nước [6].
[C20H18O4N]+OH- + HCl

[C20H18O4N]+Cl- + H2O

3


- Berberin clorid tham gia phản ứng trao đổi [55]:
[C20H18O4N]+Cl- + NaOH

[C20H18O4N]+OH- + NaCl

- Phản ứng cộng nucleophil vào liên kết đôi C = N+ [3], [55]:
[C20H18O4N]+Cl- + NaCN

[C20H18O4N]+CN- + NaCl

- Nhân thơm có chứa N của berberin clorid có thể bị khử bởi các tác nhân khác
nhau tạo thành hydro alcaloid khơng màu theo hình 1.2.

Hình 1.2. Phản ứng khử berberin
- Berberin kém ổn định trong môi trường kiềm mạnh, vịng chứa ngun tử N
khơng vững bền, trong mơi trường kiềm mạnh dễ hỗ biến mở vòng, cho chức aldehyd
gọi là berberinal theo hình 1.3.

Hình 1.3. Phản ứng thủy phân berberin trong môi trường kiềm
1.1.3. Ứng dụng trong lâm sàng
- Berberin có hoạt tính kháng khuẩn, chống viêm được chỉ định trong lâm sàng để
điều trị nhiễm trùng đường ruột, tiêu chảy, lỵ, viêm ống mật [19], [29], [107], giúp
ngăn ngừa nhiễm nấm, bội nhiễm nấm [33], [39].
- Berberin có phổ kháng khuẩn rộng, tác dụng ức chế sự phát triển của các chủng
vi khuẩn Gram (-) và Gram (+) bao gồm Staphylococcus aureus, Shigella
antidysenteria, Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Escherichia coli [52], [102],
[115].
- Tác dụng điều trị nhiễm khuẩn của berberin là do khả năng liên kết với các protein
amyloid trong màng sinh học, làm gián đoạn sự ổn định của nó và tăng cường hoạt

4


tính kháng khuẩn của kháng sinh, đồng thời cạnh tranh với LPS để gắn với TLR4 /
MD-2, qua đó ức chế quá trình viêm trong nhiễm trùng [18].

1.1.4. Tác dụng dược lý
Berberin lần đầu tiên được phân lập từ cây Xanthoxylon cava vào năm 1926. Dịch
chiết từ các loài thực vật có chứa hoạt chất này đã được mơ tả có khả năng điều trị
các bệnh lý liên quan đến đường tiêu hóa như bệnh tả và các bệnh tiêu chảy do vi
khuẩn trong y học dân gian truyền thống của người Mỹ, Trung Quốc và Nhật Bản
trong nhiều thế kỉ. Các nghiên cứu chỉ ra rằng berberin có khả năng ức chế khá nhiều
chủng vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus, Staphylococcus
cholermidis, Enterococcus faecalis, Bacillus subtilis và các chủng vi khuẩn gram âm
như Aspergdlus fumigatus, Plasmodium falciparum. Berberin có khả năng làm giảm
kích thích co thắt nhu động ruột do vi khuẩn cũng như có hoạt tính ức chế tế bào ung
thư. Một số nghiên cứu trước đây đã đưa ra kết luận hoạt tính sinh học của hợp chất
này dựa trên tương tác giữa các ion iminium trong cấu trúc dị vịng liên hợp của
berberin có thể phản ứng với các acid amin trong enzym của các thụ thể trong vi sinh
vật.
1.1.4.1. Tác dụng hạ đường huyết
Nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng trên 36 người mắc bệnh đái tháo đường loại 2
được phân ngẫu nhiên điều trị bằng berberin hoặc metformin trong một thử nghiệm
3 tháng. Tác dụng hạ đường huyết của berberin tương tự như của metformin. Nhóm
điều trị bằng berberin giúp giảm đáng kể hemoglobin A1c (HbA1c từ 9,5% xuống
7,5%), đường huyết lúc đói (FBG từ 10,6 ± 0,9 mmol/L xuống 6,9 ± 0,5 mmol/L),
đường huyết sau bữa ăn (PBG từ 19,8 ± 1,7 mmol/L xuống 11,1 ± 0,9 mmol/L) [111].
Tác dụng hạ đường huyết của berberin dựa trên nhiều cơ chế khác nhau như bảo
vệ và phục hồi chức năng tế bào đảo tụy, tăng cường biểu hiện mARN insulin
receptor, giảm tình trạng kháng insulin [34], [56], [109], [118]. Trong tế bào gan, tế
bào mỡ, berberin làm tăng tiêu thụ hoặc hấp thu glucose khi khơng có insulin có thể
là do sự kích thích glycolysis, có liên quan đến sự ức chế q trình oxy hóa trong ty
thể [50], [108], [110]. Berberin cũng có thể hoạt động như một chất ức chế α-

5

glucosidase. Nó ức chế các hoạt động disacaridase và giảm vận chuyển glucose qua
biểu mô ruột [76], [77].
1.1.4.2. Tác dụng cải thiện trí nhớ
Alzheimer là chứng mất trí nhớ phổ biến nhất, đặc biệt ở người cao tuổi, hiện đang
trở thành vấn đề sức khỏe được quan tâm trên toàn cầu. Đây là bệnh gây tử vong ở
người cao tuổi đứng hàng thứ 6 hiện nay và là một trong những bệnh tốn kém nhất
cho xã hội ở các nước phát triển. Berberin có thể được xem là một tác nhân đầy hứa
hẹn để ứng dụng trong điều trị bệnh Alzheimer do hợp chất này sở hữu các tác dụng
sinh học như chống oxy hóa, ức chế AChE và BChE, ức chế monoamin-oxidase
(MAO), giảm sự kết tập mảng β-amyloid và hạ cholesterol. Thử nghiệm cho thấy sử
dụng berberin đường uống với liều 50 mg/kg thể trọng, một lần mỗi ngày, trong 14
ngày, cải thiện đáng kể tình trạng suy giảm trí nhớ trong mơ hình gây bệnh Alzheimer
trên chuột [42], [43], [45], [46].
Trong một mơ hình chuột bị suy giảm trí nhớ gây ra bởi việc bơm acid ibotenic,
sự tồn tại của các tế bào hình chóp và hạt được tăng lên rất nhiều trong vùng
hippocampus (vùng liên quan tới khả năng lưu trữ, xử lý thông tin trong não) khi
dùng berberin. Trong một mơ hình chấn thương của dây thần kinh chuột, bốn tuần
sau khi sử dụng berberin (20 mg/kg, một lần mỗi ngày trong 1 tuần), độ dày của các
sợi trục được cải thiện khoảng 1,4 lần ở gốc xa của vết thương [38].
1.1.4.3. Tác dụng hạ lipid máu
Trong một nghiên cứu của 32 bệnh nhân điều trị hạ lipid máu bằng cách sử dụng
berberin 500 mg, hai lần mỗi ngày trong 3 tháng. Ở những bệnh nhân này, giảm đáng
kể LDL, triglycerid, và tổng số cholesterol (giảm 25% LDL, 35% chất béo trung tính
và giảm 29% cholesterol toàn phần). Trong một nghiên cứu khác kéo dài 2 tháng với
63 bệnh nhân, sử dụng berberin 500 mg hai lần mỗi ngày, giảm LDL trung bình
23,8%. Kết hợp của simvastatin 20 mg mỗi ngày và berberin, LDL hạ xuống trung
bình 31,8% [17], [78]. Nghiên cứu phân tích meta thực hiện bởi Hui Dong và cộng
sự đối với 14 thử nghiệm lâm sàng trên 1068 người tình nguyện, cũng chỉ ra rằng
nồng độ lipoprotein cholesterol giảm rõ rệt khi được điều trị bằng berberin [31]. So

sánh với simvastatin, berberin cũng cho hiệu quả điều trị tương tự: TC, LDL, TG

6


giảm lần lượt 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 [51].
Sử dụng đơn độc berberin hoặc kết hợp với các chế độ ăn kiêng khác giúp giảm tỷ
lệ LDL trung bình từ 20% đến 30%, đồng thời có hiệu quả cho những bệnh nhân
không dung nạp statin, bệnh nhân đề kháng với liệu pháp statin giúp mở ra các
phương pháp điều trị thay thế cho những bệnh nhân không được chỉ định liệu pháp
statin [53], [51]
Cơ chế hạ lipid máu của berberin có thể thơng qua q trình hoạt hóa AMPK.
Protein kinase hoạt hóa adenosine monophosphate (AMPK), điều chỉnh chuyển hóa
năng lượng bằng cách kích hoạt các con đường tạo ATP như glycolysis và oxy hóa
acid béo, ức chế các con đường tiêu thụ ATP như 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 hưởng của malonyl - CoA, một chất ức chế
quá trình chuyển vị, berberin giúp hoạt hóa AMPK nên giúp hạ lipid máu. Ngồi ra,
thơng qua q trình hoạt hóa AMPK, berberin còn ức chế tổng hợp và bài tiết TG,
cholesterol [17], [88], [100], [101], [106].
1.1.4.4. Tác dụng chống ung thư
Đã có rất nhiều báo cáo về tác dụng chống ung thư của berberin. Các nghiên cứu
đã chỉ ra rằng berberin có thể ức chế sự tăng sinh của các tế bào khối u, thông qua
tương tác với các mục tiêu và cơ chế khác nhau. Berberin có thể làm thay đổi biểu
hiện của gen gây ung thư và các gen liên quan đến gây ung thư, bằng cách điều chỉnh
lại hoạt động của adenosine protein kinase hoạt hóa monophosphate (AMPK).
Berberin kích hoạt phosphoryl hóa gen ức chế khối u p53 trong các tế bào cơ trơn
mạch máu. Berberin cũng ức chế các enzym liên quan đến gây ung thư .
Năm 2004, berberin được chứng minh là một chất nhạy cảm của các tế bào u thần

kinh đệm, làm tăng sự thành công của xạ trị trong các khối u não [98]. Berberin tăng
cường hoạt động của carmustin, một loại thuốc hóa trị thường được sử dụng trên các
khối u não. Berberin khi dùng đơn độc, tỷ lệ tiêu diệt tế bào trong nuôi cấy là 91% so
với carmustin là 43%. Khi cả hai được kết hợp, tỷ lệ hiệu quả lên đến 97% [116].

7


Berberin nhạy cảm với các tế bào ung thư phổi [60], gây độc tế bào đối với các tế
bào ung thư cổ tử cung [61], ức chế sự tăng trưởng tế bào trong các tế bào ung thư
tuyến tụy bằng cách gây tổn thương ADN [68].
Berberin ngăn chặn sự phát triển của tế bào và gây ra quá trình apoptosis (chết tế
bào ung thư) trong các tế bào ung thư vú một cách đơn độc, hoặc tác dụng hiệp đồng
với curcumin [99]. Năm 2016, một nghiên cứu của Trường Y khoa Lan Châu Đại học
ở Trung Quốc cho thấy rằng berberin có thể tác động tới enzym AMPK nên có thể
tiêu diệt các tế bào ung thư vú.
Một nghiên cứu năm 2017 cho thấy, berberin có thể ức chế sự di căn và xâm lấn
của các tế bào ung thư 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 [59]. Trong năm 2011, một
đánh giá về tác dụng chống ung thư của berberin kết luận: đây là một tác nhân chống
ung thư có triển vọng, an tồn với một số cơng dụng trị liệu tiềm năng [30].
1.1.4.5. Tác dụng khác
Berberin có lợi ích đối với tim mạch do nó có tác dụng giảm lượng đường và
cholesterol trong máu. Cả hai yếu tố này đều có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh mạch
vành. Nó cũng kích thích sự giải phóng nitric oxid, một chất có thể giãn động mạch,
làm tăng lưu lượng máu, giảm huyết áp và chống xơ cứng động mạch [20], [66],
[103]. Các đặc tính chống viêm mạnh của berberin cũng rất tốt cho viêm phổi, đặc
biệt là viêm phổi do virus cúm, đồng thời berberin cịn có tác dụng bảo vệ chức năng
gan, thận [11], [104].
1.1.4.5. Chế phẩm của berberin

Hiện nay, có nhiều chế phẩm của berberin với tên biệt dược và công dụng khác
nhau [122]
✓ Armolipid Plus: viên nén chứa cao khô Berberis aristata 588 mg, tương đương
500 mg berberin clorid, công dụng giảm cholesterol, triglycerid trong máu,
ngăn ngừa xơ vữa động mạch (Rottapharm S.p. A – Milan, Italy).
✓ Berzecin: viên nang cứng 100 mg berberin clorid, thuốc điều trị tiêu chảy
(Công ty Hataphar – Việt Nam).

8


✓ Antesik: viên nang cứng 50 mg berberin clorid, thuốc điều trị tiêu chảy (Công
ty cổ phần Dược TW Mediplantex – Việt Nam).
✓ Becnau: viên nén bao phim 100 mg berberin clorid, thuốc điều trị tiêu chảy
(Công ty cổ phần Dược phẩm 2/9 – Nadyphar, Việt Nam).
✓ Loberin: viên nén bao phim 25 mg berberin clorid thuốc điều trị tiêu chảy
(Công ty cổ phần Dược phẩm Nam Hà, Việt Nam).
✓ Gynopic: thuốc bột pha dung dịch vệ sinh Berberin Clorid 0.025 g, phòng và
trị một số bệnh ở cơ quan sinh dục: viêm âm đạo, viêm tử cung, bệnh bạch
đới, ngứa âm hộ. Khử mùi hôi, tẩy sạch các chất bẩn sau ngày hành kinh và
sinh đẻ. Công ty Dược và trang thiết bị Y tế Bình Định (Bidiphar) – Việt Nam.
1.2. Phương pháp sản xuất berberin
1.2.1. Phương pháp chiết xuất từ dược liệu
Trong tự nhiên, berberin có trong thân rễ một số loài thực vật như hoàng bá
(Phellodendron amurense Rupr.) với hàm lượng 2,5%, hoàng liên chân gà (Coptis
chinensis Franch.) với hàm lượng 4%, hoàng liên gai (Berberis wallichia DC.) với
hàm lượng 3-4%, vàng đắng (Coscinium fenestratum (Gaertn.) Colebr.) với hàm
lượng 3,5% và lá táo ta (Ziziphus mauritiana lam.) [1], [8]. Hiện nay, berberin được
sản xuất chủ yếu bằng con đường chiết xuất từ thân và rễ cây vàng đắng do hàm lượng
berberin trong cây khá cao, phương pháp tiến hành đơn giản, nguồn nguyên liệu rẻ

tiền, dễ kiếm [6].
Việc đánh giá khả năng sản xuất sinh khối rễ của cơng nghệ khí canh so với trồng
bằng địa canh truyền thống đã được nghiên cứu tại Việt Nam trên đối tượng cây
Hoàng liên gai. Kết quả thu được cho thấy, sinh khối rễ cây hoàng liên gai thu được
sau trồng 1 năm trong hệ thống khí canh cao gấp 3,43 lần, so với trồng bằng phương
pháp địa canh truyền thống. Trong hệ thống khí canh, cây Hồng liên gai sinh trưởng
tốt nhất khi nồng độ dinh dưỡng đặt ở mức 1.300 - 1.600 µs/cm với chế độ phun thích
hợp nhất là phun 10 giây, nghỉ 15 phút [9]. Phương pháp cho kết quả khá khả quan
để cải tiến nguồn nguyên liệu berberin, tuy nhiên nghiên cứu mới dừng lại ở quy mơ
phịng thí nghiệm.

9


Nhiều phương pháp chiết tách berberin đã được ứng dụng vào sản xuất công
nghiệp. Phương pháp chiết xuất thường được sử dụng là chiết bằng dung dịch H2SO4
0,4% hoặc dung dịch nước vôi trong [3], [7].
1.2.2. Phương pháp tổng hợp hóa học
1.2.2.1. Phương pháp tổng hợp của Amé Pictet và Alfons Gams (1911)
Năm 1911, hai tác giả Amé Pictet và Alfons Gams đã đưa ra quy trình tổng hợp
berberin theo sơ đồ hình 1.4 như sau [79]:

Điều kiện phản ứng: (a) PCl5; (b) KOH; (c) P2O5, 68 - 70oC; (d) Sn, HCl; (e)
HCHO, HCl, Br2, CS2.
Hình 1.4. Sơ đồ tổng hợp berberin của Amé Pictet và Alfons Gams
Hợp chất acyl clorid 5 thu được bằng cách clor hóa acid 2-(3,4-dimethoxyphenyl)
acetic (4) bằng PCl5. Sau đó ngưng tụ 5 với homopiperonylamin (6) trong mơi trường
kiềm thu được amid 7. Đun nóng 7 với với P2O5 ở 68 - 70℃ thu được 8. Khử hóa 8
bằng thiếc trong HCl thu được 9. Đem 9 ngưng tụ với HCHO, chất sinh ra cho tác
dụng với brom và cacbon disulfid tạo thành berberin (1) [79].

Nhược điểm: Sử dụng tác nhân nhạy cảm với nước như PCl5, P2O5; quy trình
nhiều giai đoạn khó nâng cấp tổng hợp ở quy mô lớn.
1.2.2.2. Phương pháp của T. Kametani và cộng sự (1969)
Năm 1969, T. Kametani và cộng sự đưa ra quy trình tổng hợp berberin theo sơ đồ
hình 1.5 như sau [49]:

10


Điều kiện phản ứng: (a) 170℃ , 4h; (b) POCl3, 2h; (c) NaBH4, 1h; (d)
HCl/EtOH, 3h; (e) HCHO, HCl, 3h; (f) Zn, NaOH, 2h; (g) CH2N2, 48h; (h) I2, 1h.
Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp berberin của T. Kametani và cộng sự
Ngưng tụ ester 10 với homopiperonylamin (6) thu được amid 11. Đem 11 phản
ứng tiếp với POCl3 trong 2h thu được sản phẩm đóng vịng 12. Khử hóa 12 bằng
NaBH4 thu được 13. Loại bỏ nhóm bảo vệ benzyl của 13 bằng HCl đặc trong EtOH
thu được 14. Chất 14 tham gia phản ứng Mannich đóng vịng tạo hợp chất 15. Xử lý
15 với Zn trong NaOH giúp loại bỏ nhóm thế (Br) thu được 16. Sản phẩm 16 được
methyl hóa trong nitromethan, chất thu được phản ứng với I2 thu được berberin iodid.
Hiệu suất cả quy trình là 3% [49].
Nhược điểm: Quy trình nhiều giai đoạn, hiệu suất thấp, sử dụng nhiều hóa chất
đắt tiền (POCl3, NaBH4).
1.2.2.3. Phương pháp của Viện Y học cổ truyền Trung Quốc (1980)
Năm 1980, Viện Y học cổ truyền Trung Quốc đưa ra quy trình tổng hợp berberin
từ phenol qua 17 bước theo sơ đồ hình 1.6 [121]:

11