intTypePromotion=1
ADSENSE

Tối ưu hóa quy trình tổng hợp nifedipin

Chia sẻ: Trần Thị Hạnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

145
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm tiến hành tối ưu hoá theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm thiết kế bề mặt đáp ứng, mô hình box-behnken, với sự hỗ trợ của phần JMP (phiên bản 4.0). Mời các bạn cùng tham khảo đề tài qua bài viết này.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tối ưu hóa quy trình tổng hợp nifedipin

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH TỔNG HỢP NIFEDIPIN<br /> Nguyễn Thị Nguyệt Anh*, Lê Minh Trí*, Trần Thành Đạo*, Nguyễn Thị Thu Hà *<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Đặt vấn đề: Nifedipin thuộc nhóm chẹn kênh calci chọn lọc, được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh<br /> tim mạch. Hiện nay, nhu cầu về nifedipin ở Việt Nam là khá lớn và phải nhập khẩu, vì thế việc nghiên cứu quy<br /> trình tổng hợp nguyên liệu dùng cho việc sản xuất thuốc là rất cần thiết<br /> Mục tiêu nghiên cứu: Tiến hành tối ưu hoá theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm thiết kế bề mặt đáp<br /> ứng, mô hình Box-Behnken, với sự hỗ trợ của phần JMP (phiên bản 4.0).<br /> Phương pháp nghiên cứu: Nifedipin được điều chế dựa trên phản ứng tổng hợp dihydropyridin của<br /> Hantzsch. Bố trí thí nghiệm theo mô hình Box-Behken và tối ưu hóa bằng phương pháp thống kê, với sự hỗ trợ<br /> của phần JMP (phiên bản 4.0). Hiệu suất của phản ứng được tính dựa trên kết quả định lượng bằng phương<br /> pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).<br /> Kết quả nghiên cứu: Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên hiệu suất phản ứng, tương tác<br /> giữa các yếu tố khảo sát lên hiệu suất phản ứng. Xác định được điều kiện tối ưu và hiệu suất dự kiến của phản<br /> ứng. Thẩm định lại kết quả bằng cách tiến hành 3 phản ứng tổng hợp nifedipin ở điều kiện dự kiến, với lượng<br /> các chất ban đầu tham gia phản ứng lớn hơn 10 lần. Tinh chế nifedipin thu được từ 3 phản ứng trên, kiểm định<br /> nifedipin tổng hợp được theo các tiêu chuẩn của BP 2007.<br /> Kết luận: Tối ưu hóa được quy trình tổng hợp nifedipin theo mô hình Box-Behnken nhờ phần mềm JMP có<br /> thể áp dụng trong điều kiện ở Việt nam.<br /> Từ khóa: mô hình Box-Behnken, phần mềm thống kê JMP, quy trình tổng hợp nifedipin.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> OPTIMIZATION OF PARAMETERS FOR PROCEDURE OF SYNTHESIS OF NIFEDIPINE<br /> Nguyen Thi Nguyet Anh, Le Minh Tri, Tran Thanh Dao, Nguyen Thi Thu Ha<br /> * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 15 - Supplement of No 1 - 2011: 481 - 486<br /> Background: Nifedipine, a dihydropyridine calcium channel blocker is commonly used for treatment of<br /> cardiovascular diseases such as antianginal and antihypertensive. Nifedipine is imported costly with a large scale<br /> for formulations. Therefore, setting up an optimal process for synthesis of nifedipine is critical need towards local<br /> pharmaceutical factories.<br /> Methods: Nifedipine was synthesized via the Hantzsch reaction, in which the conditions were established<br /> following the Box-Behnken design. The optimal conditions were treated by statistics software JMP version 4.0.<br /> Results: The procedure for making nifedipine with high yield in laboratory conditions was established<br /> successfully.<br /> Conclusion: This optimal and possible procedure of synthesis of nifedipine could be developed to apply in<br /> bigger scale.<br /> Keywords: Box-Behnken design, JMP software, procedure for synthesis of nifedipine.<br /> <br /> *<br /> <br /> Khoa Dược; Đại học Y Dược Tp. Hồ Chí Minh<br /> Tác giả liên lạc: ThS. Nguyễn Thị Thu Hà ĐT: 38392387 Email: nthithuha2002@yahoo.com<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Khoa<br /> <br /> 481<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Nifedipin thuộc nhóm chẹn kênh calci chọn<br /> lọc , được sử dụng rộng rãi trong điều trị tăng<br /> huyết áp và đau thắt ngực mãn tính kiểu ổn<br /> định. Hiện nay, nhu cầu về nifedipin ở Việt<br /> Nam là khá lớn và phần lớn nguyên liệu dùng<br /> cho việc sản xuất thuốc là nhập khẩu, vì thế việc<br /> nghiên cứu quy trình tổng hợp là rất cần thiết,<br /> đó là lý do đề tài “Tối ưu hoá quy trình tổng hợp<br /> nifedipin trong điều kiện của Việt Nam” được<br /> chọn để khảo sát.<br /> (6)<br /> <br /> Nghiên cứu này tiến hành tối ưu hoá theo<br /> phương pháp quy hoạch thực nghiệm thiết kế<br /> <br /> bề mặt đáp ứng, mô hình Box-Behnken, với sự<br /> hỗ trợ của phần JMP (phiên bản 4.0)(2)<br /> Ngoài ra, chúng tôi tính hiệu suất của phản<br /> ứng dựa trên kết quả định lượng bằng phương<br /> pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (High<br /> performance chromatography liquid - HPLC) vì<br /> vậy kết quả thu được sẽ chính xác và tin cậy hơn<br /> so với phương pháp cân.<br /> <br /> PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> Phản ứng tổng hợp<br /> Nifedipin được điều chế dựa trên phản ứng<br /> tổng hợp dihydropyridin của Hantzsch(3,4)<br /> <br /> Sơ đồ 1. Phản ứng Hantzsch tổng hợp nifedipin<br /> <br /> Bố trí thí nghiệm<br /> Phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo<br /> thiết kế bề mặt đáp ứng, mô hình Box-Behnken.<br /> Mô hình này là những cấu trúc đối xứng trong<br /> đó mỗi thí nghiệm được tạo bởi 3 yếu tố, mỗi<br /> yếu tố khảo sát được mã hóa trong hệ tọa độ<br /> không thứ nguyên có 3 mức: tọa độ của phương<br /> án bằng 0, các yếu tố mã hóa nhận 2 giá trị -1 và<br /> +1 tương ứng với mức dưới và mức trên.<br /> <br /> Tiến hành tổng hợp<br /> Nifedipin được tổng hợp ở những điều kiện<br /> khác nhau (dựa vào nghiên cứu tiền tối ưu) với<br /> sự thay đổi lần lượt 3 yếu tố:<br /> - Nhiệt độ phản ứng: thay đổi theo 3 mức 55,<br /> 60, 65 oC.<br /> - Tỷ lệ mol methyl acetoacetat: thay đổi theo<br /> 3 mức 2,25; 2,45; 2,65.<br /> - Tỷ lệ ammoniac đậm đặc: thay đổi theo 3<br /> mức 1,6; 1,8 và 2.<br /> Bố trí thực nghiệm dựa theo các điều kiện<br /> nêu trên thông qua phần mềm JMP, ở mỗi điều<br /> <br /> 482<br /> <br /> kiện tiến hành 2 phản ứng, tổng cộng có 30 phản<br /> ứng ở 15 điều kiện tương ứng.<br /> Dùng giá trị hiệu suất phản ứng tổng hợp<br /> thu được theo từng điều kiện để đánh giá hiệu<br /> quả của quá trình tổng hợp. Áp dụng qui trình<br /> định lượng nifedipin mô tả trong Dược điển BP<br /> 2007 bằng phương pháp HPLC để xác định<br /> lượng nifedipin tạo thành trong hỗn hợp phản<br /> ứng. Để đảm bảo quy trình này đạt được các<br /> yêu cầu trong định lượng: tính chọn lọc, độ lặp<br /> lại, độ đúng, và khoảng tuyến tính (0,06 mg/ml<br /> đến 0,24 mg/ml) cần phải thẩm định lại qui<br /> trình.<br /> Các điều kiện sắc ký như sau:<br /> - Cột: C18, kích thước cột 25 cm x 4,6 mm,<br /> kích thước pha tĩnh 5 µm.<br /> - Pha động: methanol-acetonitril-nước với tỷ<br /> lệ thể tích 25:25:50<br /> - Tốc độ dòng: 1 ml/phút,<br /> - Thể tích bơm mẫu: 25 µl<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Khoa<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011<br /> Phân tích kết quả<br /> Kết quả thu được từ 30 thí nghiệm sẽ được<br /> xử lý bằng phần mềm thống kê JMP (phiên bản<br /> 4.0), từ đó xác định được mối tương quan giữa<br /> các yếu tố nhiệt độ, tỉ lệ mol, thời gian đối với<br /> hiệu suất phản ứng; đồng thời xây dựng được<br /> phương trình bề mặt đáp ứng và dự đoán điều<br /> kiện phản ứng cho hiệu suất tối ưu.<br /> <br /> Thẩm định lại quy trình đã được tối ưu<br /> hóa<br /> Từ các thông số đã lựa chọn cho phản ứng<br /> điều chế, tiến hành 3 phản ứng tổng hợp lại<br /> nifedipin ở điều kiện dự kiến, với lượng các chất<br /> ban đầu tham gia phản ứng lớn hơn 10 lần. Tinh<br /> chế lượng nifedipin thu được từ 3 phản ứng trên<br /> bằng kết tinh trong ethanol<br /> <br /> Kiểm định nifedipin theo các tiêu chuẩn<br /> của BP 2007.<br /> KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> Hiệu suất của phản ứng điều chế nifedipin<br /> được tóm tắt trong Bảng 2.<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Bảng 2. Hiệu suất phản ứng điều chế nifedipin trong<br /> các điều kiện khác nhau<br /> <br /> STT<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> 8<br /> 9<br /> 10<br /> 11<br /> 12<br /> 13<br /> 14<br /> 15<br /> 16<br /> 17<br /> 18<br /> 19<br /> 20<br /> 21<br /> 22<br /> 23<br /> 24<br /> 25<br /> 26<br /> 27<br /> 28<br /> 29<br /> 30<br /> <br /> Tỷ lệ mol<br /> methyl<br /> Mã thí acetoacetat/2<br /> -nitro<br /> nghiệm<br /> benzaldehyd<br /> (X1)<br /> 0+2,45<br /> -+0<br /> 2,25<br /> 000<br /> 2,45<br /> 000<br /> 2,45<br /> +02,65<br /> +0+<br /> 2,65<br /> ++0<br /> 2,65<br /> -0+<br /> 2,25<br /> 000<br /> 2,45<br /> 000<br /> 2,45<br /> 0++<br /> 2,45<br /> 0-+<br /> 2,45<br /> 000<br /> 2,45<br /> 0-+<br /> 2,45<br /> -02,25<br /> 0++<br /> 2,45<br /> 0-2,45<br /> -0+<br /> 2,25<br /> +0+<br /> 2,65<br /> -+0<br /> 2,25<br /> +-0<br /> 26,5<br /> --0<br /> 2,25<br /> +02,65<br /> ++0<br /> 2,65<br /> +-0<br /> 26,5<br /> --0<br /> 2,25<br /> 0-2,45<br /> 0+2,45<br /> 000<br /> 2,45<br /> -02,25<br /> <br /> Hiệu<br /> Nhiệt Tỷ lệ mol<br /> ammoniac<br /> suất<br /> (%)<br /> độ<br /> /2(Y)<br /> phản nitrobenzứng<br /> aldehyd<br /> X2<br /> (X3)<br /> 61,4<br /> 65<br /> 1,6<br /> 84,8<br /> 65<br /> 1,8<br /> 93,2<br /> 60<br /> 1,8<br /> 93,2<br /> 60<br /> 1,8<br /> 64,4<br /> 60<br /> 1,6<br /> 55,6<br /> 60<br /> 2,0<br /> 89,0<br /> 65<br /> 1,8<br /> 62,9<br /> 60<br /> 2,0<br /> 86,7<br /> 60<br /> 1,8<br /> 92,6<br /> 60<br /> 1,8<br /> 60,6<br /> 65<br /> 2,0<br /> 54,1<br /> 55<br /> 2,0<br /> 92,8<br /> 60<br /> 1,8<br /> 55,0<br /> 55<br /> 2,0<br /> 60,3<br /> 60<br /> 1,6<br /> 62,4<br /> 65<br /> 2,0<br /> 59,1<br /> 55<br /> 1,6<br /> 62,9<br /> 60<br /> 2,0<br /> 47,5<br /> 60<br /> 2,0<br /> 88,7<br /> 65<br /> 1,8<br /> 52,9<br /> 55<br /> 1,8<br /> 59,8<br /> 55<br /> 1,8<br /> 67,9<br /> 60<br /> 1,6<br /> 81,5<br /> 65<br /> 1,8<br /> 54,8<br /> 55<br /> 1,8<br /> 63,9<br /> 55<br /> 1,8<br /> 60,8<br /> 55<br /> 1,6<br /> 57,9<br /> 65<br /> 1,6<br /> 92,9<br /> 60<br /> 1,8<br /> 53,9<br /> 60<br /> 1,6<br /> <br /> Phương trình đường cong của mô hình bề mặt đáp ứng<br /> Từ kết quả trên, phần mềm JMP đã xác định được phương trình đường cong của mô hình bề mặt<br /> đáp ứng như sau:<br /> <br /> Y = 91,9 + 7,867875 X 2 − 5,1X 1 X 3 − 9,73125 X 12 − 10,24375 X 22 − 22,74375 X 32<br /> Trong đó Y là hiệu suất phản ứng tổng hợp (%), X1, X2 và X3 là các biến thay đổi như đã xác định trong Bảng 2. Đường<br /> cong này cho thấy mối quan hệ giữa các yếu tố với hiệu suất là đáng tin cậy với độ tin cậy 95 % và hệ số tương quan R2 =<br /> 0,89.<br /> <br /> Ngoài ra, Hình 1 (xử lý với JMP) cũng cho thấy yếu tố nhiệt độ (X2) là yếu tố ảnh hưởng nhiều<br /> nhất đến hiệu suất tổng hợp.<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Khoa<br /> <br /> 483<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011<br /> <br /> X1: tỷ lệ mol của methyl acetoacetat/2-nitrobenzaldehyd; X2: nhiệt độ; X3: tỷ lệ mol của dung dịch amoniac<br /> <br /> Hình 1. Mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố với hiệu suất tổng hợp nifedipin<br /> Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên<br /> hiệu suất phản ứng<br /> <br /> sự xuất hiện các tạp phân hủy khác của<br /> nifedipin.<br /> <br /> Trong 3 yếu tố, chỉ có nhiệt độ là yếu tố có<br /> ảnh hưởng ý nghĩa nhất lên hiệu suất phản ứng<br /> với độ tin cậy là 95 %: khi nhiệt độ tăng thì hiệu<br /> suất tăng nhưng khi nhiệt độ lớn hơn 65 oC, hiệu<br /> suất không tăng thêm nữa và còn giảm nhẹ do<br /> sự thủy phân của liên kết ester trong phân tử và<br /> <br /> Tăng tỷ lệ mol của methyl acetoacetat và<br /> dung dịch ammoniac làm hiệu suất phản ứng<br /> tăng. Nhưng hiệu suất chỉ tăng trong một<br /> khoảng tỷ lệ mol nhất định, nếu tiếp tục tăng tỷ<br /> lệ mol của 2 yếu tố trên thì hiệu suất sẽ không<br /> tăng lên nữa do lúc này 2-nitro benzaldehyd đã<br /> hết, lượng dư amoniac sẽ làm sản phẩm khó kết<br /> tủa hơn.<br /> <br /> Hình 2. Mô hình bề mặt đáp ứng được thể hiện bởi các yếu tố<br /> Tương tác giữa các yếu tố khảo sát lên hiệu<br /> suất phản ứng<br /> <br /> Tương tác tỷ lệ mol giữa methyl acetoacetat và<br /> 2-nitro benzaldehyd<br /> <br /> Thực nghiệm xác định có 3 yếu tố có ảnh<br /> hưởng đến hiệu suất phản ứng như sau:<br /> <br /> Ở tỷ lệ mol của methyl acetoacetat so với 2nitro benzaldehyd là 2,25 và 2,65: hiệu suất của<br /> phản ứng tăng khi tỷ lệ mol này nằm trong<br /> khoảng 1,60 đến 1,85. Nếu tiếp tục tăng tỷ lệ mol<br /> thì hiệu suất sẽ giảm.<br /> <br /> - Tương tác tỷ lệ mol giữa methyl acetoacetat<br /> và 2-nitro benzaldehyd.<br /> - Tương tác giữa nhiệt độ và tỷ lệ mol của<br /> methyl acetoacetat.<br /> - Tương tác giữa nhiệt độ và tỷ lệ mol của<br /> amoniac.<br /> <br /> 484<br /> <br /> Tương tác giữa nhiệt độ và tỷ lệ mol của methyl<br /> acetoacetat<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Khoa<br /> <br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011<br /> Ở nhiệt độ 55 oC và 65 oC: hiệu suất của phản<br /> ứng tăng khi tỷ lệ mol của methyl acetoacetat so<br /> với 2-nitro benzaldehyd từ 2,25 đến 2,50. Nếu<br /> tiếp tục tăng tỷ lệ mol thì hiệu suất sẽ giảm<br /> nhưng ở nhiệt độ 55 oC thì biến đổi ít hơn.<br /> <br /> Nghiên cứu Y học<br /> <br /> Ở nhiệt độ 55 oC và 65 oC: hiệu suất của phản<br /> ứng tăng khi tỷ lệ mol của amoniac nằm trong<br /> khoảng 1,60 đến 1,85 nhưng ở nhiệt độ 55 oC thì<br /> hiệu suất thấp hơn ở 65 oC. Nếu tiếp tục tăng tỷ<br /> lệ mol thì hiệu suất sẽ giảm. (xem Hình 3)<br /> <br /> Tương tác giữa nhiệt độ và tỷ lệ mol của<br /> amoniac<br /> <br /> Hình 3. Tương tác giữa các yếu tố lên phản ứng<br /> Xác định điều kiện tối ưu và hiệu suất dự kiến<br /> Dựa vào đồ thị biểu diễn trên Hình 4 có thể xác định được các thông số thích hợp để điều chế<br /> nifedipin với hiệu suất cao.<br /> <br /> Hình 4. Điều kiện tối ưu và hiệu suất dự kiến bởi phần mềm JMP<br /> Điều kiện tối ưu của phản ứng:<br /> - Tỷ lệ mol của methyl acetoacetat là 2,44<br /> - Nhiệt độ là 61,9 oC (62 oC)<br /> - Tỷ lệ mol của amoniac là 1,79 (1,8)<br /> - Hiệu suất dự kiến là 93,39 %<br /> <br /> Chuyên Đề Dược Khoa<br /> <br /> 485<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2