Ngày nhận bài: 29-07-2024 / Ngày chấp nhận đăng bài: 23-09-2024 / Ngày đăng bài: 28-09-2024
*Tác giả liên hệ: Ngô Thị Thanh Diệp. Bộ môn Phân tích - Kiểm nghiệm - Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố
Hồ Chí Minh, Việt Nam. E-mail: ngothithanhdiep@ump.edu.vn
© 2024 Bản quyền thuộc về Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh.
27 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04
ISSN : 1859-1779
Nghiên cứu Dược học
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học; 27(3):27-35
https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04
Tổng hợp tạp F và tạp G của aripiprazol
Nguyễn Anh Vũ1, Tạ Công Minh Huy2, Ngô Thị Thanh Diệp3,*
1Đại học Upssala, Thụy Điển
2Công ty Cổ Phần Dược Phẩm 2/9 Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
3Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Tóm tắt
Đặt vấn đề: Aripiprazol N-oxid (tạp F) và dehydro aripiprazol (tạp G) là hai tạp quá trình, đồng thời là tạp phân hủy của
aripiprazol, một thuốc tương đối mới thuộc nhóm chống loạn thần thế hệ 1. Dược điển Mỹ 2024 quy định phải kiểm tra
tạp F và tạp G trong cả nguyên liệu và thành phẩm aripiprazol. Hiện nay, trong ngân hàng chất đối chiếu tại Việt Nam
vẫn chưa có các tạp chuẩn F và G, điều này gây khó khăn không nhỏ cho công tác kiểm nghiệm. Cho đến nay, trong
nước cũng chưa có nghiên cứu nào công bố quy trình tổng hợp tạp F và tạp G, do đó việc nghiên cứu tổng hợp tạp F và
tạp G có độ tinh khiết cao làm cơ sở để thiết lập chất đối chiếu của hai tạp chất này có nhiều ý nghĩa cho công tác kiểm
tra đánh giá chất lượng nguyên liệu và chế phẩm chứa aripiprazol tại Việt Nam.
Mục tiêu: Tổng hợp tạp F và tạp G có độ tinh khiết cao đủ điều kiện thiết lập làm chất đối chiếu.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Tạp F và tạp G được tổng hợp bằng phản ứng oxy hóa và phản ứng dehydro
hóa aripiprazol. Sản phẩm được tinh chế và được xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ nghiệm. Độ tinh khiết
được xác định theo phương pháp chuẩn hóa diện tích pic bằng HPLC-PDA.
Kết quả: Tạp F và tạp G được tổng hợp với hiệu suất toàn quá trình 64,35% và 64,04%, độ tinh khiết sắc ký của cả 2
sản phẩm đều đạt trên 99%, đủ điều kiện để có thể thiết lập làm chất đối chiếu.
Kết luận: Tổng hợp thành công tạp F và tạp G có độ tinh khiết cao, đủ điều kiện thiết lập làm chất đối chiếu.
Từ khoá: aripiprazol N-oxid, dehydro aripiprazol
Abstract
SYNTHESIS OF IMPURITY F AND G OF ARIPIPRAZOLE
Nguyen Anh Vu, Ta Cong Minh Huy, Ngo Thi Thanh Diep
Background: In Vietnam, aripiprazole is a relatively new drug used to treat bipolar disorder and schizophrenia.
Aripiprazole N-oxide (impurity F) and dehydro aripiprazole (impurity G) are process-related and degradation impurities
of aripiprazole. Current regulations, as outlined by the United States Pharmacopeia 2024, require the testing of these
impurities in both raw materials and finished products. However, Vietnam's reference material bank does not have these
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024
28 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04
impurities available, posing challenges for their analysis. No local studies have yet detailed the synthesis processes for
these impurities, underscoring the need for research to synthesize these impurities with high purity for reference
materials. This is crucial for enhancing the quality assessment of aripiprazole in Vietnam.
Objective: The goal is to synthesize impurities F and G to establish high-purity reference materials.
Materials and Methods: The synthesis of impurities F and G involved oxidation and dehydrogenation reactions of
aripiprazole. Spectroscopic methods were employed for structural characterization, and HPLC-PDA with area
normalization was used to determine purity.
Results: Both impurities F and G were successfully synthesized, yielding 64.35% and 64.04%, respectively, with a
purity exceeding 99%, fulfilling the criteria for reference materials.
Conclusion: The synthesis of aripiprazole N-oxide and dehydro aripiprazole achieves the necessary purity standards
for reference materials, supporting aripiprazole's quality assessment in Vietnam.
Keywords: aripiprazole N-oxide; dehydro aripiprazole
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Aripiprazol là một thuốc điển hình và tương đối mới trong
điều trị tâm thần phân liệt và rối loạn lưỡng cực hiện nay.
Trong các thử nghiệm điều trị dài hạn rối loạn lưỡng cực có
đối chứng, aripiprazol cho thấy có hiệu quả vượt trội so với
haloperidol [1]. DĐVN V hiện nay vẫn chưa có chuyên luận
của aripiprazol, tuy nhiên trong dược điển Mỹ 2024 [2], dược
điển Anh 2024 [3] và dược điển Châu Âu 2024 [4] đã có
chuyên luận nguyên liệu và thành phẩm của hoạt chất này.
Tạp F và tạp G là hai tạp định danh cần phải kiểm soát chặt
chẽ và yêu cầu cần có chất chuẩn đối chiếu trong chỉ tiêu
kiểm nghiệm “tạp chất liên quan”. Tại Việt Nam hiện nay,
hai tạp chuẩn F và G của aripiprazol vẫn chưa có trong ngân
hàng chất chuẩn Quốc gia, do đó trong công tác kiểm nghiệm
nguyên liệu và chế phẩm chứa aripiprazol, các đơn vị phải
đặt mua từ nước ngoài với giá thành cao [5,6], thời gian chờ
đợi kéo dài, gây nhiều bất cập. Trên thế giới, vào năm 2005,
Satyanarayana và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp tạp F và
G của aripiprazol, tuy nhiên hiệu suất tổng hợp tạp G khá
thấp (42,5%), độ tinh khiết sắc ký của cả hai tạp chưa được
kiểm tra, thời gian phản ứng tạo tạp G kéo dài do không sử
dụng chất xúc tác [7]. Trong khi đó, hiện nay trong nước vẫn
chưa có báo cáo nghiên cứu tổng hợp tạp F và tạp G được
công bố chính thức. Trước nhu cầu thực tiễn này, việc nghiên
cứu tổng hợp tạp F và tạp G có độ tinh khiết cao (> 99%)
đủ điều kiện để có thể thiết lập làm chất đối chiếu là rất
cần thiết, đóng góp quan trọng cho công tác kiểm tra chất
lượng cả nguyên liệu và các chế phẩm thuốc chứa
aripiprazol tại Việt Nam.
2. ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Tạp F của aripiprazol: 7-[4-[4-(2,3-Diclorophenyl)-1-
oxidopiperazin-1-yl]butoxy]-3,4-dihydroquinolin-2(1H)-on.
Tạp G của aripiprazol: 7-[4-[4-(2,3-Diclorophenyl)piperazin-
1-yl]butoxy]quinolin-2(1H)-on.
2.1.1. Nguyên liệu, dung môi, hóa chất, trang
thiết bị
Nguyên liệu
Aripiprazol đạt tiêu chuẩn Dược điển Mỹ (USP 41).
Nhà sản xuất: Zhejiang Huahai Pharmaceutical - Trung
Quốc. Số lô 5196-18-022M1. Hàm lượng 100,3% tính
trên chế phẩm khan.
Dung môi, hóa chất
Nước cất, acetonitril (ACN), acid orthophosphoric, natri
1-hexansulfonat đạt tiêu chuẩn dùng cho HPLC. Acid acetic
(AcOH), acid trifluoroacetic (TFA), amoniac (NH3),
cloroform (CF), dicloromethan (DCM), 2,3-dicloro-5,6-
dicyano-1,4-benzoquinon (DDQ), diethyl ether (Et2O),
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024
https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 29
hydro peroxyd (H2O2), methanol (MeOH), natri hydroxyd,
natri sulfat khan, isopropanol, tetrahydrofuran (THF) đạt tiêu
chuẩn phân tích. Silica gel 63 - 200 µm (Merck).
Trang thiết bị
Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao Waters Alliance e2695
kết nối với đầu dò Waters PDA 1998; Cân phân tích Mettler
AE 240; Máy khuấy từ IKA C-Mag HS-10; Máy đo nhiệt độ
nóng chảy Stuart SMP-10; Máy quét nhiệt vi sai TA
Instuments DSC Q20; Máy đo pH Metler Toledo S20; Máy
quang phổ hồng ngoại Shimadzu UV-1990I; Máy cộng
hưởng từ hạt nhân Bruker Advance III. Các dụng cụ thủy tinh
đạt yêu cầu chính xác dùng trong phân tích.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Tổng hợp tạp F
Aripiprazol (2 g, 4,46 mmol) được hòa tan trong 20 ml
DCM, thêm 2,4 ml H2O2 30% và khuấy ở nhiệt độ phòng
trong 24 giờ. Thêm 7,2 ml dung dịch gồm H2O2 và acid
acetic (tỷ lệ 1:2) vào hỗn hợp và để yên trong 24 giờ. Sau đó,
thêm 20 ml nước cất vào hỗn hợp phản ứng rồi khuấy tiếp
trong 30 phút. Lấy lớp hữu cơ, rửa lần lượt với 10 ml H2O
(được điều chỉnh đến pH 8 bằng amoniac) và 10 ml H2O
(được điều chỉnh đến pH 4 bằng acid acetic). Lớp hữu cơ tiếp
tục được khuấy với 20 ml nước cất trong 30 phút, làm khô
bằng natri sulfat khan rồi cô quay trong chân không, thu được
chất rắn màu trắng. Sản phẩm thô được kết tinh lại trong hỗn
hợp ACN và H2O, thu được tinh thể có màu trắng, sấy khô
tinh thể trong 12 giờ ở nhiệt độ 60 oC.
2.2.3. Tổng hợp tạp G
Aripiprazol (2 g; 4,46 mmol) được hòa tan trong 40 ml
THF, nhỏ từ từ 4 ml TFA vào bình phản ứng. Thêm từ từ
DDQ (5,06 g; 22,3 mmol) vào hỗn hợp phản ứng, khuấy đều
ở nhiệt độ phòng trong 16 giờ. Hỗn hợp sau phản ứng được
lọc qua giấy lọc thu được tủa đỏ và dịch lọc. Phần tủa được
hòa tan với 1 ml ACN, kiềm hóa đến pH 9-11 đến khi tủa
hoàn toàn, ly tâm, thu lấy cắn trắng hồng. Phần dịch lọc kiềm
hóa trước khi chiết phân bố với DCM (30 ml/lần x3 lần).
Dịch chiết hữu cơ được rửa với nước cất, làm khan bằng natri
sulfat, cô quay dưới áp suất giảm ở 40 oC, sau đó thu lấy cắn.
Các phần cắn thô được gộp chung và tinh chế bằng sắc ký
cột với dung môi rửa giải DCM : MeOH (100:3) (Hình 1).
Hình 1. Sơ đồ tổng hợp aripiprazol N-oxid (tạp F) và dehydro aripiprazol (tạp G) của aripiprazol
(Tham khảo từ quy trình tổng hợp của Satyanarayana và cộng sự [7], trong đó quy trình tổng hợp tạp G được cải tiến sử dụng thêm
xúc tác TFA, điều kiện phản ứng được khảo sát lại nhằm cải thiện hiệu suất tổng hợp và rút ngắn thời gian phản ứng)
2.2.2. Thử tinh khiết sơ bộ sản phẩm tinh chế
Sản phẩm sau khi tinh chế được kiểm tra độ tinh khiết
bằng nhiệt độ nóng chảy và sắc ký lớp mỏng với 3 hệ
dung môi có độ phân cực khác nhau.
Sắc ký lớp mỏng
Bản mỏng silica gel GF254 (Merck). Mẫu thử được pha
trong MeOH với nồng độ 1 mg/ml. Ba hệ dung môi được sử
dụng lần lượt đối với sản phẩm F là ACN - MeOH (1:1);
Et2O - MeOH (2:3); CF - MeOH (1:20). Ba hệ dung môi
được sử dụng lần lượt đối với sản phẩm G là DCM - MeOH
(20:1); DCM - ACN (1:1); ACN - MeOH (1:1).
2.2.4. Xác định cấu trúc sản phẩm sau tinh chế
Sản phẩm sau khi tinh chế được phân tích bằng các
phương pháp phổ nghiệm (IR, MS, NMR), đồng thời đối
chiếu kết quả phổ nghiệm với tài liệu tham khảo để xác định
cấu trúc.
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024
30 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04
2.2.5. Xác định độ tinh khiết bằng HPLC-PDA
Độ tinh khiết của sản phẩm tinh chế được xác định bằng
phương pháp HPLC quy về 100% diện tích pic. Quy trình
xác định độ tinh khiết bằng kỹ thuật HPLC-PDA được thẩm
định theo hướng dẫn của ICH [8].
2.2.6. Điều kiện sắc ký
Cột sắc ký: Eurospher II C18 (250 x 4,6 mm; 5 µm).
Nhiệt độ cột 35 oC.
Bước sóng phát hiện: 216 nm (đối với tạp F) và 214 nm
(đối với tạp G).
Tốc độ dòng: 1,0 ml/phút.
Thể tích tiêm mẫu: 10 µl.
Pha động: chương trình gradient theo Bảng 1.
Dung dịch A: Acetonitril - 10 mM natri 1-hexansulfonat
pH 2,5 (10:90); Dung dịch B: Acetonitril - 10 mM natri 1-
hexansulfonat pH 2,5 (90:10).
Mẫu thử F và G có cùng nồng độ 50 ppm được pha lần
lượt trong hỗn hợp dung môi ACN - H2O (1:1) và ACN -
MeOH - H2O - CH3COOH (30:10:60:1).
Bảng 1. Chương trình gradient xác định độ tinh khiết của tạp F
và tạp G
Tạp F Tạp G
Thời gian
(phút)
Dung dị
ch
A (%)
Dung dị
ch
B (%)
Thời gian
(phút)
Dung dị
ch
A (%)
Dung dị
ch
B (%)
0 40 60 0 1 99
10 50 50 8 40 60
15 70 30 15 50 50
16 40 60 20 50 50
25 40 60 25 70 30
3. KẾT QUẢ
3.1. Tổng hợp tạp F
Từ aripiprazol (2 g, 4,46 mmol), sau phản ứng thu được
1,70 g sản phẩm thô. Sau khi tinh chế bằng phương pháp
kết tinh lại trong hỗn hợp ACN và H2O, thu được 1,28 g
(2,87 mmol) tinh thể màu trắng hình bông tuyết. Hiệu suất
toàn quá trình đạt 64,35%.
3.2. Tổng hợp tạp G
Từ aripiprazol (2 g, 4,46 mmol), sau phản ứng và tinh chế
bằng phương pháp sắc ký cột với hệ dung môi rửa giải
DCM : MeOH (100:3) thu được 1,275 g (2,856 mmol) bột
tinh thể màu trắng hồng. Hiệu suất toàn quá trình đạt 64,04%.
3.3. Thử tinh khiết sơ bộ sản phẩm tinh chế
Khoảng nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm F và G đo được
lần lượt là 196 - 198 oC và 157 - 158 oC, phù hợp với nhiệt
độ nóng chảy của tạp F [9] và tạp G [10] trong tài liệu tham
khảo. Kết quả khai triển sắc ký lớp mỏng (SKLM) trên ba hệ
dung môi có độ phân cực khác nhau cho thấy mỗi sản phẩm
chỉ cho một vết duy nhất. Sơ bộ kết luận sản phẩm tinh chế
tinh khiết trên SKLM.
3.3.1. Tạp F
ACN - MeOH (1:1), Rf 0,24; Et2O - MeOH (2:3), Rf
0,47; CF - MeOH (1:20), Rf 0,70.
3.3.2. Tạp G
DCM - MeOH (20:1), Rf 0,25; DCM - ACN (1:1), Rf
0,46; ACN - MeOH (1:1), Rf 0,72.
3.4. Xác định cấu trúc
3.4.1. Tạp F
Phổ ATR-FTIR (νmax, cm-1): 1658 (C=O, δ-lactam), 1593
(N-O), 1328 (C-N), 1186 (C-O), 775 (C-Cl).
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 8,00 (s, 1H); 7,23
(dd, 1H, J = 8,0; 1,5 Hz); 7,19 (t, 1H, J = 8 Hz); 7,09
(dd, 1H, J = 8,0; 2,0 Hz); 7,04 (d, 1H, J = 8,5 Hz); 6,51
(dd, 1H, J = 8,5; 2,5 Hz); 6,36 (d, 1H, J = 1,5 Hz); 4,02
(t, 2H, J = 6 Hz); 3,78 – 3,76 (m, 4H); 3,48 – 3,47 (m,
4H); 3,22 – 3,20 (m, 2H); 2,89 (t, 2H, J = 7,5 Hz);
2,60 (t, 2H, J = 7,5 Hz); 2,22 – 2,20 (m, 2H); 1,91 –
1,88 (m, 2H). 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 171,3;
158,3; 149,7; 138,4; 134,2; 128,8; 127,8; 125,8;
119,2; 116,2; 108,7; 102,3; 67,5; 64,4; 45,7; 31,1;
26,6; 24,7; 19,3.
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024
https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.04 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 31
Phổ HRMS-ESI(+) (m/z): [M+H]+ tìm thấy: 464,1514
([M+H]+ lý thuyết: 464,1502), sai số khối: ∆m = 2,5 ppm.
Các đỉnh [M+H]+, [M+2+H]+, [M+4+H]+ được tìm thấy tại
464,1514, 466,1498 và 468,1609 m/z tương ứng, với tỷ lệ
cường độ xấp xỉ 9:6:1, đặc trưng cho các đỉnh phối khổ của
các ion chứa tổ hợp đồng vị 35Cl35Cl, 35Cl37Cl và 37Cl37Cl và
phù hợp với công thức phân tử tạp F chứa hai nguyên tử Cl.
Các dữ liệu phổ thực nghiệm phù hợp với công thức
phân tử, cấu trúc tạp F, và phù hợp với dữ liệu công bố
trong tài liệu tham khảo [7,9] từ đó kết luận: sản phẩm
tinh chế được là tạp F của aripiprazol có công thức phân
tử C23H27Cl2N3O3 và có cấu trúc như Hình 2.
Hình 2. Cấu trúc hóa học của tạp F
3.4.2. Tạp G
Phổ ATR-FTIR (νmax, cm-1): 1655 (C=O, δ-lactam),
1223 (C-N), 1140 (C-O), 777 (C-Cl).
1H-NMR (CDCl3, 500 MHz): δH 12,22 (s, 1H); 7,72 (d,
1H, J = 9,5 Hz); 7,44 (d, 1H, J = 8,5 Hz); 7,15 - 7,11 (m, 2H);
6,95 (dd, 1H, J =7,0; 2,5 Hz); 6,84 (d, 1H, J = 2 Hz); 6,81
(dd, 1H, J = 9,0; 2,5 Hz); 6,54 (d, 1H, J = 9,5 Hz); 4,11 (t,
2H, J = 6,5 Hz); 3,08 (brs, 4H); 2,67 (brs, 4H); 2,52 (t, 2H,
J = 7,5 Hz); 1,91 - 1,86 (m, 2H); 1,78 - 1,72 (m, 2H).
13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): δC 164,9; 161,4; 151,3; 140,8;
140,4; 134,0; 129,0; 127,5; 127,4; 124,6; 118,6; 117,9; 114,2;
112,6; 99,0; 68,2; 58,2; 53,3; 51,3; 27,2; 23,4.
Phổ HRMS-ESI(+) (m/z): [M+H]+ tìm thấy: 446,1389
([M+H]+ lý thuyết: 446,1397), sai số khối: ∆m = 1,8 ppm.
Các đỉnh [M+H]+, [M+2+H]+, [M+4+H]+ tại 446,1389,
448,1201 và 450,1581 m/z, với tỷ lệ cường độ xấp xỉ 9:6:1,
đặc trưng cho các đỉnh phối khổ của các ion chứa tổ hợp
đồng vị 35Cl35Cl, 35Cl37Cl và 37Cl37Cl và phù hợp với công
thức phân tử tạp G chứa hai nguyên tử Cl.
Các dữ liệu phổ thực nghiệm phù hợp với công thức phân
tử, cấu trúc tạp G, và phù hợp với dữ liệu công bố trong tài
liệu tham khảo [11,12], từ đó kết luận: sản phẩm tinh chế
được là tạp G của aripiprazol có công thức phân tử
C23H25Cl2N3O2 và có cấu trúc như Hình 3.
Hình 3. Cấu trúc hóa học của tạp G
3.5. Xác định độ tinh khiết bằng HPLC-PDA
Quy trình xác định độ tinh khiết tạp F và tạp G được
thẩm định các chỉ tiêu: Tính phù hợp hệ thống, tính đặc
hiệu, khoảng tuyến tính, độ lặp lại và độ chính xác
trung gian.
3.5.1. Tính phù hợp hệ thống
Tính phù hợp hệ thống được xác định bằng cách tiêm
lặp lại 6 lần dung dịch tạp F (tạp G) có nồng độ 50 ppm.
Kết quả được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả khảo sát tính phù hợp hệ thống (n = 6)
Giá trị thống kê tR (phút)
S (µV x giây)
T N
Tạp F
Trung bình
10,535 3370351 1,3 27899
RSD (%) 0,22 0,25 0 0,94
Tạp G
Trung bình
15,628 4421806 1,4 54733
RSD (%)
0,64 0,21 1,02 1,71
RSD của các thông số thời gian lưu (tR), diện tích pic
(S), hệ số kéo đuôi (T) và số đĩa lý thuyết (N) đều nhỏ
hơn 2%. Hệ số kéo đuôi (T) của pic tạp F và tạp G đều
nằm trong khoảng 0,8-1,5. Như vậy các quy trình đạt
yêu cầu về tính phù hợp hệ thống.
3.5.2. Tính đặc hiệu
Kết quả khảo sát tính đặc hiệu (Hình 4) cho thấy sắc
ký đồ mẫu trắng không xuất hiện pic có thời gian lưu
tương đương với thời gian lưu của pic tạp F và tạp G
trong sắc ký đồ mẫu thử. Sắc ký đồ các mẫu phân hủy
xuất hiện các pic phân hủy và tách hoàn toàn với pic tạp
F và tạp G. Pic tạp F và tạp G đạt độ tinh khiết theo phổ
UV-Vis. Như vậy, quy trình đạt yêu cầu về độ đặc hiệu.