Nghiên cứu tổng hợp molnupiravir từ cytidin

Chuyên khảo phân tích Kl hup nghiên cứu tổng hợp molnupiravir từ cytidin, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Trương Thị Kim Lương
• Người hướng dẫn: GS. TS. Nguyễn Đình Luyện
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Molnupiravir Từ Cytidin
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1.2. DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1.3. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1.4. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.5. TỔNG QUAN VỀ MOLNUPIRAVIR
• 1.5.1. Đặc điểm chung
• 1.5.2. Tính chất dược động học
• 1.5.3. Tính chất dược lực học
• 1.5.4. Liều dùng và cách dùng
• 1.5.5. Tác dụng không mong muốn
• 1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MOLNUPIRAVIR
• 1.6.1. Quy trình tổng hợp molnupiravir của Đại học Emory
• 1.6.2. Quy trình tổng hợp molnupiravir của R. Dey và cộng sự
• 1.6.3. Quy trình tổng hợp molnupiravir của N. Vasudevan và cộng sự
• 1.6.4. Quy trình tổng hợp molnupiravir của G. Ahlqvist và cộng sự
• 1.6.5. Quy trình tổng hợp molnupiravir của D. Snead và cộng sự
• 1.6.6. Quy trình tổng hợp molnupiravir của V. Gopalsamuthiram và cộng sự
• 1.6.7. Quy trình tổng hợp molnupiravir của T. Hu và cộng sự
• 1.6.8. Quy trình tổng hợp molnupiravir của T. Benkovics và cộng sự
• 1.6.9. Phân tích định hướng tổng hợp molnupiravir từ cytidin
• 1.7. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG
• 1.7.1. Nguyên liệu và thiết bị
• 1.7.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.7.3. Tổng hợp hóa học
• 1.7.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến một số phản ứng quan trọng
• 1.7.5. Kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối cùng tổng hợp được
• 1.7.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7.7. Tổng hợp hóa học
• 1.7.8. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được
• 1.7.9. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được
• 1.8. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 1.8.1. Kết quả thực nghiệm
• 1.8.2. Tổng hợp muối 4-amino-l-((3aR,4R,6R,6aR)-6-(hydroxymethyl)-2,2-dimethyltetrahydrofuro[3,4-d][1,3]dioxol-4-yl)pyrimidin-2(1H)-one (1) sulfat (2)
• 1.8.3. Tổng hợp dẫn chất ((3aR,4R,6R,6aR)-6-(4-amino-2-oxopyrimidin-1(2H)-yl)-2,2-dimethyltetrahydrofuro[3,4-d][1,3]dioxol-4-yl)methyl isobutyrat (3)
• 1.8.4. Xác định cấu trúc các chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ
• 1.8.4.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)
• 1.8.4.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS)
• 1.8.4.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 1.8.5. Bàn luận về các phản ứng tổng hợp hóa học
• 1.8.6. Bàn luận về kết quả phân tích phổ và cấu trúc các chất
• 1.9. KẾT LUẬN VỀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tổng hợp molnupiravir từ cytidin

Nghiên cứu tổng hợp molnupiravir từ cytidin đã thu hút sự chú ý lớn trong bối cảnh đại dịch COVID-19. Molnupiravir là một loại thuốc kháng virus có khả năng ức chế sự phát triển của virus SARS-CoV-2. Việc tìm kiếm quy trình tổng hợp hiệu quả từ cytidin không chỉ giúp giảm chi phí mà còn tăng khả năng sản xuất thuốc. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một quy trình tổng hợp đơn giản và hiệu quả từ nguyên liệu đầu vào là cytidin.

1.1. Đặc điểm và tính chất của molnupiravir

Molnupiravir có công thức phân tử C13H19N3O7 và là một dẫn xuất của cytidin. Nó có tính chất dược động học đặc biệt, cho phép hấp thu nhanh chóng và phân bố rộng rãi trong cơ thể. Tính chất này giúp molnupiravir phát huy hiệu quả trong việc điều trị COVID-19.

1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển molnupiravir

Từ năm 2013, nghiên cứu về molnupiravir đã được khởi động với mục tiêu phát triển thuốc kháng virus. Đến nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng molnupiravir có hiệu quả trong việc giảm nguy cơ nhập viện và tử vong ở bệnh nhân COVID-19. Việc tổng hợp từ cytidin đang mở ra hướng đi mới cho việc sản xuất thuốc này.

II. Vấn đề và thách thức trong tổng hợp molnupiravir

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về tổng hợp molnupiravir, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quy trình sản xuất. Hiệu suất tổng hợp từ uridin còn thấp, và chi phí sản xuất cao. Việc chuyển sang sử dụng cytidin có thể giải quyết một phần vấn đề này, nhưng vẫn cần nghiên cứu thêm để tối ưu hóa quy trình.

2.1. Hiệu suất và chi phí sản xuất

Hiệu suất tổng hợp từ uridin chỉ đạt khoảng 17%, điều này làm tăng chi phí sản xuất. Việc tìm kiếm quy trình tổng hợp từ cytidin với hiệu suất cao hơn là một thách thức lớn.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình tổng hợp

Nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, và loại dung môi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp molnupiravir. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các điều kiện tối ưu cho quy trình này.

III. Phương pháp tổng hợp molnupiravir từ cytidin

Nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp molnupiravir từ cytidin. Các phương pháp này không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Một số quy trình tiêu biểu đã được thực hiện và cho thấy kết quả khả quan.

3.1. Quy trình tổng hợp từ N. Vasudevan và cộng sự

Quy trình này sử dụng cytidin làm nguyên liệu chính và đã đạt được hiệu suất cao hơn so với các phương pháp trước đó. Các bước trong quy trình được tối ưu hóa để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn.

3.2. Quy trình tổng hợp từ G. Ahlqvist và cộng sự

Nghiên cứu của G. Ahlqvist đã chỉ ra rằng việc sử dụng các chất xúc tác phù hợp có thể cải thiện đáng kể hiệu suất tổng hợp molnupiravir từ cytidin. Quy trình này đã được thử nghiệm và cho kết quả khả quan.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy rằng việc tổng hợp molnupiravir từ cytidin không chỉ khả thi mà còn mang lại hiệu quả cao. Các sản phẩm tổng hợp đã được kiểm tra và xác nhận tính chất dược lý, mở ra cơ hội ứng dụng trong điều trị COVID-19.

4.1. Phân tích độ tinh khiết và cấu trúc sản phẩm

Các sản phẩm tổng hợp đã được phân tích bằng phương pháp phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) để xác định độ tinh khiết và cấu trúc. Kết quả cho thấy các sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng cao.

4.2. Tính hiệu quả của molnupiravir trong điều trị COVID 19

Nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng molnupiravir có khả năng giảm triệu chứng và thời gian điều trị cho bệnh nhân COVID-19. Điều này khẳng định giá trị của việc tổng hợp molnupiravir từ cytidin.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp molnupiravir từ cytidin đã mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc kháng virus. Các kết quả đạt được không chỉ có giá trị trong điều trị COVID-19 mà còn có thể áp dụng cho các loại virus khác trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện quy trình và nâng cao hiệu suất sản xuất.

5.1. Tương lai của nghiên cứu molnupiravir

Với những kết quả khả quan, nghiên cứu về molnupiravir sẽ tiếp tục được mở rộng. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và đánh giá tính an toàn của sản phẩm.

5.2. Ứng dụng trong điều trị các bệnh virus khác

Ngoài COVID-19, molnupiravir có thể được nghiên cứu để điều trị các bệnh do virus khác. Điều này mở ra cơ hội lớn cho việc phát triển các loại thuốc kháng virus mới trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Đại dịch COVID-19 toàn cầu đang có những tác động tàn khốc đến sức khỏe con người và sự phát triển kinh tế. Đến nay, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã nhận được báo cáo về hon 535 triệu trường họp được xác nhận nhiễm COVID-19, với hon 6 triệu trường họp tử vong. Tống số hơn 11 triệu liều vắc-xin đã được tiêm vào ngày 17 tháng 6 năm 2022 [19]. Bất chấp sự sẵn có của vắc-xin, nhu cầu cần một thuốc kháng virus có hoạt tính mạnh chống lại SARS-CoV2- nguyên nhân gây ra đại dịch COVID-19, vẫn là một vấn đề cấp bách vì hàng triệu người bị suy giảm miễn dịch và có thể không có thiết bị bảo vệ đầy đủ đế đáp ứng miễn dịch sau khi tiêm chủng [13].

Vào ngày 01 tháng 10 năm 2021, có thông báo rằng molnupiravir, một loại thuốc do Merck và Ridgeback Biotherapeutics họp tác phát triển, có thể làm giảm đáng kể nguy cơ nhập viện hoặc tử vong ở những bệnh nhân bị COVID-19 mức độ nhẹ hoặc trung bình đã thu hút sự chú ý rộng rãi [21]. Theo những người tham gia với dữ liệu giải trình tự virus có sẵn (khoảng 40% số người tham gia), molnupiravir cho thấy hiệu quả nhất quán giữa các biến thể virus Gamma, Delta và Mu [21], [15]. Vào ngày 4 tháng 11 năm 2021, molnupiravir đã được Cơ quan Quản lý Thuốc và Sản phẩm Chăm sóc Sức khỏe Vương quốc Anh (MHRA) phê duyệt để điều trị bệnh nhân COVID-19 từ nhẹ đến trung bình, trở thành loại thuốc kháng COVID-19 đường uống đầu tiên trên thế giới. Vào ngày 23 tháng 12 năm 2021, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đà ban hành Giấy phép Sử dụng Khẩn cấp (EUA) cho molnupiravir để điều trị cho người lớn có nguy cơ cao với COVID-19 từ nhẹ đến trung bình [15].

Ở Việt Nam, Bộ Y tế khuyến cáo sử dụng Molnupiravir cho bệnh nhân COVĨD-19 người lớn 18 tuổi trở lên mức độ nhẹ đến trung bình và có ít nhất một yếu tố nguy cơ làm bệnh tiến triển nặng [1]. Việc phát hiện và phát triển ban đầu của molnupiravir bắt đầu vào năm 2013, nhằm mục đích tìm ra một loại thuốc kháng vi-rút đường uống để điều trị bệnh nhiễm virus viêm não [15]. Các nhà nghiên cứu đại học Emory sau đó đã tống hợp thành công molnupiravir từ uridin nhưng hiệu suất còn thấp và giá thành cao [12]. Các hướng đi sau này bắt đầu mở rộng phát triển việc tổng họp qua cytidin, một nguyên liệu đầu vào giá thành rẻ hơn và phổ biến hơn uridin.

Với mục tiêu tìm ra quy trình tồng họp molnupiravir đơn giản, an toàn và có thể ứng dụng ở quy mô lớn hơn từ cytidin, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tống họp molnupiravir từ ctydin” với mục tiêu: Tổng hợp được molnupiravir ở quy mô phòng thí nghiêm bằng nguyên liệu đầu vào cytỉdỉn. Tổng quan về molnupiravir 1. Đặc điểm chung J Tên hóa học: [(27?, 35, 47?, 57?)- 3,4- dihydroxy- 5- [4- (hydroxyamino ) -2- oxopyrimidin-1-yl] oxolan-2-yl] metyl 2-methylpropanoat [17]. J Công thức cấu tạo (Hình 1.

Công thức cấu tạo của molnupiravir J Công thức phân tử: C13H19N3O7. Phân tử khối: 329,31 đvC [17]. Tỉnh chất lí hóa J Cảm quan: Bột màu trắng đến trắng nhạt [7]. J Nhiệt độ nóng chảy: 158-160°C [6].

v' Độ tan: Molnupiravir tan tự do trong metanol, tan tốt trong ethanol tuyệt đối, ít tan trong acetonitril và nước. Nó không tan trong diclorometan và n-hexan [17]. Tính acid, base: pKai, pKa2, pKa3 lần lượt là 2,2; 10,2; 12,0 [7]. V Hệ số phân tán: log D = 0,46 (pH 7) [7].

'C Tính hút ẩm: Molnupiravir không có tính hút ấm với độ ẩm chênh lệch 0,1% ở 95% RH và 25°c [7]. Biệt dược Lagevrio® viên nang cứng 200 mg do tập đoàn dược phẩm đa quốc gia Merck của Mỹ sản xuất. Mỗi viên nang cứng chứa 200 mg molnupiravir [20]. Tại Việt Nam, Bộ Y tế đã có Quyết định số 69/QĐ-QLD cấp giấy đăng ký lưu hành có điều kiện đối với 03 thuốc chứa hoạt chất Molnupiravir sản xuất trong nước, cụ thể: Thuốc Molnupiravir 200mg của Công ty CP Hóa- Dược phẩm Mekophar; Molnupiravir 400mg của Công ty TNHH Liên doanh StellaPharm; Molnupiravir 400mg của Công ty cổ phần dược phẩm Boston Việt Nam [2].

Tỉnh chất dược động học Molnupiravir là dạng ester 5’-isobutyrat của TV-hydroxycytidin (NHC) bị thủy phân thành NHC trước khi đến hệ tuần hoàn. Dược động học của NHC tương tự nhau ở những người khỏe mạnh và bệnh nhân bị COVID-19 [20]. 2 Hấp thu Sau khi uống 800 mg molnupiravir mỗi ngày hai lần, thời gian trung bình để nồng độ NHC trong huyết tương đạt đỉnh (T max) là 1,5 giờ. Anh hưởng của thức ăn đến sự hấp thụ qua đường miệng Ớ những người khỏe mạnh, việc sử dụng một liều molnupiravir 200 mg duy nhất với bữa ăn giàu chất béo làm giảm 35% nồng độ đỉnh NHC (C max), AƯC không bị ảnh hưởng đáng kể [20].

Phân bố Molnupiravir, NHC và dẫn chất triphosphat tương ứng của nó (NHC-TP) được định lượng trong một số mô (phối, lá lách, thận, gan, tim và não) của chuột nhắt, chuột cống, chó, khỉ và chồn sau khi uống một hoặc nhiều liều molnupiravir. Nói chung, molnupiravir hoặc không được phát hiện hoặc ở gần giới hạn phát hiện trong các mô này. NHC và NHC-TP được quan sát thấy trong tất cả các mô và sự phơi nhiễm của chúng phụ thuộc vào liều lượng. Ở hầu hết các loài, NHC-TP thường có mức độ phơi nhiễm cao nhất ở phổi và lá lách, và mức độ thấp nhất trong não [7].

Liên kết protein huyết tương: Sự gắn kết với protein huyết tương của molnupiravir không được đánh giá vì nó không bền trong huyết tương [20]. Chuyển hóa Trong nước tiểu người sau khi uống molnupiravir, NHC, cytidin và uridin đã được phát hiện. Tất cả đều thề hiện sự gia tăng nồng độ phụ thuộc vào liều lượng, cho thấy rằng một số lượng pyrimidin nội sinh có nguồn gốc từ liều uống của molnupiravir. Nhìn chung, phần lớn liều liên quan đến molnupiravir ở động vật và người được chuyển đổi thành NHC, NHC-TP và (hoặc cuối cùng thành) uridin hoặc cytidin sau đó trộn với nhóm nucleosid nội sinh [7].

Thải trừ Molnupiravir có thời gian bán thải trung bình là 3,3 giờ. Thải trừ chủ yếu qua nước tiểu dưới dạng NHC với tỉ lệ <4% đối với nhừng người khỏe mạnh [20]. Cơ chế tác dụng Enzym ARN polymerase phụ thuộc ARN (RdRp ) là một enzym xúc tác quá trình sao chép ARN từ khuôn mẫu ARN. Cụ thể, nó xúc tác tổng họp sợi ARN bổ sung cho một khuôn mẫu ARN nhất định.

Điều này trái ngược với các ARN polymerase phụ thuộc ADN điển hình, mà tất cả các sinh vật sử dụng để xúc tác quá trình phiên mã ARN từ khuôn mẫu ADN. RdRp là một protein thiết yếu được mã hóa trong bộ gen của hầu hết các virus, bao gồm cả SARS-CoV-2 [3]. Molnupiravir là một chất tương tự ribonucleosid có chức năng kháng virus, hoạt động rộng. Molnupiravir bị thủy phân bởi các esterase trong hoặc sau khi hấp thu để đưa NHC vào hệ tuần hoàn, bên trong tế bào, NHC được phosphoryl hóa thành 3 NHC-TP, và hoạt động như một chất nền thay thế cạnh tranh với RdRp.

NHC-TP có thể kết hợp với guanosin hoặc adenosin, và do đó có thể thay thế cho cytidin triphosphat (CTP) hoặc uridin triphosphat (ƯTP) tương ứng. Điều này dẫn đến sự tích tụ đột biến ở bộ gen virus với mỗi chu kỳ nhân lên của virus, được gọi là cơ chế tai biến lỗi hoạt động. Kết quả, sự gia tốc phân rã của virus dẫn đến sự tuyệt chủng của chúng, bằng cách tăng tỷ lệ đột biến vượt quá ngưỡng mà virus có thế nhân lên [7]. Tỉnh chắt dược • học • Khả năng kháng thuốc: Không có sự thay thế acid amin nào trong SARS-CoV- 2 liên quan đến kháng NHC đã được xác định trong các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 2 đánh giá molnupiravir đế điều trị COVID-19.

Các nghiên cứu đế đánh giá sự lựa chọn kháng NHC với SARS-CoV-2 trong nuôi cấy tế bào vẫn chưa được hoàn thành [20]. Chỉ định Molnupiravir dùng cho bệnh nhân co VID-19 người lớn 18 tuổi trở lên mức độ nhẹ đến trung bình và có ít nhất một yếu tố nguy cơ làm bệnh tiến triển nặng. Thuốc sử dụng trong vòng 5 ngày kể từ khi khởi phát các triệu chứng hoặc có kết quả xét nghiệm dương tính. Bệnh nhân cần nhập viện đà được khởi trị molnupiravir trước đó có thể tiếp tục sử dụng thuốc để hoàn thành phác đồ điều trị 5 ngày tùy theo quyết định của bác sĩ điều trị [1].

Chú ý: Không khuyến cáo sử dụng cho phụ nữ có thai, phụ nữ cho con bú, trẻ em dưới 18 tuổi do quan ngại nguy cơ độc tính trên thai nhi, trên xương, sụn của thuốc. Phụ nữ có khả năng mang thai, phụ nữ trong độ tuổi sinh sản nên sử dụng biện pháp tránh thai phù hợp và có hiệu quả trong quá trình điều trị và trong vòng 4 ngày sau khi sử dụng liều molnupiravir cuối cùng. Đối với nam giới trong độ tuổi sinh sản sử dụng biện pháp tránh thai phù hợp và hiệu quả trong thời gian điều trị và ít nhất 3 tháng sau liều molnupiravir cuối cùng [ 1 ]. Liều dùng và cách dùng: Liều khuyến cáo: 800 mg (bốn viên nang 200 mg) uống mỗi 12 giờ trong 5 ngày.

Chưa xác định được tính an toàn và hiệu quả của molnupiravir khi dùng trong thời gian dài hon 5 ngày [1], [20]. Liều bị bỏ lỡ: Nếu bệnh nhân bỏ lờ một liều trong vòng 10 giờ kể từ thời điểm thường dùng thuốc, bệnh nhân nên uống càng sớm càng tốt và tiếp tục lịch dùng thuốc bình thường. Neu bệnh nhân bỏ lờ một liều trong hơn 10 giờ, bệnh nhân không nên dùng liều đã quên và thay vào đó hãy dùng liều tiếp theo vào thời gian đà định. Bệnh nhân không nên tăng gấp đôi liều để bù cho liều đã quên [20].

Tác dụng không mong muốn Trong một phân tích của thử nghiệm giai đoạn 3 với các đối tượng bị COVID- 19 từ nhẹ đến trung bình được điều trị bằng molnupiravir (n = 386), các phản ứng có hại phổ biến nhất (>1% đối tượng) được báo cáo trong quá trình điều trị và trong 14 ngày sau liều cuối cùng là tiêu chảy (3%), buồn nôn (2%), chóng mặt (1%) và đau đầu (1%), tất cả đều ở mức độ 1 (nhẹ) hoặc độ 2 (trung bình) [20]. Các phương pháp tổng họp molnupiravir nh2 nh2 NH. HnSO Aceton N N 2,2-dimethoxypropan N N VO o HO (L? HỔ 'OH ^. Cytidin o 2 y ch3 (1) Novozym 43Í o h3c NH2OH 1,4-dioxan IPA NH2 NHOH NHOH o O NHịOH.IPA o Ns-N ỴO HCOOH V O H3C h3c OH o OH HO CH3 HO ch3 CH3 CH3 6 Molnupiravir(5) 4 nh2oh imidazol IPA NH2OH,HOAc HDMS, NHọOH NHOH Novozym 435 o 1,4-dioxan o N^.