Khóa luận Dược sĩ: Quy trình tạo muối Thioctat Trometamol - Nguyễn Thịnh Khang

Khóa luận Dược sĩ trình bày quy trình tạo muối thioctat trometamol 200g/mẻ, gồm phương pháp tổng hợp, kết quả phân tích và bàn luận chuyên sâu.

• Tác giả: Nguyễn Thịnh Khang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Hải
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược Sĩ
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Tạo Muối Thioctat Trometamol Quy Mô 200g/Mẻ
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Muối Thioctat Trometamol và Ứng dụng Dược lí

Muối thioctat trometamol (T-ALA) là một hợp chất dược phẩm quan trọng được tạo thành từ sự kết hợp giữa acid thioctic (alpha lipoic acid) và trometamol. Đây là một chất hoạt động mạnh với khả năng chống oxy hóa vượt trội, được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh liên quan đến stress oxy hóa. Công thức hóa học của muối thioctat trometamol cho phép nó dễ dàng hòa tan trong nước, cải thiện độ sinh khả dụng và hiệu quả điều trị so với các dạng bào chế khác. Tác dụng dược lí của muối này bao gồm bảo vệ tế bào thần kinh, hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường biến chứng thần kinh, và cải thiện chức năng gan. Hiện nay, sản phẩm này đang được ứng dụng trong nhiều loại bào chế dược phẩm trên thị trường toàn cầu, đặc biệt là ở các nước phát triển.

1.1. Cấu trúc hóa học và Tính chất Vật lí của Muối Thioctat Trometamol

Muối thioctat trometamol có cấu trúc phân tử độc đáo với nhóm thiol hoạt động và bộ khung trometamol. Các tính chất vật lí bao gồm: khối lượng phân tử khoảng 345 g/mol, độ hòa tan cao trong nước ở pH trung tính, và màu sắc trắng có xu hướng hơi vàng nhạt. Ổn định hóa học của muối này phụ thuộc vào điều kiện bảo quản, đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm. Cấu trúc phân tử cho phép nó dễ dàng xuyên qua các rào cản sinh học, nâng cao hiệu quả trị liệu.

1.2. Tác dụng Dược lí và Ứng dụng Lâm sàng

Muối thioctat trometamol thể hiện nhiều tác dụng dược lí đáng kể bao gồm chống oxy hóa, chống viêm, và bảo vệ thần kinh ngoại vi. Trong lâm sàng, sản phẩm này được chỉ định cho bệnh nhân mắc bệnh đái tháo đường có biến chứng neuropathy, các rối loạn gan, và stress oxy hóa mãn tính. Hiệu suất lâm sàng được chứng minh qua các thử nghiệm lâm sàng, cho thấy cải thiện đáng kể các triệu chứng thần kinh và tăng chất lượng cuộc sống bệnh nhân.

II. Quy trình Tạo Muối Thioctat Trometamol quy mô 200g mẻ Các Bước Chính

Quy trình tạo muối thioctat trometamol quy mô 200g/mẻ là một công trình nghiên cứu phức tạp yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các tham số phản ứng. Phương pháp tổng hợp được lựa chọn dựa trên nền tảng của các nghiên cứu tiền đề, tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm ổn định. Quy trình này được chia thành nhiều giai đoạn: chuẩn bị nguyên liệu, phản ứng tổng hợp, sàng lọc, kết tinh, và kiểm định chất lượng. Mỗi giai đoạn đều có những yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn dược điển Việt Nam và các chuẩn mực quốc tế khác.

2.1. Nguyên vật liệu và Thiết bị Cần thiết

Để thực hiện quy trình tạo muối thioctat trometamol quy mô 200g, cần chuẩn bị đầy đủ nguyên vật liệu chất lượng cao như acid thioctic (API), trometamol, và các dung môi hóa học (etyl acetat, methanol). Thiết bị thí nghiệm bao gồm: lò nung, máy khuấy từ, bộ lọc, máy quay li tâm, và các dụng cụ đo lường chính xác. Tất cả nguyên liệu phải tuân thủ tiêu chuẩn Hóa chất Tiêu chuẩn Phân tích (AR) hoặc tương đương để đảm bảo độ tinh khiết.

2.2. Các Bước Phản ứng và Điều kiện Tối ưu

Phản ứng tổng hợp được tiến hành ở nhiệt độ kiểm soát (thường 40-60°C) dưới điều kiện khí trơ (nitơ) để ngăn chặn oxy hóa. Tỷ lệ mol giữa acid thioctic và trometamol là 1:1, thời gian phản ứng từ 2-4 giờ tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Sử dụng dung môi thích hợp như THF hoặc etyl acetat để tăng tốc độ phản ứng. Khuấy liên tục để đảm bảo phản ứng diễn ra đồng nhất.

III. Phương pháp Kiểm định và Xác định Hàm lượng

Kiểm định muối thioctat trometamol quy mô 200g/mẻ được thực hiện qua nhiều phương pháp phân tích hiện đại. Phổ FTIR xác định các nhóm chức năng và tính tinh khiết cơ bản. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (¹H-NMR, ¹³C-NMR) cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc phân tử. Phương pháp HPLC (sắc ký lỏng hiệu năng cao) là kỹ thuật chính để định lượng hàm lượng chất hoạt động, cho phép xác định độ tinh khiết với độ chính xác cao (>99%) và độ lặp lại tốt. Phổ khối lượng (ESI-MS) xác nhận khối lượng phân tử và cấu trúc của sản phẩm. Phân tích XRD kiểm tra độ kết tinh của sản phẩm cuối cùng, đảm bảo chất lượng ổn định.

3.1. Phương pháp HPLC Kỹ thuật Định lượng Chính

HPLC là phương pháp phân tích hiệu năng cao được sử dụng để định lượng hàm lượng muối thioctat trometamol với độ chính xác cao. Điều kiện sắc ký bao gồm: cột C18, pha động là hỗn hợp metanol và nước theo tỷ lệ thích hợp, tốc độ dòng 1 mL/phút. Thời gian lưu (tR) được xác định và sử dụng làm tiêu chuẩn tham khảo. Phương pháp này cho phép phát hiện các tạp chất và đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm một cách chính xác.

3.2. Phương pháp Phổ học và Xác định Cấu trúc

Phổ FTIR cung cấp cái nhìn tổng quan về các nhóm chức năng có mặt trong phân tử. Phổ NMR (cả ¹H-NMR và ¹³C-NMR) cho phép xác định cấu trúc hóa học chi tiết, bao gồm độ chuyển dịch hóa học (δ) và hằng số tương tác (J). Phổ khối lượng ESI-MS xác nhận khối lượng phân tử chính xác. Kết hợp các phương pháp này cung cấp đủ thông tin để xác nhận danh tính và độ tinh khiết của muối thioctat trometamol.

IV. Đánh giá Chất lượng Sản phẩm và Ổn định Hóa học

Đánh giá chất lượng của muối thioctat trometamol quy mô 200g/mẻ bao gồm nhiều tiêu chí quan trọng. Độ tinh khiết được xác định thông qua HPLC với tiêu chuẩn >98%. Hàm lượng muối hoạt động phải nằm trong khoảng 99-101% theo tiêu chuẩn dược điển. Ổn định hóa học của sản phẩm được kiểm tra dưới các điều kiện bảo quản khác nhau (nhiệt độ phòng, 4°C, 40°C) trong một khoảng thời gian nhất định. Độ ẩm được kiểm soát dưới 2% để ngăn chặn sự phân hủy. Tạp chất liên quan được giám sát, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép. Những tiêu chí này đảm bảo rằng sản phẩm an toàn, hiệu quả, và phù hợp với tiêu chuẩn dược điển quốc tế.

4.1. Tiêu chí Chất lượng và Kiểm soát Quy trình

Kiểm soát chất lượng quy trình bao gồm kiểm tra hiệu suất phản ứng, xác định hàm lượng sản phẩm, và phân tích độ tinh khiết. Mỗi mẻ sản phẩm phải đạt các tiêu chuẩn được xác định sẵn trước khi được phê duyệt. Độ lặp lại của quy trình được đánh giá thông qua việc lặp lại thí nghiệm nhiều lần, xác nhận tính ổn định và tái hiện được của phương pháp. Sử dụng sơ đồ kiểm soát để theo dõi các tham số quan trọng và phát hiện sớm bất kỳ sự lệch chuẩn nào.

4.2. Ổn định Hóa học và Điều kiện Bảo quản

Ổn định hóa học của muối thioctat trometamol phụ thuộc vào điều kiện bảo quản thích hợp. Sản phẩm cần được bảo quản ở nhiệt độ 2-8°C hoặc nhiệt độ phòng (20-25°C) trong các vial nêu vặn kín, tránh ánh sáng trực tiếp. Độ ẩm tương đối trong môi trường bảo quản phải dưới 60% để ngăn chặn quá trình phân hủy và tạp chất mới. Thời gian bảo quản ổn định thường là 24-36 tháng tùy thuộc vào điều kiện. Định kỳ kiểm tra hàm lượng và độ tinh khiết của sản phẩm bảo quản để xác nhận độ ổn định trong suốt thời gian sử dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tổng quan về acid thioctic 1. Cấu trúc hóa học − Cấu trúc hóa học của acid thioctic được minh họa bằng Hình 1.1 dưới đây: Hình 1. Cấu trúc hóa học của acid thioctic − Tên IUPAC: acid 5-[(3RS)-1,2-dithiolan-3-yl]pentanoic [12] − Công thức phân tử: C8H14O2S2 [12] − Khối lượng phân tử: 206,3 đvC [12] − Một số tên gọi khác: acid alpha lipoic (ALA), acid lipoic (LA), acid thioctic, 6,8- dithiooctanoic acid, DL-α-lipoic acid, DL-6,8-thioctic acid [12] − Thành phần khối lượng các nguyên tố (m): C (46.

Tính chất vật lý − Cảm quan: dạng bột hoặc tinh thể màu vàng, trơn chảy kém [12]. − Độ tan: ALA rất kém tan trong nước (khoảng 1,214 mg/mL ở 25℃), tan rất tốt trong dimethyl fornamid, ethanol, methanol, cloroform (khoảng 100 mg/mL ở 25℃) [8], [13]. − ALA có hai dạng đồng phân quang học là (R) và (S) (Hình 1.2) do phân tử ALA có một trung tâm bất đối xứng tại vị trí số ba của vòng dithiolan. Nguyên liệu ALA tổng hợp tồn tại dưới dạng racemic.

− Về mặt cấu trúc, ALA được đặc trưng bởi vòng năm cạnh chứa hai nguyên tử lưu huỳnh (Hình 1. Do đó có bước sóng hấp thụ UV và có bược sóng cực đại tại 330 nm (Phụ lục 1) [14]. Đồng phân quang học (R) và (S) của acid thioctic 1. Tính chất hóa học − Tính chất của nhóm carboxylic: Acid thioctic có chứa nhóm acid carboxylic (Hình 1.3) nên có phản ứng đặc trưng với base (hydroxyd kim loại kiềm, base amin, acid amin, …) tạo muối hoặc phản ứng với alcol tạo ester, phản ứng với ure tạo amid [10], [15], [16].

Các vùng cấu trúc của phân tử acid thioctic − Tính chất của vòng 1,2-dithiolan: Khi tiếp xúc với tia cực tím trong dung dịch trung tính, vòng 1,2-dithiolan có thể trải qua quá trình quang phân, dẫn đến phản ứng trùng [14]. Hiện tượng này được lý giải bởi sự phân hạch quang hóa của liên kết disulfid, tạo thành các gốc thiyl. Tuy nhiên, trong môi trường ethanol acid hóa, quá trình quang phân không dẫn đến phản ứng trùng hợp mà thay vào đó gây phá hủy vòng 1,2-dithiolan (chất 1, Sơ đồ 1. Mặc dù bản chất của sản phẩm cuối cùng (chất 2) chưa được làm rõ, thông tin trong tài liệu [14] cho thấy các gốc dithiyl sinh ra từ quá trình quang phân có thể phản ứng với dung môi, hình thành chất 2.

Sự biến đổi của chất này vẫn tiếp tục ngay cả khi không có ánh sáng. Sơ đồ phản ứng quang phân vòng 1,2-dithiolan Khi bị tác động bởi nhiệt độ cao vượt quá điểm nóng chảy (60-62℃) hoặc tiếp xúc lâu với ánh sáng, acid thioctic (ALA) có thể bị phân hủy, dẫn đến sự mở vòng 1,2-dithiolan và tạo ra các gốc thiyl. Các gốc này có tính phản ứng mạnh, liên kết với nhau và hình thành các chuỗi polyme với mức độ trùng hợp khác nhau. Quá trình này diễn ra thông qua cơ chế gốc tự do, trong đó ánh sáng hoặc nhiệt làm đứt liên kết disulfid, góp phần thúc đẩy phản ứng polyme hóa.

Sơ đồ phản ứng trùng hợp vòng 1,2-dithiolan Các liên kết trong polyme của acid thioctic (ALA) có thể bị cắt đứt, giải phóng monome ban đầu nhờ tác động của kẽm và acid hoặc natri borohydrid [14]. Cơ chế phản ứng liên quan đến sự chuyển vị nucleophilic của ion mercaptid, giúp phá vỡ liên kết disulfid trong cấu trúc polyme. Trên thực tế, quá trình hồi phục monome từ polyme thường được áp dụng, vì trong một số quá trình tổng hợp ALA, lượng tạp polyme sinh ra vượt quá sản phẩm cuối. Sơ đồ phản ứng cắt đứt liên kết polyme được minh họa trong Sơ đồ 1.

Sơ đồ phản ứng cắt liên kết polyme nhờ tác nhân khử hóa 4 Vòng 1,2-dithiolan dễ bị oxy hóa khi gặp các tác nhân oxy hóa như không khí hoặc các chất oxy hóa sử dụng trong quá trình sản xuất, ngoài ra vòng disulfid năm cạnh có tốc độ và nguy cơ oxy hóa cao hơn nhiều lần so với vòng disulfid sáu cạnh và bảy cạnh [14]. Đã có báo cáo cho rằng vòng 1,2-dithiolan (chất 1) nhanh chóng bị oxy hóa thành mono- sulfoxid (chất 3) với sự có mặt của kẽm tetraphenylporphin hoặc amoni persulfat (Sơ đồ 1. Sơ đồ phản ứng oxy hóa vòng 1,2-dithiolan Mặc dù chưa có kết luận chắc chắn về vị trí nguyên tử lưu huỳnh bị oxy hóa. Tuy nhiên, góc quay cực của hợp chất sulfoxid của (+)-acid thioctic, có giá trị gần tương đương với chất 3 khiến nguyên tử lưu huỳnh gắn với C-8 của khung acid octanoic có khả năng chịu tác động oxy hóa cao.

Nếu nguyên tử lưu huỳnh gắn với C-6 (S-2) của khung acid octanoic bị oxy hóa, sự thay đổi về tính chất quang học sẽ rõ rệt hơn nhiều [14]. − Tính chất tạo phức: Acid thioctic có khả năng tạo phức yếu với nhiều ion kim loại chuyển tiếp như Cu²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ và kim loại nặng độc hại như Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, As³⁺, nhờ vào nhóm disulfid và nhóm carboxyl trong cấu trúc của nó. Tuy nhiên, trong phân tử acid thioctic, hai vị trí tiềm năng để tạo phức là cầu nối disulfid và nhóm carboxylic lại cách nhau quá xa để tạo một phức chelat ổn định [17], [18]. Trong cơ thể, cấu trúc vòng của ALA có thể bị phá vỡ và bị khử tạo thành dihydrolipoic acid (DHLA).

Dạng oxy hóa ALA và dạng khử DHLA (Hình 1.4), cả hai đều có tác dụng chống oxy hóa mạnh do thế oxy hóa của cặp oxy hóa – khử này khá thấp (-0,325 V) dẫn đến chúng dễ dàng trung hòa các gốc oxy hóa tự do trong cơ thể, mà điều này rõ ràng được ứng dụng để điều trị các bệnh liên quan đến gốc oxy hóa như lão hóa, viêm dây thần kinh [14], [19], [20]. DHLA, ngoài việc tạo phức với Co²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺ và Hg²⁺, còn có thể liên kết với Fe³⁺ (phức chất này ổn định hơn so với phức chất hình thành với Fe²⁺), trong khi ALA có xu hướng liên kết với Mn²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ và Pb²⁺ nhưng không thể tạo phức với Fe³⁺ [17], [20]. Cấu trúc hóa học của acid alpha-lipoic (ALA) và dạng khử của acid dihydrolipoic (DHLA) 1. Độ ổn định ALA không ổn định dưới ánh sáng hoặc nhiệt độ, dễ bị polyme hóa ở nhiệt độ gần hoặc cao hơn điểm nóng chảy như đã đề cập trong phần tính chất hóa học.

Sự phân hủy xảy ra sẽ đi kèm một mùi khó chịu. Ngoài ra, ALA còn dễ bị oxy hóa ngay cả khi tiếp xúc với các tác nhân oxy hóa, kể cả các nhân oxy hóa yếu như t-butyl hydroperoxyd. Ở dạng dung dịch, ALA kém bền trong môi trường pH acid mạnh, bền hơn ở môi trường pH từ 3-10, ổn định ở pH 8-9 [21]. Thực tế, Dược điển Anh 2023 đã đề cập đến hai loại tạp chủ yếu gặp trong ALA (Hình 1.

Việc sinh tạp trong quá trình sản xuất và bảo quản sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng và độ an toàn của thuốc. Đặc biệt, với những chế phẩm dạng lỏng có môi trường không trung tính, sự phân hủy ALA thậm chí còn diễn ra nhanh hơn so với ALA ở dạng chế phẩm rắn [14]. Tạp chất của acid alpha lipoic trong dược điển Anh 2023 Sự polyme hóa trong quá trình sản xuất, ví dụ như ở giai đoạn dập viên nén, hay sấy khô màng bao bằng nhiệt độ cao sẽ làm sản phẩm chảy lỏng, dẻo dính, dính vào nhau hoặc dính vào máy móc [8], [10], [22]. Ngoài ra, khi bị polyme hóa, ALA bị kéo dài thời gian giải phóng, ảnh hưởng đến tác dụng điều trị của thuốc.

Các dạng bào chế trên thị trường ALA được sử dụng rất phổ biến trên thế giới hiện nay, có mặt dưới cả dạng thuốc và dạng thực phẩm bảo vệ sức khỏe hay mỹ phẩm, bao gồm nhiều dạng bào chế khác nhau. Các chế phẩm thuốc hiện có ở thị trường Việt Nam là: Viên nén Deplin 600 mg, Bivantox 300 tab, viên nang Ubiheal 200, Vidpoic 600, Dung dịch đậm đặc để pha tiêm truyền Fabathio 300 inf,… [11] 1. Tổng quan về trometamol − Cấu trúc hóa học của trometamol được minh họa trong Hình 1. Cấu trúc hóa học của trometamol − Tên khoa học: 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol [23] − Công thức phân tử: C4H11NO3 [23] − Khối lượng phân tử: 121,1 đvC [23] − Một số tên khác: trometamin, tris base, tris(hydroxymethyl)aminomethan, tham, trisamin [23].

❖ Tính chất vật lý: − Cảm quan: dạng tinh thể màu trắng hoặc gần trắng, không mùi, hút ẩm.Do chứa nhóm amin bậc một (–NH2), trometamol có thể nhận proton (H⁺), tạo thành ion R–NH3⁺. − Khả năng tạo dung dịch đệm: Nhờ có thể tồn tại cả dạng base (R–NH2) và dạng liên hợp acid (R–NH3+), trometamol có thể tạo hệ đệm yếu rất hiệu quả trong khoảng pH 7 7 - 9 [23]. Đây là lý do trometamol thường được dùng để ổn định pH trong sinh học và mỹ phẩm. − Tính phân cực và liên kết hydro: Các nhóm –OH và –NH2 đều có khả năng tạo liên kết hydro giúp tăng tính tan trong nước và khả năng tương tác với các phân tử khác (ví dụ: protein, enzym.) − Không dễ bị oxy hóa: Các nhóm –CH2OH trong trometamol là ancol bậc một, nhưng trong điều kiện thường trometamol khá bền không dễ bị oxy hóa như các ancol thông thường (do hiệu ứng bảo vệ từ cấu trúc ba chân CH2OH xung quanh N).

Tổng quan về muối thioctat trometamol 1. Cấu trúc hóa học Hiện nay trên thị trường Việt Nam dạng muối trometamol của acid thioctat mới chỉ xuất hiện duy nhất một chế phẩm là thuốc tiêm Deplin 600 được phát triển bởi công ty Solupharm Pharmazeutische Erzeugnisse GmbH được Bộ Y Tế phê duyệt lần đầu năm 2013 [1], cho đến nay vẫn chưa có thêm chế phẩm mới của dạng muối này. − Cấu trúc hóa học của muối thioctat trometamol được minh họa trong Hình 1. Công thức cấu tạo của muối thioctat trometamol − Tên IUPAC: 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol; 5-(dithiolan-3-yl) pentanoic acid [24] − Công thức phân tử: C12H25NO5S2 [24] − Khối lượng phân tử: 327,12 đvC [24] − Một số tên gọi khác: muối trometamol alpha lipoat (T-ALA), muối thioctat trometamol, trometamol lipoat [24].

Tính chất lý hóa − Cảm quan: T-ALA có dạng bột tinh thể trắng ngà hoặc vàng nhạt [9], [25] − Độ tan: T-ALA dễ tan trong nước khoảng 440,5 mg/mL ở 25℃ [9], tan trong cồn nóng, khó tan trong cồn lạnh, có thể tan trong các alcol mạch thẳng hoặc phân nhánh có 1-6 C, octanol, aceton [9] − Nhiệt độ nóng chảy: 120,3 ℃ ± 5,0℃ [9], [25] − Log P = -1,4 [9] 8 − Mã CAS: 14358-90-8 [24] 1. Tác dụng dược lí và ứng dụng trong điều trị 1. Cơ chế tác dụng Muối T-ALA được sử dụng trong các chế phẩm để cung cấp ALA. ALA có hai dạng đồng phân quang học là dạng (R) và dạng (S).

Tuy nhiên, hiện nay dạng sử dụng của ALA chủ yếu vẫn là dạng racemic, là hỗn hợp của hai dạng (R) và (S).