Luận Văn: Nghiên Cứu Xây Dựng Quy Trình Tổng Hợp Cyclophosphamide Điều Trị Ung Thư

Luận văn báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật nghiên cứu quy trình tổng hợp cyclophosphamide, ứng dụng trong điều trị ung thư hiệu quả.

• Tác giả: Trần Văn Sung
• Trường học: Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp Cyclophosphamide làm thuốc điều trị ung thư
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Cyclophosphamide

Cyclophosphamide là một hợp chất hóa học được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư và các bệnh tự miễn. Tại Việt Nam, việc nhập khẩu Cyclophosphamide tiêu tốn khoảng 26 tỷ đồng mỗi năm. Đề tài 'Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp Cyclophosphamide làm thuốc điều trị ung thư' (mã số KC 10.25) nhằm mục đích xây dựng quy trình tổng hợp có tính khả thi và kinh tế cao, đồng thời nghiên cứu độc tính và bào chế thuốc tiêm đạt tiêu chuẩn quốc tế.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình tổng hợp Cyclophosphamide hiệu quả, nghiên cứu độc tính cấp và bán cấp, kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn Dược điển Anh BP 2001, và bào chế thuốc tiêm đạt chuẩn GMP. Ngoài ra, đề tài cũng tiến hành thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I trên bệnh nhân ung thư.

1.2. Nguyên liệu và phương pháp

Nguyên liệu sử dụng là các hóa chất tinh khiết từ hãng Merck, CHLB Đức. Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích cấu trúc bằng phổ MS, LC/MS, IR, và NMR, cùng với các phương pháp tổng hợp dựa trên patent của Đức, Liên minh Châu Âu, và Mỹ.

II. Quy trình tổng hợp Cyclophosphamide

Quy trình tổng hợp Cyclophosphamide được nghiên cứu dựa trên các phương pháp hiện đại và tiên tiến. Quy trình này đã được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao, giảm thiểu chất thải và chi phí sản xuất. Kết quả là 4250 gam Cyclophosphamide đã được tổng hợp thành công.

2.1. Phương pháp tổng hợp

Quy trình tổng hợp dựa trên phản ứng hai bước trong cùng một nồi phản ứng, sử dụng các dung môi hữu cơ trơ như dichloromethane và chloroform. Phản ứng được thực hiện trong điều kiện khô tuyệt đối để tránh ảnh hưởng của nước và rượu.

2.2. Tối ưu hóa quy trình

Quy trình được tối ưu hóa bằng cách kiểm soát nhiệt độ phản ứng, sử dụng chất kiềm hỗ trợ như triethylamin, và loại bỏ các sản phẩm phụ thông qua các bước tinh chế. Kết quả là hiệu suất tổng hợp được cải thiện đáng kể.

III. Kiểm nghiệm và đánh giá chất lượng

Sản phẩm Cyclophosphamide tổng hợp được kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn Dược điển Anh BP 2001. Các tiêu chí về độ tinh khiết, độ ẩm, và hàm lượng kim loại nặng đều đạt yêu cầu. Ngoài ra, sản phẩm cũng được nghiên cứu về độc tính cấp và bán cấp.

3.1. Tiêu chuẩn chất lượng

Theo Dược điển Anh BP 2001, Cyclophosphamide phải có hàm lượng không dưới 98.0% và không quá 102.0%. Sản phẩm cũng phải đạt các tiêu chí về pH, hàm lượng ion Cl-, và kim loại nặng.

3.2. Nghiên cứu độc tính

Nghiên cứu độc tính cấp và bán cấp cho thấy Cyclophosphamide an toàn khi sử dụng ở liều lượng 750 mg/m² da cơ thể. Kết quả này được xác nhận qua thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I.

IV. Ứng dụng lâm sàng và kết luận

Cyclophosphamide đã được bào chế thành thuốc bột pha tiêm và thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân ung thư. Kết quả cho thấy thuốc có hiệu quả trong điều trị và an toàn khi sử dụng. Đề tài đã hoàn thành các mục tiêu đề ra và đề nghị tiếp tục nghiên cứu lâm sàng giai đoạn II và III.

4.1. Thử nghiệm lâm sàng

Thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I được thực hiện trên bệnh nhân ung thư tình nguyện tại Bệnh viện K Hà Nội. Kết quả cho thấy liều 750 mg/m² da cơ thể là an toàn và có đáp ứng điều trị.

4.2. Kết luận và kiến nghị

Đề tài đã hoàn thành tốt các mục tiêu nghiên cứu và đề nghị tiếp tục nghiên cứu lâm sàng giai đoạn II và III để đánh giá hiệu quả chống ung thư và đưa vào sản xuất, thay thế thuốc nhập khẩu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

viÖn ho¸ häc viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam 18 §−êng Hoµng Quèc ViÖt - CÇu GiÊy - Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt ®Ò tµi: "nghiªn cøu x©y dùng quy tr×nh tæng hîp cyclophosphamide lµm thuèc ®iÒu trÞ ung th−" GS. TrÇn V¨n Sung 6500 10/9/2007 Hµ Néi, 4 - 2006 B¶n quyÒn 2006 thuéc VHH - VAST §¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng VHH - VAST trõ tr−êng hîp sö dông cho môc ®Ých nghiªn cøu. viÖn ho¸ häc viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam 18 §−êng Hoµng Quèc ViÖt - CÇu GiÊy - Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt ®Ò tµi: "nghiªn cøu x©y dùng quy tr×nh tæng hîp cyclophosphamide lµm thuèc ®iÒu trÞ ung th−" GS. TrÇn V¨n Sung Hµ Néi, 4 - 2006 B¶n th¶o viÕt xong 1/ 2006.

Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn §Ò tµi cÊp Nhµ n−íc, m· sè KC 10. 25 Danh s¸ch c¸n bé tham giathùc hiÖn ®Ò tµi Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c Chñ nhiÖm ®Ò tµi 1. TrÇn V¨n Sung ViÖn Ho¸ häc, ViÖn KH vµ CNVN C¸n bé tham gia nghiªn cøu 1. NguyÔn H÷u §Þnh Khoa Ho¸ Tr−êng §HKHTN, §HQG Hµ Néi 2.

NguyÔn ViÖt Th¾ng nt 3. TrÇn V¨n Léc ViÖn Ho¸ häc, ViÖn KH vµ CNVN 4. TrÇn V¨n ChiÕn nt 5. TrÇn §øc Qu©n nt 6.

Ph¹m ThÞ Ninh nt 7. TrÞnh ThÞ Thuû nt 8. NguyÔn ThÞ Hoµng Anh nt 9. NguyÔn Thanh §¹m BÖnh ViÖn K Hµ Néi 10.

NguyÔn TuyÕt Mai nt 11. Lª TiÕn Dòng XN D−îc phÈm TW I 12. Phïng ThÞ Vinh ViÖn KiÓm nghiÖm Môc lôc Tr 1. PhÇn chÝnh b¸o c¸o 3 2.

PhÇn tæng quan 3 2. C¬ chÕ t¸c dông cña cyclophosphamide 3 2. Tæng hîp cyclophosphamide 5 2. Tiªu chuÈn cña cyclophosphamide ®−îc m« t¶ trong c¸c D−îc 9 ®iÓn 2.

T×nh h×nh nghiªn cøu, sö dông cyclophosphamide t¹i ViÖt 11 Nam 2. C¸c d¹ng s¶n phÈm chÝnh cña cyclophosphamide vµ nhu cÇu 13 vÒ thuèc cyclophosphamide 2. TrÝch dÉn néi dung thuyÕt minh cña §Ò tµi 14 2. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña §Ò tµi 19 2.

Nghiªn cøu quy tr×nh tæng hîp cyclophosphamide 19 Quy tr×nh tinh chÕ s¶n phÈm cyclophosphamide 28 2. Nghiªn cøu kh¼ng ®Þnh cÊu tróc ho¸ häc cña s¶n phÈm 29 cyclophosphamide tæng hîp ®−îc 2. KiÓm nghiÖm s¶n phÈm cyclophosphamide theo tiªu chuÈn 32 D−îc ®iÓn Anh, BP 2001 2. Nghiªn cøu ®éc tÝnh cÊp vµ b¸n cÊp cña s¶n phÈm 33 cyclophosphamide 2.

Nghiªn cøu bµo chÕ thuèc cyclophosphamide pha tiªm 36 2. Nghiªn cøu thö nghiÖm l©m sµng thuèc cyclophosphamide pha 39 tiªm 2. §Ò c−¬ng nghiªn cøu thö nghiÖm l©m sµng 39 2. KÕt qu¶ nghiªn cøu thö nghiÖm l©m sµng 42 2.

Nghiªn cøu ®é bÒn cña cyclophosphamide 48 2. Nghiªn cøu ®é bÒn cña nguyªn liÖu cyclophosphamide 48 Nghiªn cøu ®é bÒn cña cyclophosphamide ë trong dung dÞch 2. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 51 B¸o c¸o quyÕt to¸n tµi chÝnh Lêi c¶m ¬n Tµi liÖu tham kh¶o 55 1. §Æt vÊn ®Ò HiÖn nay ViÖt Nam vÉn ph¶i nhËp khÈu mét l−îng lín thuèc cyclophosphamide ®Ó ®iÒu trÞ ung th− vµ mét sè bÖnh kh¸c cã nguyªn nh©n tù miÔn.

Theo dù tÝnh, hµng n¨m sè tiÒn ®Ó nhËp khÈu cyclophosphamide riªng cho nhu cÇu ch÷a bÖnh ung th− lµ kho¶ng 26 tØ ®ång. §Ò tµi "Nghiªn cøu x©y dùng quy tr×nh tæng hîp cyclophosphamide lµm thuèc ®iÒu trÞ ung th−" cã m· sè KC 10.25 ®Æt ra c¸c môc ®Ých sau ®©y: • Nghiªn cøu x©y dùng quy tr×nh tæng hîp cyclophosphamide cã tÝnh kh¶ thi, vµ tÝnh kinh tÕ cao. • Nghiªn cøu ®éc tÝnh cÊp vµ b¸n cÊp cña cyclophosphamide; KiÓm nghiÖm cyclophosphamide theo tiªu chuÈn D−îc ®iÓn Anh BP 2001. • Nghiªn cøu bµo chÕ thuèc cyclophosphamide pha tiªm trªn d©y chuyÒn GMP.

Thuèc bµo chÕ xong ph¶i ®¹t tiªu chuÈn thuèc tiªm cña D−îc ®iÓn Anh BP 2001. • Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ l©m sµng giai ®o¹n I thuèc cyclophosphamide tæng hîp ®−îc trªn bÖnh nh©n ung th−. Nguyªn liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: 1. Nguyªn liÖu: C¸c ho¸ chÊt ®−îc sö dông cã ®é tinh khiÕt P.

cña h·ng Merck, CHLB §øc. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: • C¸c ph−¬ng ph¸p dïng ®Ó ph©n tÝch cÊu tróc cña cyclophosphamide tæng hîp ®−îc lµ hiÖn ®¹i vµ phï hîp nh− phæ MS, LC/MS, IR vµ NMR (1H -, 13C - NMR) ®−îc thùc hiÖn t¹i ViÖn Ho¸ häc, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam. • C¸c ph−¬ng ph¸p tæng hîp ®−îc dùa theo patent cña §øc, Liªn minh Ch©u ¢u, Mü cã kÕt hîp víi c¸c tµi liÖu tham kh¶o kh¸c, ®−îc thùc hiÖn t¹i tr−êng §HKHTN - §HQG Hµ Néi vµ ViÖn Ho¸ häc, ViÖn KH vµ CNVN. 1 • C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu vÒ y d−îc ®−îc sö dông lµ nh÷ng ph−¬ng ph¸p quy chuÈn cña Bé Y tÕ, ®−îc thùc hiÖn t¹i c¸c c¬ quan khoa häc do Bé Y tÕ chØ ®Þnh nh− ViÖn KiÓm nghiÖm, xÝ nghiÖp D−îc phÈm TW I vµ bÖnh viÖn K Hµ Néi.

C¸c kÕt qu¶ ®· ®¹t ®−îc: • §· tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ ®Ò ra ®−îc quy tr×nh kh¶ thi cã hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ øng dông quy tr×nh nµy ®Ó tæng hîp 4250 gam cyclophosphamide. • §· ®−a ra ®−îc bé phæ chuÈn cña cyclophosphamide tæng hîp ®−îc gåm: IR, MS, LC/ MS, 1H -, 13C - NMR. • S¶n phÈm cyclophosphamide tæng hîp ra ®· ®−îc nghiªn cøu ®éc tÝnh cÊp vµ ®éc tÝnh b¸n cÊp, ®−îc ph©n tÝch, kiÓm nghiÖm theo tiªu chuÈn D−îc ®iÓn Anh BP 2001. TÊt c¶ c¸c tiªu chÝ ®Òu ®¹t.

• Cyclophosphamide ®· ®−îc bµo chÕ thµnh thuèc bét pha tiªm trªn d©y chuyÒn GMP cña xÝ nghiÖp D−îc phÈm TW I. Thuèc vµ n−íc cÊt pha tiªm ®¹t tiªu chuÈn BP 2001. • Thuèc cyclophosphamide ®· ®−îc nghiªn cøu l©m sµng giai ®o¹n I ®èi víi bÖnh nh©n ung th− t×nh nguyÖn t¹i bÖnh viÖn K Hµ Néi. KÕt qu¶: Víi liÒu 750 mg/ m2 da c¬ thÓ c¸c bÖnh nh©n ®Òu cã ®¸p øng mét phÇn.

LiÒu 750 mg/ m2 da c¬ thÓ lµ liÒu sö dông an toµn. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ • §Ò tµi ®· hoµn thµnh tèt c¸c môc tiªu ®· ®Ò ra vµ theo ®óng tiÕn ®é. • Thanh quyÕt to¸n tµi chÝnh theo ®óng dù to¸n vµ quy ®Þnh cña nhµ n−íc. • §Ò nghÞ Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ xem xÐt phª duyÖt giai ®o¹n tiÕp theo cña §Ò tµi ®Ó nghiªn cøu l©m sµng giai ®o¹n II vµ III nh»m ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ chèng ung th− cña thuèc vµ ®−a ra s¶n xuÊt, ®¸p øng nhu cÇu trong n−íc, thay thÕ thuèc nhËp khÈu.

PhÇn chÝnh b¸o c¸o 2. PhÇn tæng quan 2. Cyclophosphamide Cyclophosphamide cã tªn khoa häc lµ (RS)-2-[bis(2-chloroethyl) amino] tetrahydro-2H-1,3,2-oxazo phosphorine 2-oxide hoÆc N,N-bis-[2-chloroethyl] N,O- trimethylendiamidophosphat (I); c«ng thøc tæng lµ C7H15Cl2N2O2P. H2O, khèi l−îng ph©n tö lµ 279,1.

C«ng thøc cÊu t¹o lµ: Cl H2C O O N P. H2O Cl H2C HN I Tinh thÓ cyclophosphamide cã mµu tr¾ng hoÆc gÇn tr¾ng, tan trong n−íc, rÊt dÔ tan trong cån, tan võa ph¶i trong ete. C¬ chÕ t¸c dông cña cyclophosphamide Cyclophosphamide ®−îc sö dông nhiÒu trong l©m sµng víi mét phæ t¸c dông réng vµ hiÖu qu¶ ®èi víi c¸c bÖnh ung th− ë ng−êi. Ngoµi lý do vÒ t¸c dông ®iÒu trÞ, cyclophosphamide cßn cã c¬ chÕ t¸c dông rÊt ®éc ®¸o vµ tÝnh chän läc trong ®iÒu trÞ.

HiÖn nay cyclophosphamide lµ lo¹i thuèc chèng ung th− ®−îc sö dông nhiÒu nhÊt trong ®iÒu trÞ ho¸ chÊt liÒu cao víi tæng liÒu l−îng dïng lµ 500 -700mg/m2 da ng−êi trong 1 ®Õn 4 ngµy. Lµ mét lo¹i ho¹t chÊt dÔ mÊt nit¬, cyclophosphamide ®ãng vai trß ankyl ho¸ ADN lµm cho ADN kh«ng th¸o rêi ®−îc, do vËy kh«ng t¹o thµnh ARN do ®ã dÉn tíi viÖc t¸i s¶n xuÊt tÕ bµo bÞ k×m h·m, tr−íc hÕt lµ ®èi víi 3 c¸c hÖ tÕ bµo ph¸t triÓn nhanh nh− c¸c tuyÕn tiÕt, da, tuû x−¬ng vµ ®Æc biÖt lµ c¸c u ¸c tÝnh [1,2]. C¸c hîp chÊt cã tÝnh ankyl ho¸ sÏ tÊn c«ng vµo qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt cña a xÝt nucleic vµ k×m h·m sù ph¸t triÓn hoÆc tiªu diÖt nh÷ng tÕ bµo bÞ bÖnh. Tuy nhiªn, chóng còng tÊn c«ng c¶ tÕ bµo lµnh vµ ë liÒu hiÖu dông chóng còng cã ®éc tÝnh ®¸ng kÓ.

Theo t¸c gi¶ Charlotte le Roux vµ céng sù th× c¬ chÕ alkyl ho¸ cña cyclophosphamide ®−îc lý gi¶i nh− sau [6]: O O HO O O -H + O P CH 2 Cl P CH2 CH2 Cl P + CH2 CH2 Cl H 2N N +H NH N H 2N N CH 2 Cl CH2 CH2 Cl CH2 CH2 Cl Cyclophosphamide (I) (A) - - Cl O O O O O O O P + Nu - - Cl - P - O CH2 CH2 Nu P CH2 CH2 Nu + Nu P H 2N N H 2N N H 2N N CH2 CH2 Nu CH2 CH2 Cl H 2N N CH 2 CH2 Nu CH2 CH 2 Cl (B) Trong c¬ thÓ cyclophosphamide gi¶i phãng ra chÊt phosphoramidat (A) mét t¸c nh©n alkyl ho¸ cã ho¹t tÝnh sinh häc. Ho¹t tÝnh sinh häc cña chÊt (A) ®−îc gi¶i thÝch qua d·y ph¶n øng bao gåm: ®ãng vßng néi ph©n tö; më vßng nucleophil. Qu¸ tr×nh nµy lÆp l¹i hai lÇn dÉn ®Õn s¶n phÈm cuèi cïng ®−îc alkyl ho¸ hai lÇn (B). Tuy nhiªn, c¬ chÕ chÝnh x¸c cña qu¸ tr×nh alkyl ho¸ cña chÊt (A) vÉn lµ vÊn ®Ò cßn Ýt ®−îc biÕt.

C¸c b−íc theo tr×nh tù trªn bao gåm c¸c chÊt azinidin trung gian ®· ®−îc minh chøng b»ng c¸c thÝ nghiÖm ®¬tªr« ho¸. Nh−ng liÖu chÊt (A) sÏ tham gia ph¶n øng alkyl ho¸ nguyªn vÑn hay liªn kÕt P-N sÏ bÞ c¾t tr−íc khi alkyl ho¸ th× hiÖn vÉn cßn tranh c·i [6]. Theo nguyªn lý vÒ ''d¹ng vËn chuyÓn" (transport) vµ '' d¹ng ho¹t tÝnh '' (active form) cña mét biÖt d−îc ®èi víi c¸c chÊt cã t¸c dông ankyl ho¸ th× mét ho¹t chÊt cÇn ®−îc ®−a vµo c¬ thÓ ë ''d¹ng vËn chuyÓn'' tøc lµ ë d¹ng ch−a cã ho¹t tÝnh. D¹ng nµy sÏ chuyÓn thµnh ''d¹ng ho¹t tÝnh'' trong c¬ thÓ vµ nÕu cã thÓ th× ngay t¹i vÞ trÝ 4 cÇn ®iÒu trÞ cã nghÜa lµ lµm t¨ng ®é chän läc cña thuèc.

VÝ dô: §èi víi c¸c chÊt dÔ bÞ lo¹i nit¬ th× hîp chÊt chøa nhãm oxit nit¬ (N→O) lµ mét '' d¹ng vËn chuyÓn'' thùc thô. Nguyªn lý nµy ®· ®−îc ¸p dông víi lo¹i thuèc ch÷a ung th− tiÒn liÖt tuyÕn lµ stilbeoestroldiphosphate. Nh− ®· biÕt th× trong c¬ thÓ ng−êi bÖnh, t¹i bé phËn bÞ ung th− cã tån t¹i mét enzym d¹ng phosphamidasa vµ phosphatasa cã thÓ thuû ph©n ®−îc liªn kÕt phosphamide vµ este cña axit phosphoric. Víi ý t−ëng lµ: ®é chän läc cña thuèc sÏ t¨ng ®¸ng kÓ, nÕu ''d¹ng ho¹t tÝnh'' ®−îc t¹o thµnh trùc tiÕp t¹i vÞ trÝ cÇn ®iÒu trÞ, ng−êi ta ®· tæng hîp ra chÊt phosphamide este II ®Ó nghiªn cøu ®éng d−îc häc cña cyclophosphamide.

Cl H2C NH R1 N P O Cl H2C O R2 II 2. Tæng hîp cyclophosphamide Cyclophosphamide ®· ®−îc Arnold, Bourseaux vµ Hirsch [3,4] t×m ra lÇn ®Çu tiªn n¨m 1956 trong phßng nghiªn cøu cña nhµ m¸y Asta víi ký hiÖu lµ B518.