ĐẶT VẤN ĐỀ Bỏng là một loại chấn thương đối với da hoặc thịt do bị tác động bởi nhiệt, điện, hoá chất, ma sát hay bức xạ. Những vết bỏng có thể có diện tích lớn và đây chính là nguyên nhân chính gây tử vong vì các bệnh nhiễm trùng về sau. Mafenid acetat là một hoạt chất nhóm sulfonamid có phổ kháng khuẩn rộng, thường được sử dụng cho các vết thương bỏng có tổn thương toàn bộ da, là lựa chọn chính trong điều trị và trong phòng ngừa nhiễm trùng của tổn thương do bỏng. Mafenid acetat có ưu điểm là có thể nhanh chóng hấp thu qua lớp vảy sừng vì vậy có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn ở bên dưới lớp vảy sừng và đặc biệt hiệu quả với Clostridia, Pseudomonas aeruginosa [11,19,30].
Hiện nay trên thế giới có nhiều nghiên cứu để tổng hợp mafenid acetat từ các nguồn nguyên liệu khác nhau nhưng đa phần các phương pháp đều có chi phí cao nên giá thành của thuốc cao và đặc biệt tại Việt Nam hiện nay chưa tự sản xuất được mafenid acetat, toàn bộ thuốc đang sử dụng điều trị và phòng ngừa nhiễm trùng do bỏng đều phải nhập khẩu. Vì vậy, để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc và phát triển nền công nghiệp hóa dược nước nhà, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp mafenid acetat từ alcol benzylic” với mục tiêu sau: 1. Xây dựng được quy trình tổng hợp mafenid acetat quy mô 500g/mẻ từ alcol benzylic. Tinh chế được mafenid acetat đạt tiêu chuẩn về hàm lượng theo USP38.
1 Luan van thac si CHƢƠNG 1.1 Tổng quan về mafenid acetat 1.1 Cấu trúc hóa học Công thức cấu tạo: Công thức phân tử: C7H10N2O2S. Thành phần nguyên tố: C: 43,89%, H: 5,73%, N: 11,37%, O: 25,98%, S: 13,02% Khối lượng phân tử: 246,29 đvC [10]. Danh pháp: Danh pháp IUPAC: p-(aminomethyl)benzensulfonamid monoacetat [10]. Tên khác: - p-aminosulfonylbenzylamin acetat.
Dạng bào chế: Mafenid acetat là một sulfonamid không bị bất hoạt bởi acid p- aminobenzoic. - Dạng kem: hàm lượng 11,2% [9]. - Băng gạc hỗ trợ: hàm lượng 5% [9]. - Ngoài dạng muối acetat còn dùng với các dạng muối khác như hydroclorid hay propionat, tuy nhiên hiện nay chủ yếu dùng dưới dạng muối acetat [19].
2 Luan van thac si 1.2 Tính chất vật lý, hóa học Dạng tinh thể màu trắng [10]. Nhiệt độ nóng chảy: 164-166oC [32]. Độ tan: tan tốt trong nước và methanol [32]. Phổ UV: phổ hấp thụ tử ngoại của mafenid acetat được đo ở nồng độ 1 mg/ml trong nước và trong methanol.
Đỉnh hấp thụ nằm giữa 220-267 nm, là đặc trưng cho vòng thơm có trong cấu trúc [10]. Phổ IR: phổ hồng ngoại của mafenid acetat được đo bằng kỹ thuật viên nén KBr (0,5%).3 Phƣơng pháp định tính và định lƣợng - Định tính: + Đo phổ hấp thụ hồng ngoại và so sánh với mẫu chuẩn. + Đo nhiệt độ nóng chảy. + Chạy sắc ký lớp mỏng (SKLM): giá trị Rf của mẫu thử tương ứng với giá trị Rf của mẫu chuẩn [31].
- Định lượng: + Bằng phương pháp đo quang ở bước sóng 267 nm và so sánh với mẫu chuẩn, hàm lượng mafenid acetat phải đạt từ 98-102% tính theo sản phẩm khan [31]. Tiến hành: Cân chính xác khoảng 200 mg mafenid acetat, cho vào một bình định mức thể tích 100 ml, hòa tan và pha loãng bằng nước đến vạch, lắc đều. Lấy 10 ml dung dịch này vào bình định mức 100 ml có chứa 1 ml HCl 1N, pha loãng bằng nước đến vạch, lắc đều. Hòa tan một lượng chính xác của mafenid acetat chuẩn trong dung dịch HCl 0,01N, và pha loãng với cùng dung môi để có được một dung dịch chuẩn có nồng độ khoảng 200 µg/ml.
Đồng thời xác định độ hấp thụ của cả hai dung dịch trong các curvet 1 cm tại bước sóng hấp thụ cực đại vào khoảng 267 nm, với 3 Luan van thac si một máy quang phổ phù hợp, sử dụng dung dịch HCl 0,01N làm mẫu trắng. Hàm lượng mafenid acetat có trong mẫu thử tính theo công thức: KQĐL (%) = (Au / As).100 Trong đó: Cs là nồng độ (µg/ml) của mafenid acetat chuẩn trong dung dịch chuẩn, Cu là nồng độ (µg/ml) của mafenid acetat trong dung dịch mẫu, Au và As là độ hấp thụ của dung dịch mafenid acetat và dung dịch chuẩn tương ứng [31].4 Dƣợc động học, tác dụng dƣợc lý và chỉ định 1.1 Dược động học Sau khi bôi, mafenid acetat khuếch tán vào máu. Trong khoảng 4 giờ sau khi bôi (dung dịch 5%) khoảng 80% liều dùng được phân bố đến các mô bị bỏng. Nồng độ đỉnh đạt sau 2-4 giờ.
Sau khi hấp thu, được chuyển thành p- carboxybenzensulfonamid - một chất chuyển hóa ức chế men carbonic anhydrase yếu và không có hoạt tính kháng khuẩn. Khoảng 97% mafenid acetat đào thải qua thận trong 24 giờ. Do mafenid và chất chuyển hóa của nó ức chế men carbonic anhydrase, nên làm tăng đào thải bicarbonat và tăng lưu giữ ion clorid trong máu, gây toan chuyển hóa, thiếu hụt ammoniac trong nước tiểu, có thể dẫn đến hiện tượng tăng thông khí [32].2 Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng Mafenid là một sulfonamid, nên nó cũng có các dụng chung của sulfonamid: ức chế cạnh tranh enzym dihydropteroate synthetase - một enzym tham gia tổng hợp folat. Do đó ức chế sự nhân lên của vi khuẩn chứ không tiêu diệt vi khuẩn.
Mafenid có tác dụng kháng khuẩn tốt với vết thương bỏng độ 2 và độ 3. Phổ tác dụng của mafenid khá rộng, bao gồm cả vi khuẩn gram âm và gram dương, Pseudomonas aeruginosa, nhưng không có tác dụng trên nấm và virus [10, 24].3 Tác dụng không mong muốn Dị ứng: phát ban, sưng mặt, môi. Da bị nhạt màu, nước tiểu sẫm 4 Luan van thac si màu, sốt. Đau đầu, đau ngực, khó thở, tim đập nhanh, lo lắng.
Buồn nôn, nôn, đau bụng, rối loạn tiêu hóa. Toan chuyển hóa, tăng clorid máu [25,32]. Lưu ý: Đặc biệt chú ý với bệnh nhân có tiền sử dị ứng với sulfonamid, bệnh nhân thiếu hụt G6PD, bệnh nhân mắc bệnh về thận, phụ nữ có thai và đang cho con bú.4 Chỉ định Điều trị hoặc ngăn ngừa nhiễm khuẩn ở bệnh nhân bị bỏng nặng [32].5 Liều lượng và cách dùng - Dạng bột: Dùng 50 g mafenid acetat hòa tan hoàn toàn vào 1000 ml nước vô trùng (tốt nhất là lọc qua màng lọc 0,22 micro để vô trùng trước khi sử dụng), bảo quản chế phẩm ở nhiệt độ phòng và sử dụng trong vòng 48 giờ ngay sau khi pha chế. - Dạng kem: chỉ được dùng bôi tại chỗ [32].
- Không được tiêm.6 Biệt dược Mafatate (Torii, Japan, 1980), Sulfamylon (Winthrop, US 1949), Mefamide (Bayer), Napaltan (Withrop, W.5 Các phƣơng pháp tổng hợp mafenid base 1.1 Phương pháp tổng hợp qua trung gian N-benzylacetamid của H. Braker (1944) 5 Luan van thac si Sơ đồ 1.1 Tổng hợp mafenid qua trung gian N-benzylacetamid Tiến hành phản ứng: Sulfocloro hóa N-benzylacetamid (2) bằng acid clorosulfonic để tạo ra hợp chất p-acetylhomosulfanilyl clorid. Sau đó dùng dung dịch ammoniac amid hóa hợp chất acetylhomosulfanilyl clorid, để lạnh, lọc và kết tinh lại trong ethanol 95% thu được sản phẩm N-(p- sulfamoylbenzyl)acetamid (3). Thủy phân (3) trong ethanol và dung dịch acid hydrocloric, đun hồi lưu trong 6 h.
Cô cạn và kết tinh lại trong ethanol 95% thu được mafenid dạng muối hydroclorid với hiệu suất 83,6% [2,8]. Chuyển mafenid hydroclorid về dạng mafenid base (4) bằng cách hòa tan trong nước rồi trung hòa về pH 9 bằng dung dịch ammoniac đặc.2 Tổng hợp N-benzylacetamid Để có nguyên liệu N-benzylacetamid (2) cho phản ứng tạo mafenid base, có thể tổng hợp nguyên liệu này bằng phản ứng Ritter từ alcol benzylic (1A) và acetonitril trong acid sulfuric đặc với hiệu suất khá cao [2,12], hoặc theo phương pháp chiếu xạ của XiaN-Tao-Meng, XiN-Li-Zhai từ nguyên liệu benzaldehyd oxim (1B) [22]. Theo phương pháp này thì đầu tiên benzaldehyd oxim (1B) được khử hóa về benzylamin bằng bột kẽm trong acid acetic kết hợp chiếu xạ siêu âm để giảm kích thước hạt và kích hoạt bề mặt hạt kẽm, sau 6 Luan van thac si đó cho phản ứng với anhydrid acetic tạo thành N-benzylacetamid (2). Quy trình tổng hợp mafenid base qua trung gian N-benzylacetamid được thực hiện khá đơn giản và ít giai đoạn.
Tuy nhiên do nhóm bảo vệ acetyl nhỏ và ít cản trở không gian nên khi thực hiện phản ứng sulfocloro hóa có thể sinh sản phẩm phụ ortho, ảnh hưởng đến hiệu suất của phản ứng.2 Tổng hợp từ p-toluensulfoclorid của Angyal và Jenkin (1950) Sơ đồ 1.3 Tổng hợp mafenid từ nguyên liệu p-toluensulfoclorid. Tiến hành phản ứng: Cloro hóa p-toluensulfonylclorid (5) bằng khí clor ở 160oC trong 10h, thu được p-cloromethylbenzensulfonylclorid (6). Với phương pháp tạo mafenid base từ p-toluensulfonylclorid, giai đoạn đầu hiệu suất phản ứng thấp (23%), các giai đoạn sau hiệu suất phản ứng cao tuy nhiên giai đoạn tạo muối hexamin có nhược điểm là cần thời gian phản ứng kéo dài (9 ngày) nên phương pháp này không hiệu quả kinh tế. 7 Luan van thac si 1.3 Tổng hợp mafenid qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid E.
Miller và các cộng sự (1940) đã tổng hợp trực tiếp mafenid từ p- cyanobenzensulfonamid (11) bằng phản ứng khử, dùng khí hydro với xúc tác Pd/C trong dung môi ethanol và acid hydrocloric. Sản phẩm thu được ở dạng muối hydroclorid, trung hòa về pH 9 bằng dung dịch ammoniac đặc thu được mafenid base (4) [23].4 Tổng hợp mafenid base qua trung gian (11) Năm 1949, K. Sakurai cũng điều chế mafenid qua trung gian p-cyanobenzensulfonamid (11) như sau: acid p-sulfamoylbenzoic (9) pha trong PCl5 được cho vào bình phản ứng trong sự có mặt của POCl3 hoặc PCl5, đun nóng dưới 200oC đến khi POCl3 không thoát ra nữa, sản phẩm thu được rửa bằng nước và kết tinh lại trong benzen thu được p- cyanobenzensulfoclorid (10). Sau đó amid hóa bằng dung dich ammoniac đặc thu được p-cyanobenzensulfonamid (11).
Khử nhóm cyano về aminomethyl bằng khử điện hóa cho mafenid base (4) với hiệu suất 56,4% [13]. 8 Luan van thac si Năm 2006, S. Lateef và cộng sự cũng thực hiện khử điện hóa p- cyanobenzensulfonamid (11) với catod Ni Raney, anod platin và tác nhân khử là khí hydro, được thực hiện trong bình điện phân không có vách ngăn, dung dịch bao gồm 10 mmol nitril trong 40 ml MeOH khan có chứa 0,1 mol MeONa và 1 g Ni Raney mới sinh xúc tác, O2 và N2 được sục liên tục trong vòng 15-20 phút. Sau đó tiến hành điện phân dung dịch với mật độ dòng điện không đổi là 10mA/cm2.Cho bốc hơi dung môi và phần còn lại được xử lý với dung dịch HCl 10%, chiết lấy lớp nước với diethyl ether.
Dịch thu được mang kiềm hóa với NaOH và tiếp tục chiết liên tục 3 lần với diethyl ether, mỗi lần 25ml diethyl ether. Lấy lớp hữu cơ và làm khan bằng Na2SO4, cất loại dung môi sẽ thu được sulfonamid.