BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
NAI SEANGTHAING

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ
DẪN CHẤT N, S- DIALKYL HÓA CỦA
2- MERCAPTOBENZIMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2015
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NAI SEANGTHAING


Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, anh chị thuộc Bộ môn Công
nghiệp Dược, cũng như cc thầy cô trong Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi học tập trong thời gian 5 năm tại trường.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em, người
thân và bạn bè của tôi, những người đã luôn luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên, tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện khóa luận
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 14 thng 05 năm 2015

Sinh viên
NAI SEANGTHAING

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1 Khái quát chung về khung 1H-benzimidazol 2
1.1.1 Cấu trúc hóa học 2
1.2. Khái quát chung về 2-mercaptobenzimidazol và dẫn chất 4
1.1.2. Tính chất hóa học của benzimidazol 4
1.2.1. Công thức cấu tạo của 2-mercaptobenzimidazol 4
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol 4
1.3 Tổng quan về tác dụng sinh học của một số dẫn chất 2-
mercaptobenzimidazol 5
1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 5
1.3.2. Tác dụng khng ung thư 8

a. Tổng 2-mercaptobenzimidazol (II-a) 23
b. Tổng hợp 5-methyl-2-mercaptobenzimidazol (II-b) 24
3.1.2. Tổng hợp 2, 3-dihydrobenzo [4, 5] imidazo [2, 1-b] thiazol (III-a) và 25
7-methyl-2, 3-dihydrobenzo [4,5] imidazo [2,1-b]thiazol (III-b) 25
a. Tổng hợp 2, 3-dihydrobenzo [4, 5] imidazo [2,1-b] thiazol (III-a) 25
b. Tổng hợp 7-methyl-2, 3-dihydrobenzo [4, 5] imidazo [2,1-b]thiazol (III-b) 26
3.1.3 Tạo muối 2, 3-dihydrobenzo [4,5] imidazo [2,1-b] thiazol hydroclorid (IV-a).
27
3.1.4. Tổng hợp 2,3,4,5-tetrahydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b][1,3]thiazepin (V-a) 28
a.Tổng hợp 1,4-dibromobutan 28
b. Tổng hợp 2,3,4,5-tetrahydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b][1,3]thiazepin ( V-a) 29
3.1.5 Tạo muối 2,3,4,5-tetrahydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b][1,3]thiazepin
hydroclorid (VI-a) 30
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết 31
3.3. Xc định cấu trúc của các chất tổng hợp được 32
3.3.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 32
3.3.2. Phổ khối lượng (MS) 33
3.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 34
3.4. Thư tc dụng kháng khuẩn, kháng nấm 36
3.5. Bàn luận 41
3.5.1. Về tổng hợp hóa học 41 3.5.1.1. Phản ứng ngưng tụ tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol 41
3.5.1.2. Tổng hợp 2, 3-dihydrobenzo [4, 5] imidazo [2, 1-b] thiazol (III-a) và 42
7-methyl-2, 3-dihydrobenzo [4,5] imidazo [2,1-b]thiazol (III-b) 42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO

EC
50
half maximal effective concentration
GI
50
Nồng độ ức chế 50% sự phát triển
IC
50
Nồng độ ức chế tối thiểu
R
f
Hệ số lưu giữ (Retention factor)
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
SKLM
Sắc ký lớp mỏng
MEOD
Methanol
MeOH
Methanol
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration )
MS
Phổ khối lượng phân tử (Mass Spectroscopy)
QSAR
Quantitative structure activity relationship
VSV
Vi sinh vật
t
0

Bng 5
Kết quả tổng hơp hóa học
31
Bng 6
Giá trị R
f
và nhiệt độ nóng chảy (t
o
nc
) của các chất
31
Bng 7
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)
32
Bng 8
Kết quả phân tích phổ khối lượng của các sản phẩm
33
Bng 9
Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR của các chất
35
Bng 10
Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn, kháng nấm
38
Bng 11
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
40
4
Hình 1.6
Công thức cấu tạo chung của dẫn chất 2mercaptobenzimidazol
theo nghiên cứu của Gigani Yanseen năm 2010

6
Hình 1.7
Công thức cấu tạo của dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang
khung 1,3,4-oxadiazol

8
Hình 1.8
CTCT của các dẫn chất của thế ở các vị trí 1, 2, 5
10
Hình 1.8
Cấu trúc các thuốc ức chế bơm Proton
11
Hình 1.10
CTCT chung của các dẫn chất theo nghiên cứu của B. B. Lohray
và cộng sự năm 2000

11
Hình 1.11
Công thức cấu tạo của Reyila W. thử tác dụng trên virus
12
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang

Sơ đồ 8
Phản ứng S-alkyl hóa
15
Sơ đồ 9
Phản ứng N-alkyl hóa
16
Sơ đồ 10
Cc giai đoạn tổng hợp các dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
22
Sơ đồ 11
Tổng hợp các chất II-a và II-b
23
Sơ đồ 12
Tổng hợp các chất III-a và III-b
25
Sơ đồ 13
Tổng hợp chất IV-a
27
Sơ đồ 14
Tổng hợp các chất V-a và V-b
28
Sơ đồ 15
Tổng hợp 1,4-dibromobutan
28
Sơ đồ 16
Tổng hợp chất VI-a
30
Sơ đồ 17
Quá trình tạo dẫn chất 2- mercaptobenzimidazol từ
o-phenylen diamin

trò quan trọng, nhất là phát hiện ra các chất mới có hoạt tính sinh học cao thuộc nhiều
cấu tạo khác nhau. Số này phải kể đến dẫn chất của benzimidazol. Nhiều công trình
nghiên cứu cho thấy dẫn chất benzimidazol là nhóm chất dị vòng có tác dụng sinh
học rất đa dạng như: khng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, giảm đau, trị giun sán,
chống co giật, ức chế virus, chống ung thư Trong đó dẫn chất 2-
mercaptobenzimidazol được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong thời gian
gần đây.
Để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp và thử tác dụng
sinh học của lớp dẫn chất quan trọng này, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất N, S-dialkyl hóa của 2-
mercaptobenzimidazol” với các mục tiêu chính:
1. Tổng hợp một số dẫn chất N, S-diakyl hóa của 2- mercaptobenzimidazol.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất N, S-diakyl hóa
của 2- mercaptobenzimidazol tổng hợp được. 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái quát chung về khung 1H-benzimidazol
1.1.1 Cấu trúc hóa học
Benzimidazol là một hợp chất hữu cơ dị vòng, có cấu trúc là một hệ vòng gồm
2 nhân benzen 6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol. Trong lịch sử,
benzimidazol đã được nhà khoa học Hoebrecher pht minh đầu tiên vào năm 1872
[19].

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của khung 1H-benzimidazol
Trong tự nhiên đã tồn tại của dẫn xuất benzimidazol và nhận được nhiều sự
quan tâm trong lĩnh vực hóa dược [11, 12]. Dẫn chất này đã tìm thấy các ứng dụng
thực tế trong một số lĩnh vực. Trong đó vitamin B

gây độc tế bào.
4

1.1.2. Tính chất hóa học của benzimidazol
Benzimidazol là một base yếu, có thể hòa tan trong acid vô cơ loãng. Tính
base của benzimidazol yếu hơn imidazol. Benzimidazol cũng có tính chất của một
acid, tan tốt trong dung dịch kiềm [14].
1.2. Khái quát chung về 2-mercaptobenzimidazol và dẫn chất
1.2.1. Công thức cấu tạo của 2-mercaptobenzimidazol
Tên khoa học và cấu trúc: (xem hình 1.4)

1H-Benzo[d]imidazol-2-thiol
Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của phân tử 2-mercaptobenzimidazol
- Công thức phân tử: C
7
H
6
N
2
S
- Khối lượng phân tử: 150,2 đvC
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol
2-Mercaptobenzimidazol có nguyên tử hydro liên kết với nguyên tử nitơ ở vị
trí số 1 dễ dàng bị đồng phân hóa. Nó được tồn tại ở 2 dạng đồng phân hỗ biến là
thiol và thion (xem hình 1.5).
Trong phân tử có nhóm thioamid (-N-C=S), nên nó được xem như là một hợp
chất thioamid. Nó có khả năng tham gia phản ứng thế ở nguyên tử nitơ hoặc lưu
huỳnh.

Hình 1.5. Sự đồng phân hóa của 2-mercaptobenzimidazol

Hoạt tính kháng khuẩn được thử bằng phương php khuếch tán trên thạch, trên
chủng vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis và non-tuberculosis Mycobacterium ở
các nồng độ: 1000, 500, 125, 62, 32, 16, 8, 4µmol/L với dung môi thử DMSO. Chất
đối chiếu là isoniazid, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xc định sau khi ủ ở 37
o
C
trong 7, 14 và 21 ngày.
Hoạt tính kháng nấm được thử bằng phương php pha loãng 2 lần liên tiếp với
dung môi DMSO trên các chủng nấm Candida albicans, C. tropicalis, C.krusei,
C.glabrata, Trichosporon beigelii, Trichophyton mentagrophytes và Aspergillus
fumigatus ở các nồng độ 1000-15 µmol/L. Nồng độ ức chế tối thiểu được xc định
sau 24 giờ ủ ở 35
o
C, riêng đối với Trichophyton mentagrophytes, MIC được ghi lại
sau 72 và 120 giờ ủ.
Kết quả cho thấy các dẫn chất đem thử có hoạt tính kháng khuẩn và kháng
nấm đều khá tốt. Có thể nhận thấy rõ hoạt tính kháng khuẩn của các chất, đặc biệt là
trên non-tuberculosis Mycobacterium. Các dẫn chất có nhóm thế 3, 5-dinitro cho hoạt
tính tốt nhất, trên các chủng M. kansasii và M. avium cho hoạt tính cao hơn cả chất
đối chiếu isoniazid. Hoạt tính kháng nấm của các chất này tương đối thấp. Hoạt tính
kháng nấm yếu quan st được trên Trichophyton mentagrophytes [17].
Năm 2010, G. Yaseen cùng cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp và thử
tác dụng kháng khuẩn của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol có công thức tổng quát
như sau: (Xem hình 1.6)
(1)
Hình 1.6. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
theo nghiên cứu của Gigani Yanseen năm 2010


và 1d không có tác dụng ức chế đối với E. coli ở nồng độ thấp hơn 50 µg/ mL, 1f có
tác dụng yếu trên B. subtilis [18].
1.3.2. Tác dụng kháng ung thư
Tuy nhiên, ung thư là st thủ lớn nhất của cuộc sống trên toàn thế giới, hàng
triệu người đã mất mạng do ung thư. Cuộc chiến chống ung thư là vấn đề thách thức
đối với khoa học y tế. Do đó điều trị chống ung thư là nhiệm vụ cấp bách của các nhà
khoa học hiện nay.
Năm 2012, tại viện Hamdard,R Mohd, đã tổng hợp thành công và thử tác dụng
chống ung thư của 25 dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol.
Tất cả các dẫn chất đã được nghiên cứu tác dụng chống ung thư với 60 dòng tế bào.
Trong đó dẫn chất 2 cho hoạt động chống ung thư là tốt nhất. Nghiên cứu liên quan
giữa cấu trúc và tác dụng (QSAR – quantitative structure activity relationship), cho
thấy vai trò quan trọng của nhóm đẩy điện tử (-NH
2
, -2-Cl, -2,4-diCl-) trên vòng
phenyl ở vị trí số 5-oxadiazol trong tác dụng chống ung thư. Còn cc nhóm thế trên
methyl như: -N(C
2
H
5
)
2
, -O-C
6
H
5
ở vị trí số 5-oxadiazol làm cải thiện hoạt tính chống
ung thư. Cc nhóm thế hút điện tử như –COOH, -C=O không cho thấy vai trò rõ ràng
của mình [4] (xem Hình 1.7).

2
= -Cl, R
3
= H) cho thấy hoạt tính
mạnh nhất với tác dụng ức chế 50% sự phát triển của 4 dòng tế bào trên ở nồng độ <
1µM.
Sơ đồ 2. Tổng hợp một số dẫn chất styrylsulfon theo nghiên cứu của M. S. Vedula
năm 2003
Đặc tính dược lực học của 5c và được chọn để nghiên cứu trên chuột. Dựa trên
cơ sở đặc tính dược lực học tương đối tốt, chất 5c được đem đi thử nghiệm in vivo
10

trên dòng tế bào ung thư đại tràng người (HT-29) ghép ngoại lai trên chuột. Kết quả
cho thấy 5c chống lại 51% sự phát triển của HT-29 trong biểu đồ nghiên cứu [25].
1.3.3. Tác dụng chống co giật
Một số hợp chất tiềm năng chống co giật đã được tổng hợp từ các dẫn chất
benzimidazol thế ở các vị trí 1, 2, 5 đã được báo cáo. Kết quả nghiên cứu QSAR chỉ
ra rằng, sự thay đổi tại vị trí một (R
1
) không thay đổi hoạt động của các hợp chất tổng
hợp, chiều dài chuỗi tối ưu của R
2
chi phối khả năng hoạt động của các thuốc chống
co giật. Kết quả cũng cho thấy rằng các hợp chất tổng hợp với cc nhóm hút điện tử
ở vị trí 5 trên R3 được chứng minh là có tác dụng chống co giật tốt hơn [22] (xem
hình hình 1.8).
(3)
(4) (5)
R= H, CH
3

/K
+
-ATPase, chống bài tiết dịch vị và
chống viêm loét dạ dày
Dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol được biết tới với nhiều thuốc sử dụng trong
điều trị với tác dụng ức chế bài tiết dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase và
chống loét dạ dày. Gần đây, benzimidazol cũng đã được sử dụng để điều trị chống
bài tiết dịch vị và chống viêm loét dạ dày như omeprazol, lansoprazol, pantoprazol,
rabeprazol, esomeprazol [15], [16] (xem hình 1.9).
11 Hình 1.9. Cấu trúc các thuốc ức chế bơm Proton
Năm 2000, B. B. Lorhray và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
chống viêm loét và chống bài tiết dịch vị dạ dày của dẫn chất benzimidazol có công
thức chung cấu tạo như sau [20]: (Xem hinh 1.10)
(6)
Hình 1.10. CTCT chung của các dẫn chất theo nghiên cứu của B. B. Lohray và
cộng sự năm 2000
Tất cả các dẫn chất đều có tác dụng chống loét, chống bài biết dịch vị. Hơn
nữa, phần lớn các chất này đều có tác dụng chống bài tiết dịch vị mạnh hơn
omerprazol và có hiệu lực cao trong chống viêm loét dạ dày, đặc biệt là bảo vệ niêm
mạc dạ dày không bị tổn thương do ethanol.
12

1.3.5. Tác dụng diệt virus

13

Các chất tổng hợp được sàng lọc tác dụng giảm đau, chống viêm bằng thử tác
dụng trên chuột. Kết quả cho thấy các hợp chất có nhóm thế (R= H, R’= H) và chất
có nhóm thế (R=Cl, R’= Br) cho tác dụng giảm đau mạnh (89% ở liều 100 mg/kg thể
trọng) và chống viêm tốt (100% ở liều 100 mg/kg thể trọng) [5].
1.3.7. Các tác dụng khác của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
Rất nhiều dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol được tổng hợp và đã thử tác dụng
sinh học. Nhiều hoạt tính sinh học khc nhau như giảm lipid mu và xơ vữa động
mạch [24], [12], ức chế men COX, chống đông mu, chống virus đã dược chứng
minh… [21].
1.4. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất 2, 3-dihydrobenzo [4, 5] imidazo
[2, 1-b] thiazol
1.4.1. Phn ứng đóng vòng tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol từ o-
phenylendiamin hoặc dẫn chất
Theo nghiên cứu của Maw-Ling Wang và Biing-Lang Liu (năm 1995) khung
2-mercaptobenzimidazol được tổng hợp bởi nguyên liệu là o-phenylendiamin và
carbon disulfid trong ethanol hoặc methanol và nước dưới xúc tác của các amin bậc
3 (R
3
N) [9, 10] (xem sơ đồ 4).
Phản ứng xảy ra theo từng bước như sau:

Sơ đồ 4. Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol theo Maw-Ling Wang và
Biing-Lang Liu
Năm 1950, J. A. VanAllan và B. D. Deacon đã nghiên cứu tổng hợp 2-
mercaptobenzimidazol từ o-phenylendiamin và kali ethylxantat trong dung môi
ethanol. Trong quá trình phản ứng cho hiệu suất khoảng 84 – 86,5 %, kali ethylxatat
có thể được thay bằng hỗn hợp kalihydroxyd và carbon disulfid với hiệu suất đạt được
14