BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ
OXADIAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ
OXADIAZOL

người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập!

Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2015
Sinh viên Trần Ngọc Mai

MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol 2
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol
và oxadiazol 4
1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 4
1.2.2 Tác dụng chống viêm 7
1.2.3 Tác dụng chống ung thư 9
1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa 10
1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol 12
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất 12
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol 13
1.3.3 Phản ứng alkyl hóa 14
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU 16

3.5.2 Về tác dụng sinh học: Tác dụng gây độc tế bào 39
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu, viết tắt
Chú thích
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
AcOH
Acid acetic
COX
Men cyclo-oxygenase
CTCT
Công thức cấu tạo
CTPT
Công thức phân tử
DMF
Dimethylformamid

MS
Phổ khối (Mass spectrometry)
MT
Môi trường
n-BuOH
n-Butanol
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
SKLM
Sắc ký lớp mỏng
T
0
nc
Nhiệt độ nóng chảy
TBUT
Tế bào ung thư

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang Bảng 1.1
Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita
Rathore
8
Bảng 2.1
Danh mục các dung môi, hóa chất
16

35

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1
Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.2
Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.3
Cấu trúc vòng oxadiazol
3
Hình 1.4
Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol
3
Hình 1.5
Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
4
Hình 1.6
Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel
5
Hình 1.7
Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của
Salahuddin
6
Hình 1.8
Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai

benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol.
23
Sơ đồ 3.2
Tổng hợp 2-methylbenzo[d]imidazol (1)
24
Sơ đồ 3.3
Tổng hợp ethyl (2-methyl-1H-benzo[d]imidazol)acetat (2)
24
Sơ đồ 3.4
Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid
(3)
25
Sơ đồ 3.5
Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-
methyl-1H-benzo[d]imidazol (4)
26
Sơ đồ 3.6
Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-
1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)acetonitril (4a)
27
Sơ đồ 3.7
Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N-
phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b)
28
Sơ đồ 3.8
Tổng hợp 2-cloro-N-phenylacetamid (6)
28
Sơ đồ 3.9
Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-((2-methyl-1H-
benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c)

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol
1H-benzo[d]imidazol có cấu trúc là một hệ vòng bicyclo, bao gồm vòng benzen
6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol (Xem hình 1.1).

Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
Các benzimidazol bắt đầu được chú ý tới nhiều vào những năm 1950 sau phát
hiện 5,6-dimethyl-l-(AD-ribofuranosyl)benzimidazol là một phần trong cấu trúc của
vitamin B12. Dẫn xuất benzimidazol đầu tiên được phát triển và cấp phép sử dụng
cho con người là thiabendazol vào năm 1962. Một số dẫn xuất khác của
benzimidazol đã được sử dụng trên lâm sàng như: albendazol, mebendazol (thuốc
trừ giun); omeprazol, lansoprazol (thuốc ức chế bơm proton); astemizol (kháng
histamin); enviradin (kháng virus); telmisartan (thuốc hạ huyết áp) … [13, 31] (Xem
hình 1.2).

Hình 1.2 Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol
3

Nhiều nghiên cứu khác cũng đã chứng minh các tác dụng kháng khuẩn,
kháng nấm, diệt kí sinh trùng, chống ung thư, chống viêm, kháng lao của 1H-
benzo[d]imidazol và các dẫn chất của nó [11, 18, 19, 28].
Oxadiazol là một dị vòng thu hút được sự chú ý rộng rãi của các nhà hóa
dược để phát triển các loại thuốc mới. Oxadiazol có nguồn gốc từ furan bằng sự
thay thế của hai nhóm =CH- bằng hai nguyên tử N (Xem hình 1.3).

Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol
Có bốn đồng phân của oxadiazol: 1,2,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,2,5-
oxadiazol, 1,2,3-oxadiazol được biết đến. Trong số chúng, các dẫn chất của 1,3,4-

clorophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]midazol (1g) và chất 1-
{[5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]imidazol (1k)
có nồng độ ức chế tối thiểu đối với S. aureus rất thấp (MIC=2 𝜇g/ml). Hầu hết các
chất đều cho tác dụng tốt với vi khuẩn Gram(+), tuy nhiên không có chất nào có tác
dụng với E. coli cũng như P. aeruginosa và S. typhii. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng
các dẫn chất có chứa nhóm thế ở vị trí para trên vòng benzen có tác dụng tốt hơn so
với các chất còn lại.
Đối với tác dụng kháng nấm, các chất 1a, 1g, 1l, 1k cho tác dụng tốt hơn với
nấm C. albicans. Bên cạnh đó, các chất còn lại ít có tác dụng đối với A. niger và A.
5

flavus.
Năm 2012, Rahul V. Patel và cộng sự tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
sinh học một số dẫn chất (benzimidazolyl-1,3,4-oxadiazol-2yl)thio-N-phenyl
(benzothiazolyl)acetamid (xem hình 1.6). Sử dụng phương pháp khuếch tán trên
thạch với 8 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm với các thuốc đối chiếu là ciprofloxacin
với các chủng vi khuẩn và ketoconazol với các chủng nấm, kết quả cho thấy nhiều
hợp chất có khả năng kháng khuẩn và chống nấm tốt. Kết quả cho thấy các dẫn chất
N-benzothiazolylacetamid có tác dụng tốt hơn các dẫn chất N-phenylacetamid [20].

Hình 1.6 Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel
Hai hợp chất 2c (nhóm thế là –Cl), 2d (nhóm thế là –F) có tác dụng ức chế
tốt với S. aureus (MIC=3,12 µg/ml), S. typhi (MIC=25 µg/ml), B. cereus ( 2c MIC=
25 µg/ml, 2d MIC=6,25 µg/ml). Các chất 2b, 2c, 2d với nhóm thế halogen cũng có
tác dụng mạnh với vi khuẩn P. aeruginosa với giá trị MIC=12,5 µg/ml. Với tác
dụng kháng nấm 3f, 3k cho thấy tác dụng tốt chống lại A. niger (MIC=12,5 µg/ml),
3f cũng có hiệu quả chống lại A. clavatus tiềm năng (MIC=25 µg/ml). Đối với C.
albican, các hợp chất 3i, 3j và 2i với nhóm thế alkoxy thể hiện tác dụng mạnh nhất
với MIC=25 µg/ml.
Cũng trong năm 2012, nghiên cứu của Salahuddin cùng cộng sự trong việc

tác dụng ức chế sinh vật in vitro theo phương pháp pha loãng (xem hình 1.8). Tác
dụng kháng khuẩn được thử với 2 dòng vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus,
Staphylococcus pyogenes, 3 dòng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli, Pseudomonas
aeruginosa. Tác dụng kháng nấm được thử với 3 dòng: Candida albicans,
Aspergillus niger, Aspergillus clavatus. Chất đối chiếu được dùng là
cloramphenicol và griseofulvin [8].
Đánh giá các dẫn chất tổng hợp cho kết quả khả quan. Đặc biệt với vi khuẩn
E. coli và nấm A. clavatus, dẫn chất 5h cho MIC rất thấp, lần lượt là 6,25 μg/ml và
7

12,5 μg/ml, thấp hơn chất đối chiếu rất nhiều lần (với cloramphenicol có MIC=50
μg/ml, griseofulvin có MIC=100 μg/ml). Các hợp chất 5b, 5c, 5d, 5g, 5h với nhóm
thế hút điện tử (nitro, fluoro) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mạnh,
trong đó tác dụng sinh học mạnh nhất khi các nhóm thế này ở vị trí para hoặc meta
5d, 5h.

Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai
1.2.2 Tác dụng chống viêm
Năm 2014, Ankita Rathore cùng đồng sự tiến hành thiết kế và tổng hợp các
dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol có tác dụng ức chế COX-2 chọn lọc (xem
hình 1.9). Các hợp chất tổng hợp được được thử tác dụng in vitro để xác định khả
năng ức chế COX-1 và COX-2. Những dẫn chất có tác dụng tốt nhất lại tiếp tục
được thử tác dụng chống viêm bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân
chuột [23].

Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của
Ankita Rathore
8


Trong 18 hợp chất tổng hợp, 6 chất được đem thử hoạt tính chống viêm, kết
quả có 3 hợp chất cho thấy có tác dụng chống viêm hứa hẹn so với thuốc đối chứng
indomethacin. Chất 6l thể hiện tác dụng chống viêm tốt nhất 68,4%. Các chất 6b, 6j
cũng thể hiện khả năng chống viêm đáng chú ý (59,2% và 65,2%) so với
indomethacin là 57,9%. Từ kết quả thu được có thể kết luận rằng, các chất có khả
năng ức chế COX-2 tốt cũng cho hiệu quả chống viêm đầy hứa hẹn (Xem bảng 1.1).
Bảng 1.1 Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita Rathore
Hợp chất
% Ức chế
3h
4h
6b
47,6 ± 1,3
59,2 ± 1,6
6h
39,5 ± 1,1
52,8 ± 1,0
6i
37,5 ± 1,0
54,3 ± 1,7
6j
51,3 ± 1,1
65,2 ± 0,9
6k
50,5 ± 1,2
56,7 ± 2,0
6l
52,6 ± 1,1
68,4 ± 0,5
Indomethacin

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 9a cho hoạt
động chống ung thư là tốt nhất. Liên quan định lượng giữa cấu trúc đến tác dụng,
nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của các 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
các 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. Các nhóm thế hút điện tử như -COOH, -C=O không
cho thấy vai trò rõ ràng của mình [16].

1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa
Năm 2012, S. Rajasekaran cùng đồng sự nghiên cứu tổng hợp và đánh giá
tác dụng chống oxy hóa của một số dẫn xuất của benzimidazol dựa vào khả năng
loại bỏ gốc tự do bằng phương pháp khử DPPH, thuốc đối chứng là acid ascorbic
(xem hình 1.11). Kết quả các hợp chất đều có khả năng chống oxy hóa, không phụ
thuộc vào loại nhóm thế. Tuy nhiên chất 10e với nhóm thế vào vòng oxadiazol là
pyridin cho thấy tác dụng tốt nhất với phần trăm ức chế ở các nồng độ 10 µg/ml và
40 µg/ml lần lượt là 34,77% và 52,16% (acid ascorbic đạt 65,03% và 68,55%) [21].


oxy hóa của chúng. Hợp chất 12e được nhận thấy là một chất ức chế tốt (54%) mức
độ LP gan khi so sánh với BHT (65%) ở nồng độ 10
-3
M. Các hợp chất 12b và 12g
cũng làm giảm mức độ LP tương ứng 31% và 26%.
1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất
Nghiên cứu cho thấy hầu hết các phương pháp tổng hợp 1H-
benzo[d]imidazol và dẫn chất đều đi từ các hợp chất có vòng benzen với 2 nhóm thế
mang N ở vị trí ortho với nhau.

1.3.1.1 Đi từ o-phenylendiamin
Tổng hợp benzimidazol và các dẫn chất của nó thường đi từ nguyên liệu o-
phenylendiamin. Đó là các phản ứng ngưng tụ của o-phenylendiamin với acid
formic, hoặc với carbondisulfid trong dung dịch kiềm có cồn, hoặc phản ứng với
aldehyd thơm, aldehyd béo hoặc phản ứng với cyanogen bromid trong dung dịch
acetonitril [27].

13 1.3.1.2 Đi từ o-aminoazo
Hợp chất o-aminoazo được ngưng tụ với aldehyd để tạo các base nitơ, sau đó
các base nitơ này được chuyển dạng đồng phân (bằng cách đun sôi với acid acetic)
để tạo thành N-arylamino-1H-benzo[d]imidazol [12].
1.3.1.3 Các tác nhân khác
Các tác nhân khác như: monoacyl- và diacyl-o-phenylendiamin,
phenylenurethan… cũng có thể sử dụng để tổng hợp các dẫn chất của 1H-
benzo[d]imidazol.
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol


1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho đề tài
Như vậy, thông qua các tài liệu tham khảo được, chúng tôi nhận thấy rằng
các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol có nhiều tác dụng
sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, chống ung thư, chống oxi
hóa…Tiếp nối các nghiên cứu đó, chúng tôi dự kiến tổng hợp một số dẫn chất lai
hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol, và thử tác dụng gây độc tế bào
của chúng. 16

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu và thiết bị
Khóa luận đã sử dụng một số hóa chất, dung môi và thiết bị của phòng thí
nghiệm Tổng hợp Hóa Dược – Bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược
Hà Nội.
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất
STT
Dung môi, hóa chất
Nguồn gốc
1
Aceton
Trung Quốc
2
Acid cloroacetic
Trung Quốc
3
Acid acetic băng

Trung Quốc
14
Ethanol
Trung Quốc
15
Ethyl acetat
Trung Quốc
16
Hydrazin hydrat
Trung Quốc
17
Kali carbonat khan
Trung Quốc
18
Kali hydroxyd
Trung Quốc
19
Kali iodid
Trung Quốc
20
Natri hydrocacbonat
Trung Quốc