BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN KIM CƯỜNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
1-[(OXADIAZOLYL)METHYL]-
BENZIMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI-2015
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN KIM CƯỜNG

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
1-[(OXADIAZOLYL)METHYL]-
BENZIMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Sinh viên
Nguyễn Kim Cường
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN __________________________________________ 2
1.1 Tổng quan về tác dụng sinh học của benzimidazol _____________________ 2
1.1.1 Kháng khuẩn 2
1.1.2. Kháng virus 4
1.1.3. Chống ung thư 6
1.1.4. Chống kí sinh trùng 8
1.1.5. Các hoạt động chống viêm và giảm đau 9
1.2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và oxadiazol _______ 11
1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 11
1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn 13
1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất _______________________________ 15
1.3.1 Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol 15
1.3.2 Phản ứng tạo vòng benzimidazol 15
1.3.3 Phản ứng S-alkyl hóa 17
1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh cho đề tài ______________ 17
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

H-NMR) 38
3.4 Thử tác dụng sinh học __________________________________________ 38
3.5 Bàn luận _____________________________________________________ 39
3.5.1 Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc các hợp chất 39
3.5.2 Về cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm 41
3.5.3 Về tác dụng sinh học 43
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT __________________________________________ 44
DANH MỤC TÀI LIỆU_____________________________________________ 45 PHỤ LỤC ________________________________________________________ 49 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
HepG2
Dòng tế bào ung thư gan
BuOH
n-Butanol
ECA
Ethylcloroacetat
EtOH
Ethanol
g
Gam


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất 18
Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ 19
Bảng 2.3. Công thức các chất dự kiến tổng hợp được. 21
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp hóa học 34
Bảng 3.2 R
f
và t
0
nc
của 7 chất tổng hợp được 35
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của IVa, IVb, IVc 36
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ khối lượng của IVa, IVb, IVc 37
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H của IVa, IVb, IVc 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Công thức các chất theo nghiên cứu của Kazimierczuk và cộng sự 2
Hình 1.2 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ansari và Lal 3
Hình 1.3 Công thức các chất theo nghiên cứu của Gupta và Rani 3
Hình 1.4 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ghoneim và cộng sự 4
Hình 1.5 Công thức các chất theo nghiên cứu của Pandey và Shukla 4
Hình 1.6 Công thức các chất theo nghiên cứu của Yadav và Pal 5
Hình 1.7 Công thức các chất theo nghiên cứu của Kristina và cộng sự 5
Hình 1.8 Công thức các chất theo nghiên cứu của Bishnoi và cộng sự 6

-1H-benzo[d]imdazol (IV) 28
Sơ đồ 3.6 Tổng hợp 2-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4-
oxadiazol-2-yl)thio)acetamid (IVa) 29
Sơ đồ 3.7. Tổng hợp methyl 4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-
yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)benzoat (IVb) 30
Sơ đồ 3.8 Tổng hợp methyl 4-(4-bromobutoxy)benzoat 30
Sơ đồ 3.9 Tổng hợp N-(2,4-dichlorophenyl)-5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-
yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (IVc) 32
Sơ đồ 3.10. Tổng hợp 2-cloro-N-(2,4-diclorophenyl)acetamid 33

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội càng phát triển thì mô hình bệnh tật của con người càng trở nên phức
tạp và nhu cầu chăm sóc cũng ngày càng tăng lên. Chính vì thế việc nghiên cứu tìm
ra các thuốc mới đóng vai trò quan trọng trong chiến lược bảo vệ sức khỏe con
người của mỗi quốc gia. Tuy nhiên sự ra đời của thuốc mới là cả một quá trình thử
nghiệm lâu dài. Đó là kết quả nghiên cứu của nhiều ngành khoa học, trong đó tổng
hợp hóa dược đóng vai trò quan trọng. Được hình thành và phát triển trên cơ sở của
tổng hợp hữu cơ, tổng hợp hóa dược đã trở thành một ngành khoa học riêng biệt ,
nhằm tạo ra các thuốc phục vụ cho việc phòng và điều trị bệnh. Ngày nay, những
thuốc có nguồn gốc tổng họp hóa dược chiếm một số lượng rất lớn và không thể
thiếu trong cuộc sống.
Để tìm được các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao, ít độc tính và có thể ứng
dụng trong điều trị và lâm sàng, các nhà tổng hợp hóa dược thường dựa vào cấu trúc
của các chất có tác dụng sinh học triển vọng để tổng hợp hoặc bán tổng hợp tạo ra
nhiều thuốc mới.

vai trò thiết yếu trong việc tạo ra hiệu quả kháng khuẩn [7, 8 ].
3
Hình 1.2 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ansari và Lal
Gupta và Rani (1977) tổng hợp 2-thiohalogenonitrophenylbenzimidazol bằng
cách ngưng tụ halogenonitrobenzen và muối natri của 2-mercaptobenzimidazol IV,
thử nghiệm về hoạt tính kháng nấm chống lại Helmithosporium sativum, A. niger và
Fusarium oxysporum bằng phương pháp bào tử nảy mầm và đã ghi nhận được sự ức
chế của các bào tử ở mức 10 ppm [16]. Hình 1.3 Công thức các chất theo nghiên cứu của Gupta và Rani
Ghoneim và cộng sự (1998) tổng hợp các dẫn xuất của 2-[(4-aminophenyl)
sulphonyl] (5) của benzimidazol và kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn chống lại E. coli
bằng phương pháp khuếch tán trên thạch. [14].
4 Hình 1.4 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ghoneim và cộng sự
Tất cả các dẫn xuất 4-amino và 2,4-diaminophenylsulphonyl đều cho thấy
hoạt tính kháng khuẩn.
1.1.2. Kháng virus
Pandey và Shukla (1999) đã tổng hợp được các dẫn chất 7-(arylamidoalkyl)-
3,4-diphenyl-isoquinolinyl-[1,5-c]-benzimidazol (6) và được đánh giá in vivo chống
lại virus cúm (IV) bằng cách cấy nó trong trứng của 1 con gà mái có phôi 10 ngày
tuổi ở nồng độ 0,5 mg mỗi phôi trong khoang niệu. Sau 48 h cho thấy rằng dẫn chất
isoquinonyl benzimidazol với nhóm nicotinamid cho thấy tác dụng tối đa [24].



Gellis và cộng sự (2008) đã tổng hợp được benzimidazol-4,7-dion thế ở vị trí-2
đã được tổng hợp thông qua một phản ứng vi sóng sử dụng 2-cloromethyl-1,5,6-
trimethyl-1H-benzimidazol-4,7-dion. Hoạt tính chống ung thư của nó đã được đánh
giá về ung thư đại tràng, ung thư vú và ung thư phổi. Trong số này 2,2'-bis
(cloromethyl)-1,1'-dimethyl-5,5'-bi(1H-benzimidazol)-4,4',7,7'-tetraon (14) đã được
chứng tỏ là có tác dụng tuyệt vời chống ung thư tương đương với mitomycin C [13].

Hình 1.10 Công thức theo nghiên cứu của Gellis và cộng sự
Sondhi và cộng sự (2010) đã tổng hợp được nhiều dẫn xuất benzimidazol dị
vòng (15-18) bằng cách ngưng tụ của acid succinic, acid homophthalic và acid 2,3-
pyrazinedicarboxlic với diamin thế khác nhau dưới chiếu xạ vi sóng. Tất cả các hợp
chất đã thể hiện được hoạt động chống ung thư tốt ở liều 50 mg/kg chống lại ung
thư buồng trứng (IGR-OV-1), ung thư vú (MCF-7) và ung thư thần kinh trung
ương (SF-295) ở người [30].
8 Hình 1.11 Công thức các chất theo nghiên cứu của Sondhi và cộng sự

1.1.4. Chống kí sinh trùng
Mavrova và cộng sự (2010) đã tổng hợp được một số thien-[2,3-d]-pyrimidin-
4(3H)-on chứa benzimidazol-2-yl-thioethyl và benzimidazol-2-yl-methanthioethyl ở
vị trí thứ hai của vòng pyrimidin để xác định hoạt tính chống kí sinh trùng. Các dẫn
chất benzimidazol của thieno-[2,3-d]-pyrimidin-4(3H)-on (19) đã cho thấy hoạt tính
invitro chống lại Trichinella spiralis cao hơn so với albendazol. Các hợp chất hoạt
tính cao nhất gồm 2-[2-(5-nitro-1H-benzimidazol-1-yl)ethyl]-5,6,7,8-tetrahydro-[1]-
benzothieno-[2,3-d]-pyrimidin-4(3H) (20) cho thấy hoạt động 95% với liều 5
mg/kg.Các hợp chất 2-{2-[(5(6)-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)thio]ethyl}-5,6,7,8-
tetrahydro-[1]-benzothieno-[2,3-d]-pyrimidin-4(3H)-on hoạt động ở mức 90% [22].

11 Hình 1.15 Công thức các chất theo nghiên cứu của Gaba và cộng sự
1.2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và
oxadiazol
Nghiên cứu các hoạt chất mới trong điều trị ung thư đang là một nhiệm vụ
quan trọng của hóa dược. Ung thư là một bệnh của chu kỳ tế bào, trong đó các tế
bào bất thường nguyên phân một cách không có kiểm soát. Rất nhiều các hợp chất
dị vòng và dị vòng ngưng tụ đã được xác định thông qua sinh học phân tử, sàng lọc
thực nghiệm và phát triển thuốc hợp lý để tìm ra các hoạt chất mới gây độc tế bào
ung thư. Bên cạnh các dị vòng benzimidazol với tác dụng sinh học đa dạng thì các
lớp dị vòng như: oxadiazol và triazolo – thiadiazol cũng thu hút được sự quan tâm
trong hóa dược vì có một loạt các hoạt chất mang các dị vòng này có tác dụng
kháng khuẩn và chống khối u [17, 29] .
1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2012, Asif Husain và các cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất
benzimidazol mang khung oxadiazol (25-36). Các dẫn chất này được tổng hợp từ 4-
(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-4-oxobutanhydrazid với mục đích tổng hợp các chất
chống ung thư. Các chất tổng hợp được nghiên cứu in vitro tác dụng gây độc tế bào
ung thư trên tất cả 60 dòng tế bào của người. Kết quả cho thấy tác dụng trên tế bào
ung thư là đáng kể. Đặc biệt trong đó có chât 34 ức chế sự tăng trưởng đáng kể và
12

vẫn thể hiện tác dụng khi pha loãng ở 5 nồng độ khác nhau (0,01; 0,1; 1; 10 và 100
µM) với các giá trị GI
50
từ 0,49 đến 48,0 µM,đặc biệt (34) cho kết quả tốt trên các
tế bào ung thư phổi (HOP-92) [19].


thơm với xúc tác POCl
3
thu được các hợp chất . Các hợp chất tổng hợp được thử tác
dụng kháng khuẩn và kháng nấm. Kết quả cho thấy, các hợp chất có tác dụng trên
Escherichia coli và có tác dụng trên Staphylococcus aureus . Các hợp chất nhạy
cảm nhất đối với Candida albicans và Aspergillus flavus [25].
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các chất theo nghiên cứu Salahuddin và cộng sự

15

1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất
1.3.1 Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol
Các dẫn chất hydrazin thường được đóng vòng bởi acid xúc tác POCl
3
hoặc
CS
2
trong môi trường kiềm mạnh để thu được các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol. Một số
ví dụ tổng hợp vòng 1,3,4-oxadiazol như sau:
Năm 2011, Shelly Gapil và các cộng sự đã tổng hợp 5-phenyl-1,3,4-
oxadiazol-2-thiol bằng cách cho benzoylhyrazin phản ứng với CS
2
(tỷ lệ mol 1:2)
trong dung môi ethanol, xúc tác KOH, đun hồi lưu 4h. Hiệu suất phản ứng 78 %
[28].
Sơ đồ phản ứng như sau:


suất tăng 10-50% so với phương pháp trước đây [10].

R= H, CH
3
, C
6
H
5
, 4-NH
2
C
6
H
4
, 4-ClC
6
H
4
Sơ đồ 1.7. Tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi sóng
2. Phản ứng với anhydrid acid.
Phản ứng của anhydrid acid với o-phenylendiamin sẽ tạo thành benzimidazol
hoặc N,N-diacylphenylen diamin phụ thuộc vào điều kiện tiến hành. Khi cho o-
phenylendiamin phản ứng với anhydrid của dicarboxylic sẽ thu được dẫn chất acid
của khung bezimidazol. Ví dụ o-phenylendiamin đun hồi lưu với anhydrid succinic
trong vài giờ tạo thành acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic [32].
Phản ứng như sau :

Sơ đồ 1.8. Sơ đồ tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic