BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
 0  VŨ VĂN TUẤN

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID 2-
AMINO-4-(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-
2-YL)BUTYRIC
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ)
HÀ NỘI - 2014

HÀ NỘI - 2014

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
 0 
Tôi xin chân thành cám ơn thầy ThS. Nguyễn Văn Giang, ThS. Phạm Thị
Hiền, CN. Phan Tiến Thành đã dìu dắt, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá
trình thực nghiệm tại phòng Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược,
Trường Đại học Dược Hà Nội.
Cám ơn các thầy, các cô là giảng viên, kĩ thuật viên của trường Đại học
Dược Hà Nội- những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ tôi trong suốt 5 năm học.
Cám ơn tất cả những người bạn cùng làm thực nghiệm với tôi tại phòng
Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội,
các bạn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận này.
Cám ơn cha mẹ, gia đình- những người luôn ở bên tôi, động viên tôi mỗi khi
tôi gặp những khó khăn trong cuộc sống.

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014.
Sinh viên

Vũ Văn Tuấn

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………………………1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất………………………………. 2
1.2. Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol……………………………… 2
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 2
1.2.2. Tác dụng chống viêm 7

yl)butanoat 24
3.1.5. Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 25
3.1.6. Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 26
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết …………………………………………………… 27
3.3. Kết quả xác định cấu trúc …………………………………………………28
3.3.1. Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoic 28
3.3.2. Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 29
3.3.3. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 30
3.3.4. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 32
3.3.5. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat dihydroclorid 33
3.3.6. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat dihydroclorid 34
3.4. Thử tác dụng sinh học …………………………………………………… 35
3.4.1. Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn 35
3.4.1.1. Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 35
3.4.1.2. Môi trường thử nghiệm 36
3.4.1.3. Nguyên tắc 36
3.4.1.4. Tiến hành 36
3.4.2. Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng nấm 37
3.4.2.1. Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 37
3.4.2.2. Môi trường thử nghiệm 37 3.4.2.3. Nguyên tắc 38
3.4.2.4. Tiến hành 38

Nồng độ tác dụng trên 50% đối tượng thử (Effective dose)
g
Gam
h
Giờ
HT-29
Tế bào ung thu ruột kết (Colon carcinoma cells)
HL-60
Tế bào ung thư bạch cầu (Human Leukemia Cells)
IR
Phổ hồng ngoại (infrared)
n-BuOH
n-Butanol
LD
50
Liều gây chết trung bình 50% động vật thí nghiệm (Lethal dose)
MCF-7
tế bào ung thư vú (Human Breast Cancer Cells)
MeOH
Methanol
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration)
MS
Phổ khối (mass spectroscopy)
MT
Môi trường
PC-3
Tế bào ung thư tuyến tiền liệt (Human prostate cancer cells)
PC12
Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal

Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử
(
μg/ml)
6
Bảng 1.3
Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử
(
μg/ml)
7
Bảng 2.1
Danh mục hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình thực
nghiệm
16
Bảng 2.2
Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ
16
Bảng 2.3
Công thức và danh pháp các chất dự kiến tổng hợp
18
Bảng 3.1
R
f
và t
0
nc
của 6 chất đã tổng hợp
27
Bảng 3.2
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid (S)-2-
amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (KBr)

yl)butanoat
32 Bảng 3.10
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-methyl
2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid
33
Bảng 3.11
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid
33
Bảng 3.12
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-ethyl 2-
amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid
34
Bảng 3.13
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid.
35
Bảng 3.14
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
39


3
Hình 1.4
Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol
4
Hình 1.5
Dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol từ
5
Hình 1.6
Dẫn chất 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol
7
Hình 1.7
Dẫn chất phenyl benzimidazol
7
Hình 1.8
Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol
8
Hình 1.9
Dẫn chất 2-(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl-1H-
benzimidazol
8
Hình 1.10
Công thức của các chất 8a-8b
9
Hình 1.11
Công thức của albendazol và mebendazol
9
Hình 1.12
Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b
9
Hình 1.13

14
Hình 1.22
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT
Khan
14
Hình 1.23
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của VD Patil
14 Hình 1.24
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Arul
15
Hình 2.1
Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất
18
Hình 3.1
Sơ đồ tổng chất 1
21
Hình 3.2
Sơ đồ tổng hợp chất 2
22
Hình 3.3
Sơ đồ tổng hợp chất 3a
23
Hình 3.4
Sơ đồ tổng hợp chất 3b
24
Hình 3.5

hợp chất đang sử dụng. Trong số các cấu trúc kết hợp tiềm năng, phải kể tới một
cấu trúc khá đặc biệt-đó là sự kết hợp của vòng benzimidazol với các amino acid tự
nhiên.
Benzimidazol là một dị vòng có trong cấu trúc nhiều thuốc đang sử dụng
hiện nay: omeprazol, albendazol, candesartan Do có cấu trúc tương tự purin nên
benzimidazol có thể hoạt động như purin để tương tác với ADN và protein [28].
Bên cạnh đó, các amino acid là thành phần cấu tạo protein nên việc gắn acid amin
vào khung benzimidazol có thể tạo ra các hợp chất có tác dụng ức chế quá trình
tổng hợp acid nucleic và protein của các VSV gây bệnh.
Dựa trên cơ sở phân tích trên, với mục đích tổng hợp ra các dẫn chất mới
mang khung benzimidazol có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, chúng tôi chọn
acid glutamic để thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng
nấm của acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất ” với mục
tiêu:
1. Tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và một số
dẫn chất.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất
Benzimidazol là một hợp chất dị vòng, một bicyclic trong tự nhiên, cấu trúc
của nó là sự hợp nhất của benzen và imidazol. Dẫn chất benzimidazol là những hoạt
chất có nhiều hoạt tính sinh học đầy hứa hẹn đối với các nhà nghiên cứu.

Hình 1.1: Cấu trúc phân tử benzimidazol
Tính chất vật lý: Benzimidazol là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở 172
o
C, sôi

2
và N
1
của khung benzimidazol
tạo ra nhiều dẫn chất có hoạt tính sinh học tốt nên việc thiết kế, tổng hợp, đánh giá
tác dụng của các dẫn chất thế ở vị trí C
2
và N
1
khung benzimidazol rất được quan
tâm [25].
Năm 2006, Kumar M. và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 1-(methyl)-2-
(phenyl)benzimidazol (hình 1.3). Các hợp chất 1a, 1b và 1c được thử tác dụng
kháng khuẩn trên các chủng S. aureus, B. pumillus và P. aeurugenosa. Trong đó,
hợp chất 1a cho thấy MIC (6,25) ở nồng độ 100 µg/mL trên chủng B. pumillus
[18].

Hình 1.3: Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c
Nhìn vào tầm quan trọng của benzimidazol và acid 6-fluoro-3,4-dihydro-2H-
chroman-2-carboxlic trong các hệ thống sinh học, người ta nghĩ rằng, sẽ rất có giá
trị nếu thiết kế và tổng hợp các hợp chất có chứa khung benzimidazol và acid 6-
fluoro-3,4-dihydro-2H-chroman-2-carboxlic để tạo ra một số dẫn chất benzimidazol
mới có các các tác dụng sinh học mạnh. Trên cơ sở lập luận đó, các dẫn chất 2-(6-
fluorochroman-2-yl)-1-alkyl/acyl/aroyl-1H-benzimidazol đã được tổng hợp: 1a
R = piperazin
R
1

H
5

2g
R = -COC
6
H
5
2c
R = -C
3
H
7

2h
R = -SO
2
CF
3
2d
R = -CH
2
(CH
2
)
2
CH
3
2i
R = -SO

Nồng độ (
μg/ml )

0,1
1
10
100
200
500
MIC
2a
-
+
+
K
++
++
200
2b
-
+
+
K
++
++
200
2c
-
+
+

+
+
K
++
++
200
2h
-
+
K
+
K
K
>
2i
-
+
+
K
++
++
200
2j
-
+
K
+
K
K
>

Chất
E. coli
S. aureus
P.
aeruginosa
K.
pneumoniae
3a
K
K
K
K
3b
K
K
K
K
3c
K
K
K
K
3d
K
K
K
K
3e
K
K

furazon
6,25
6,25
6,25
6,25
K: kháng
Từ bảng 1.2, nhận thấy chỉ có hợp chất 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng kháng khuẩn ở
nồng độ 12,5
μg/ml và tất cả các hợp chất khác không thể hiện tác dụng. Các hợp chất
3f, 3i, 3j đều mang nhóm benzyl ở vị trí số 2 của khung benzimidazol và trong đó
có các nhóm hút điện tử trên nhóm phenyl.
Các hợp chất này được đánh giá hoạt tính kháng nấm trong cùng điều kiện với các
loài : Penicillium marneffei, Trychophyton mentagrophytes, Aspergillus flavus,
Aspergillus fumigatus. Chất đối chiếu sử dụng là fluconazol. Kết quả thử nghiệm
được trình bày trong bảng 1.3:
Bảng 1.3: Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (
μg/ml )
Vi nấm
Chất
Penicillium
Marneffei
Trychophyton
mentagrophytes
Aspergillus
flavus
Aspergillus
fumigatus
3a
K
K

K
K
3h
K
K
K
K
3i
12,5
12,5
12,5
12,5
3j
12,5
12,5
12,5
12,5
Fluconazol
6,25
6,25
6,25
6,25
K: không ức chế
Từ kết quả trên bảng 1.3, chỉ có các chất 3b, 3c, 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng ở MIC
12,5
μg/ml
, các chất còn lại đều không có tác dụng. Dựa trên các dữ liệu thực
7

nghiệm, có thể kết luận nhóm benzyl ở vị trí số 2 của nhân benzimidazol làm tăng


-N(C
6
H
5
)
2

-N(CH
3
)
2R
1

Cl
Cl
Cl
Cl
8

carrageenan. Kết quả cho thấy hợp chất có tác dụng giảm đau (đạt 89% với liều
100mg/kg) và chống viêm mạnh (đạt 100% với liều 100mg/kg) so sánh với chất đối
chiếu là nimesulid (100% ở liều 50mg/kg) [20].

Hình 1.8: Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol (6)
1.2.3. Tác dụng chống kí sinh trùng
Năm 2006, Vazquez tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống VSV đơn bào

độc tính thấp. Tuy nhiên, các dẫn chất này cũng có một số nhược điểm là khả năng
hòa tan và hấp thu kém [9].

Hình 1.11: Công thức của albendazol và mebendazol
1.2.4. Tác dụng chống virus
Năm 1963, Eggers cùng các đồng nghiệp đã thử tác dụng của các dẫn chất của
2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol. Kết quả cho thấy các dẫn chất này có khả năng
ức chế tổng hợp acid ribonucleic của enterovirus, và riconavirus [11].

Hình 1.12: Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b
8a
R
1
= 2,3-Cl
2
C
6
H
3
O
R
2
= H
R
3
= CH
3

8b
R

= 1,76 mg / ml) và có chỉ số chọn lọc đáng chú ý [12].

Hình 1.14: Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11)
1.2.5. Tác dụng chống ung thư
Đặc điểm của ung thu là sự phát triển không kiểm soát nhanh hoặc chậm của các
tế bào trong cơ thể. Trên cơ sở đó, nhiều thuốc chống ung thư đã được đưa vào ứng
dụng điều trị. Năm 2002, Kumar D. tìm được dẫn chất carbomethoxy-benzimidazol
từ một số loài Streptomyces. Đánh giá khả năng gây độc tế bào của các dẫn chất này
trên 4 dòng tế bào là PC-3, HT-29, MCF-7 và HL-60 thu được kết quả là chỉ có hợp
chất methyl-2-[2-(2-hydroxyphenyl)-1,3-benzooxazol-4-yl]-1H-benzimidazol-4-
carboxylat (12) có hoạt tính chống lại các dòng tế bào thử nghiệm ở nồng độ dao
động từ 7,0- 100μM [21].
10a
R = -C
6
H
5
10b
R = -CH
2
CHMe
2
11 Hình 1.15: Công thức 2 chất 12 và 13
Năm 2003, Vedula M.S. và cộng sự sàng lọc được một số styryl sulfon mới để
đánh giá hoạt tính chống ung thư trên nhiều dòng tế bào khác nhau. Trong số đó,
chỉ có một chất là 6-cloro-1H-(benzo[d]imidazol-2-yl)methyl[(E)-2-(4-cloro-3-
methylphenyl)-1-ethenyl]sulphon (13) ức chế 51% sự phát triển khối u ở chuột có

: 2,8 mg/kg, 0,8
mg/kg, 0,13 mg/kg ), ( LD
50
: 121 mg/kg, 182 mg/kg, 143 mg/kg) và ( LD
50
/ED
50
:
43,2; 227,5; 1100), trong đó hoạt chất 15c có hoạt tính vượt trội so với các thuốc
tham khảo là dibazol và apressin (ED
50
: 22,1 và 4,0) phù hợp với mức độ (ED
50
) và
chỉ số điều trị (LD
50
/ED
50
) [5].

Hình 1.17: Dẫn chất 9-dialkylaminomethyl-2-oxy(dioxy)-phenylimidazo[1,2-a]-
benzimidazol 15a-15c
1.2.7. Tác dụng chống loét dạ dày-tá tràng
Một số dẫn chất benzimidazol là những chất ức chế mạnh và không hồi phục
bơm proton H
+
/K
+
ATPase nên thời gian tác dụng của thuốc kéo dài khoảng 72-96h.
Hiện có 5 chất được dùng làm thuốc với tác dụng này là omeprazol, esomeprazol,

3

-CH
3

-OCH
3

15a
R = H
15b
R = 1-4 dihydroxymethylbenzen
15c
R = 1-3 dihydroxymethylbenzen
13

Esomeprazol
-CH
3

-OCH
3

-CH
3

-OCH
3

Lansoprazol

OCH
3

Ngoài các thuốc kinh điển kể trên, các nghiên cứu về hoạt tính ức chế bơm
proton vẫn tiếp tục thu được nhiều kết quả khả quan. Năm 2008, Shah AK và cộng
sự công bố kết quả tổng hợp 2 chất mới 16a và 16b [30]. Đánh giá hoạt tính chống
loét của hai chất tổng hợp được. Chất 16a và 16b ở liều 10 và 30 mg/kg làm giảm
đáng kể vết loét so với chất đối chiếu omeprazol. Trong đó, chất 16b (dẫn xuất
sulfinyl) cho hiệu quả tốt hơn chất 16a (dẫn xuất thio).

Hình 1.19: công thức của chất 16a và 16b
1.3. Một số phản ứng tổng hợp hóa học
Benzimidazol đầu tiên được tổng hợp năm 1872 là 2,5(hoặc 2,6)-
dimethylbenzimidazol, bởi Hoebrecker đi từ 2-nitro-4-methyl-acetalinid theo sơ đồ
sau: [17]

Hình 1.20: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker
Phản ứng phổ biến để tổng hợp dẫn chất benzimidazol là ngưng tụ o-
phenylendiamin với acid carboxylic hoặc sử dụng các dẫn chất của chúng.
14 Hình 1.21: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ acid carboxylic
Ví dụ: o-phenylendiamin phản ứng với acid formic tạo ra benzimidazol ở 100
0
C với
hiệu suất trên 80%. Vị trí N-amin của o-phenylendiamin có một nhóm thế phản ứng