BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
ĐẶNG MẠNH CƯỜNG
TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
1-[(2-MERCAPTO-1,3,4-OXADIAZOL-5-
YL)METHYL]-1H-
BENZO[d]IMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI-2014
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐẶNG MẠNH CƯỜNG
TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
1-[(2-MERCAPTO-1,3,4-OXADIAZOL-5-
YL)METHYL]-1H-
BENZO[d]IMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
Đặng Mạnh Cường
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 dẫn chất _______________ 2
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học của 1H-benzo[d]imidazol ____________ 3
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ___________________________ 3
1.1.2 Tác dụng diệt virus _______________________________________ 8
1.1.3 Tác dụng chống ung thư ___________________________________ 9
1.1.4 Tác dụng chống lao ______________________________________ 11
1.1.5 Tác dụng chống co giật ___________________________________ 12
1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất ____________________________ 13
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất _______ 13
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol ______________________ 15
1.3.3 Phản ứng alkyl hóa ______________________________________ 16
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 NGHIÊN CỨU ___________________________________________ 18
2.1 Nguyên liệu và thiết bị ______________________________________ 18
2.1.1 Hóa chất và dung môi ____________________________________ 18
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ đã sử dụng trong thực nghiệm ________________ 19
2.2 Nội dung nghiên cứu ________________________________________ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu ____________________________________ 21
2.3.1. Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ___________________ 21
2.3.2 Xác định cấu trúc _______________________________________ 22
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
A549
Dòng tế bào ung thư phổi
ACN
Acetonitril
ATTC
American Type Culture Collection
BuOH
n-Butanol
CTCT
Công thức cấu tạo
EC
50
Nồng độ tác dụng 50% (Half maximal effective concentration)
ECA
Ethylcloroacetat
EtOH
Ethanol
g
Gam
h
Giờ
Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography)
VSV
Vi sinh vật
ν
Dao động hóa trị
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang Bảng 1.1
MIC (μg/ml) của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang
khung oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N. C.
8
Bảng 1.2
Một số dẫn chất trong nghiên cứu của Shadia A. G.
9
Bảng 1.3
MIC(μg/ml) của các dẫn chất trong nghiên cứu của Patel R. V.
12
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
20
Bảng 3.1
Kết quả tổng hợp hóa học
Trang
Hình 1.1
Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.2
Các phân tử sinh học có cấu trúc “6+5”
2
Hình 1.3
Các ví dụ về tác dụng sinh học của dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol
3
Hình 1.4
Các dẫn chất benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
3
Hình 1.5
Công thức cấu tạo các chất trong nghiên cứu của
Vijgayaraghavan S.
5
Hình 1.6
Các dẫn chất trong nghiên cứu của Afaf H. El.
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 Desai N. C.
7
Hình 1.9
Các dẫn chất trong nghiên cứu của Patel R. V.
(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 1-[(2-benzylsulfanyl-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-
methyl-1H-benzo[d]imidazol (4a)
27
Sơ đồ 3.7
Tổng hợp N-(4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-
yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)phenyl)acetamid
(4b)
28
Sơ đồ 3.8
Tổng hợp N-[4-(4-bromobutoxy)phenyl]acetamid
28
Sơ đồ 3.9
Phản ứng tổng hợp vòng 1H-benzo[d]imidazol
41
Sơ đồ 3.10
Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol
42 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và dẫn chất
1H-benzo[d]imidazol là một hợp chất hóa học thơm, có cấu trúc là một hệ vòng
bicyclic, bao gồm vòng benzen 6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol.
Hình 1.1. Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
Cấu trúc “6+5” này đã được biết đến trong công thức cấu tạo của purin. Các
nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong số các hợp chất mang cấu trúc này, có rất nhiều
thành phần quen thuộc, đồng thời là phân tử sinh học quan trọng như adenin, guanin,
2 trong số 4 acid nucleic, acid uric và cafein.
Hình 1.2 Các phân tử sinh học có cấu trúc “6+5”
Như vậy, từ cấu trúc cơ bản này, có thể dự đoán các hoạt tính sinh học của 1H-
benzo[d]imidazol và các dẫn chất. Các nghiên cứu thực tế đã chứng minh các tác
dụng kháng khuẩn, kháng nấm, diệt kí sinh trùng, chống ung thư, chống viêm của
1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất [7, 13, 16, 29].
3 Hình 1.3 Các ví dụ về tác dụng sinh học của dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol:
Kháng khuẩn, kháng nấm: a Chống viêm: b Chống khối u: c
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học của 1H-benzo[d]imidazol
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
Năm 2009, Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1H-
benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l), các dẫn chất này đều thể hiện hoạt
tính kháng khuẩn tốt với vi khuẩn Gram(+) và hoạt tính yếu với vi khuẩn Gram(-),
một số có hoạt tính trung bình với các chủng nấm [9].
Hình 1.4 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
Hình 1.5 Công thức cấu tạo các dẫn chất trong nghiên cứu của
Vijgayaraghavan S.
Năm 2000, Afaf H. El. cùng cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
của các dẫn chất 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol trên các chủng vi khuẩn Gram(+):
Bacillus cereus, Gram(-): Escherichia coli, nấm men: Saccharomyces cerevisae và
nấm mốc: Aspergillus niger, thực hiện theo phương pháp khuếch tán trên thạch với
thuốc đối chiếu là gentamycin và ampicillin.
Hình 1.6. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Afaf H. El.
Kết quả cho thấy 3a là chất có hoạt động rất mạnh chống lại vi khuẩn Bacillus
cereus, nhưng có tác dụng yếu trên Escherichia coli. Hợp chất 3c hoạt động tốt chống
lại Bacillus cereus, trong khi hợp chất 3b, 3d chỉ có tác dụng yếu trên Bacillus cereus.
6
Nhưng tất cả hợp chất đã được thử nghiệm cho thấy không có tác dụng chống lại
Saccharomyces cerevisae và Aspergillus niger [6].
Năm 2012, nghiên cứu của Salahuddin cùng cộng sự trong việc tổng hợp và
đánh giá tác dụng sinh học các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol mang khung 1H-
benzo[d]imidazol trên các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia coli,
và nấm men Candida albicans, Aspergillus flavus, thực hiện theo phương pháp
khuếch tán trên thạch (ofloxacin và ketoconazol được dùng làm thuốc đối chiếu) [21].
Hình 1.7 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin
Kết quả thu được cho thấy hầu hết các hợp chất đều có tác dụng kháng khuẩn,
trong đó các chất 4d, 4f, 4h có tác dụng mạnh nhất chống lại vi khuẩn E. coli ở nồng
độ 100 μg/ml, các hợp chất 4d, 4f, 4l hoạt động tốt chống lại S. aureus cũng ở nồng
độ này.
Về khả năng chống nấm, các chất tổng hợp 4d, 4f, 4l có hoạt tính mạnh nhất
chống lại nấm A. flavus và C. albicans ở nồng độ 100 μg/ml.
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 [11]. Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N.C.
8
Bảng 1.1 MIC(μg/ml) của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N. C.
Hợp
chất
R
S. a
S. p
E. c
P. a
C. a
A. n
A. c
5a
H
500
250
500
50
5e
-3-CH
3
500
250
500
500
500
500
500
5f
-4-CH
3
100
500
250
250
500
250
250
5g
-3-NO
2
100
50
50
25
50
100
-3-OCH
3
500
250
1000
500
>1000
500
1000
5l
-4-OCH
3
500
250
250
500
1000
500
500
5m
-3-Br
250
100
100
250
250
100
250
5n
-4-Br
coxsackievirus B3 (CVB3) và coxsackievirus B6 (CVB6) của các dẫn chất thế ở vị trí
9
1, 4, 5 trên nhân 1H-benzo[d]imidazol với các nhóm thế là các dị vòng như: 1,3,4-
oxadiazol; 1,3,4-thiadiazol; 1,2,4-triazol; 2
’
-pyridyl …
Kết quả cho thấy các dẫn chất đều có tác dụng diệt virus, trong đó các dẫn chất
có nhóm thế ở vị trí 4, 5 trên nhân 1H-benzo[d]imidazol cho tác dụng rất tốt, với
CBV3: IC
50
< 10μg/ml, với CBV6: IC
50
< 13μg/ml, tốt hơn nhiều khi so sánh với chất
đối chiếu có IC
50
= 384,90 μg/ml. Thêm vào đó, nổi bật lên là dẫn chất 6a có hoạt
tính rất cao (với CBV3: IC
50
= 1,08 μg/ml, CBV6: IC
50
= 3,25 μg/ml), và chọn lọc
(EC
50
lần lượt là 66,67 và 61,7). Như vậy, đây là một tác nhân mới rất mạnh, ít có tác
dụng có hại lên lên tế bào chủ [20].
1.1.3 Tác dụng chống ung thư
Năm 2012, Shadia A. G. cùng cộng sự đã tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây
độc tế bào của 17 dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang vòng oxadiazol. Nghiên cứu
H
7g
NO
2
7h
NO
2
7i
NO
2
7j
NO
2
Những kết quả nghiên cứu cho thấy hầu hết các dẫn chất 5-thio-1,3,4-
oxadiazol-2-yl ở vị trí số 5 của vòng 1H-benzo[d]imidazol đều có tác dụng gây độc
11
tế bào. Các dẫn chất 7a, 7c-7e, 7h-7j cho tác dụng trung bình và dẫn chất 7i cho tác
dụng tốt ức chế sự phát triển của cả hai dòng tế bào ung thư MCF7 và A-549 (IC
50
lần lượt là 1,2μg/ml và 1,9μg/ml) [23].
Năm 2012, tại học viện Hamdard, Mohd R. cùng cộng sự đã tổng hợp thành
công và thử tác dụng chống ung thư của 25 dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang
Nghiên cứu cho thấy chất 9i có triển vọng cao, trong khi các chất 10d, 10i, 9c cho tác
dụng trung bình, các dẫn chất còn lại cho tác dụng yếu [19].
Bảng 1.3 MIC(μg/ml) của các dẫn chất trong nghiên cứu của
Patel R. V.
R
Chất
MIC(μg/ml)
Chất
MIC(μg/ml)
H
9a
500
10a
500
Cl
9b
25
10b
62,5
Br
9c
12,5
10c
25
F
9d
50
10d
12,5
I
5
9j
50
10j
50
NHCOCH
3
9k
100
10k
50
1.1.5 Tác dụng chống co giật
Năm 2010, Shingalapur R. V. và cộng sự đã tổng hợp thành công một số dẫn
chất 2-1H-benzo[d]imidazol và thử đặc tính chống co giật theo phương pháp Maxima
ElectroShock (thuốc đối chiếu là phenyltoin).
13 Hình 1.10 Công thức cấu tạo các dẫn chất trong nghiên cứu của
Shingalapur R. V.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tồn tại của nhóm kị nước, nhóm thế đẩy điện tử và
liên kết hydro đóng vai trò cần thiết trong đặc tính chống co giật. Liên quan định
lượng giữa cấu trúc đến tác dụng (QSAR – quantitave structure activity relationship),
các hợp chất 11c, 11d, 11g, 11i mang nhóm thế hydroxy ở vị trí 2, 4 trên vòng phenyl
đều có tác dụng tốt, ngược lại khi thay thế nhóm hydroxy bằng nhóm cloro, methyl,
thì các hợp chất bị mất tác dụng hoàn toàn 11b, 11e [24].
1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất
tác, các chất oxy hóa thường dùng như: nitrobenzen, MnO
2
, KHSO
3
, benzoquinon,
natri metasulfid, thủy ngân (I) oxyd, Cu (II) acetat [12].
Năm 2013, Vyankat A. S. và cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất phản ứng với
chất xúc tác cụ thể là silica- acid periodic, với những ưu điểm vượt trội như cho
hiệu suất cao, phản ứng diễn ra nhanh và không gây ô nhiễm môi trường [28].
15
e) Các tác nhân phản ng khác
Ngoài những hợp chất đã nêu, o-phenylendiamin còn phản ứng với rất nhiều
các tác nhân khác nhau để tạo dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol, có thể kể đến như:
keton, imino-ether và imino-thioether, amid và guanid, ure, carbon disulfid,
thiophosgen, 2-amino-1H-benzo[d]imidazol…
1.3.1.2 Đi từ o-aminoazo
Hợp chất o-aminoazo được ngưng tụ với aldehyd để tạo các basơ 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 [14].
1.3.1.3 Các tác nhân khác
Có thể kể đến các tác nhân khác như: phenylenurethan, monoacyl- và diacyl-
o-phenylendiamin…
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol
1.3.2.1 Phản ứng loại H
2
O của diacyhydrazin
Một trong những phương pháp phổ biến nhất của phản ứng này là sử dụng tác
Methanol và ethanol là những tác nhân alkyl hóa quan trọng. Hầu
như trong mọi trường hợp alkyl hóa, phải sử dụng acid vô cơ làm
xúc tác.
Alcol thường dùng để alkyl hóa các amin hoặc alcol khác. Sản phẩm
là các amin hoặc ester.
Các alkyl
halogenid
(R-X)
Các alkyl halogenid mạch carbon ngắn (C=1-3) là chất lỏng có độ
sôi thấp. Tác nhân hay dùng là methyl halogen và ethyl halogen.
Alkyl halogenid được sử dụng để alkyl hóa các amin.
Các arakyl
halogenid
(Ar-
(CH
2
)
n
X)
Benzyl clorid hoặc benzyl bromid được sử dụng nhiều. Nó thường
được dùng để bảo vệ nhóm -OH của đường hoặc celluose trong hóa
học các hydratcarbon.
Các ester
của acid vô
cơ cha oxy
Gồm các dialkyl sulfat, alkyl nitrat, alkyl phosphat, dialkyl
carbonat. Tác nhân được sử dụng nhiều nhất là dimethyl sulfat. Tác
nhân này có thể alkyl hóa nhóm –OH phenol trong môi trường kiềm,
Copyright: Tài liệu đại học ©