BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

SAR VUTHY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT 1,4-BIS(1H-
BENZO[D]IMIDAZOL-2-YL-THIO)
BUTAN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2013
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
 SAR VUTHY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT 1,4-BIS(1H-
BENZO[D]IMIDAZOL-2-YL-THIO)
BUTAN


Sinh viên SAR VUTHY

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHUNG BENZIMIDAZOL 2
1.1.1. Cấu trúc hóa học 2
1.1.2. Tính chất hóa học 2
1.2. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL VÀ DẪN CHẤT 3
1.2.1. Công thức cấu tạo của 2-mercaptobenzimidazol 3
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol 3
1.3. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL 3
1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm 3
1.3.2. Tác dụng giảm cholesterol máu và chống xơ cứng động mạch 7
1.3.3. Tác dụng chống ung thư 8
1.3.4. Tác dụng chống co giật 10
1.3.5. Tác dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K

3.1.3.1. Tổng hợp 1,4-bis(1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan 26
3.1.3.2. Tổng hợp 1,4-bis(1-methoxycarbonylmethyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan 28
3.1.3.3. Tổng hợp 1,4-bis(1-ethoxycarbonylmethyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan 30
3.2. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC 32
3.3. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC 33
3.3.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 33
3.3.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 35
3.3.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 36
3.4. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 38
3.4.1. Nguyên tắc 38
3.4.2. Cách tiến hành 38
3.5. BÀN LUẬN 42
3.5.1. Về tổng hợp hóa học 42
3.5.2. Về thử tác dụng sinh học 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48
KẾT LUẬN 48
KIẾN NGHỊ 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ADN : Acid 2’-deoxynucleic
ATCC : American Type Culture Collection
AcOH : Acid acetic
CTCT : Công thức cấu tạo
DMF : N,N-dimethylformamid
DMSO : Dimethyl sulfoxid


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Các dẫn chất của công thức (1)
4
Bảng 1.2
Các dẫn chất của công thức (2)
5
Bảng 1.3
Các dẫn chất của công thức (3)
5
Bảng 1.4
Các dẫn chất của công thức (4)
6
Bảng 1.5
Các dẫn chất của công thức (5)
7
Bảng 1.6
Các dẫn chất của công thức (22)
10
Bảng 1.7
Các dẫn chất của công thức (23)
12
Bảng 1.8
Các dẫn chất của công thức (24)
12
Bảng 2.1

Kết quả thử tác dụng kháng nấm
42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
STT
Tên hình ảnh, hình vẽ
Trang
Hình 1.1
Cấu trúc hóa học của phân tử 1H - benzimidazol
2
Hình 1.2
Cấu trúc hóa học của phân tử vitamin B
12

2
Hình 1.3
Cấu trúc hóa học của phân tử 2-mercaptobenzimidazol
3
Hình 1.4
CTCT chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol theo
nghiên cứu của Gigani Yaseen năm 2010
4
Hình 1.5
CTCT chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của G. Srikanth năm 2010
5
Hình 1.6
CTCT của bis ở vị trí N1 và N1’ trong nghiên cứu của
G. Srikanth năm 2010

12
Hình 3.1
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất II-a
23
Hình 3.2
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-a
25
Hình 3.3
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-b
27
Hình 3.4
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-c
29
Hình 3.5
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-d
31
Hình 3.6
Dạng hỗ biến của chất 2-mercaptobenzimidazol
35
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT
Tên sơ đồ
Trang
Sơ đồ 1
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan

22
Sơ đồ 10
Sơ đồ tổng hợp 1,4-dibromobutan
24
Sơ đồ 11
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
25
Sơ đồ 12
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan
26
Sơ đồ 13
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1-methoxycarboylmethyl-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
28
Sơ đồ 14
Sơ đồ tổng hơp 1,4-bis(1-ethoxycarboylmethyl-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
30
Sơ đồ 15
Cơ chế phản ứng đóng vòng 2-mercaptobenzimidazol.
43
Sơ đồ 16
Vai trò của KOH trong phản ứng tạo chất II-a
43
Sơ đồ 17
Cơ chế thế ái nhân lưỡng phân tử (S
N
2) của phản ứng tạo chất
III-a

2. Thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số dẫn chất đã tổng hợp
được. 2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Khái quát chung về khung benzimidazol
1.1.1. Cấu trúc hóa học
Benzimidazol là một hợp chất hữu cơ dị vòng thơm, kết hợp giữa 2 nhân
benzen và imidazol. Trong lịch sử, benzimidazol đã được nhà khoa học Hoebrecher
phát minh ra lần đầu tiên vào năm 1872 [19].
N
H
N
2
3
4
7
1
5
6

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của phân tử 1H-benzimidazol
Trong tự nhiên đã có sự tồn tại của dẫn chất benzimidazol, trong đó nổi bật
nhất là N-ribosyl-dimethylbenzimidazol là một thành phần quan trọng trong cấu
trúc hóa học của phân tử vitamin B
12
[26,31].


2
S
Khối lượng phân tử : 150,2 g/mol
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol
Độ tan: Tan được trong dung môi hữu cơ như: methanol, ethyl acetat, aceton;
tan rất tốt trong ethanol; rất ít tan trong nước.
Độ hòa tan trong nước < 0,1g/100ml ở 23,5ºC.
Nhiệt độ nóng chảy: 300-305ºC.
Đặc điểm tinh thể: Tinh thể hình phiến mỏng, có màu vàng nhạt hoặc màu trắng.
1.3. Tác dụng sinh học của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
Trong nhiều thập kỷ vừa qua, các dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol đã thu
hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học do tác dụng sinh học phong phú như:
tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn, chống ung thư, chống viêm, giảm đau, trị giun
sán, chống co giật, ức chế virus, chống sự tăng lipid máu, chống xơ cứng động
mạch, chống viêm loét, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase, kháng acid dịch vị.
Nhiều chất trong số đó đã được ứng dụng trong lâm sàng [8,26,27].
1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm
Năm 2010, Gigani Yaseen và 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:
4

N
H
N
S

CH
3

1e
H
N NO
2
O
2
N

1f
H
N C
N
O

Tiến hành thử tác dụng kháng khuẩn của những dẫn chất trên bằng phương
pháp khuếch tán trên thạch. Các thử nghiệm với Escherichia coli ATCC 3750 và
Bacillus subtilis ATCC 6633, ở nồng độ khác nhau là 50µg/ml, 100µg/ml và
200µg/ml (sử dụng chất đối chiếu là Ciprofloxacin). Kết quả cho thấy chất tất cả
các chất 1a, 1b, 1c, 1d, 1e và 1f đều có tác dụng ức chế với 2 vi khuẩn trên. Trong
đó chất 1f có tác dụng rất kém đối với E. subtilis, 1a và 1d không có tác dụng chống
E. coli ở nồng độ thấp hơn 50µg/ml, 1c và 1e thể hiện tác dụng mạnh nhất [34].
Năm 2010, G. Srikanth và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng
sinh học của một số dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio). Trong đó điển
hình là nhóm các dẫn chất sau:

5


3
CO-
3
2c
F
2
HCO-
4
3a
3
H
5
3b
H
3
CO-
6
3c
F
2
HCO-

N
N
S
R
1
N
N
S

2
’
1
4a
2
-COCH
3
H
2
4b
H
3
CO-
3
4c
F
2
HCO-
4
5a
3

H
5
5b
H
3
CO-
6
5c

’
1
6a
H
2
6b
CH
3
O-
3
6c
F
2
HCO-
Tác dụng kháng nấm
Bằng phương pháp chọn Candida albicans là nấm đại diện để thử tác dụng
và ketoconazol là chất kháng nấm đối chiếu, kết quả là tất cả các dẫn chất tạo bis
của 2-mercaptobenzimidazol đều có tác dụng kháng Candida albicans.
Trong đó có chất 2b, 3b, 4b, 5b, 6b và 6c có tác dụng ức chế mạnh Candida
albicans tại nồng độ 250μg/ml và 500μg/ml. Tuy nhiên, tác dụng ức chế này vẫn
còn kém hơn chất đối chiếu ketoconazol [26,27].
Tác dụng kháng khuẩn
Người ta sử dụng Staphylococus aureus là đại diện cho vi khuẩn Gram(+) và
Escherichia coli đại diện cho vi khuẩn Gram(-) để thử nghiệm tác dụng kháng
khuẩn của các dẫn chất trên với chất đối chiếu là ampicillin.
Tại nồng độ 50μg/ml thì hoạt tính kháng E. coli và S. aureus của các dẫn
chất 2a, 3a, 4a, 5a và 6a là thấp, nhưng ở liều cao hơn tức là ở nồng độ 100μg/ml
thì các dẫn chất này lại có tác dụng kháng khuẩn trung bình.
Các dẫn chất 2b, 3b, 4b, 5b và 6b đều có tác dụng trung bình kháng E. coli
và S. aureus tại nồng độ 50µg/ml, tác dụng này rất tốt khi ở nồng độ 100µg/ml.

1
2
3
4
5
6
7
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
(5)

Hình 1.8. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của Kozo Aoki và Kazuhiro Aikawa năm 1999
Bảng 1.5. Các dẫn chất của công thức (5) cho bởi bảng sau:
Ký hiệu của
chất
L
1
R
4
= R
4
’

R

(CH
2
)
5

H
H
H
8b
-CH
2
C
6
H
5

H
H
8c
-SO
2
CH
3

H
H
8d
-COC
2
H


-CH
3

8h
-COC
2
H
5

Cl
-CF
3

9a
(CH
2
)
6

H
H
H
9b
-COC
2
H
5

H

6
H
5

H
H
11c
-COC
2
H
5

-CH
3

H
11d
-COC
2
H
5

Cl
Cl
Tác dụng chống tăng lipid máu và chống xơ cứng động mạch được đánh giá
thông qua tỷ lệ hình thành Cholesterol Ester (CE%) trong máu của chuột và thỏ [8].
Kết quả cho thấy trong số các dẫn chất mang thử thì các chất 7a, 7b, 8a-8h,
9a, 9b, 10a, 10b và 11a-11d đều có tác dụng làm giảm cholesterol máu (thử ở liều
5µM).
1.3.3. Tác dụng chống ung thƣ

OCH
3
O
2
N
X
N
OCH
3
O
2
N
(16)
N
H
N
OCH
3
O
2
N
X = O, S
(17)
(18)

Hình 1.10. Công thức cấu tạo của dẫn chất 2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol
Kết quả là chất 5-nitro-2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol (16) thể hiện
tác dụng ức chế topoisomerase I lớn nhất. Sự hiện diện của nhóm nitro (nhóm thế có
khả năng hoạt động như chất nhận liên kết hydro) ở vị trí 5 trên khung benzimidazol
gây ức chế topoisomerase I tốt hơn các các dẫn chất thế ở vị trí 4 hay 6.

5
CH
3
H
3
C
H
3
C
(20)

N
N
O
O
Cl
CH
3
O
O
N
N
Cl
CH
3
(21)

Hình 1.11. Công thức cấu tạo của dẫn chất 2-cloromethyl-1,5,6-trimethyl-1H-
benzimidazol-4,7-dion
1.3.4. Tác dụng chống co giật

N

75,96 %
22c
NH
3
C
O

38,49 %
22d
N

82,51 %
22e
HN
N

85,98 %
22f
O
N

80,24 %
11

22g
NH
3
C

1.3.5. Tác dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase
và chống viêm loét dạ dày
Năm 2001, Sung Yun Cho và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác
dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase và chống viêm
loét dạ dày của dẫn chất benzimidazol có công thức cấu tạo chung như sau:
H
N
N
X
N
O
A
R
1
2
3
4
5
6
7
(23)


CH
2
CH
2
-
H
4-OCH
3

5-OCH
3

OCH=C(CH
3
)-
H
4-OCH
3 Các dẫn chất trong bảng 1.7 đều có tác dụng ức chế H
+
/K
+
-ATPase ở dạ dày.
Một số chất cũng có tác dụng chống bài tiết dịch vị ở môn vị dạ dày chuột. (Sử
dụng Omeprazol là chất đối chiếu) [14,26,30].
Năm 2000, B. Bhushan Lohray 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:

-OCH
2
CH
3

-CH
2
SO
2

R
10

H
-CH
3

R
11

H
F
-OCH
2
CF
3

-OCH
2
(CH

Hầu hết các phương pháp tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan đều đi từ nguyên liệu ban đầu là o-phenylendiamin và dẫn chất trong sự
có mặt của CS
2
, KOH, ehanol và nước để tạo thành khung 2-mercaptobenzimidazol.
Sau đó cho 2-mercaptobenzimidazol phản ứng tiếp với dẫn chất 1,4-dibromobutan
để tạo thành 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan. Thông qua các tài liệu
tham khảo [8,26,27], chúng tôi đưa ra sơ đồ chung như sau:
NH
2
NH
2
+
CS
2
KOH
EtOH
N
H
N
SH
N
H
N
S (CH
2
)
4
S
BrCH

Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan và dẫn chất
14

1.4.1. Phản ứng đóng vòng tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol từ o-
phenylendiamin hoặc dẫn chất o-phenylendiamin
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) [32,33]. Phản ứng xảy ra theo từng bước như sau:
CS
2
+ R
3
N
CS
2
R
3
N
NH
2
NH
2
+
CS
2
R
3

KOH
N
H
N
SH
R
+
H
2
S
+
H
2
O

R
NH
2
NH
2
N
H
N
SKR
EtOCS
2
K
EtOH, H
2
O,

Sơ đồ 3: Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol của Van Allan và Deacon
Ngoài ra còn có rất nhiều phương pháp để tổng hợp dẫn chất 2-
mercaptobenzimidazol cũng đi từ nguyên liệu ban đầu là o-phenylendiamin trong
cùng dung môi EtOH/nước. Ví dụ như: o-phenylendiamin phản ứng với thiourea
15

SC(NH
2
)
2
dùng xúc tác là acid polyphosphoric (PPA), hoặc o-phenylendiamin phản
ứng với lưu huỳnh (S8) dùng xúc tác là Bu
4
NOH [28].
Nhân 2-mercaptobenzimidazol cũng có thể tạo ra từ o-nitroamin bằng cách
alkyl hóa nhóm -NH
2
trước và khử hóa nhóm -NO
2
sau, sau đó là phản ứng tạo 2-
mercaptobenzimidazol [8]. Sơ đồ của phản ứng như sau:
NO
2
NH
2
NO
2
N
H
R

C. Còn nếu phản ứng thực hiện trong môi trường
ethanol với sự vắng mặt của chất xúc tác thì nhiệt độ tốt nhất là từ 50-120
o
C
[8,26,27]. Sơ đồ tổng quát như sau:
N
H
N
SH
+
Br-(CH
2
)
n
-Br
N
H
N
S
N
N
H
S(CH
2
)
n
K
2
CO
3