BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐẶNG THỊ KHÁNH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN
CHẤT 2-ARYLBENZIMIDAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2013
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐẶNG THỊ KHÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN
CHẤT 2-ARYLBENZIMIDAZOL


Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2013
Sinh viên Đặng Thị Khánh MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-
ARYL BENZIMIDAZOL 2
1.1.1. Tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn 2
1.1.2. Tác dụng chống ung thư 3
1.1.3. Tác dụng chống tăng huyết áp 8
1.1.4. Tác dụng chống virus 8
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-ARYL
BENZIMIDAZOL 9
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzimidazol từ o-phenylendiamin hoặc
dẫn chất của o-phenylendiamin 9
1.2.1.1. Phản ứng với acid 9
1.2.1.2. Phản ứng với aldehyd 10
1.2.2. Tạo các dẫn chất trên nhân 2-aryl-1H-benzimidazol 12
1.2.2.1. Phản ứng bromo hóa 12
1.2.2.2. Phản ứng alkyl hóa 13
1.2.3. Phản ứng thế vào vị trí N-1 trên nhân 2-aryl-1H-benzimidazol 15
CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 16
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 16
2.1.1. Hóa chất và dung môi 16

3.2.2. Thử hoạt tính kháng nấm 34
3.2.2.1. Giống vi sinh vật kiểm định 34
3.2.2.2. Môi trường thử nghiệm 34
3.2.2.3. Nguyên tắc 35
3.2.2.4. Tiến hành 35
3.2.2.5. Kết quả thử nghiệm 36
3.2.3. Thử hoạt tính gây độc tế bào 37
3.2.3.1. Nguyên tắc 37
3.2.3.2. Cách tiến hành 37
3.2.3.3. Kết quả 38
3.3. BÀN LUẬN 39
3.3.1. Về tổng hợp hóa học 39
3.3.1.1. Phản ứng đóng vòng tạo nhân benzimidazol và phản ứng thế trên
nhân thơm 39
3.3.1.2. Phản ứng thế ở vị trí N-1 trên nhân benzimidazol 40
3.3.2. Về tác dụng sinh học 40
3.3.2.1. Về tác dụng kháng khuẩn 40
3.3.2.2. Về tác dụng kháng nấm 41
3.3.2.3. Về tác dụng gây độc tế bào 41
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (

Nồng độ ức chế tối thiểu 50% sự phát triển của tế bào (Inhibitory
concentration of 50%)
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
LM
Nồng độ dưới micromol (Low Micromol)
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum Inhibitory Concentration)
MMC
Mitomycin C
MRSA
Tụ cầu vàng kháng methicillin (Methicillin Resistant
Staphylococus aureus)
MS
Phổ khối lượng (Mass Spectroscopy)
MTT
Thuốc nhuộm 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl
tetrazolium bromid
MW
Vi sóng (Micro Wave)
NTCC
National Type Culture Collection R
f
Hệ số lưu giữ (Retention factor)
RSKK
Refik Saydam National Type Culture Collection
SKLM

dòng tế bào ung thư bằng khảo nghiệm MTT
5
2
Bảng 1.2: Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol
11
3
Bảng 2.1: Danh mục các dung môi, hóa chất
16
4
Bảng 2.2: Danh mục các thiết bị
17
5
Bảng 2.3: Danh mục các dụng cụ
17
6
Bảng 3.1: Kết quả tổng hợp hóa học
26
7
Bảng 3.2: Giá trị R
f
và nhiệt độ nóng chảy (t
o
nc
) của các chất
27
8
Bảng 3.3: Kết quả phổ hồng ngoại của các chất I-IV
28
9
Bảng 3.4: Kết quả phổ khối lượng của các chất I-V

3
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-
benzimidazol
7

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT
Tên sơ đồ
Trang
1
Sơ đồ 1.1: o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
9
2
Sơ đồ 1.2: 4-cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino
benzoic
10
3
Sơ đồ 1.3: Tổng hợp 2-alkyl và 2-aryl-benzimidazol theo phương
pháp vi sóng
10
4
Sơ đồ 1.4: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd
10
5
Sơ đồ 1.5: o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd
11
6

15
Sơ đồ 3.7: Tổng hợp ethyl 2-[2-(4-benzyloxy-3-bromo-5-
methoxyphenyl)-1H-benzimidazol-1-yl] acetat (IV)
25
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, tình trạng lạm dụng thuốc diễn ra phổ biến trên thế giới đặc biệt là
ở các nước đang hoặc kém phát triển, mà Việt Nam nằm trong số đó. Điển hình là
việc sử dụng thuốc kháng sinh không hợp lý đã tạo ra rất nhiều chủng vi khuẩn
kháng và đa kháng thuốc, khiến cho việc điều trị trở nên ngày càng khó khăn. Mặt
khác, ô nhiễm môi trường, chế độ ăn uống, sinh hoạt không hợp lý…đã làm xuất
hiện thêm nhiều bệnh hiểm nghèo như bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh tiểu
đường, bệnh nội tiết. Thực tế này đòi hỏi con người cần tìm ra nhiều loại thuốc mới
có tác dụng điều trị hiệu quả.
Nhiều công trình nghiên cứu gần đây cho thấy các dẫn chất 2-
arylbenzimidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng sinh học rất đa dạng như:
kháng nấm, kháng khuẩn, kháng tế bào ung thư, kháng viêm, hạ huyết áp…Việc
nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của chúng hứa hẹn rất nhiều
triển vọng.
Chình vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác
dụng sinh học của một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol với các nhóm thế khác nhau
trên nhân thơm và vị trí N-1.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào và kháng nấm, kháng khuẩn của một số dẫn
chất 2-arylbenzimidazol tổng hợp được.

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

kháng khuẩn in vitro trên các chủng vi khuẩn S. aureus và S. aureus kháng
methicilin (MRSA), E. coli, E. faecalis, kháng nấm C. albicans của 22 dẫn chất 1,2
của 1H-benzimidazol-N-alkyl-5-carboxamidin. Kết quả cho thấy hợp chất 1-(2,4-
diclorobenzyl)-N-(2-diethylaminoethyl)-1H-benzimidazol-5-carboxamidin và hợp
chất 3,4-diclorophenyl ở vị trí C-2 (1) có hoạt tính kháng khuẩn khá mạnh, với MIC
3

= 3,12 mg/ml đối với S. aureus và MRSA, có tác dụng tốt trên E. coli, E. faecalis,
C. albican [13].

1
Năm 2006, Ayhan Kilchigil và cộng sự đã thử tác dụng chống nấm Candida
albicans, Candida glabrata và Candida krusei của một số dẫn chất benzimidazol.
Kết quả thử tác dụng in vitro hợp chất 2-(p-fluorophenyl)-5-nitro-1-
propylbenzimidazol (2) (MIC=12,5 µg/ml) có hoạt tính đối với C. albicans tương tự
như fluconazol. Tuy nhiên chưa có hợp chất nào tổng hợp được có tác dụng tốt với
cả ba loại nấm như các chất đối chiếu (Fluconazol, Metronidazol) [14].

2
1.1.2. Tác dụng chống ung thư
ADN topoisomerase là enzym xúc tác cho quá trình tháo xoắn của ADN siêu
xoắn được Wong phát hiện năm 1971. ADN topoisomerase có vai trò quan trọng
trong hầu hết các giai đoạn của chu trình tế bào, nó gắn với ADN tạo thành phức
hợp thuận nghịch enzym-ADN. Dựa vào cơ chế xúc tác có hai loại ADN
topoisomerase là ADN topoisomerase I và II. Đến năm 1984, Tewey và cộng sự đã
nghiên cứu và công nhận vai trò của ADN topoisomerase như là mục tiêu phân tử
của các thuốc chống ung thư. Camptothecin là thuốc đầu tiên gây độc với
topoisomerase I (được chiết tách từ Camptotheca acuminata) [23]. Sau đó năm
1993, Chen và cộng sự nghiên cứu và tìm ra nhóm chất mới chứa vòng
benzimidazol có tác dụng gây độc với ADN topoisomerase I, đó là Hoechst 33258

2

CONH
2

COOH
H
Br
NO
2

H
Y
H
H
H
H
H
H
H
H
H
NO
2

5

aryl, và 2-piperazinylbenzimidazol. Các hợp chất này có khả năng gây độc mạnh
chống lại tất cả ba dòng tế bào thử nghiệm [6].
Bảng 1.1: Giá trị IC

6-aziridinyl-2-butyl-l,5-dimethylbenzimidazol-
4,7(1H)-dion
2,05
0,95
0,34
6-aziridinyl-2-cyclohexyl-l,5-
dimethylbenzimidazol-
4,7(1H)-dion
1,46
1,43
0,46
2-(m-amino)phenyl-6-aziridinyl-l,5-
dimethylbenzimi
dazol-4,7(1H)-dion
0,21
0,32
0,40
2-(acetamidophenyl)-6-aziridinyl-1,5-
dimethylbenzimidazol-4,7(1H)-dion
0,38
0,26
0,30
6-aziridinyl-l,5-dimethyl-2-(4-methyl-l-piperazinyl)
benzimidazol-4,7(1H)-dion
0,21
0,30
0,09
MMC
0,43
0,40

mạnh và hợp chất 5a tác dụng tốt ức chế sự phát triển trên dòng tế bào HL-60 [8].
7 R
R
1

1a
H
H
2a
H
-2NO
2

3a
H
-3NO
2

4a
H
-2Cl


10a
-2Cl
-2NO
2

11
-2Cl
-3NO
2

Hình 1.3: Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-benzimidazol
Năm 2012, Ju-Fang Liu và cộng sự thực hiện nghiên cứu với hợp chất 1-
benzyl-2-phenyl-benzimidazol (BPB) (5) cho thấy BPB có tác dụng chống ung thư
trên tế bào sụn người. BPB gây chết tế bào theo chu trình được đánh giá bằng khảo
nghiệm MTT và phân tích dòng cytometry. Trong nghiên cứu này, ta thấy BPB gây
chết tế bào theo chu trình trong dòng tế bào sụn (JJ012 và SW 1353 ). Trong nghiên
cứu trên động vật cho thấy giảm 40% khối lượng khối u sau 21 ngày điều trị [16].

5
Năm 2013, Yurttas cùng cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất 1-(2-aryl-
2-oxoethyl)-2-[(morpholin-4-yl)thioxomethyl]benzimidazol và thử tác dụng chống
ung thư của chúng. Tác dụng chống ung thư của các hợp chất này được đánh giá
bằng khảo nghiệm MTT, phương pháp BrdU trên dòng tế bào A549 (dòng tế bào
ung thư phổi). Hầu hết các hợp chất tổng hợp có tác dụng chọn lọc đáng kể trên
dòng tế bào này [26].
8

1.1.3. Tác dụng chống tăng huyết áp
Năm 2006, Samuel Estrada-Soto và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tác

LM), kết quả cho thấy có tác dụng mạnh hơn 18 hoặc 110 lần so với các thuốc tham
chiếu là acid mycophenolic và 6-azauridin (EC
50
= 1,8 LM và 11 LM) và giảm được
tác động có hại lên các tế bào thử [29].

8
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-ARYL
BENZIMIDAZOL
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzimidazol từ o-phenylendiamin hoặc
dẫn chất của o-phenylendiamin
1.2.1.1. Phản ứng với acid
Thông thường, o-phenylendiamin được ngưng tụ với các acid mono
carboxylic, trong điều kiện phản ứng loại nước, sử dụng các acid như acid
polyphosphoric (PPA), acid hydrocloric, acid boric hoặc acid p-toluensulfonic tạo
ra các nhóm thế khác nhau ở vị trí số 2 trên nhân benzimidazol. Tuy nhiên việc sử
dụng tác nhân yếu hơn đặc biệt là acid Lewis, muối vô cơ, acid vô cơ cải thiện cả
hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm [11].

Sơ đồ 1.1: o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
Trong một số trường hợp, phương pháp Phillips dùng HCl 4N và đun hồi lưu
cho phép thực hiên phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn và tăng hiệu suất phản ứng. Với
các acid thơm như acid benzoic thì hiệu suất phản ứng thường thấp, để tăng hiệu
suất cần thực hiện phản ứng trong ống kín với nhiệt độ 180
o
C-185
o
C [25].
Theo phương pháp của Sharma và cộng sự, tổng hợp nhân benzimidazol đi
từ 4-cloro-o-phenylendiamin được ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic sử dụng acid

benzimidazol. Những chất oxy hóa được sử dụng như: nitrobenzen, benzoquinon,
natri metabisulfit, thủy ngân (I) oxyd, chì (IV) tetra acetat, iod, đồng (II) acetat,
indium perfluorooctan sulfonat…[11].

Sơ đồ 1.4: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm
Weidenhagen là người đầu tiên thực hiện phản ứng giữa diamin và aldehyd
sử dụng đồng acetat là chất oxy hóa trong dung môi nước hoặc alcol. Theo phương
pháp của Weidenhagen, nhiều dẫn chất benzimidazol thế ở vị trí số 2 đã được tổng
hợp [25].
Năm 2006, Nagawade và cộng sự nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
benzimidazol từ o-phenylendiamin và dẫn chất với aldehyd sử dụng chất xúc tác
BF
3
.OEt
2
cho hiệu suất rất cao. Phương pháp này, có tác dụng rất tốt với các
Chất oxy hóa
11

aldehyd thơm, không no hoặc béo [17]. Dưới đây là một số dẫn chất 2-
arylbenzimidazol được tổng hợp theo phương pháp này:
Bảng 1.2: Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol
Diamin
Aldehyd
Sản phẩm
Hiệu
suất
%
t
o

trên nhân benzimidazol sử dụng chất xúc tác FeCl
3
/Al
2
O
3
.

Kết quả cho thấy phản
ứng diễn ra ở điều kiện nhẹ nhàng hơn, thời gian phản ứng ngắn hơn, hiệu suất cao
hơn, chất xúc tác không độc và rẻ tiền [10].

Sơ đồ 1.5: o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd
12

Năm 2009, Savall và cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 2-
arylbenzimidazol sử dụng chất xúc tác là natri metabisulfit (Na
2
S
2
O
5
) cho hiệu suất
khá cao trên 85% [20].

Sơ đồ 1.6: Tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol
Gần đây, Navarrtete và cộng sự đã sử dụng công nghệ vi sóng trong phản
ứng đóng vòng của o-phenylenediamin với aldehyd trong tổng hợp dẫn chất 2-
(alkyloxyaryl)-1H-benzimidazol với hiệu suất cao. Phản ứng có 3 thành phần và
không cần dung môi [11].

alken, bromo hóa dẫn xuất carbonyl ở vị trí alpha (α), bromo hóa
hợp chất thơm [1,3].

1.2.2.2. Phản ứng alkyl hóa
a. Phản ứng alkyl hóa
Alkyl hóa là quá trình thay thế một hoặc nhiều nguyên tử hydro của hợp chất
hữu cơ bằng một hoặc nhiều nhóm alkyl.
Nhóm alkyl có thể liên kết trực tiếp với carbon, oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh
tương ứng ta có các quá trình C-alkyl hóa, O-alkyl hóa, N-alkyl hóa hoặc S-alkyl
hóa,
b. Các tác nhân alkyl hóa
Các alcol (R-OH)
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.
14

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.