BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN THẮNG
MÃ SINH VIÊN: 1101486

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN
MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA
2,3-DIHYDROBENZO
[4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2016


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN THẮNG
MÃ SINH VIÊN: 1101486

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN
MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA
2,3-DIHYDROBENZO
[4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện
Nơi thực hiện:



MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .....................................................................................2
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL ....................2
1.1.1. Cấu tạo của khung 2-mercaptobenzimidazol ............................................2
1.1.2. Tính chất hóa lý của 2MBI ........................................................................2
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2MBI .......................3
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ...........................................................3
1.2.2. Các tác dụng khác của các dẫn chất 2MBI................................................7
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT KHUNG 2MBI .............11
1.3.1. Tổng hợp 2MBI và các dẫn chất N,S-alkyl hóa ......................................11
1.3.2. Tổng hợp các dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol ......14
1.3.2.1. Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol...14
1.3.2.2. Phản ứng tạo dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
.........................................................................................................................16
1.4. LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
CHO ĐỀ TÀI .........................................................................................................16
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .........................................................................................................18
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ ....................................................................18
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................19
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................20
2.3.1. Tổng hợp hóa học ....................................................................................20
2.3.2. Xác định độ tinh khiết .............................................................................20
2.3.3. Xác định cấu trúc .....................................................................................20

3.5.1.5. Tổng hợp chất VI ...............................................................................39
3.5.2. Về cấu trúc sản phẩm ...............................................................................39


3.5.3. Về thử tác dụng kháng khuẩn ...................................................................42
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................................44


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
µM

Micromol

1

Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng

H-NMR

hưởng từ hạt nhân proton)
CH2Cl2

Dicloromethan

CHCl3

Cloroform

CTCT


IR

Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

m

Khối lượng

MeOH

Methanol

MIC

Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)

MS

Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phân tử)

NOESY

Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (Phổ tương tác của các
proton gần nhau trong không gian)

Rf

Retention factor (Hệ số lưu giữ)

SKLM

Bảng 3.7 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn chất III theo Nai SeangThaing .........42


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 CTCT của phân tử 2-mercaptobenzimidazol (2MBI) .................................2
Hình 1.2 Sự đồng phân hóa của 2MBI .......................................................................2
Hình 1.3 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của Krunal G. Desai và cộng sự .......3
Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất theo nghiên cứu của Sidram A. Nevade và
các cộng sự ..................................................................................................................6
Hình 1.5 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của M. S. Vedula và cộng sự ............7
Hình 1.6 CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Pu Xiang và các cộng sự .8
Hình 1.7. CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Hải và
cộng sự ........................................................................................................................8
Hình 1.8 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Ulf K. Junggren và
cộng sự ......................................................................................................................10
Hình 1.9 CTCT của các dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu của Y. C. Sung và cộng sự
...................................................................................................................................11
Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin
và kali ethylxantat .....................................................................................................12
Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI của Allan và Deacon từ o-phenylendiamin,
kali hydroxyd và carbon disulfid...............................................................................12
Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo H. Thakuria và cộng sự ...............................12
Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure
...................................................................................................................................13
Hình 1.14 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và cộng sự ..............13
Hình 1.15 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự ................13
Hình 1.16 Phản ứng tạo khung 2MBI từ arylcarbamothioyl cyanid và o-cloroanilin
...................................................................................................................................14
Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh .............................14

các hợp chất N,S dialkyl hóa mà tiêu biểu là 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1b]thiazol đã cho thấy nhiều kết quả triển vọng [3]. Mặt khác chúng tôi nhận thấy các
dẫn chất nitro thường có hoạt tinh sinh học tốt như metronidazol,
nitrofurantoin,…Trên cơ sở đó, để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về
tổng hợp và thử tác dụng sinh học của nhóm dẫn chất quan trọng này, chúng tôi đã
thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn một số dẫn
chất mới của 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol” với các mục tiêu sau:
1.

Tổng

hợp

được

một

số

dẫn

chất

mới

của

2,3-

chất


1.1.1. Cấu tạo của khung 2-mercaptobenzimidazol
2-Mercaptobenzimidazol (tên khoa học 1H-benzo[d]imidazol-2-thiol hoặc 2sulfanylbenzimidazol) là dẫn chất của benzimidazol, cấu tạo bởi khung benzimidazol
liên kết với nhóm thiol (SH) ở vị trí số 2 (xem hình 1.1)

Hình 1.1 CTCT của phân tử 2-mercaptobenzimidazol (2MBI)
Công thức phân tử: C7H6N2S.
Khối lượng phân tử: 150,2 đvC [25].
1.1.2. Tính chất hóa lý của 2MBI
Trong phân tử có nhóm thioamid (-N-C=S), nên nó được xem như là một hợp
chất thioamid, có khả năng phản ứng thế ở nguyên tử nitơ hoặc lưu huỳnh. Nó được
tồn tại ở 2 dạng đồng phân hỗ biến là thiol và thion, được biểu diễn dưới đây [7]:

Hình 1.2 Sự đồng phân hóa của 2MBI
Một số tính chất lý học của 2MBI:
-

Độ tan [21]:
 Kém tan trong nước: S < 0,1 g/100 mL ở 23,5oC.
 Tan tốt trong DMSO: S ≥ 10 g/100 mL ở 23,5oC
 Tan trong aceton: S=1-5 g/100 mL ở 23,5oC,
 Tan trong ethanol: S=0,1-1 g/100 mL ethanol 95% ở 23,5oC

-

Nhiệt độ nóng chảy: 300-305oC [25].

-

Cảm quan: Tinh thể hình phiến mỏng, có màu vàng nhạt hoặc màu trắng [25].


(ATCC 6538)
++

1b

++

++

++

1c

-

-

-

1d

++

++

++

1e

++

++

++

1i

++

+++

+++

1j

+

+

+++

++++
++++
Streptomycin + + + +
Đường kính vòng vô khuẩn (-) 6mm; (+) 6-15 mm; (+ +) 15-20 mm; (+ + +) 20-25
mm; (+ + + +) 25-30 mm
Mặt khác, các hợp chất 1a và 1i cho thấy hoạt tính mạnh trên Bacillus subtilis
(ATCC 6633) và Staphylococcus aureus (ATCC 6538) khi so sánh với streptomycin.
Hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn Gram dương của 1c, 1e và 1j yếu hơn
70% so với chất đối chiếu; tương tự với hoạt tính trên chủng vi khuẩn Gram âm của
1c và 1f. Nhìn chung, các hợp chất 1b, 1d, 1e, 1g và 1h cho thấy hoạt tính kháng

-

1b

++

++

++

1c

++

+++

++

1d

++

++

++

1e

+


-

-

-

1j

++

++

+

Hợp chất

Flucanozole
++++
++++
++++
Nồng độ ức chế tối thiểu: 50 µg/mL = + + + +, 100 µg/mL = + + +, 150 µg/mL =
+ +, 200 µg/mL = +
Năm 2013, Sidram A. Nevade và cộng sự đã tổng hợp và thử hoạt tính kháng
khuẩn một số dẫn chất của 2MBI theo sơ đồ sau:


6

Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Sidram A.
Nevade và cộng sự


12

2c

17

16

14

2d

12

13

16

2e

13

17

09


7


-

K

-

-

20

B

-

-

-

S – Ampicillin chuẩn; B – mẫu trắng (DMSO); K – Ketoconazole
Hoạt tính yếu: 6-8 mm; Hoạt tính trung bình: 9-11 mm; Hoạt tính tốt: 12-15 mm
1.2.2. Các tác dụng khác của các dẫn chất 2MBI
1.2.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2003, M. S. Vedula và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
styrylsulfon của 2MBI. Các dẫn chất tổng hợp được đem thử in-vitro trên các dòng
tế bào ung thư khác nhau.

Hình 1.5 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của M. S. Vedula và cộng sự
Kết quả cho thấy hoạt tính khá mạnh của các dẫn chất khi thế halogen ở vị trí
para trên nhân thơm. Đặc biệt là dẫn chất 3d (R=R1= R3= H, R2= Br) với nhóm bromo
ở vị trí para trên nhân phenyl cho gía trị GI50 trung bình trên các dòng tế bào ung thư


rãi để làm thuốc điều trị sán lá gan, sán lá phổi [31].
Ngoài ra, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn chất
2MBI có tác dụng chống ký sinh trùng. Năm 2002, J. Valder, R. Cedillo và cộng sự
đã tổng hợp và nghiên cứu tác dụng chống lại các sinh vật đơn bào Giardia lamblia,
Entamoeba histolytica và sán Trichinella spiralis của 18 dẫn chất benzimidazol, trong
đó có 6 dẫn chất của 2MBI:

Hình 1.7 CTCT các dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu của J. Valder và cộng sự
Bảng 1.4 Kết quả thử hoạt tính chống kí sinh trùng của các dẫn chất 5a-f
IC50(µM)

Chất
5a
5b
5c
5d
5e
5f
Albendazol
Metronidazol

G. lamblia
0,040
0,045
0,081
0,005
0.078
0,227
0,037

: không quan sát thấy sự giảm.

--

: không xác định được.
Kết quả đã cho thấy rằng tất cả 6 chất này đều có hoạt tính tốt hơn metronidazol

khi thử trên sinh vật đơn bào trong thử nghiệm. Khi thử trên G. lamblia, chất 5d có


10

tác dụng tốt hơn metronidazol 244 lần và albendazol 7,4 lần. Kết quả thử các chất 5a,
5b cho thấy tác dụng tương đương với albendazol. Điều này đã lưu ý về ảnh hưởng
của nhóm 2-mercapto trong các chất 5a, 5c và 5e, cho thấy rằng mức độ tác dụng như
nhau khi thế ở vị trí 5 và 6. Đối với E. histolytica, chất 5e có tác dụng hơn
metronidazol 70 lần. Ngược lại với tác dụng chống đơn bào, tác dụng chống giun sán
của các chất này chỉ ở mức trung bình, không có chất nào có tác dụng chống lại T.
spiralis tương đương albendazol. Tuy nhiên không có chất nào có tác dụng ức chế sự
tổng hợp tubulin [22].
1.2.2.3. Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống bài tiết dịch vị và
chống viêm loét dạ dày
Các dẫn chất của 2MBI vẫn được biết tới với nhiều thuốc sử dụng trong điều
trị với tác dụng ức chế bài tiết dịch vị, ức chế bơm proton H+/K+-ATPase và chống
loét dạ dày như: omerprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol,…
Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn
chất của 2MBI có tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống bài tiết dịch vị
và chống viêm loét dạ dày. Năm 1981, Ulf K. Junggren và các cộng sự đã tổng hợp
một số dẫn chất 2MBI có công thức cấu tạo như sau:


12

Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin
và kali ethylxantat
Hiệu suất phản ứng khoảng 84-86,5%, kali ethylxantat có thể được thay bằng
hỗn hợp kali hydroxyd và carbon disulfid với hiệu suất đạt được tương đương. Sản
phẩm được kết tinh lại trong ethanol 95% thu được khoảng 90% sản phẩm với nhiệt
độ nóng chảy không đổi [33].

Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI của Allan và Deacon từ o-phenylendiamin,
kali hydroxyd và carbon disulfid
Năm 2008, H. Thakuria và cộng sự nghiên cứu tổng hợp 2MBI và dẫn chất
thông qua phản ứng giữa o-phenylendiamin hoặc dẫn chất với amoni thiocyanat, xúc
tác là amoni clorid. Các chất phản ứng và xúc tác được nghiền ở nhiệt độ phòng cho
đến khi đồng nhất, sau đó hỗn hợp được nung nóng ở 140oC trong 1-3 giờ. Sau khi
phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng được rửa với nước lạnh và sản phẩm được kết
tinh lại trong ethanol [32].

Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo H. Thakuria và cộng sự
Khung 2MBI còn có thể được tổng hợp từ o-phenylendiamin bằng phản ứng
với thiophosgen trong dung môi cloroform [30] hoặc bằng phản ứng đun chảy với
thioure [13].


13

Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure
1.3.1.1.2. Tổng hợp từ các dẫn chất khác của benzimidazol
Năm 1965, D. Harrison và J. T. Ralph đưa ra quy trình tổng hợp 2MBI bằng
phản ứng giữa 2-clorobenzimidazol và thioure, tiến hành hồi lưu trong dung môi



15

Hình 1.19 Cơ chế phản ứng tạo ra dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Ki-Whan Chi và cộng sự
Ngoài ra, năm 2005, Anelia Ts. Mavrova và cộng sự đã nghiên cứu phản ứng
giữa dẫn chất của o-phenylendiamin với acid cloroacetic. Phản ứng xảy ra theo cơ
chế giai đoạn N-alkyl hóa trước rồi giai đoạn S-acyl hóa sau tạo ra sản phẩm [24].

Hình 1.20 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Anelia Ts. Mavrova và cộng sự
Năm 2015, tác giả Nai SeangThaing đã nghiên cứu phản ứng giữa 2MBI với
1,2-dicloroethan trong dung môi isopropanol. Sản phẩm thu được có cảm quan là
tinh thể màu trắng hoặc hơi vàng với hiệu suất 30,51% [3].