BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

LÊ THỊ LAN HƯƠNG
MÃ SINH VIÊN: 1201274

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA
7-AMINO-2,3DIHYDROBENZO[4,5]IMIDAZO[2,1b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2017


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

LÊ THỊ LAN HƯƠNG
MÃ SINH VIÊN: 1201274

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA
7-AMINO-2,3DIHYDROBENZO[4,5]IMIDAZO[2,1b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. TS. Nguyễn Văn Hải
2. ThS. Ngô Quang Trung
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
- Trường Đại học Dược Hà Nội

Sinh viên
Lê Thị Lan Hương


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. 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 lý hóa của 2MBI .................................................................. 2

1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2MBI ......... 3
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ......................................................... 3
1.2.2. Tác dụng diệt ký sinh trùng ...................................................................... 5
1.2.3. Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase ........................................... 6
1.2.4. Tác dụng gây độc tế bào ung thư ............................................................. 7
1.2.5. Các tác dụng khác của dẫn chất 2MBI ..................................................... 7
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ..................................................................... 8
1.3.1. Tổng hợp khung 2MBI ............................................................................ 8
1.3.2. Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol ........ 10
1.3.3 Phản ứng nitro hóa .................................................................................. 11
1.3.4. Phản ứng khử hóa ................................................................................... 11
1.3.5. Phản ứng acyl hóa .................................................................................. 12
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU......................................................................................................... 14

νmax

Số sóng tương ứng với cực đại hấp thụ bức xạ hồng ngoại của dao
động hóa trị

1

H-NMR

13

Cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic resonance)

C-NMR Cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic
resonance)

2MBI

2-mercaptobenzimidazol

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DMF


MIC

Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration )

MS

Phổ khối lượng(Mass spectrometry)

OD

Mật độ quang học (Optical density)

Rf

Hệ số lưu giữ(Retention factor)

S

Độ tan

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

STT

Số thứ tự

THF




DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 CTCT của hợp chất 2-mercaptobenzimidazol (2MBI .................................. 2
Hình 1.2 Hai dạng tồn tại của 2MBI ........................................................................... 3
Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của S. Nevade .... 3
Hình 1.4. CTCT của một số dẫn chất N, S – dialkyl hóa của 2 - MBI ........................ 4
Hình 1.5 CTCT của triclabendazol ............................................................................. 6
Hình 1.6 CTCT của các dẫn chất theo nghiên cứu của P. S Kumar và J. Sahoo năm
2014 .............................................................................................................................. 6
Hình 1.7 CTCT một số dẫn chất styryl sulfon của 2MBI theo M. S. Vedula và cộng
sự .................................................................................................................................. 7
Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ ophenylendiamin và kali ethyl xanthat .......................................................................... 8
Hình 1.9 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ ophenylendiamin, carbon disulfid và kali hydroxyd ...................................................... 8
Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và amoni thiocyanat ............. 9
Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure 9
Hình 1.12 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và J. T. Ralph ........... 9
Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự .................. 10
Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh ............................... 10
Hình

1.15

Cơ

chế

phản

ứng

dẫn

chất

nitro

hóa

của

2,3-

dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol ................................................................... 11
Hình 1.18 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dimethyl-2H-indazol-6-amin theo Arundathyl
Nirmalini Pandite. ...................................................................................................... 12
Hình 1.19 Sơ đồ khử hóa 7-nitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo
Nguyễn Văn Thắng ..................................................................................................... 12


Hình 1.20 Sơ đồ tổng hợp paracetamol từ p-aminophenol và anhydride acetic ...... 12
Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal ................. 13
Hình

2.1

Sơ

đồ

tổng

quan trọng của chúng trong thực tiễn. Một trong số những dị vòng nhận được sự
quan tâm của nhiều tác giả là dị vòng benzimidazol. Các dẫn xuất chứa dị vòng
benzimidazol đã trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn bởi dược tính, hoạt tính sinh
học và ứng dụng của chúng. Một trong những nhóm dẫn chất quan trọng của
benzimidazol là 2-mecaptobenzimidazol (2-MBI). Trong lâm sàng, một số hoạt chất
chứa cấu trúc 2-MBI đã được ứng dụng làm thuốc điều trị bệnh như: triclabendazol
(trị ký sinh trùng), các thuốc ức chế bơm proton H+/K+-ATPase: omeprazol,
lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol… Bên cạnh đó nhiều công trình nghiên cứu
trong những thập kỷ gần đây tiếp tục chỉ ra các tác dụng sinh học đa dạng của dẫn
chất 2-MBI, điển hình như tác dụng kháng khuẩn [9], kháng nấm [9], chống virus
[21], gây độc tế bào ung thư [34], chống viêm [22], giảm đau [22], giảm lipid máu và
xơ vữa động mạch [18],…Một trong các nghiên cứu mới đây đã cho thấy những triển
vọng tốt của các dẫn chất của 2,3-dihyrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol, đặc biệt ở
hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn so với 2MBI ban đầu, trong đó dẫn chất 7-amino2,3-dihyrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol đã được chứng minh có hoạt tính kháng
khuẩn tương đương với chất đối chứng[4].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
sinh học của một số dẫn chất 7-amino-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1b]thiazol” với mục tiêu:
1 Tổng

hợp

được

hai

dẫn

chất


 Tan tốt trong aceton: S=1-5 g/100 mL ở 23,5oC, ethanol: S=0,1-1 g/100 mL
ethanol 95% ở 23,5oC [17].
 Tan được trong dung môi hữu cơ như: methanol, ethyl acetat…
 Tan rất ít trong nước: S < 0,1 g/100 mL ở 23,5oC [17].
- Nhiệt độ nóng chảy: 302,8oC - 303,9oC [20].
1.1.2.2.

Tính chất hóa học

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 [5]:

2


Hình 1.2Hai dạng tồn tại của 2MBI
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2MBI
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Benzimidazol có cấu tạo giống nhân purin của vi khuẩn và vi nấm nên có thể
tương tác với acid nucleic và protein của vi khuẩn làm gián đoạn quá trình tổng hợp
chúng [29]. Thực tế cho thấy, các nhóm thế ở vị trí C2 và N1 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 đang rất được quan tâm [24].
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:

Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của S. Nevade
Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm được thử nghiệm bằng phương pháp khuếch
tán trên thạch. Kết quả được thể hiện ở bảng 1.1:

1c

17

16

14

1d

12

13

16

1e

13

17

09

1f

10

08


-

20

Mẫu trắng (DMSO)

-

-

-

Hoạt tính yếu: 6-8 mm; Hoạt tính trung bình: 9-11 mm; Hoạt tính tốt: 12-15 mm
Tác dụng kháng khuẩn được đánh giá trên hai chủng vi khuẩn S. aureus và E.
coli, các hợp chất 1a, 1c, 1e thể hiện hoạt tính khá tốt trong khi các hợp chất 1b, 1f,
1g chỉ có hoạt tính trung bình. Các hợp chất này cũng được thử hoạt tính kháng nấm
với Candida albicans, trong đó 1c, 1b, 1d cho thấy khả năng ức chế khá tốt, đặc
biệt1a thể hiện hoạt tính kháng nấm gần như tương đương so với ketoconazol [22].
Tác giả Nai SeangThaing (năm 2015) [3] và tác giả Nguyễn Văn Thắng (năm
2016) [4] đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn của một số dẫn chất
N,S-dialkyl hóa của 2-mercaptobenzimidazol có cấu tạo như sau:

Hình 1.4. CTCT của một số dẫn chất N,S – dialkyl hóa của 2 - MBI
Các dẫn chất 2a, 2b, 2c được đánh giá hoạt tính kháng khuẩn bằng phương
pháp khuếch tán với nồng độ mỗi chất là 100µg/ml, đánh giá trên 5 vi khuẩn

4


Gram(+) và 3 vi khuẩn Gram(-) với chất đối chứng là benzathin penicillin 20 IU/mL


B.subtilis

±

-

S.lutea

±

-

E.coli

±

-

P.Mirabilis

±

-

S.Typhi

±

3b


±1,64

16,10

11,68

8,46

± 0,00

±0,00

±0,00

11,61

17,30

11,00

± 0,52

±0,38

±0,40

9,63

14,07


±3,12

±2,38

±0,27

15,00
±0,00

Kết quả cho thấy các dẫn chất có hoạt tính kháng khuẩn trên 8/9 vi khuẩn thử
trừ chủng B.cereus. Đặc biệt ở hai dẫn chất 2b, 2c thể hiện hoạt tính kháng khuẩn
mạnh hơn trên các chủng S.aureus, B.subtilis, S.lutea, P.Mirabilis so với chất đối
chứng.
1.2.2. Tác dụng diệt ký sinh trùng
Trong số các dẫn chất của 2MBI, triclabendazol là hợp chất đã được sử dụng
trong thực tế lâm sàng làm thuốc điều trị nhiễm sán lá gan và sán lá phổi [30].

5


Hình 1.5CTCT của triclabendazol
Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn
chất mới của 2MBIcó tác dụng diệt ký sinh trùng.
Năm 2014, P. S. Kumar và J. Sahoo đã tổng hợp và thử tác dụng chống giun
sán của một số dẫn chất 2MBI có công thức như sau:

Hình 1.6CTCT của các dẫn chất theo nghiên cứu của P. SKumar và J. Sahoo năm
2014
Các dẫn chất 3a- 3g được thử tác dụng chống giun sán trên Pheretima


Omeprazol

-OCH3

-CH3

-CH3

-CH3

Lansoprazol

-H

-CH3

-CH2CF3

-H

Pantoprazol

-OCHF2

-OCH3

-CH3

-H

7


COX [23], giảm lipid máu và giảm xơ vữa động mạch [18], ức chế cytocrom P450
[13],... Điều này cho thấy dẫn chất của 2MBI là một nhóm chất có nhiều tác dụng đa
dạng, cần được tiếp tục đi sâu nghiên cứu để tìm kiếm các hợp chất mới có tiềm năng
ứng dụng làm thuốc.
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
1.3.1.Tổng hợpkhung 2MBI
1.3.1.1. Tổng hợp từ o-phenylendiamin
Năm 1950, J. A. VanAllan và B. D. Deacon nghiên cứu tổng hợp 2MBI từ ophenylendiamin và kali ethylxanthat trong hỗn hợp dung môi ethanol-nước, phản
ứng được tiến hành tại nhiệt độ sôi của dung môi. Hỗn hợp phản ứng sau đó được tẩy
màu bằng than hoạt tính và acid hóa bằng acid acetic, 2MBI sẽ kết tinh tạo thành
những tinh thể sáng lấp lánh. Phản ứng cho hiệu suất 84,0 – 86,5% với lượng các
chất phản ứng ban đầu là 0,30 mol o-phenylendiamin và 0,33 mol kali ethyl xanthat.

Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp 2MBItheoJ. A. VanAllan và B. D. Deacon từophenylendiamin và kali ethyl xanthat
Kali ethylxanthat có thể được thay bằng hỗn hợp kalihydroxyd và
carbonsulfid.Sản phẩm được kết tinh lại trong ethanol 95% thu được khoảng 90%
sản phẩm với nhiệt độ nóng chảy không đổi[33].

Hình 1.9Sơ đồ tổng hợp 2MBItheoJ. A. VanAllan và B. D. Deacon từophenylendiamin, carbon disulfid và kali hydroxyd
Nghiên cứu của H. Thakuria và G. Das (năm 2008) tiến hành tổng hợp
2MBIvà dẫn chất thông qua phản ứng giữao-phenylendiamin hoặc dẫn chất với
amoni thiocyanat, xúc tác là amoni clorid. Xúc tác và chất phản ứng được nghiền ở
nhiệt độ phòng cho đến khi đồng nhất, sau đó được nung nóng ở 140oC trong 1 - 3

8




Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh
1.3.2.Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
Phản ứng được tiến hành dựa trên phản ứng N, S-dialkyl hóa giữa 2mercaptobenzimidazol và dẫn xuất 1,2-dihaloethyl. Phản ứng xảy ra theo cơ chế ái
nhân lưỡng phân tử SN2 trong đó có khả năng ái nhân của –SH lớn hơn –NH [7].
Năm 2002, Ki-Whan Chi và cộng sự đã nghiên cứu một số phản ứng giữa
perfluoro-2-methyl-2-pentene với tác nhân 1,3-binucleophilic. Trong đó đã tạo ra
một số dẫn chất chứa khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol [11].

Hình 1.15Cơ 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

10


Tác giả Nai SeangThaing (năm 2015) [3] và tác giả Nguyễn Văn Thắng (năm
2016) [4]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%.

Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Nai
SeangThaing.
1.3.3 Phản ứng nitro hóa
Nitro hóa là quá trình thế H của hợp chất hữu cơ bằng nhóm nitro (-NO2). Phản
ứng có thể chạy theo các cơ chế như thế ái điện tử (SE) hay thế gốc tác nhân (SR),
phụ thuộc vào bản chất các chất được nitro hóa và điều kiện phản ứng. Có nhiều tác
nhân có thể được sử dụng như dung dịch acid nitric, hỗn hợp sulfonitric… [2].
Năm 2015, tác giả Nguyễn Văn Thắng đã nghiên cứu phản ứng nitro hóa các
dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol với tác nhân là hỗn hợp sulfonitric. Phản ứng cho hiệu suất từ 9-51% [4].

Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất nitro hóa của 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol.

Hình 1.20 Sơ đồ tổng hợp paracetamol từ p-aminophenol và anhydride acetic
1.3.5.2 Phản ứng sulfonamid hóa
Phản ứng sulfonamid hóa là phản ứng thay thế nguyên tử hydro ở nhóm amino
của hợp chất hữu cơ bằng nhóm sulfonyl (R-SO2-). Trên thực tế, phản ứng được ứng

12


dụng nhiều trong các quy trình tổng hợp các thuốc sulfamid kháng khuẩn, ngoài ra
trong hóa học tổng hợp còn hay được sử dụng để bảo vệ nhóm amin.
Năm 2007, Ahmed Kamal và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp các
dẫn chất sulfonamid với tác nhân p-toluenesulfonyl chlorid hoặc methanesulfonyl
chlorid trong môi trường nước ở nhiệt độ phòng, phản ứng cho hiệu suất từ 85-95%
[6].

Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal

13


CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ
Để thực hiện khóa luận này, chúng tôi đã sử dụng một số dung môi, hóa chất,
dụng cụ và thiết bị của Phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược, Bộ môn Công nghiệp
Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội (xem bảng 2.1 và bảng 2.2). Các dung môi, hóa
chất, dụng cụ và thiết bị dùng để xác định cấu trúc bằng phương pháp phổ, thử
nghiệm tác dụng sinh học được đề cập riêng trong phần phương pháp nghiên cứu.
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất
STT


Carbon disulfid (99,0%)

Trung Quốc

6

Cloroform (99,8%)

Thái Lan

7

1,2-dicloroethan (99,0%)

Trung Quốc

8

Dicloromethan (99,8%)

Thái Lan

9

Diethyl ether (99,5%)

Trung Quốc

10


Kali hydroxyd (96,0%)

Trung Quốc

16

Methanol (99,8%)

Trung Quốc

17

Natri hydrocarbonat (99,5%)

Trung Quốc

18

Natri hydroxyd ( 96,0%)

Trung Quốc

14


19

Natri sulfat khan (99,0%)


Trung Quốc

24

Tosyl chlorid(99,5%)

Trung Quốc

Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị
STT

Tên dụng cụ, thiết bị

Xuất xứ

1

Bản mỏng silicagel 60 F254

Đức (Merck)

2

Bình cầu 1 cổ , 2 cổ dung tích 50 mL, 100mL, 250 mL

Đức

4

Bình nhỏ giọt dung tích 100 mL


Thụy Sỹ

10

Cốc có mỏ dung tích 100 mL, 250 mL, 500 mL

Đức

11

Đèn tử ngoại

Đức

12

Đèn hồng ngoại

Đức

13

Giấy chỉ thị màu vạn năng

Trung Quốc

14

Giấy lọc


Trung Quốc

20

Pipet chia vạch 1 mL, 2mL, 5 mL, 10 mL

Đức

15


21

Sinh hàn hồi lưu

Đức

22

Tủ sấy Memmert

Đức

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Tổng hợp 2 dẫn chất của 7-amino-2,3-dihyrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
(VIa, VIb)
2. Kiểm tra độ tinh khiết của các dẫn chất tổng hợp được.
3. Xác định cấu trúc của các dẫn chất tổng hợp được.
4. Thử hoạt tính kháng khuẩn củacác chất VIa, VIb.