Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và oxadiazol

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


TRẦN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ
OXADIAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ



HÀ NỘI - 2015


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


TRẦN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ
OXADIAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:
Ths. Phạm Thị Hiền
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội


HÀ NỘI - 2015

LỜI CẢM ƠN
Không có thành công nào mà không có sự nỗ lực của những người đầy tâm
huyết. Vì vậy, tôi cần phải cảm ơn rất nhiều người tuyệt vời vì sự cống hiến quý báu
của họ trong việc hoàn thành đề tài khóa luận này.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Nguyễn Đình Luyện, Ths. Phạm Thị Hiền những người thầy đã nhiệt tình hướng
dẫn, cho tôi những lời khuyên quý báu và to mọi điều kiện gip đ tôi trong quá
trình nghiên cu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đc
biệt là Ths. Nguyễn Văn Giang, TS. Nguyễn Văn Hải và CN. Phan Tin Thnh
của phòng thực tập Tng hợp Hóa dược đã nhiệt tình gip đ và to điều kiện tốt
nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự gip đ của các
cán bộ Phòng Phân tích ph, Phòng Hóa sinh Ứng dụng - Viện Hóa học của Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học - Trường Đi học Tự
Nhiên - Đi học Quốc gia Hà Nội cng toàn thể các thầy cô trong trường, thư viện
trường Đi học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đc biệt nhất đến bố mẹ và bn bè - những

người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập!

Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2015
Sinh viên


Trần Ngọc Mai




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 oxadiazol 2
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol
và oxadiazol 4
1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 4
1.2.2 Tác dụng chống viêm 7
1.2.3 Tác dụng chống ung thư 9
1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa 10
1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol 12
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất 12
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol 13
1.3.3 Phản ứng alkyl hóa 14
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nguyên liệu và thiết bị 16
2.2 Nội dung nghiên cứu 18
2.3 Phương pháp nghiên cứu 19
2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 19
2.3.2 Xác định cấu trúc 20
2.3.3 Thử tác dụng sinh học 20
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 23
3.1 Tổng hợp hóa học 23
3.1.1 Tổng hợp 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol (1) 24

3.1.2 Tổng hợp ethyl 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) 24
3.1.3 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 25
3.1.4 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-methyl-1H-
benzo[d]imidazol (4) 26
3.1.5 Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4-
oxadiazol-2-yl]thio)acetonitril (4a) 27
3.1.6 Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N-phenyl-
1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b) 28
3.1.7 Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-
yl)methyl}-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c) 29
3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 31
3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 32
3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 32
3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 32
3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 33
3.4 Thử tác dụng sinh học 34
3.5 Bàn luận 35
3.5.1 Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc các hợp chất 35

3.5.2 Về tác dụng sinh học: Tác dụng gây độc tế bào 39
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC







DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu, viết tắt
Chú thích
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
AcOH
Acid acetic
COX
Men cyclo-oxygenase
CTCT
Công thức cấu tạo
CTPT
Công thức phân tử
DMF
Dimethylformamid

DMSO
Dimethyl sulfoxid
EC
50
Nồng độ tác dụng 50% (Half maximal effective concentration)
ECA
Ethyl cloroacetat
EtOH
Ethanol
G
Gam
H
Giờ
HepG2
Dòng tế bào ung thư gan
IC
50

Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory
concentration)
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
KLPT
Khối lượng phân tử
LU
Dòng tế bào ung thư phổi
MeOH
Methanol
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration)

MS
Phổ khối (Mass spectrometry)
MT
Môi trường
n-BuOH
n-Butanol
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
SKLM
Sắc ký lớp mỏng
T
0
nc
Nhiệt độ nóng chảy
TBUT
Tế bào ung thư

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang


Bảng 1.1
Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita
Rathore
8
Bảng 2.1
Danh mục các dung môi, hóa chất
16

Bảng 2.2
Danh mục các thiết bị, dụng cụ
17
Bảng 2.3
Công thức các chất dự kiến tổng hợp được
18
Bảng 3.1
Kết quả tổng hợp hóa học
31
Bảng 3.2
R
f
và t
0
nc của 7 chất tổng hợp được
31
Bảng 3.3
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 4a, 4b, 4c
32
Bảng 3.4
Kết quả phân tích phổ khối lượng của 4a, 4b, 4c
33
Bảng 3.5
Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
1
H-
NMR của 4a, 4b, 4c
33
Bảng 3.6
Kết quả thử tác dụng gây độc tế bào

35

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1
Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.2
Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.3
Cấu trúc vòng oxadiazol
3
Hình 1.4
Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol
3
Hình 1.5
Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
4
Hình 1.6
Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel
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 N. C. Desai

7
Hình 1.9
Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu
của Ankita Rathore
7
Hình 1.10
Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain
9
Hình 1.11
Dẫn chất 10e trong nghiên cứu của S. Rajasekaran
10
Hình 1.12
Các hợp chất được I. Kerimov tổng hợp
11












DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 3.1
Các giai đoạn tổng hợp một số dẫn chất lai hóa 1H-

benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol.
23
Sơ đồ 3.2
Tổng hợp 2-methylbenzo[d]imidazol (1)
24
Sơ đồ 3.3
Tổng hợp ethyl (2-methyl-1H-benzo[d]imidazol)acetat (2)
24
Sơ đồ 3.4
Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid
(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 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-
1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)acetonitril (4a)
27
Sơ đồ 3.7
Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N-
phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b)
28
Sơ đồ 3.8
Tổng hợp 2-cloro-N-phenylacetamid (6)
28
Sơ đồ 3.9
Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-((2-methyl-1H-
benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c)

29
Sơ đồ 3.10
Tổng hợp 2-cloro-N-(3,4-diclorophenyl)acetamid (7)
30
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội phát triển, con người ngày càng quan tâm đến vấn đề chăm sóc sức
khỏe thì vai trò của ngành y dược ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống, nhu
cầu sử dụng thuốc trong phòng ngừa và chữa trị ngày càng lớn. Là một nước đang
phát triển, Việt Nam tuy đã đạt được nhiều thành tựu tích cực trong cải thiện việc
khám chữa bệnh cho người dân, nhưng vẫn còn gặp phải nhiều khó khăn, mức sống
bình quân thấp, khả năng chi trả cho y tế còn hạn chế, trong khi giá thuốc nhập khẩu
lại cao gấp hàng chục lần so với mặt bằng chung ở trong nước. Tất cả những điều
này đòi hỏi ngành Dược trong nước phải tự mình sản xuất và cung ứng các loại
thuốc mới để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng chữa bệnh cho người dân.
Vì vậy, việc tìm kiếm thuốc mới là rất cần thiết. Hướng nghiên cứu và phát triển
thuốc mới dựa vào thuốc sẵn có hoặc các chất có tác dụng sinh học đang chiếm một
tỉ lệ chủ yếu trong ngành tổng hợp hóa dược.
Benzimidazol và oxadiazol là hai dị vòng đã và đang thu hút nhiều nhà khoa
học trên khắp thế giới tiến hành nghiên cứu. Từ hai dị vòng này, rất nhiều các dẫn
chất đã được tổng hợp và cho thấy các tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn,
kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật… [17, 22, 26, 29].
Với những triển vọng khả quan đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và
oxadiazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp một số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-
oxadiazol.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào các dẫn chất tổng hợp được.

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol
1H-benzo[d]imidazol có cấu trúc là một hệ vòng bicyclo, bao gồm vòng benzen
6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol (Xem hình 1.1).

Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
Các benzimidazol bắt đầu được chú ý tới nhiều vào những năm 1950 sau phát
hiện 5,6-dimethyl-l-(AD-ribofuranosyl)benzimidazol là một phần trong cấu trúc của
vitamin B12. Dẫn xuất benzimidazol đầu tiên được phát triển và cấp phép sử dụng
cho con người là thiabendazol vào năm 1962. Một số dẫn xuất khác của
benzimidazol đã được sử dụng trên lâm sàng như: albendazol, mebendazol (thuốc
trừ giun); omeprazol, lansoprazol (thuốc ức chế bơm proton); astemizol (kháng
histamin); enviradin (kháng virus); telmisartan (thuốc hạ huyết áp) … [13, 31] (Xem
hình 1.2).

Hình 1.2 Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol
3

Nhiều nghiên cứu khác cũng đã chứng minh các tác dụng kháng khuẩn,
kháng nấm, diệt kí sinh trùng, chống ung thư, chống viêm, kháng lao của 1H-
benzo[d]imidazol và các dẫn chất của nó [11, 18, 19, 28].
Oxadiazol là một dị vòng thu hút được sự chú ý rộng rãi của các nhà hóa
dược để phát triển các loại thuốc mới. Oxadiazol có nguồn gốc từ furan bằng sự
thay thế của hai nhóm =CH- bằng hai nguyên tử N (Xem hình 1.3).

Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol
Có bốn đồng phân của oxadiazol: 1,2,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,2,5-
oxadiazol, 1,2,3-oxadiazol được biết đến. Trong số chúng, các dẫn chất của 1,3,4-

oxadiazol đã thể hiện một loạt các đặc tính sinh học bao gồm chống vi khuẩn, chống
virus, chống nấm, chống ung thư, kháng viêm, chống co giật và tác dụng đường
huyết. Những tiềm năng sinh học rất lớn của dị vòng 1,3,4-oxadiazol là do khả năng
phản ứng đa dạng và cấu trúc đặc biệt của nó đem lại [14, 10, 17].
Các dẫn xuất của oxadiazol được sử dụng trong các thị trường như
Raltegravir, Nosapidil, Furamizol,… (Xem hình 1.4)
Hình 1.4 Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol
Nhìn vào tầm quan trọng của 2 cấu trúc benzimidazol và oxadiazol, người ta
nghĩ rằng sẽ có giá trị để thiết kế và tổng hợp một số dẫn xuất benzimidazol mới
mang oxadiazol và tìm ra những tác dụng sinh học tiềm năng của chúng.

4

1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1H-
benzo[d]imidazol và oxadiazol
1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Năm 2009, K.F. Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1H-
benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l) (xem hình 1.5), sau đó thử tác
dụng ức chế in vitro vi sinh vật theo phương pháp pha loãng liên tiếp. Tác dụng
kháng khuẩn được thử với 3 dòng Gram(+): Staphylococcus aureus ATCC 29213,
Bacillus subtilis MTCC 121, Streptococcus mutans MTCC 890 và 3 dòng vi khuẩn
Gram(-) là: Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa MTCC 741,
Salmonella typhi MTCC733. Ciprofloxacin và ampicillin được sử dụng làm thuốc
đối chiếu. Trong khi đó tác dụng chống nấm được thử với nấm: Candida albicans
MTCC 1637, Aspergillus niger, Aspergillus flavus với thuốc đối chiếu là
amphotericin B [7].

Hình 1.5 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
Kết quả cho thấy các chất tổng hợp được đều có tác dụng kháng khuẩn tốt
với nồng độ ức chế tối thiểu MIC<64 𝜇g/ml, trong đó có hai chất 1-{[5-(4-

clorophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]midazol (1g) và chất 1-
{[5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]imidazol (1k)
có nồng độ ức chế tối thiểu đối với S. aureus rất thấp (MIC=2 𝜇g/ml). Hầu hết các
chất đều cho tác dụng tốt với vi khuẩn Gram(+), tuy nhiên không có chất nào có tác
dụng với E. coli cũng như P. aeruginosa và S. typhii. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng
các dẫn chất có chứa nhóm thế ở vị trí para trên vòng benzen có tác dụng tốt hơn so
với các chất còn lại.
Đối với tác dụng kháng nấm, các chất 1a, 1g, 1l, 1k cho tác dụng tốt hơn với
nấm C. albicans. Bên cạnh đó, các chất còn lại ít có tác dụng đối với A. niger và A.
5

flavus.
Năm 2012, Rahul V. Patel và cộng sự tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
sinh học một số dẫn chất (benzimidazolyl-1,3,4-oxadiazol-2yl)thio-N-phenyl
(benzothiazolyl)acetamid (xem hình 1.6). Sử dụng phương pháp khuếch tán trên
thạch với 8 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm với các thuốc đối chiếu là ciprofloxacin
với các chủng vi khuẩn và ketoconazol với các chủng nấm, kết quả cho thấy nhiều
hợp chất có khả năng kháng khuẩn và chống nấm tốt. Kết quả cho thấy các dẫn chất
N-benzothiazolylacetamid có tác dụng tốt hơn các dẫn chất N-phenylacetamid [20].

Hình 1.6 Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel
Hai hợp chất 2c (nhóm thế là –Cl), 2d (nhóm thế là –F) có tác dụng ức chế
tốt với S. aureus (MIC=3,12 µg/ml), S. typhi (MIC=25 µg/ml), B. cereus ( 2c MIC=
25 µg/ml, 2d MIC=6,25 µg/ml). Các chất 2b, 2c, 2d với nhóm thế halogen cũng có
tác dụng mạnh với vi khuẩn P. aeruginosa với giá trị MIC=12,5 µg/ml. Với tác
dụng kháng nấm 3f, 3k cho thấy tác dụng tốt chống lại A. niger (MIC=12,5 µg/ml),
3f cũng có hiệu quả chống lại A. clavatus tiềm năng (MIC=25 µg/ml). Đối với C.
albican, các hợp chất 3i, 3j và 2i với nhóm thế alkoxy thể hiện tác dụng mạnh nhất
với MIC=25 µg/ml.
Cũng trong 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
6

khuếch tán trên thạch (ofloxacin và ketoconazol được dùng làm thuốc đối chiếu)
[24] (Xem hình 1.7).

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.
Thử nghiệm cho thấy các hợp chất có các nhóm thế hút điện tử: -NO
2
; -Br; -
Cl trên vòng oxadiazol đều không cho tác dụng với E. coli và S. aureus, ngược lại
với nhóm thế -CH
3
lại có tác dụng mạnh nhất. Thêm vào đó nghiên cứu cũng chỉ ra
rằng dẫn chất có chứa nhóm thế -Cl, -NO
2
, -Br, -CH
3
trên vòng oxadiazol cho tác
dụng rất khả quan trên chủng nấm A. flavus và C. albicans.
Gần đây nhất, năm 2014, N. C. Desai cùng G. M. Kotadiya đã tổng hợp được
một số dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol, đồng thời thử

tác dụng ức chế sinh vật in vitro theo phương pháp pha loãng (xem hình 1.8). Tác
dụng kháng khuẩn được thử với 2 dòng vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus,
Staphylococcus pyogenes, 3 dòng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli, Pseudomonas
aeruginosa. Tác dụng kháng nấm được thử với 3 dòng: Candida albicans,
Aspergillus niger, Aspergillus clavatus. Chất đối chiếu được dùng là
cloramphenicol và griseofulvin [8].
Đánh giá các dẫn chất tổng hợp cho kết quả khả quan. Đặc biệt với vi khuẩn
E. coli và nấm A. clavatus, dẫn chất 5h cho MIC rất thấp, lần lượt là 6,25 μg/ml và
7

12,5 μg/ml, thấp hơn chất đối chiếu rất nhiều lần (với cloramphenicol có MIC=50
μg/ml, griseofulvin có MIC=100 μg/ml). Các hợp chất 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.

Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai
1.2.2 Tác dụng chống viêm
Năm 2014, Ankita Rathore cùng đồng sự tiến hành thiết kế và tổng hợp các
dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol có tác dụng ức chế COX-2 chọn lọc (xem
hình 1.9). Các hợp chất tổng hợp được được thử tác dụng in vitro để xác định khả
năng ức chế COX-1 và COX-2. Những dẫn chất có tác dụng tốt nhất lại tiếp tục
được thử tác dụng chống viêm bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân
chuột [23].

Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của
Ankita Rathore
8

Hầu hết các chất có khả năng ức chế COX, và ức chế COX-2 chọn lọc hơn
COX-1. Trong các hợp chất tổng hợp được, 6l là chất có tác dụng ức chế COX-2
mạnh và chọn lọc nhất (IC
50
=8,2 µM). Các chất 6h, 6j, 6k có tác dụng ức chế trung
bình (IC
50
=22,6; 11,6 và 14,3 µM). Nghiên cứu đã chỉ ra tác dụng ức chế phụ thuộc
vào tính chất điện tử của các nhóm thế. Các nhóm hút điện tử làm tăng khả năng ức
chế và chọn lọc COX-2. Các hợp chất 6m-r có các nhóm thế đẩy điện tử nên có
hiệu lực ức chế kém hơn các chất có nhóm thế hút điện tử như 6g-l (IC
50
=61,6 tới
>100 µM). Thứ tự chọn lọc của các nhóm thế p-NO
2
>p-F>o-NO
2
>p-Cl>o-F>o-
Cl>p-OCH
3
>o-OCH
3
>o-CH
3
>p-OH>p-CH
3
>o-OH. Các hợp chất 6a-e thể hiện khả
năng ức chế COX-2 trung bình (IC
50
=20,0–56,1 µM).

Trong 18 hợp chất tổng hợp, 6 chất được đem thử hoạt tính chống viêm, kết
quả có 3 hợp chất cho thấy có tác dụng chống viêm hứa hẹn so với thuốc đối chứng
indomethacin. Chất 6l thể hiện tác dụng chống viêm tốt nhất 68,4%. Các chất 6b, 6j
cũng thể hiện khả năng chống viêm đáng chú ý (59,2% và 65,2%) so với
indomethacin là 57,9%. Từ kết quả thu được có thể kết luận rằng, các chất có khả
năng ức chế COX-2 tốt cũng cho hiệu quả chống viêm đầy hứa hẹn (Xem bảng 1.1).
Bảng 1.1 Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita Rathore
Hợp chất
% Ức chế
3h
4h
6b
47,6 ± 1,3
59,2 ± 1,6
6h
39,5 ± 1,1
52,8 ± 1,0
6i
37,5 ± 1,0
54,3 ± 1,7
6j
51,3 ± 1,1
65,2 ± 0,9
6k
50,5 ± 1,2
56,7 ± 2,0
6l
52,6 ± 1,1
68,4 ± 0,5
Indomethacin

50,0 ± 2,4
57,9 ± 1,9

9

1.2.3 Tác dụng chống ung thư
Năm 2012, Asif Husain cùng cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất
benzimidazol lai hóa oxadiazol và triazol-thiadiazol (xem hình 1.10). Các hợp chất
tổng hợp được đem thử hoạt tính chống ung thư tại Viện ung thư quốc gia, Mỹ với
nồng độ thử duy nhất là 10 µM trên 60 dòng tế bào ung thư: bệnh bạch cầu, ung thư
phổi, đại tràng, vú, buồng trứng, thận, tuyến tiền liệt [12].

Hình 1.10 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain
Kết quả của nghiên cứu cho thấy các dẫn chất benzimidazol lai hóa
oxadiazol cho tác dụng chống ung thư tốt hơn dẫn chất lai hóa triazol-thiadiazol.
Tác dụng chống ung thư được tăng lên bởi sự có mặt của các nhóm hút điện tử như
–Br ở các vị trí trên vòng thơm. Hợp chất 7j 3-(5-(4-amino-2,6-dibromophenyl)-
1,3,4-oxadiazol-2-yl)-1-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)propan-1-on có hai nhóm thế -
Br ở vị trí ortho làm tăng tính nhạy cảm trên tế bào (70,63%). Trong khi đó các
nhóm đẩy điện tử như –OH gắn vào vòng thơm lại làm giảm tác dụng. Trong 14
hợp chất được đánh giá tác dụng chống ung thư in vitro, tất cả các hợp chất đều cho
thấy hiệu quả chống ung thư tốt và phổ tác dụng rộng. 7j có tác dụng ức chế tế bào
ung thư hiệu quả nhất với giá trị GI
50
từ 0,49 đến 48,0 µM và có tác dụng vượt trội
trên dòng tế bào NSLC HOP-92 (Non small lung cancer HOP-92).
Cùng trong năm đó, tại học viện Hamdard, R. Mohd cùng cộng sự đã tổng
hợp thành công và thử tác dụng chống ung thư của 25 dẫn chất 1H-
10

benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol. Tất cả các dẫn chất đã được nghiên
cứu tác dụng chống ung thư với 60 dòng tế bào. Trong đó dẫn chất 9a cho hoạt
động chống ung thư là tốt nhất. Liên quan định lượng giữa cấu trúc đến tác dụng,
nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của các nhóm đẩy điện tử (-NH
2
, -2-Cl, -2,4-
diCl) trên vòng phenyl ở vị trí số 5-oxadiazol trong tác dụng chống ung thư. Còn
các nhóm thế trên methyl như: -N(C
2
H
5
)
2
, -O-C
6
H
5
ở vị trí số 5-oxadiazol làm cải
thiện hoạt tính chống ung thư. Các nhóm thế hút điện tử như -COOH, -C=O không
cho thấy vai trò rõ ràng của mình [16].

1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa
Năm 2012, S. Rajasekaran cùng đồng sự nghiên cứu tổng hợp và đánh giá
tác dụng chống oxy hóa của một số dẫn xuất của benzimidazol dựa vào khả năng
loại bỏ gốc tự do bằng phương pháp khử DPPH, thuốc đối chứng là acid ascorbic
(xem hình 1.11). Kết quả các hợp chất đều có khả năng chống oxy hóa, không phụ
thuộc vào loại nhóm thế. Tuy nhiên chất 10e với nhóm thế vào vòng oxadiazol là
pyridin cho thấy tác dụng tốt nhất với phần trăm ức chế ở các nồng độ 10 µg/ml và
40 µg/ml lần lượt là 34,77% và 52,16% (acid ascorbic đạt 65,03% và 68,55%) [21].

Hình 1.11 Dẫn chất 10e trong nghiên cứu của S. Rajasekaran
11

Cũng trong năm 2012, I. Kerimov và cộng sự đã thiết kế, tổng hợp các dẫn
chất 2-amino/5-aryl-1,3,4-oxadiazol lai hóa benzimidazol (xem hình 1.12). Đặc tính
chống oxy hóa của các hợp chất này được nghiên cứu in vitro bằng 3 phương pháp:
xác định microsom NADPH-phụ thuộc sự ức chế mức độ peroxid hóa lipid (LP),
các hoạt động của microsom ethoxyresorufin O-deethylase (EROD), và hiệu quả
loại trừ gốc tự do DPPH. Trong số các hợp chất được thử nghiệm, 2-[(2-(4-
clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl]-5-(4-florophenyl)-1,3,4-oxadiazol
(12e) được nhận thấy là chất hoạt động nhất trong cả 3 hệ thống in vitro [15].

Hình 1.12 Các hợp chất được I. Kerimov tổng hợp
Các hợp chất 11a, 12b, 12e và 12k cho thấy hoạt động loại bỏ gốc tự do
DPPH khá tốt (tương ứng là 32, 47, 40, và 40%) khi so sánh với BHT (88%). Khả
năng dọn dẹp gốc tự do DPPH ở các hợp chất 11b (19%), 11d (26%), 12g (10%),
12h (15%), 12l (10%) và 12o (17%) hạn chế hơn.
Hoạt động của microsom ethoxyresorufin O-deethylase (EROD) mạnh mẽ đã
được thấy ở hợp chất 12e (70%), 12f (68%), 12g (71%), và 12l (71%) gần với chất
đối chứng caffein (85%) ở nồng độ 10
-3
M. Hoạt tính ức chế đáng kể cũng đã được
quan sát thấy ở các hợp chất khác trong phạm vi 47-66%. Các hợp chất có chứa flo,
brom, hoặc methoxy nhóm thế ở vị trí thứ 4 của vòng phenyl có hoạt tính tốt hơn so
với các hợp chất khác trừ chất 12l.
Các NADPH phụ thuộc sự ức chế quá trình peroxid hóa lipid (LP) được sản
xuất bởi các hợp chất mới trong microsom gan chuột được kiểm tra bằng cách đo sự
12

hình thành của chất phản ứng acid 2-thiobarbituric (TBARS) cho khả năng chống

oxy hóa của chúng. Hợp chất 12e được nhận thấy là một chất ức chế tốt (54%) mức
độ LP gan khi so sánh với BHT (65%) ở nồng độ 10
-3
M. Các hợp chất 12b và 12g
cũng làm giảm mức độ LP tương ứng 31% và 26%.
1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất
Nghiên cứu cho thấy hầu hết các phương pháp tổng hợp 1H-
benzo[d]imidazol và dẫn chất đều đi từ các hợp chất có vòng benzen với 2 nhóm thế
mang N ở vị trí ortho với nhau.

1.3.1.1 Đi từ o-phenylendiamin
Tổng hợp benzimidazol và các dẫn chất của nó thường đi từ nguyên liệu o-
phenylendiamin. Đó là các phản ứng ngưng tụ của o-phenylendiamin với acid
formic, hoặc với carbondisulfid trong dung dịch kiềm có cồn, hoặc phản ứng với
aldehyd thơm, aldehyd béo hoặc phản ứng với cyanogen bromid trong dung dịch
acetonitril [27].

13


1.3.1.2 Đi từ o-aminoazo
Hợp chất o-aminoazo được ngưng tụ với aldehyd để tạo các base 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 [12].
1.3.1.3 Các tác nhân khác
Các tác nhân khác như: monoacyl- và diacyl-o-phenylendiamin,
phenylenurethan… cũng có thể sử dụng để tổng hợp các dẫn chất của 1H-
benzo[d]imidazol.
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol

1.3.2.1 Phản ứng tạo dẫn chất 5-R-2-amino-1,3,4-oxadiazol

14

1.3.2.2 Phản ứng tạo dẫn chất 5-R-1,3,4-oxadiazol-2-thiol
Phương pháp thường dùng để tổng hợp dẫn chất 5-R-1,3,4-oxadiazol-2-thiol
là cho các acylhydrazid phản ứng với carbon disulfid trong môi trường kiềm, với
dung môi là EtOH. Sản phẩm tồn tại ở hai dạng đồng phân thiol-thion [17].

1.3.2.3 Phản ứng tạo dẫn chất 2,5-diaryl(alkyl)-1,3,4-oxadiazol
Nguyên liệu được dùng để tổng hợp các dẫn chất 2,5-diaryl(alkyl)-1,3,4-
oxadiazol là các diacylhydrazin hoặc acylhydrazid. Tác nhân thường dùng là
phosphoryl clorid (tuy nhiên đã dần được thay thế do là chất rất độc), ngoài ra các
tác nhân khác cũng hay được sử dụng đó là: acid sulfuric, acid phosphoric, acid
trifloroacetic, phosphoryl pentaclorid, thionyl clorid, phosphoryl pentoxid… [17].

1.3.3 Phản ứng alkyl hóa
Alkyl hóa là một quá trình thay thế một hay 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. Các tác nhân alkyl hóa thường là các alcol (R-OH), alkyl halogenid (R-X),
arakyl halogenid (Ar-(CH
2
)
n
X), ester của các acid vô cơ chứa oxy, ester của acid
sulfonic, muối amoni bậc 4 [4].

15

1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho đề tài
Như vậy, thông qua các tài liệu tham khảo được, chúng tôi nhận thấy rằng
các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol có nhiều tác dụng
sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, chống ung thư, chống oxi
hóa…Tiếp nối các nghiên cứu đó, chúng tôi dự kiến tổng hợp một số dẫn chất lai
hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol, và thử tác dụng gây độc tế bào
của chúng.


16

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu và thiết bị
Khóa luận đã sử dụng một số hóa chất, dung môi và thiết bị của phòng thí
nghiệm Tổng hợp Hóa Dược – Bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược
Hà Nội.
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất
STT
Dung môi, hóa chất
Nguồn gốc
1
Aceton
Trung Quốc
2
Acid cloroacetic
Trung Quốc
3
Acid acetic băng

Trung Quốc
4
Acid hydrocloric đặc (37%)
Trung Quốc
5
Acid sulfuric
Trung Quốc
6
Anilin
Trung Quốc
7
Benzyl clorid
Trung Quốc
8
Carbon disulfid
Trung Quốc
9
Cloroacetonitril
Merck-Đức
10
Cloroform
Merck-Đức
11
Diethyl ether
Trung Quốc
12
Dicloroethan
Trung Quốc
13
Dimethylformamid

Trung Quốc
14
Ethanol
Trung Quốc
15
Ethyl acetat
Trung Quốc
16
Hydrazin hydrat
Trung Quốc
17
Kali carbonat khan
Trung Quốc
18
Kali hydroxyd
Trung Quốc
19
Kali iodid
Trung Quốc
20
Natri hydrocacbonat
Trung Quốc