Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn,kháng nấm của một số dẫn chất acid 2 amino 4 (1h benzod imidazol 2 YL)Butyric
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.48 MB, 86 trang )
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
0
VŨ VĂN TUẤN
TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID 2-
AMINO-4-(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-
2-YL)BUTYRIC
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ)
HÀ NỘI - 2014
HÀ NỘI - 2014
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
0
VŨ VĂN TUẤN
TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID 2-AMINO-4-
(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-2-
YL)BUTYRIC
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ)
Người hướng dẫn:
TS. Nguyễn Văn Hải
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường đại học Dược Hà Nội
HÀ NỘI - 2014
LỜI CẢM ƠN
Bằng những nỗ lực của bản thân, dưới sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của
các thầy, cô của Bộ môn Công nghiệp Dược- Trường Đại học Dược Hà Nội, tôi đã
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Quá trình thực nghiệm giúp tôi bồi đắp thêm
niềm đam mê và tình yêu đối với khoa học.
Với lòng biết ơn vô hạn, tôi xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Đình
Luyện, TS. Nguyễn Văn Hải đã trực tiếp hướng dẫn và cho tôi những lời khuyên
quý giá trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn thầy ThS. Nguyễn Văn Giang, ThS. Phạm Thị
Hiền, CN. Phan Tiến Thành đã dìu dắt, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá
trình thực nghiệm tại phòng Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược,
Trường Đại học Dược Hà Nội.
Cám ơn các thầy, các cô là giảng viên, kĩ thuật viên của trường Đại học
Dược Hà Nội- những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ tôi trong suốt 5 năm học.
Cám ơn tất cả những người bạn cùng làm thực nghiệm với tôi tại phòng
Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội,
các bạn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận này.
Cám ơn cha mẹ, gia đình- những người luôn ở bên tôi, động viên tôi mỗi khi
tôi gặp những khó khăn trong cuộc sống.
Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014.
Sinh viên
Vũ Văn Tuấn
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………………………1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất………………………………. 2
1.2. Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol……………………………… 2
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 2
1.2.2. Tác dụng chống viêm 7
1.2.3. Tác dụng chống kí sinh trùng 8
1.2.4. Tác dụng chống virus 9
1.2.5. Tác dụng chống ung thư 10
1.2.6. Tác dụng hạ huyết áp 11
1.2.7. Tác dụng chống loét dạ dày-tá tràng 12
1.3. Một số phản ứng tổng hợp hóa học………………………………………. 13
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị………………………………………………… 16
2.1.1. Hóa chất 16
2.1.2. Thiết bị, máy móc 16
2.2. Nội dung nghiên cứu……………………………………………………….18
2.2.1. Sơ đồ tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và
dẫn chất 18
2.2.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc các dẫn chất đã tổng hợp 19
2.2.3. Thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số dẫn chất acid 2-
amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl) butyric đã tổng hợp. 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu ………………………………………………….19
2.3.1. Tổng hợp hóa học 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 21
3.1. Quy trình tổng hợp hóa học ……………………………………………….21
3.1.1. Tổng hợp acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 21
3.1.2. Tổng hợp acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)
butanoic 22
3.1.3. Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat 23
3.1.4. Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat 24
3.1.5. Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 25
3.1.6. Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 26
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết …………………………………………………… 27
3.3. Kết quả xác định cấu trúc …………………………………………………28
3.3.1. Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoic 28
3.3.2. Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 29
3.3.3. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 30
3.3.4. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 32
3.3.5. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat dihydroclorid 33
3.3.6. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat dihydroclorid 34
3.4. Thử tác dụng sinh học …………………………………………………… 35
3.4.1. Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn 35
3.4.1.1. Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 35
3.4.1.2. Môi trường thử nghiệm 36
3.4.1.3. Nguyên tắc 36
3.4.1.4. Tiến hành 36
3.4.2. Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng nấm 37
3.4.2.1. Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 37
3.4.2.2. Môi trường thử nghiệm 37
3.4.2.3. Nguyên tắc 38
3.4.2.4. Tiến hành 38
3.5. Bàn luận… ……………………………………………………………… 39
3.5.1. Về các phản ứng tổng hợp hóa học 39
3.5.2. Về thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 41
3.5.3. Về cấu trúc các chất đã tổng hợp 42
3.5.3.1. Phổ hồng ngoại (IR)……………………………………………… 42
3.5.3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR)………………… 43
3.5.3.3. Phổ khối lượng (MS)………………………………………………. 45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………………46
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic resonance)
AcOH
Acid acetic
CTCT
Công thức cấu tạo
EtOH
Ethanol
ED
50
Nồng độ tác dụng trên 50% đối tượng thử (Effective dose)
g
Gam
h
Giờ
HT-29
Tế bào ung thu ruột kết (Colon carcinoma cells)
HL-60
Tế bào ung thư bạch cầu (Human Leukemia Cells)
IR
Phổ hồng ngoại (infrared)
n-BuOH
n-Butanol
LD
50
Liều gây chết trung bình 50% động vật thí nghiệm (Lethal dose)
MCF-7
tế bào ung thư vú (Human Breast Cancer Cells)
MeOH
Methanol
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration)
MS
Phổ khối (mass spectroscopy)
MT
Môi trường
PC-3
Tế bào ung thư tuyến tiền liệt (Human prostate cancer cells)
PC12
Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal
pheochromocytoma cell line)
R
f
Hệ số lưu giữ (retension of factor)
SKLM
Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography)
t
0
nc
Nhiệt độ nóng chảy
VSV
Vi sinh vật
δ
Độ chuyển dịch hóa học
ν
Dao động hóa trị
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella
typhimurium
4
Bảng 1.2
Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử
(
μg/ml)
6
Bảng 1.3
Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử
(
μg/ml)
7
Bảng 2.1
Danh mục hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình thực
nghiệm
16
Bảng 2.2
Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ
16
Bảng 2.3
Công thức và danh pháp các chất dự kiến tổng hợp
18
Bảng 3.1
R
f
và t
0
nc
của 6 chất đã tổng hợp
27
Bảng 3.2
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid (S)-2-
amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (KBr)
28
Bảng 3.3
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic
29
Bảng 3.4
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid (S)-2-
amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic
29
Bảng 3.5
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoic
30
Bảng 3.6
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-methyl
2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
31
Bảng 3.7
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat
31
Bảng 3.8
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-ethyl 2-
amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
32
Bảng 3.9
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)butanoat
32
Bảng 3.10
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-methyl
2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid
33
Bảng 3.11
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid
33
Bảng 3.12
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-ethyl 2-
amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid
34
Bảng 3.13
Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm
(S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat
dihydroclorid.
35
Bảng 3.14
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
39
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình
Tên hình
Trang
Hình 1.1
Cấu trúc phân tử benzimidazol
2
Hình 1.2
Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch
2
Hình 1.3
Công thức các dẫn chất
3
Hình 1.4
Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol
4
Hình 1.5
Dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol từ
5
Hình 1.6
Dẫn chất 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol
7
Hình 1.7
Dẫn chất phenyl benzimidazol
7
Hình 1.8
Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol
8
Hình 1.9
Dẫn chất 2-(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl-1H-
benzimidazol
8
Hình 1.10
Công thức của các chất 8a-8b
9
Hình 1.11
Công thức của albendazol và mebendazol
9
Hình 1.12
Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b
9
Hình 1.13
Công thức của 2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol và dẫn chất
10a-10b
10
Hình 1.14
Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid
(11)
10
Hình 1.15
Công thức 2 chất 12 và 13
11
Hình 1.16
Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’–carboxy biphenyl-4-yl)
benzimidazol (14)
11
Hình 1.17
Dẫn chất 9-dialkylaminomethyl-2-oxy(dioxy)-
phenylimidazo[1,2-a]benzimidazol 14a-14c
12
Hình 1.18
Cấu trúc chung của thuốc ức chế bơm proton
12
Hình 1.19
Công thức của chất 15a và 15b
13
Hình 1.20
Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker
13
Hình 1.21
Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ acid carboxylic
14
Hình 1.22
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT
Khan
14
Hình 1.23
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của VD Patil
14
Hình 1.24
Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Arul
15
Hình 2.1
Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất
18
Hình 3.1
Sơ đồ tổng chất 1
21
Hình 3.2
Sơ đồ tổng hợp chất 2
22
Hình 3.3
Sơ đồ tổng hợp chất 3a
23
Hình 3.4
Sơ đồ tổng hợp chất 3b
24
Hình 3.5
Sơ đồ tổng hợp chất 4a
25
Hình 3.6
Sơ đồ tổng hợp chất 4b
26
Hình 3.7
Cơ chế phản ứng đóng vòng tạo chất 1
40
Hình 3.8
Cơ chế phản ứng thế ái điện tử (S
E)
tổng hợp chất 2
40
Hình 3.9
Cơ chế phản ứng ester hóa sử dụng tác nhân SOCl
2
41
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, nhờ những thành tựu của sinh học phân tử, chúng ta đã tìm ra
nhiều enzym và protein receptor trong cơ thể. Các nhà khoa học đã và đang làm
sáng tỏ nhiều cơ chế hoạt động cũng như vai trò của các enzym, protein receptor đối
với các căn bệnh ở người. Điều này hứa hẹn sẽ cho ra đời nhiều thuốc tác động tới
đích là các quá trình tổng hợp acid nucleic, protein, enzym của VSV mà không ảnh
hưởng tới người bệnh làm tăng hiệu quả điều trị, giảm tác dụng phụ khi dùng thuốc.
Việc thiết kế, tổng hợp thuốc tác dụng tại đích có vai trò quan trọng đối với việc
điều trị các bệnh nhiễm khuẩn trong bối cảnh sự đề kháng kháng sinh đang lan rộng
và là thách thức lớn của nhân loại. Một hướng thiết kế, tổng hợp thuốc tới đích để
tạo ra kháng sinh mới hay được nghiên cứu là kết hợp các nhân trong cấu trúc các
hợp chất đang sử dụng. Trong số các cấu trúc kết hợp tiềm năng, phải kể tới một
cấu trúc khá đặc biệt-đó là sự kết hợp của vòng benzimidazol với các amino acid tự
nhiên.
Benzimidazol là một dị vòng có trong cấu trúc nhiều thuốc đang sử dụng
hiện nay: omeprazol, albendazol, candesartan Do có cấu trúc tương tự purin nên
benzimidazol có thể hoạt động như purin để tương tác với ADN và protein [28].
Bên cạnh đó, các amino acid là thành phần cấu tạo protein nên việc gắn acid amin
vào khung benzimidazol có thể tạo ra các hợp chất có tác dụng ức chế quá trình
tổng hợp acid nucleic và protein của các VSV gây bệnh.
Dựa trên cơ sở phân tích trên, với mục đích tổng hợp ra các dẫn chất mới
mang khung benzimidazol có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, chúng tôi chọn
acid glutamic để thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng
nấm của acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất ” với mục
tiêu:
1. Tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và một số
dẫn chất.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất
Benzimidazol là một hợp chất dị vòng, một bicyclic trong tự nhiên, cấu trúc
của nó là sự hợp nhất của benzen và imidazol. Dẫn chất benzimidazol là những hoạt
chất có nhiều hoạt tính sinh học đầy hứa hẹn đối với các nhà nghiên cứu.
Hình 1.1: Cấu trúc phân tử benzimidazol
Tính chất vật lý: Benzimidazol là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở 172
o
C, sôi
ở 360
o
C. Ít tan trong nước, tan trong ethanol. Benzimidazol có pK
a
=12,8; với dạng
acid liên hợp pK
a
= 5,6. Giống như imidazol, benzimidazol có hỗ biến tautomer
trong dung dịch [8]:
Hình 1.2: Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch
Benzimidazol có cấu trúc tương tự như purin nên có thể tương tác với các
acid nucleic, protein, nhờ đó, dẫn chất benzimidazol thể hiện nhiều tác dụng sinh
học giá trị [28]. Trong thực tế, hợp chất benzimidazol tự nhiên đáng chú ý nhất là
N-ribosyl-dimethyl benzimidazol. Nó đóng vai trò như một cầu nối phối tử với
coban trong phân tử vitamin B
12
[6].
1.2. Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
3
Benzimidazol thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng việc ức chế tổng hợp acid
nucleic và protein của vi khuẩn. Khả năng này của dẫn chất benzimidazol là do sự
giống nhau về cấu trúc với purin nên làm gián đoạn quá trình tổng hợp acid nucleic
và protein của vi khuẩn [28]. Cùng với đó, hợp chất 5,6-dimethylbenzimidazol còn
tham gia vào cấu trúc vitamin B
12
-một chất rất cần thiết đối với sự phát triển của
VSV [26]. Thực tế cho thấy, các nhóm thế ở vị trí C
2
và N
1
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 thế ở vị trí C
2
và N
1
khung benzimidazol rất được quan
tâm [25].
Năm 2006, Kumar M. và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 1-(methyl)-2-
(phenyl)benzimidazol (hình 1.3). Các hợp chất 1a, 1b và 1c được thử tác dụng
kháng khuẩn trên các chủng S. aureus, B. pumillus và P. aeurugenosa. Trong đó,
hợp chất 1a cho thấy MIC (6,25) ở nồng độ 100 µg/mL trên chủng B. pumillus
[18].
Hình 1.3: Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c
Nhìn vào tầm quan trọng của benzimidazol và acid 6-fluoro-3,4-dihydro-2H-
chroman-2-carboxlic trong các hệ thống sinh học, người ta nghĩ rằng, sẽ rất có giá
trị nếu thiết kế và tổng hợp các hợp chất có chứa khung benzimidazol và acid 6-
fluoro-3,4-dihydro-2H-chroman-2-carboxlic để tạo ra một số dẫn chất benzimidazol
mới có các các tác dụng sinh học mạnh. Trên cơ sở lập luận đó, các dẫn chất 2-(6-
fluorochroman-2-yl)-1-alkyl/acyl/aroyl-1H-benzimidazol đã được tổng hợp:
1a
R = piperazin
R
1
= Cl
1b
R = Dimethylamin
R
1
= Cl
1c
R = Diethylamin
R
1
= Cl
4
2a
R = -CH
3
2f
R = -COOCH
2
(CH
2
)
2
CH
3
2b
R = -C
2
H
5
2g
R = -COC
6
H
5
2c
R = -C
3
H
7
2h
R = -SO
2
CF
3
2d
R = -CH
2
(CH
2
)
2
CH
3
2i
R = -SO
2
-C
6
H
5
2e
R = COOC
2
H
5
2j
R = -SO
2
C
6
H
4
-CH
3
-p
Hình 1.4: Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol 2a-2j
Các hợp chất này đã được đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với Staphylococcus
aureus (Gr+) và Salmonella typhimurium (Gr-) chất đối chiếu được sử dụng là
cephalexin. Hầu hết các hợp chất thử nghiệm cho thấy có hoạt tính kháng khuẩn tốt
đối với Salmonella typhimurium. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các
hợp chất thử nghiệm trên S. typhimurium được tóm tắt trong bảng 1 [7].
Bảng 1.1: Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella typhimurium
Chất
Nồng độ (
μg/ml )
0,1
1
10
100
200
500
MIC
2a
-
+
+
K
++
++
200
2b
-
+
+
K
++
++
200
2c
-
+
+
K
++
++
200
2d
-
+
+
+
K
++
500
2e
+
+
K
K
++
++
200
2f
+
+
+
K
++
++
200
2g
-
+
+
K
++
++
200
2h
-
+
K
+
K
K
>
2i
-
+
+
K
++
++
200
2j
-
+
K
+
K
K
>
Cephalexin
-
+
+
K
++
++
200
Ức chế hoàn toàn: (++) ; phát triển kém so với mẫu chứng (K); phát triển
bình thường so với mẫu chứng: (+); không ức chế: (-).
5
Dẫn chất benzimidazol có hoạt tính chống nấm, do có cấu trúc tương tự
purin, các dẫn chất này gắn vào các vi ống nấm và bằng cách đó ngăn chặn sự tăng
trưởng của sợi nấm, ngoài ra chúng còn liên kết với các vi ống trục chính và ngăn
chặn sự phân chia hạt nhân của các vi nấm. Một số dẫn chất nhóm benzimidazol có
tác dụng diệt nấm đang được sử dụng như: flubendazol, benomyl, carbendazim,
clorfenazol, cypendazol, fuberidazol, furophanat, debacarb, mecarbinzid,
rabenzazol, thiabendazol, thiophanat [26].
Năm 2010, Janardhana Gowda, Khadar A. và các cộng sự công bố nghiên
cứu tổng hợp dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol và đánh giá
hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất tổng hợp được [15].
Hình 1.5: Dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol từ 3a-3j
Các hợp chất này được thử hoạt tính kháng khuẩn trên các vi khuẩn: Escherichia
coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia. Kết
quả thử nghiệm được trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (
μg/ml )
Vi khuẩn
Chất
E. coli
S. aureus
P.
aeruginosa
K.
pneumoniae
3a
K
K
K
K
3b
K
K
K
K
3c
K
K
K
K
3d
K
K
K
K
3e
K
K
K
K
3f
12,5
12,5
12,5
12,5
3g
K
K
K
K
3h
K
K
K
K
3i
12,5
12,5
12,5
12,5
6
3j
12,5
12,5
12,5
12,5
Nitro-
furazon
6,25
6,25
6,25
6,25
K: kháng
Từ bảng 1.2, nhận thấy chỉ có hợp chất 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng kháng khuẩn ở
nồng độ 12,5
μg/ml và tất cả các hợp chất khác không thể hiện tác dụng. Các hợp chất
3f, 3i, 3j đều mang nhóm benzyl ở vị trí số 2 của khung benzimidazol và trong đó
có các nhóm hút điện tử trên nhóm phenyl.
Các hợp chất này được đánh giá hoạt tính kháng nấm trong cùng điều kiện với các
loài : Penicillium marneffei, Trychophyton mentagrophytes, Aspergillus flavus,
Aspergillus fumigatus. Chất đối chiếu sử dụng là fluconazol. Kết quả thử nghiệm
được trình bày trong bảng 1.3:
Bảng 1.3: Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (
μg/ml )
Vi nấm
Chất
Penicillium
Marneffei
Trychophyton
mentagrophytes
Aspergillus
flavus
Aspergillus
fumigatus
3a
K
K
K
K
3b
12,5
12,5
12,5
12,5
3c
12,5
12,5
12,5
12,5
3d
K
K
K
K
3e
K
K
K
K
3f
12,5
12,5
12,5
12,5
3g
K
K
K
K
3h
K
K
K
K
3i
12,5
12,5
12,5
12,5
3j
12,5
12,5
12,5
12,5
Fluconazol
6,25
6,25
6,25
6,25
K: không ức chế
Từ kết quả trên bảng 1.3, chỉ có các chất 3b, 3c, 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng ở MIC
12,5
μg/ml
, các chất còn lại đều không có tác dụng. Dựa trên các dữ liệu thực
7
nghiệm, có thể kết luận nhóm benzyl ở vị trí số 2 của nhân benzimidazol làm tăng
đáng kể hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được [15].
Năm 2009, Deshmukh M.B. đã tổng hợp các dẫn chất thế ở vị trí 2,3,4 của
khung 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol (4) và đánh giá hoạt tính chống
nấm của các chất tổng hợp được trên các loài Aspergillus niger MTCC-2255 và
Penicillium chrysogenum–NCIM-723 sử dụng chất đối chiếu là griseofulvin. Các
chất thử nghiệm đều có khả năng ức chế sự phát triển của các loài nấm đem thử
nghiệm in vitro [10].
Hình 1.6: Dẫn chất 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol (4)
1.2.2. Tác dụng chống viêm
Năm 2006, Leonard J.T. báo cáo tổng hợp và đánh giá tác dụng chống viêm
của dẫn chất phenyl benzimidazol. Các dẫn chất 5a, 5b, 5c, 5d được sàng lọc hoạt
tính chống viêm và kết quả ức chế (%) thu được theo thứ tự như sau: 22,1%, 52,2%,
54,6% và 49,6% ở mức 50 mg/kg mỗi liều. Những giá trị này cho thấy hợp chất 5c
cho hiệu quả chống viêm cao nhất (54,6 %) so với các chất còn lại ở liều 50 mg/kg
[18].
Hình 1.7: Dẫn chất phenyl benzimidazol 5a -5d
Năm 2010, Kavitha C.S. và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 2-methyl
amino benzimidazol (6) và đánh giá tác dụng chống viêm ở chuột. Tác giả tiến hành
gây đau ở chuột nhắt bằng acid acetic và gây viêm ở chân chuột cống bằng
5a
5b
5c
5d
R
-N(C
6
H
5
)
2
-N(CH
3
)
2
R
1
Cl
Cl
Cl
Cl
8
carrageenan. Kết quả cho thấy hợp chất có tác dụng giảm đau (đạt 89% với liều
100mg/kg) và chống viêm mạnh (đạt 100% với liều 100mg/kg) so sánh với chất đối
chiếu là nimesulid (100% ở liều 50mg/kg) [20].
Hình 1.8: Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol (6)
1.2.3. Tác dụng chống kí sinh trùng
Năm 2006, Vazquez tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống VSV đơn bào
nguyên sinh của dẫn chất 2-(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl-1H-benzimidazol
(7) trên các động vật nguyên sinh Giardia intestinals và Trichomonas vaginalis có
so sánh với albendazol và metronidazol trong in vitro, cho kết quả IC
50
<1 µM [13].
Hợp chất 7 có hoạt tính mạnh hơn albendazol khi thử nghiệm với T.vulgaris, và cho
tác dụng chống sốt rét trung bình khi thử nghiệm với chủng W2 và D6 của
Plasmodium falciparum [33].
Hình 1.9: Dẫn chất 2 -(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl- 1H-benzimidazol (7)
Hàng loạt dẫn chất của 2 -(triflouromethyl)-1H-benzimidazol với vị trí 5 và 6 được
gắn bằng các nhóm thế -Cl , -F, -CF
3
, -CN đã được tổng hợp dựa trên kết quả thử
nghiệm của hợp chất 7 [33].
Năm 2010, Hernández-Luis F. và các cộng sự đã tổng hợp và đánh giá tác dụng
sinh học của các dẫn chất 2-(trifluoromethy)-1H-benzimidazol trên các loài kí sinh
Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis và Trichinella
spiralis. Kết quả cho thấy, các dẫn chất có hoạt tính cao chống lại các loài kí sinh
trùng đơn bào trong điều kiện in vitro [14].
9
Hình1.10: Công thức của các chất 8a, 8b
Một số thuốc diệt giun sán là dẫn chất của benzimidazol-2-carbamat như
albendazol, mebendazol được dùng chủ yếu để điều trị nhiễm kí sinh trùng giun sán ở
người cũng như động vật. Những hợp chất này có ưu điểm là chỉ số điều trị cao và
độc tính thấp. Tuy nhiên, các dẫn chất này cũng có một số nhược điểm là khả năng
hòa tan và hấp thu kém [9].
Hình 1.11: Công thức của albendazol và mebendazol
1.2.4. Tác dụng chống virus
Năm 1963, Eggers cùng các đồng nghiệp đã thử tác dụng của các dẫn chất của
2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol. Kết quả cho thấy các dẫn chất này có khả năng
ức chế tổng hợp acid ribonucleic của enterovirus, và riconavirus [11].
Hình 1.12: Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b
8a
R
1
= 2,3-Cl
2
C
6
H
3
O
R
2
= H
R
3
= CH
3
8b
R
1
= H
R
2
= 2,3-Cl
2
C
6
H
3
O
R
3
= CH
3
10
Năm 1967, Sullivan D.G. và cộng sự đã tổng hợp được 2 dẫn chất mới của 2-(α-
hydroxy- benzyl) benzimidazol có hoạt tính cao giúp bảo vệ tế bào chống lại 3
chủng poliovirus [31].
Hình 1.13: Công thức của 2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol và dẫn chất 10a-10b
Năm 2011, Fei Xue và cộng sự công bố nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
của 2-pyridyl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11) và thử tác dụng ức chế trên các
dòng virus: Coxsackie virus A16, Coxsackie virus B3, Coxsackie virus B6,
Enterovirus 71. Kết quả cho thấy, hợp chất có triển vọng nhất là (L)-2-( pyridin- 2-
yl)-N-(2-(4-nitrophenyl)pentan-3-yl)-1H-benzimidazol-4-carboxamid, với khả năng
kháng virus cao (IC
50
= 1,76 mg / ml) và có chỉ số chọn lọc đáng chú ý [12].
Hình 1.14: Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11)
1.2.5. Tác dụng chống ung thư
Đặc điểm của ung thu là sự phát triển không kiểm soát nhanh hoặc chậm của các
tế bào trong cơ thể. Trên cơ sở đó, nhiều thuốc chống ung thư đã được đưa vào ứng
dụng điều trị. Năm 2002, Kumar D. tìm được dẫn chất carbomethoxy-benzimidazol
từ một số loài Streptomyces. Đánh giá khả năng gây độc tế bào của các dẫn chất này
trên 4 dòng tế bào là PC-3, HT-29, MCF-7 và HL-60 thu được kết quả là chỉ có hợp
chất methyl-2-[2-(2-hydroxyphenyl)-1,3-benzooxazol-4-yl]-1H-benzimidazol-4-
carboxylat (12) có hoạt tính chống lại các dòng tế bào thử nghiệm ở nồng độ dao
động từ 7,0- 100μM [21].
10a
R = -C
6
H
5
10b
R = -CH
2
CHMe
2
11
Hình 1.15: Công thức 2 chất 12 và 13
Năm 2003, Vedula M.S. và cộng sự sàng lọc được một số styryl sulfon mới để
đánh giá hoạt tính chống ung thư trên nhiều dòng tế bào khác nhau. Trong số đó,
chỉ có một chất là 6-cloro-1H-(benzo[d]imidazol-2-yl)methyl[(E)-2-(4-cloro-3-
methylphenyl)-1-ethenyl]sulphon (13) ức chế 51% sự phát triển khối u ở chuột có
HT-29 ở liều 400mg/kg dùng đường uống [32].
1.2.6. Tác dụng hạ huyết áp
Dẫn chất biphenyl benzimidazol có hoạt tính chống tăng huyết áp hiệu lực hơn
so với các thuốc có liên quan trước đó do tiện dụng hơn khi dùng đường uống.
Nhóm biphenyl ở vị trí số 2 của khung benzimidazol rất cần thiết cho hoạt tính [29].
Các dẫn chất có vị trí số 5 là aryl hoặc alkyl caboxamido là những tác nhân chống
tăng huyết áp hiệu quả do ức chế hoạt động của receptor Angiotensin-II AT1 [15].
Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’-carboxy biphenyl-4-yl)benzimidazol (14) có tác
dụng làm giảm mạnh huyết áp khi dùng đường uống. Nhóm thế acid ở vị trí orthor
có mối liên hệ mật thiết với receptor Angiotensin-II và liên quan tới tác dụng chống
tăng huyết áp mạnh khi dùng đường uống [27].
Hình 1.16: Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’–carboxy biphenyl-4-yl)
benzimidazol (14)
14
R = Aryl
12
Năm 2006, Anisimova V.A. tổng hợp được 9-dialkyl amino methyl-2-oxy
(dioxy)phenylimidazo[1,2-a]benzimidazol (hình 7). Kết quả liều ED
50
, LD
50
và chỉ
số điều trị LD
50
/ED
50
của 3 chất 15a, 15b và 15c như sau: ( ED
50
: 2,8 mg/kg, 0,8
mg/kg, 0,13 mg/kg ), ( LD
50
: 121 mg/kg, 182 mg/kg, 143 mg/kg) và ( LD
50
/ED
50
:
43,2; 227,5; 1100), trong đó hoạt chất 15c có hoạt tính vượt trội so với các thuốc
tham khảo là dibazol và apressin (ED
50
: 22,1 và 4,0) phù hợp với mức độ (ED
50
) và
chỉ số điều trị (LD
50
/ED
50
) [5].
Hình 1.17: Dẫn chất 9-dialkylaminomethyl-2-oxy(dioxy)-phenylimidazo[1,2-a]-
benzimidazol 15a-15c
1.2.7. Tác dụng chống loét dạ dày-tá tràng
Một số dẫn chất benzimidazol là những chất ức chế mạnh và không hồi phục
bơm proton H
+
/K
+
ATPase nên thời gian tác dụng của thuốc kéo dài khoảng 72-96h.
Hiện có 5 chất được dùng làm thuốc với tác dụng này là omeprazol, esomeprazol,
lansoprazol, pantoprazol và rabenprazol. Các thuốc này có khả năng ức chế tiết acid
ở dạ dày khi gặp phải các tác nhân kích thích. Về cấu trúc, nhóm sulfoxid, nhóm
methylen và dị vòng có vai trò quan trọng quyết định hoạt tính của thuốc. Các thuốc
đều có nhóm thế 2-pyridin-methylsulfinyl và khác nhau ở các vị trí R
3
’, R
4
’, R
5
’ và
R
5
[3].
Hình 1.18: Cấu trúc chung của thuốc ức chế bơm proton
Hoạt chất
R
3’
R
4’
R
5’
R
5
Omeprazol
-CH
3
-OCH
3
-CH
3
-OCH
3
15a
R = H
15b
R = 1-4 dihydroxymethylbenzen
15c
R = 1-3 dihydroxymethylbenzen
13
Esomeprazol
-CH
3
-OCH
3
-CH
3
-OCH
3
Lansoprazol
-CH
3
-OCH
2
CF
3
Pantoprazol
-OCH
3
-OCH
3
-OCHF
2
Rabeprazol
-CH
3
-OCH
2
CH
2
CH
2
OCH
3
Ngoài các thuốc kinh điển kể trên, các nghiên cứu về hoạt tính ức chế bơm
proton vẫn tiếp tục thu được nhiều kết quả khả quan. Năm 2008, Shah AK và cộng
sự công bố kết quả tổng hợp 2 chất mới 16a và 16b [30]. Đánh giá hoạt tính chống
loét của hai chất tổng hợp được. Chất 16a và 16b ở liều 10 và 30 mg/kg làm giảm
đáng kể vết loét so với chất đối chiếu omeprazol. Trong đó, chất 16b (dẫn xuất
sulfinyl) cho hiệu quả tốt hơn chất 16a (dẫn xuất thio).
Hình 1.19: công thức của chất 16a và 16b
1.3. Một số phản ứng tổng hợp hóa học
Benzimidazol đầu tiên được tổng hợp năm 1872 là 2,5(hoặc 2,6)-
dimethylbenzimidazol, bởi Hoebrecker đi từ 2-nitro-4-methyl-acetalinid theo sơ đồ
sau: [17]
Hình 1.20: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker
Phản ứng phổ biến để tổng hợp dẫn chất benzimidazol là ngưng tụ o-
phenylendiamin với acid carboxylic hoặc sử dụng các dẫn chất của chúng.
14
Hình 1.21: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ acid carboxylic
Ví dụ: o-phenylendiamin phản ứng với acid formic tạo ra benzimidazol ở 100
0
C với
hiệu suất trên 80%. Vị trí N-amin của o-phenylendiamin có một nhóm thế phản ứng
rất chậm với các acid carboxylic khác nên cần thêm acid clohydric hoặc acid
phosphoric.
Hiện nay, đã có nhiều phương pháp cũng như nhiều loại xúc tác được phát
hiện để sử dụng tổng hợp dẫn chất benzimidazol. Dưới đây là một số phương pháp
được công bố trong những năm gần đây.
Năm 2009, Khan A.T. đã đưa ra cách tổng hợp đơn giản và hiệu quả dẫn chất
2-arylbenzimidazol (21) từ o-phenylenediamin (17) với aldehyd thơm (20) sử dụng
xúc tác cobalt (II) clorid hexahydrat: [19]
Hình 1.22: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT Khan
Năm 2010, Patil V.D. thực hiện tổng hợp dẫn chất benzimidazol (24) từ dẫn
chất của o-phenylenediamin (22) và aldehyde (23) sử dụng xúc tác kẽm acetat, phản
ứng tiến hành ở nhiệt độ thường, cho hiệu suất cao [23].
Hình 1.23: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của VD Patil
Năm 2011, Guruswamy B mô tả quá trình tổng hợp dẫn chất benzimidazol
(27) từ dẫn chất thế của o-phenylenediamin (25) và acid isonicotinic (26) sử dụng
xúc tác SiO
2
/H
2
SO
4
và sóng ngắn (M.W) [13].
