Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 52 (1h benzodmidazol 2 YL) ethyl11,3,4 oxydiazol 2 thiol

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



ĐẬU THỊ GIANG


TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
5[2-(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-2-
YL)ETHYL]-1,3,4-OXADIAZOL-2-
THIOL




KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ








HÀ NỘI-2014
BỘ Y TẾ
BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




ĐẬU THỊ GIANG





TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
5[2-(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-2-
YL)ETHYL]-1,3,4-OXADIAZOL


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ



Người hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Văn Giang
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI-2014
LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Nguyễn Đình
Luyện, ThS. Nguyễn Văn Giang, những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, cho tôi
những lời khuyên quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu
để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược, đặc biệt
là: TS. Nguyễn Văn Hải, ThS. Phạm Thị Hiền và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn
Tổng hợp Hóa dược Bộ môn Công nghiệp dược đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện
tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của bộ môn
Vi sinh-Sinh học trường Đại học Dược Hà Nội, cán bộ Phòng Phân tích phổ-Viện
Hóa học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Công nghệ Sinh
học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng thư viện Trường Đại học
Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ và bạn bè đã luôn động viên,
khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập.


Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên

Đậu Thị Giang.


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2
1.1 Một số tác dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol 2
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm. 2
1.1.2 Tác dụng trên ký sinh trùng 3
1.1.3 Tác dụng ức chế bơm proton 4
1.1.4 Tác dụng chống viêm, giảm đau 6
1.1.5 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 7
1.1.6 Tác dụng khác 8
1.2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và oxadiazol 8
1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 9
1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn 10
1.3 Tổng hợp các dẫn chất của benzimidazol 11
1.3.1 Phản ứng tạo vòng benzimidazol 11
1.3.2 Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol 12
1.3.3 Phản ứng S-alkyl hóa. 13
Chương 2 NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 14
2.1 Nguyên liệu, thiết bị 14
2.1.1 Hóa chất 14
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 15
2.2 Nội dung nghiên cứu 16
2.3 Phương pháp nghiên cứu 17
2.3.1 Tổng hợp hóa học 17
2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết của chất tổng hợp được 17
2.3.3 Xác định cấu trúc 17
2.3.4 Thử tác dụng sinh học 18
Chương 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ, BÀN LUẬN 19
3.1 Tổng hợp hóa học 19
3.1.1 Tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic (I) 20

3.1.2 Tổng hợp acid 3-(5-nitro-1H-benzo[d]midazol-2-yl)propanoic (II) 20
3.1.3 Tổng hợp Ethyl 3-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)propanoat (III) 21
3.1.4 Tổng hợp 3-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)propanehydrazid (IV) 22
3.1.5 Tổng hợp 5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-1,3,4-oxadiazol-
2-thiol (V) 22
3.1.6 Tổng hợp N-(4-(4-(5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-1,3,4-
oxadiazol-2-ylthio)butoxy)phenyl)acetamid (VIa) 23
3.1.7 Tổng hợp 2-(benzylthio)-5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-
1,3,4-oxadiazol (VIb) 23
3.1.8 Tổng hợp 2-((1H-benzo[d]imidazol-2-yl)methylthio)-5-(2-(5-nitro-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-1,3,4-oxadiazol (VIc) 24
3.1.9 Tổng hợp tác nhân thế 25
3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 28
3.3 Xác định cấu trúc các chất sản phẩm 29
3.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 29
3.3.2 Phổ khối lượng (MS) 29
3.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 30
3.4 Thử tác dụng sinh học 31
3.4.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 31
3.4.2 Thử tác dụng gây độ tế bào ung thư. 36
3.5 Bàn luận 38
3.5.1 Về tổng hợp hóa học. 38
3.5.2 Về kết quả phổ 40
3.5.3 Về tác dụng sinh học. 42
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT. 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
PHỤ LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
ADN
Acid 2’-deoxynucleic
ATCC

American Type Culture Collection
BuOH
n-Butanol
CTCT
Công thức cấu tạo
Dm
Dung môi
DMF
N,N-dimethylformamid
DMSO
Dimethyl sulfoxid

DO
Mật độ quang
EtOH
Ethanol
g
Gam
h
Giờ
HIV
Virus gây suy giảm miễm dịch ở người (Human
Immunodeficiency Virus)
IR
Phổ hồng ngoại (infrared spectrum)
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration)
MeOH
Methanol
MRSA
S. aureus kháng methicilin
MS
Phổ khối (mass spectroscopy)
PPA
Acid polyphosphoric
SKLM
Sắc ký lớp mỏng
SRB
Sulfohydramin
R
f

Hệ số lưu giữ (retension factor)
VSV
Vi sinh vật
t
0
nc
Nhiệt độ nóng chảy









DANH MỤC CÁC BẢNG



Trang
Bảng 1.1
Các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-Benzimidazol
4
Bảng 1.2
Các thuốc ức chế bơm proton
5
Bảng 2.1
Danh mục hóa chất, dung môi
14

Bảng 2.2
Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ
15
Bảng 3.1
Kết quả tổng hợp hóa học
27
Bảng 3.2
Kết đo R
f
và t
0
nc
của các chất tổng hợp được
28
Bảng 3.3
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của các chất sản phẩm
29
Bảng 3.4
Kết quả phân tích phổ khối của các chất sản phẩm
29
Bảng 3.5
Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR của chất V
30
Bảng 3.6
Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR của chất VIa
30

Bảng 3.7
Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR của chất VIb
31
Bảng 3.8
Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR của chất VIc
31
Bảng 3.9
Các môi trường trong thử nghiệm kháng khuẩn, kháng
nấm
33
Bảng 3.10
Kết quả thử kháng khuẩn, kháng nấm
34
Bảng 3.11
Kết quả thử tác dụng gây độc tế bào ung thư
38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ



Tr
.
Hình 1.1
Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam
2
Hình 1.2
Công thức chung dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-Benzimidazol
4
Hình 1.3
Công thức chung các thuốc ức chế bơm proton
5
Hình 1.4
Công thức các dẫn chất theo nghiên cứu của Avinash Patil và cộng sự
6
Hình 1.5
Công thức một số chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
6
Hình 1.6
Công thức các chất theo nghiên cứu Seref Demirayak và cộng sự
7
Hình 1.7
Công thức chất 9 và cách gắn kết của nó vào các rãnh AND
8
Hình 1.8

Công thức một số chất theo nghiên cứu Mohammad Shaharyar
10
Hình 3.1
Cơ chế phản ứng đóng vòng 1,3,4-oxadiazol
39
Hình 3.2
Dạng hỗ biến của V
41

















DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Tr.
Sơ đồ 1.1
Phản ứng tổng hợp các chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
6
Sơ đồ 1.2
Sơ đồ tổng hợp theo nghiên cứu Asif Husain và các cộng sự
9
Sơ đồ 1.3
Tổng hợp các chất theo nghiên cứu Salahuddin và các cộng sự
11
Sơ đồ 1.4
o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm.
12
Sơ đồ 1.5
Tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi sóng
12
Sơ đồ 1.6.
sơ đồ tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic
12
Sơ đồ 1.7
Phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Shelly Gapil và cộng sự
13
Sơ đồ 1.8
Phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Salahuddin và cộng sự
13
Sơ đồ 1.9
Phản ứng S-akyl hóa 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-thiol
13
Sơ đồ 3.1
Sơ đồ tổng hợp các chất dự kiến

19
Sơ đồ 3.2
Sơ đồ tổng hợp N-(4-bromobutoxy)phenyl acetamid
25
Sơ đồ 3.3
Sơ đồ tổng hợp 2-cloromethyl-5-nitro-1H-benzimidazol
25
Sơ đồ 3.4
Phản ứng đóng vòng benzimidazol
38
Sơ đồ 3.5
Phản ứng tạo dẫn chất dibenzimidazolethan
39












1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Dị vòng benzimidazol là một nhóm dẫn chất rất được quan tâm trong tổng hợp

hóa dược. Khung này được dùng để phát triển nên các phân tử dược học và sinh học
quan trọng. Năm 1872, Hobrecker báo cáo đã tổng hợp thành công những
benzimidazol đầu tiên là 2,5- và 2,6-dimethylbenzimidazol, ông không ngờ rằng sau
này khung benzimidazol sẽ trở thành một cấu trúc ưu việt như vậy [30]. Khung
benzimidazol giành được sự quan tâm trong giới hóa học là do sự phát hiện ra N-
ribosyl-dimethylbenzimidazol là một hợp chất của benzimidazol nổi bật nhất trong
tự nhiên, nó đóng vai trò như là một phối tử cho cobalt trong vitamin B12 [5]. Sau
nhiều năm nghiên cứu, benzimidazol và các dẫn xuất của nó được xem là những cấu
trúc quan trọng trong hóa dược với tác dụng sinh học đa dạng như: diệt ký sinh trùng
(đặc biệt là giun sán như: albendazol, mebendazol); chống loét (ức chế bơm proton
(PPI): omeprazol); hạ huyết áp (kháng thụ thể angiotensin II: candesartan,
telmisartan); kháng histamin (đối kháng thụ thể H1: bilastin); chống ung thư (các mù
tạc nitơ, bendamustin), thuốc chống nôn/chống loạn tâm thần (droperidol) [19, 27,
29].
Các dẫn chất benzimidazol được gắn thêm các dị vòng thơm khác như:
oxadiazol, triazolo,… sẽ làm tăng cường các tác dụng sinh học, tác dụng thường được
quan tâm đến là tác dụng kháng khuẩn và gây độc tế bào ung thư [15, 20]. Do đó,
chúng tôi thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn
chất 5[2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl]-1,3,4-oxadiazol” với hai mục tiêu sau:
1. Tổng hợp được một số dẫn chất của 5-[2-(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)ethyl]-1,3,4-oxadiazol.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và gây độc tế bào ung thư của các
chất tổng hợp được.


2

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1 Một số tác dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol

1H-benzimidazol
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
Tham khảo các tài liệu cho thấy trong các dẫn chất benzimidazol thì các dẫn
chất được thế ở vị trí C
2
cho tác dụng mạnh hơn, do vậy các nghiên cứu, thiết kế và
tổng hợp dẫn chất benzimidazol thường hướng tới thế ở vị trí C
2
[11]. Năm 2011,
Panneer Selvam cùng các cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất benzimidazol với
các nhóm thế ở vị trí C
2
. Các hợp chất này được thử tác dụng trên các vi khuẩn:
Staphylococus aureus ACTT 9144, Staphylococus epidermidis ACTT 155, Klebsiella
pneumoniae ACTT 29665, Escherichia coli ACTT 25922 và vi nấm Candida albicans
ACTT 2091, Aspergilus niger ACTT 9029 bằng phương pháp khuếch tán trên thạch,
nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xác định bằng phương pháp pha loãng trên thạch
nhiều lần liên tiếp. Kết quả, tất cả các hợp chất đều có tác dụng ức chế với các VSV
thử nghiệm. Đặc biệt, hợp chất 1a có hoạt tính kháng VSV tốt nhất, MIC trên các
chủng E.coli, K.pneumoniae, S.aureus, S.epidermidis, C.albicans và A.niger lần lượt
là: 15, 17, 19, 9, 11 và 15 µg/ml [23].

Hình 1.1. Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam

3

Vi ống là bào quan có mặt trong tất cả các tế bào nhân thật và đóng một vai
trò quan trọng vì đây là một thành phần không thể thiếu trong qua trình nguyên phân
của tế bào. Các dẫn chất của benzimidazol có phổ kháng nấm tương đối rộng, nó thể

hiện tác dụng này do nó ngăn cản quá trình trùng hợp của 2 tiểu phân α-tubulin và β-
tubulin làm gián đoạn chức năng của vi ống trong các tế bào nhân thực của các vi
sinh vật như: nấm, động vật nguyên sinh, giun sán [14]. Năm 2005, G. Hakan cùng
cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử tác dụng 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)-2(3,4-diclorophenyl)-N-(2-
diethylaminoethyl)-1H-benzimidazol-5-carboxamidin (2) có hoạt tính kháng khuẩn
khá mạnh, với MIC= 3,12 mg/ml đối với S. aureus và có tác dụng tốt trên E. coli, E.
faecalis, C. albican, MRSA [34]

2

1.1.2 Tác dụng trên ký sinh trùng
Các thuốc chứa nhân benzimidazol được dùng rộng rãi trong phòng và điều trị
nhiễm ký sinh trùng, các hợp chất đang được dùng trên thị trường như: parbendazol
(PAR), cambendazol (CAM), mebendazol (MBZ) và oxibendazol (OXI). Các hợp
chất này được đặc trưng bởi hiệu quả điều trị cao và độc tính thấp. Tuy nhiên, chúng
ít được sử dụng trong điều trị nhiễm ký sinh trùng nội mô do khả năng hòa tan và hấp
thu kém [7].
Một loạt các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzo[d]midazol (3a-3i) đã
được tổng hợp bằng cách ngưng tụ các dẫn chất của 1,2-phenylendiamin và acid
4

trifluoroacetic. Các chất tổng hợp được thử tác dụng chống các loại đơn bào ký sinh
như: Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis và
Leishmania meixicana. Kết quả cho thấy, các dẫn chất này đều có tác dụng trên ba
ký sinh trùng Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis.
Các dẫn chất này cũng được mang thử in vitro và in vivo diệt giun xoắn. Các hợp chất
3b, 3c, 3e diệt được tất cả các ký sinh trùng gây bệnh khi thử in vitro. Khi thử in vivo

diệt giun xoắn, ở giai đoạn giun trưởng thành dẫn chất 3b, 3e cho tác dụng cao nhất
(liều thử 75 mg/Kg). Tuy nhiên ở giai đoạn ấu trùng chỉ chất 3f thể hiện tác dụng diệt
ký sinh trùng [12].

Hình 1.2. Công thức chung dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-Benzimidazol

Bảng 1.1. Các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-Benzimidazol

3a
3b
3c
3d
3e
3f
3g
3h
3i
R
1
*
*
H
*
**
**
Cl
Cl
Cl
R
2

H
H
*
Cl
Cl
Cl
**
Cl
H
R
3
H
CH
3
CH
3
H
H
CH
3
CH
3

H
CH
3
*: 2,3-dichlorophenoxy
** : 1-naphthyloxy
1.1.3 Tác dụng ức chế bơm proton
Trong những năm gần đây, loét dạ dày–tá tràng đã trở thành một căn bệnh khá

phổ biến. Nhóm thuốc ức chế proton cho hiệu quả điều trị tốt. Hiện nay, có năm chất
được dùng với tác dụng này là: omeprazol, esomeprazol, lansoprazol, pantoprazol,
rabenprazol. Chúng ức chế không thuận nghịch enzym H
+
/K
+
-ATPase nên thời gian
tác dụng rất lâu (72-96 giờ). Thuốc bắt đầu có tác dụng sau khi uống từ 1-6 h, thời
gian bán thải khoảng 18 h. Về cấu trúc hóa học, các thuốc ức chế bơm proton là dẫn
5

chất của benzimidazol, ở vị trí số 2 gắn nhóm thế 2-pyridinmethylsulfinyl nhưng khác
nhau ở nhóm thế gắn vào các vị trí R
1
, R
1
’, R
2
’, R
3
’.

Hình 1.3. Công thức chung các thuốc ức chế bơm proton
Bảng 1.2. Các thuốc ức chế bơm proton
Hoạt chất
R
1

R
1

’
R
2
’
R
3
’
Omeprazol
-OCH
3

-CH
3
-OCH
3

-CH
3
Esomeprazol
-OCH
3

-CH
3
-OCH
3

-CH
3
Lansoprazol

-CH
3

-OCH
2
CF
3

Pantoprazol
-OCHF
2
-OCH
3

-OCH
3

Rabeprazol

-CH
3

-OCH
2
CH
2
CH
2
OCH

3


Năm 2002, một loạt các dẫn chất của 2-[5-alkyl-1-H-benzo[d]imidazol-2-
ylsulfinyl]methyl-3-alkylquinazolin-4-(3H) được Avinash Patil và các cộng sự tổng
hợp và thử tác dụng chống viêm loét dạ dày. Kết quả, các hợp chất 4k và 4n cho hiệu
quả tốt nhất và tương tự như khi dùng omeprazol ở liều thử 10 và 20 mg/kg. Hợp chất
4a, 4d, 4i, 4l và 4o cho thấy tác dụng vừa phải ở liều tương tự. Các hợp chất 4i, 4k,
4n tại liều 20 mg/kg cho thấy giảm được loét. Hầu hết các hợp chất 4d, 4i, 4l, 4n và
4o ở liều 10 mg/kg và hợp chất 4i, 4k, 4n, 4o và 4l ở liều 20 mg/kg đều có tác dụng
ức chế tiết acid [3].
6


Hình 1.4. Công thức các dẫn chất theo nghiên cứu của Avinash Patil và cộng sự
1.1.4 Tác dụng chống viêm, giảm đau
Năm 2010 C. S. Kavitha cùng các cộng sự đã tổng hợp một loạt các dẫn chất
của 2-methylaminobenzimidazol bằng phản ứng của 2-(cloromethyl)-1H-
benzimidazol với các amin thơm bậc nhất.

Sơ đồ 1.1. Phản ứng tổng hợp các chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
Các chất tổng hợp được sàng lọc tác dụng giảm đau, chống viêm do acid acetic
gây ra đau trên chuột nhắt và carrageenan gây ra viêm ở chân chuột. Các hợp chất 5g
và 5b cho tác dụng giảm đau mạnh (89% ở liều 100 mg/kg thể trọng) và chống viêm
tốt (100% ở liều 100 mg/kg thể trọng), tác dụng giảm đau được so với thuốc đối chiếu
nimesulid (100% ở mức 50 mg/kg thể trọng). Các hợp chất khác cho thấy tác dụng
giảm đau và các hoạt động chống viêm tốt [4].

Hình 1.5. Công thức một số chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
7

1.1.5 Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2010 Seref Demirayak cùng các cộng sự đã tổng hợp thành công các dẫn
chất của 1,3-diarylpyrazinobenzimidazol và thử tác dụng gây độc tế bào ung thư.
Theo đó, các dẫn chất của 2-aryloybenzimidazol phản ứng với 2-bromoacetophenon
trong aceton thu được 1-(2-aryl-2-oxyethyl)-2-aryloybenzimidazol (7a-7o). Các chất
tổng hợp được tiếp tục cho phản ứng với ammonium acetat trong acid acetic thu được
các hợp chất 8a-8o. Các chất tổng hợp được được thử hoạt tính gây độc tế bào, một
số các hợp chất có tác dụng chống ung thư đáng chú ý [8].
Hình 1.6. Công thức các chất theo nghiên cứu Seref Demirayak và cộng sự
Wang Xiu-Jun cùng các cộng sự đã thiết kế và tổng hợp một loạt các dẫn xuất
bis-benzimidazol. Các chất này được mang thử in vitro, tác dụng gây độc tế bào ung
thư, kết quả các chất này đều thể hiện tác dụng gây độc tế bào ung thư trên các dòng
tế bào ung thư đã chọn. Trong số đó, hợp chất 9 có tác dụng tốt nhất trên các dòng tế
bào ung thư, giá trị IC
50
của nó là 5,95 mmol/l (dòng tế bào khối u đơn nhân (U937))
và 5,58 mmol/L (tế bào ung thư cổ tử cung (HeLa)). Sử dụng phương pháp huỳnh
quang và UV-VIS cho thấy hợp chất 9 có thể gắn kết vào các rãnh nhỏ của ADN
[33].
8


Hình 1.7. Công thức chất 9 và cách gắn kết của nó vào các rãnh ADN
1.1.6 Các tác dụng khác
Ngoài các tác dụng đã nêu ở trên còn có rất nhiều các nghiên cứu khác chỉ ra
tác dụng khác của dẫn chất benzimidazol như: tác dụng hạ áp [16], chống co giật [26],
chống virus [10, 28, 32]…
1.2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và oxadiazol
Nghiên cứu các hoạt chất mới trong điều trị ung thư đang là một nhiệm vụ

quan trọng của hóa dược. Ung thư là một bệnh của chu kỳ tế bào, trong đó các tế
bào bất thường nguyên phân một cách không có kiểm soát. Rất nhiều các hợp chất
dị vòng và dị vòng ngưng tụ đã được xác định thông qua sinh học phân tử, sàng lọc
thực nghiệm và phát triển thuốc hợp lý để tìm ra các hoạt chất mới gây độc tế bào
ung thư. Bên cạnh các dị vòng benzimidazol với tác dụng sinh học đa dạng thì các
lớp dị vòng như: oxadiazol và triazolo – thiadiazol cũng thu hút được sự quan tâm
trong hóa dược vì có một loạt các hoạt chất mang các dị vòng này có tác dụng
kháng khuẩn và chống khối u [13, 25].
9

1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2012, Asif Husain và các cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất benzimidazol
mang khung oxadiazol (10a-10l). Các dẫn chất này được tổng hợp từ 4-(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)-4-oxobutan hydrazid với mục đích tổng hợp các chất chống
ung thư. Các chất tổng hợp được nghiên cứu in vitro tác dụng gây độc tế bào ung thư
trên tất cả 60 dòng tế bào của người. Kết quả cho thấy tác dụng trên tế bào ung thư là
đáng kể. Đặc biệt trong đó có chât 10j ức chế sự tăng trưởng đáng kể và vẫn thể hiện
tác dụng khi pha loãng ở 5 nồng độ khác nhau (0,01; 0,1; 1; 10 và 100 µM) với các
giá trị GI
50
từ 0,49 đến 48,0 µM,đặc biệt 10j cho kết quả tốt trên các tế bào ung thư
phổi dòng không nhỏ (HOP-92) [15].

Sơ đồ 1.2. Sơ đồ tổng hợp theo nghiên cứu Asif Husain và các cộng sự
10

Năm 2013, Mohammad Shaharyar và các cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng
trên 60 dòng tế bào ung thư của các dẫn chất 2-(naphthalen-1-ylmethyl)naphthalen-
2-yloxymethyl)-1-[5-(phenyl)-[1,3,4]oxadiazol-2-ylmethyl]-1H-benzimidazol. Kết
quả, các hợp chất tổng hợp thể hiện tác dụng từ trung bình đến thấp trên các dòng tế

bào thử nghiệm. Riêng chất 11 là có hoạt tính tốt nhất trong các chất, đặc biệt hoạt
động ức chế mạnh trên MDA-MB-468 (ung thư vú) và SK-MEL-28 (khối u ác tính),
2 hợp chất 12,13 thể hiện tác dụng ức chế ít hơn và thể hiện tốt trên dòng tế bào NCI-
H522 (ung thư phổi không nhỏ) và UO-31(ung thư thận) , các dẫn chất khác thể hiện
tác dụng kém hơn [21].

11 12 13
Hình 1.8. Công thức 1 số chất theo nghiên cứu Mohammad Shaharyar
1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn
Salahuddin và các cộng sự năm 2012 đã tổng hợp 2-(phenoxymethyl)-1H-
benzimidazol bằng cách ngưng tụ o-phenylendiamin với acid phenoxyacetic, sau đó
phản ứng với ethyl cloroacetat để được ethyl [2 -(phenoxymethyl)-1H-benzimidazol-
1-yl]acetat. Sau đó, hydrazin hóa thu được 2-[2 -(phenoxymethyl)-1H-benzimidazol-
1-yl] acetohydrazid. Nhóm hydrazid này được tạo vòng oxadiazol với nhiều acid
thơm với xúc tác POCl
3
thu được các hợp chất 14a-p. Các hợp chất tổng hợp được
thử tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm. Kết quả cho thấy, các hợp chất 14d, 14f,
14h và 16d có tác dụng trên Escherichia coli và 14h và 14l có tác dụng trên
Staphylococcus aureus . Các hợp chất 14d, 14f và 14l nhạy cảm nhất đối với Candida
albicans và Aspergillus flavus [20].

11

Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các chất theo nghiên cứu Salahuddin và các cộng sự
1.3 Tổng hợp các dẫn chất của benzimidazol
1.3.1 Phản ứng tạo vòng benzimidazol
Có nhiều phương pháp khác nhau để tạo vòng benzimidazol. Phần lớn tác giả
đi từ nguyên liệu o-phenylendiamin và dẫn chất. Sau đây là một số cách tạo vòng
benzimidazol từ o-phenylendiamin:

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 [9]
12


Sơ đồ 1.4. o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
Từ năm 1995, nhiều dẫn chất benzimidazol đã được tổng hợp theo công nghệ
vi sóng. Năm 2007, Dubey và Moorthy đã tổng hợp các chất 2-alkyl và 2-
arylbenzimidazol theo phương pháp này. Thời gian phản ứng giảm đến phút, hiệu
suất tăng 10-50% so với phương pháp trước đây [9].

R= H, CH
3
, C
6
H
5
, 4-NH
2
C
6
H
4
, 4-ClC
6

H
4
Sơ đồ 1.5. Tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi
sóng
2. Phản ứng với anhydrid acid.
Phản ứng của anhydrid acid với o-phenylendiamin sẽ tạo thành benzimidazol
hoặc N,N-diacylphenylen diamin phụ thuộc vào điều kiện tiến hành. Khi cho o-
phenylendiamin phản ứng với anhydrid của dicarboxylic sẽ thu được dẫn chất acid
của khung bezimidazol. Ví dụ o-phenylendiamin đun hồi lưu với anhydrid succinic
trong vài giờ tạo thành acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic [31].
Phản ứng như sau :

Sơ đồ 1.6. Sơ đồ tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic
1.3.2 Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol
Các dẫn chất hydrazin thường được đóng vòng bởi acid xúc tác POCl
3
hoặc
CS
2
trong môi trường kiềm mạnh để thu được các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol. Một số
ví dụ tổng hợp vòng 1,3,4-oxadiazol như sau:
13

Năm 2011, Shelly Gapil và các cộng sự đã tổng hợp 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-
2- thiol bằng cách cho benzoyl hyrazin phản ứng với CS
2
(tỷ lệ mol 1:2) trong dung
môi ethanol, xúc tác KOH, đun hồi lưu 4h. Hiệu suất phản ứng 78 % [24].
Sơ đồ phản ứng như sau:

Sơ đồ 1.7. phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Shelly Gapil và cộng sự
Trong nghiên cứu của Salahuddin và cộng sự, vòng oxadiazol được tạo thành
bằng cách cho 2-[2 -(phenoxymetyl)-1H-benzimidazol-1-yl] acetohydrazid phản ứng
với các acid thơm, xúc tác POCl
3
,đun hồi lưu, sau phản ứng được cho vào nước lạnh
và trung hòa bằng NaHCO
3
, xuất hiện tủa, lọc tủa thu được sản phẩm. Hiệu suất của
các phản ứng này từ 58% đến 86% [20].

Sơ đồ 1.8. Phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Salahuddin và cộng sự
1.3.3 Phản ứng S-alkyl hóa
Phản ứng S-alkyl hóa thường được tiến hành bằng cách cho các dẫn chất thiol
tác dụng với các dẫn chất của halogen và thực hiện trong môi trường khan của dung
môi như sau: acetonitril, ethyl acetat, THF, DMF, DMAc, với sự có mặt của xúc tác
như: pyridin, triethylamin, K
2
CO
3
khan, Ví dụ, năm 2012 Kai Liu, Xiang Lu đã
thực hiện phản ứng S-akyl hóa 5-phenyl-1,3,4-oxadiazole-2-thiol bới tác nhân benzyl
bromid (tỷ lệ mol 1: 1,1) trong EtOH 80
0
, xúc tác KOH. Hiệu suất phản ứng 96%.
Sơ đồ phản ứng như sau:

Sơ đồ 1.9. Phản ứng S-akyl hóa 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-thiol
14

Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu, thiết bị
Thực hiện khóa luận này chúng tôi đã sử dụng hóa chất, dung môi và thiết bị
của phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa dược- Bộ môn Công nghiệp Dược, bao gồm:
2.1.1 Hóa chất
Các hóa chất và dung môi sử dụng trong quá trình thực nghiệm đã được thống
kê trong bảng 2.1 sau:
Bảng 2.1. Danh mục hóa chất, dung môi
TT
Tên hóa chất, dung môi
Xuất xứ
1
Aceton
Trung Quốc
2
Acid cloroacetic
Trung Quốc
3
Acid hydroclorid
Trung Quốc
4
Acid nitric
Trung Quốc
5
Acid sulfuric
Trung Quốc
6
Amoni hydroxyd
Việt Nam

7
Benzyl clorid
Trung Quốc
8
Butanol
Trung Quốc
9
Cloroform
Trung Quốc
10
Carbon disulfid
Trung Quốc
11
Dicloromethan
Trung Quốc
12
Ethanol tuyệt đối
Trung Quốc
13
Kali carbonat
Trung Quốc
14
Kali hydroxyd
Trung Quốc
15
Kali iodid
Trung Quốc
16
Methanol
Trung Quốc

15

17
N,N-dimethylformamid (DMF)
Trung Quốc
16
Natri hydroxid
Merck, Đức
18
Natri carbonat
Trung Quốc
19
Natri acetat
Việt Nam
20
Nước cất
Việt Nam
22
o-Phenylendiamin
Merck, Đức

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ
Các máy móc, dụng cụ sử dụng trong quá trình thực nghiệm được thống kê
trong bảng 2.2 sau:
Bảng 2.2 Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ
TT
Tên máy móc, dụng cụ
Xuất xứ
1
Bình sắc ký

Trung Quốc
2
Bình cầu 25mL, 50mL, 100mL, 250mL, 500mL
Đức
3
Bình cầu 2 cổ 100mL
Đức
4
Bộ lọc hút chân không Buchner
Trung Quốc
5
Bản mỏng silicagel GF
254
Merck
Đức
6
Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S
Trung Quốc
7
Cốc có mỏ 50mL, 100mL, 250mL
Trung Quốc
8
Đĩa petri
Trung Quốc
9
Đèn tử ngoại (soi bản mỏng)
Đức
10
Đèn hồng ngoại
Trung Quốc

11
Máy cất quay Buchi B480
Thụy Sỹ
12
Máy khuấy từ gia nhiệt IKA
Đức
13
Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ-Melt
Mỹ
16

14
Máy đo phổ MS LC/MS/MS - Xevo TQMS tại Phòng
Phân tích cấu trúc phân tử - Viện Hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Mỹ
15
Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Brucker AV-
500MHz tại Phòng Phân tích cấu trúc phân tử - Viện Hóa
học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Mỹ
16
Máy đo phổ hồng ngoại GX-Perkin Elmer tại Phòng
Phân tích cấu trúc phân tử - Viện Hóa học - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Mỹ
17
Nhiệt kế thủy ngân
Trung Quốc
18

Ống đong 20ml, 25ml, 100ml
Trung Quốc
19
Phễu lọc Buchner
Trung Quốc
20
Pipet 0,5mL, 1mL, 5mL, 10mL
Đức
21
Ống nghiệm
Trung Quốc
22
Sinh hàn hồi lưu
Đức
23
Tủ sấy Memmert
Đức
24
Tủ lạnh
Hàn Quốc

2.2 Nội dung nghiên cứu
1. Tổng hợp một số dẫn chất của 5-[2-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl]-1,3,4-
oxadiazol-2-thiol, cụ thể gồm: 5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-
1,3,4-oxadiazol-2-thiol; N-(4-(4-(5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)ethyl)-1,3,4-oxadiazol-2-ylthio)butoxy)phenyl)acetamid; 2-(benzylthio)-5-
(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)ethyl)-1,3,4-oxadiazol; 2-((1H-
benzo[d]imidazol-2-yl)methylthio)-5-(2-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-
yl)ethyl)-1,3,4-oxadiazol.
2. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và tác dụng gây độc tế bào ung thư của

các chất tổng hợp được.