Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 1 (2 mercapto 1,2,2,4 oxadiazol 5 YL) methyl 1h benzodimidazol

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐẶNG MẠNH CƯỜNG

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ



HÀ NỘI-2014
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


ĐẶNG MẠNH CƯỜNG

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

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-2014
LỜI CẢM ƠN
Không có thành công nào mà không có sự nỗ lực của những người đầy tâm huyết.
Do đó, 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 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 t môn
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 này.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự gip đ của các cán bộ
Phòng Phân tích ph - Viện Hóa học – Viện Công nghệ Sinh học của Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, Bộ môn Vi Sinh - Sinh học - Trường Đi học Dược 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 2014
Sinh viên

Đặng Mạnh Cường

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 dẫn chất _______________ 2
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học của 1H-benzo[d]imidazol ____________ 3
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ___________________________ 3
1.1.2 Tác dụng diệt virus _______________________________________ 8
1.1.3 Tác dụng chống ung thư ___________________________________ 9
1.1.4 Tác dụng chống lao ______________________________________ 11
1.1.5 Tác dụng chống co giật ___________________________________ 12
1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất ____________________________ 13
1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất _______ 13
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol ______________________ 15
1.3.3 Phản ứng alkyl hóa ______________________________________ 16
1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh cho đề tài ___________ 17
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ___________________________________________ 18
2.1 Nguyên liệu và thiết bị ______________________________________ 18
2.1.1 Hóa chất và dung môi ____________________________________ 18
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ đã sử dụng trong thực nghiệm ________________ 19
2.2 Nội dung nghiên cứu ________________________________________ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu ____________________________________ 21
2.3.1. Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ___________________ 21
2.3.2 Xác định cấu trúc _______________________________________ 22

2.3.3 Thử tác dụng sinh học ____________________________________ 22
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)ethanhydrazid (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 1-[(2-benzylsulfanyl-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-
methyl-1H-benzo[d]midazol (4a) _______________________________ 27
3.1.6 Tổng hợp N-(4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-
1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)phenyl)acetamid (4b) ______________ 28
3.2 Kiểm tra độ tinh khiết _______________________________________ 29
3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được _____________________ 30
3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) _______________________ 30
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) __ 32
3.4 Thử tác dụng sinh học _______________________________________ 34
3.4.1 Thử hoạt tính kháng khuẩn ________________________________ 34
3.4.2 Thử hoạt tính kháng nấm _________________________________ 36
3.4.3 Thử hoạt tính gây độc tế bào _______________________________ 38
3.5 Bàn luận __________________________________________________ 41
3.5.1 Về tổng hợp hóa học _____________________________________ 41
3.5.2 Về xác định cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm ____ 42
3.5.3 Về tác dụng sinh học _____________________________________ 43
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT _______________________________________ 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO _______________________________________ 46

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H nuclear magnetic
resonance)
A549
Dòng tế bào ung thư phổi
ACN
Acetonitril
ATTC
American Type Culture Collection
BuOH
n-Butanol
CTCT
Công thức cấu tạo
EC
50
Nồng độ tác dụng 50% (Half maximal effective concentration)
ECA
Ethylcloroacetat
EtOH
Ethanol
g
Gam
h
Giờ

IC
50

Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory
concentration)
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
LU-1
Dòng tế bào ung thư phổi
MCF7
Dòng tế bào ung thư vú
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration)
MS
Phổ khối (Mass spectroscopy)
MT
Môi trường
MTCC
Microbial Type Culture Collection
R
f

Hệ số lưu giữ (Retention factor)
T
0
nc
Nhiệt độ nóng chảy
TBUT
Tế bào ung thư
TLC

Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography)
VSV
Vi sinh vật
ν
Dao động hóa trị
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang


Bảng 1.1
MIC (μg/ml) của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang
khung oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N. C.
8
Bảng 1.2
Một số dẫn chất trong nghiên cứu của Shadia A. G.
9
Bảng 1.3
MIC(μg/ml) của các dẫn chất trong nghiên cứu của Patel R. V.
12
Bảng 2.1
Danh mục các dung môi, hóa chất
18
Bảng 2.2
Danh mục các thiết bị, dụng cụ
19
Bảng 2.3
Công thức các chất dự kiến tổng hợp được
20
Bảng 3.1
Kết quả tổng hợp hóa học

29
Bảng 3.2
R
f
và t
0
nc của 6 chất tổng hợp được
30
Bảng 3.3
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 3, 4, 4a, 4b
31
Bảng 3.4
Kết quả phân tích phổ khối lượng của 4, 4a, 4b
32
Bảng 3.5
Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
1
H-
NMR của 3, 4, 4a, 4b
32
Bảng 3.6
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn
36
Bảng 3.7
Kết quả thử gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư LU-1
40
Bảng 3.8
Kết quả thử gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư MCF7
40
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1
Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
2
Hình 1.2
Các phân tử sinh học có cấu trúc “6+5”
2
Hình 1.3
Các ví dụ về tác dụng sinh học của dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol
3
Hình 1.4
Các dẫn chất benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
3
Hình 1.5
Công thức cấu tạo các chất trong nghiên cứu của
Vijgayaraghavan S.
5
Hình 1.6
Các dẫn chất trong nghiên cứu của Afaf H. El.
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 Desai N. C.
7
Hình 1.9
Các dẫn chất trong nghiên cứu của Patel R. V.

11
Hình 1.10
Công thức cấu tạo các dẫn chất trong nghiên cứu của
Shingalapur R. V.
13











DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 3.1
Các giai đoạn tổng hợp các dẫn chất 1-[(2-mercapto-1,3,4-
oxadiazol-5-yl)]-2-methyl-1H-benzo[d]imidazol
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)ethanhydrazid

(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 1-[(2-benzylsulfanyl-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-
methyl-1H-benzo[d]imidazol (4a)
27
Sơ đồ 3.7
Tổng hợp N-(4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-
yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)phenyl)acetamid
(4b)
28
Sơ đồ 3.8
Tổng hợp N-[4-(4-bromobutoxy)phenyl]acetamid
28
Sơ đồ 3.9
Phản ứng tổng hợp vòng 1H-benzo[d]imidazol
41
Sơ đồ 3.10
Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol
42





1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội ngày càng phát triển thì vai trò của y dược đối với sức khỏe của con
người ngày càng đóng vai trò quan trọng, nhu cầu sử dụng thuốc trong phòng ngừa
và chữa trị ngày càng lớn. Bên cạnh đó, nước ta mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu
tích cực trong giai đoạn đang phát triển, nhưng còn gặp 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 rất cao, gấp nhiều chục lần so với mặt bằng chung ở trong nước. Tất cả những điều
này đã đặt ra đòi hỏi ngành Dược phẩm 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, sự ra đời của thuốc mới là cần thiết, và là kết quả của quá trình
thử nghiệm lâu dài. Đó là thành tựu của rất nhiều ngành khoa học như dược lâm sàng,
vi sinh, hóa sinh, bào chế, hóa dược…, trong đó tổng hợp hóa dược luôn giữ vai trò
rất quan trọng.
Hướng nghiên cứu và phát triển thuốc mới dựa vào thuốc sẵn có hoặc các chất
có tác dụng sinh học đáng kể đang chiếm một tỉ lệ chủ yếu trong ngành tổng hợp hóa
dược.
Không nằm ngoài sự phát triển chung đó, nhiều công trình nghiên cứu gần đây
đã cho thấy các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng
sinh học đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao,
chống co giật… [7, 13]
Với những triển vọng khả quan đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Tổng
hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của 1-[(2-mercapto-1,3,4-
oxadiazol-5-yl)methyl]-1H-benzo[d]imidazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp một số dẫn chất 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)]-2-
methyl-1H-benzo[d]imidazol với các nhóm thế khác nhau tại vị trí số 5
trên vòng 1,3,4-oxadiazol.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào và kháng nấm, kháng khuẩn của một
số dẫn chất tổng hợp được.
2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và dẫn chất
1H-benzo[d]imidazol là một hợp chất hóa học thơm, có cấu trúc là một hệ vòng
bicyclic, bao gồm vòng benzen 6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol.

Hình 1.1. Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
Cấu trúc “6+5” này đã được biết đến trong công thức cấu tạo của purin. Các
nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong số các hợp chất mang cấu trúc này, có rất nhiều
thành phần quen thuộc, đồng thời là phân tử sinh học quan trọng như adenin, guanin,
2 trong số 4 acid nucleic, acid uric và cafein.

Hình 1.2 Các phân tử sinh học có cấu trúc “6+5”
Như vậy, từ cấu trúc cơ bản này, có thể dự đoán các hoạt tính sinh học của 1H-
benzo[d]imidazol và các dẫn chất. Các nghiên cứu thực tế đã chứng minh các tác
dụng kháng khuẩn, kháng nấm, diệt kí sinh trùng, chống ung thư, chống viêm của
1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất [7, 13, 16, 29].
3


Hình 1.3 Các ví dụ về tác dụng sinh học của dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol:
Kháng khuẩn, kháng nấm: a Chống viêm: b Chống khối u: c
1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học của 1H-benzo[d]imidazol
1.1.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.
Năm 2009, Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1H-
benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l), các dẫn chất này đều thể hiện hoạt
tính kháng khuẩn tốt với vi khuẩn Gram(+) và hoạt tính yếu với vi khuẩn Gram(-),
một số có hoạt tính trung bình với các chủng nấm [9].

Hình 1.4 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari

Các chất tổng hợp được 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
4

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.
Kết quả được đánh giá qua nồng độ ức chế tối thiểu, và cho thấy các chất đều
có tác dụng kháng khuẩn tốt với MIC<64 𝜇g/ml, trong đó phải kể đến là 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 (5k)
(MIC= 2 𝜇g/ml đối với S. aureus). Hầu hết các chất đều cho tác dụng tốt với vi khuẩn
Gram(+), tuy vậy lại 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.
flavus.
Cũng trong năm 2009, Vijgayaraghavan S. và cộng sự đã nghiên cứu và thử
tác dụng sinh học của một số dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol. Kết quả các hợp chất
2a, 2c, 2d có tác dụng tốt chống lại vi khuẩn Staphylococcus aureus, đặc biệt hợp
chất 2f có tác dụng khá mạnh. Các hợp chất 2b, 2e, 2g cho tác dụng trung bình trên
các dòng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia coli và Pseudomonas
aeruginosa. Tuy vậy, tất cả các hợp chất được thử đều không có tác dụng chống lại
E. coli. Nghiên cứu cũng cho thấy vai trò quan trọng của nhân thơm trên vòng
oxadiazol trong tác dụng kháng khuẩn [27].
5

Hình 1.5 Công thức cấu tạo các dẫn chất trong nghiên cứu của
Vijgayaraghavan S.
Năm 2000, Afaf H. El. cùng cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
của các dẫn chất 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol trên các chủng vi khuẩn Gram(+):
Bacillus cereus, Gram(-): Escherichia coli, nấm men: Saccharomyces cerevisae và
nấm mốc: Aspergillus niger, thực hiện theo phương pháp khuếch tán trên thạch với
thuốc đối chiếu là gentamycin và ampicillin.

Hình 1.6. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Afaf H. El.
Kết quả cho thấy 3a là chất có hoạt động rất mạnh chống lại vi khuẩn Bacillus
cereus, nhưng có tác dụng yếu trên Escherichia coli. Hợp chất 3c hoạt động tốt chống
lại Bacillus cereus, trong khi hợp chất 3b, 3d chỉ có tác dụng yếu trên Bacillus cereus.
6

Nhưng tất cả hợp chất đã được thử nghiệm cho thấy không có tác dụng chống lại
Saccharomyces cerevisae và Aspergillus niger [6].
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
khuếch tán trên thạch (ofloxacin và ketoconazol được dùng làm thuốc đối chiếu) [21].
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.

Thí 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, Desai N. C. cùng Kotadiya G. M. 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. Tác dụng kháng khuẩn
được thử với 2 dòng vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus MTCC 96,
7

Staphylococcus pyogenes MTCC 442, 3 dòng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli
MTCC 443, Pseudomonas aeruginosa MTCC 1688. Tác dụng kháng nấm được thử
với 3 dòng: Candida albicans MTCC 227, Aspergillus niger MTCC 282, Aspergillus
clavatus MTCC 1323. Chất đối chiếu được dùng là cloramphenicol và griseofulvin.
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
12,5 μg/ml, thấp hơn chất đối chiếu rất nhiều lần (với cloramphenicol có MIC=50
μg/ml, griseofulvin có MIC=100μg/ml). Nghiên cứu về liên quan định lượng giữa
cấu trúc đến tác dụng (QSAR – quantitative structure activity relationship) cho thấy
mật độ điện tử trên vòng benzen đính kèm dị vòng oxadiazol và vị trí các nhóm thế
là yếu tố quan trọng liên quan đến tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm. 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 [11].


Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N.C.




8

Bảng 1.1 MIC(μg/ml) của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Desai N. C.
Hợp
chất
R
S. a
S. p
E. c
P. a
C. a
A. n
A. c
5a
H
500
250
500

500
1000
500
500
5b
-3-Cl
50
50
100
100
250
100
100
5c
-4-Cl
25
50
25
50
100
50
50
5d
-4-F
25
25
12,5
25
25
50

50
5e
-3-CH
3
500
250
500
500
500
500
500
5f
-4-CH
3
100
500
250
250
500
250
250
5g
-3-NO
2
100
50
50
25
50
100

100
5h
-4-NO
2
12,5
25
6,25
25
25
50
12,5
5i
-3-OH
500
500
250
250
500
250
500
5j
-4-OH
100
250
500
250
125
250
100
5k

-3-OCH
3
500
250
1000
500
>1000
500
1000
5l
-4-OCH
3
500
250
250
500
1000
500
500
5m
-3-Br
250
100
100
250
250
100
250
5n
-4-Br

100
100
50
100
100
250
200
Chloramphenicol
50
50
50
50
-
-
-
Griseofulvin
-
-
-
-
500
100
100
S. a: Staphylococcus aureus MTCC 96, S. p: Staphylococcus pyogenes MTCC
442
E. c: Escherichia coli MTCC 443, P. a: Pseudomonas aeruginosa MTCC 1688
C. a: Candida albicans MTCC 227, A. n: Aspergillus niger MTCC 282,
A. c: Aspergillus clavatus MTCC 1323
1.1.2 Tác dụng diệt virus
Năm 2013, Reyila W. và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tác dụng ức chế

coxsackievirus B3 (CVB3) và coxsackievirus B6 (CVB6) của các dẫn chất thế ở vị trí
9

1, 4, 5 trên nhân 1H-benzo[d]imidazol với các nhóm thế là các dị vòng như: 1,3,4-
oxadiazol; 1,3,4-thiadiazol; 1,2,4-triazol; 2
’
-pyridyl …
Kết quả cho thấy các dẫn chất đều có tác dụng diệt virus, trong đó các dẫn chất
có nhóm thế ở vị trí 4, 5 trên nhân 1H-benzo[d]imidazol cho tác dụng rất tốt, với
CBV3: IC
50
< 10μg/ml, với CBV6: IC
50
< 13μg/ml, tốt hơn nhiều khi so sánh với chất
đối chiếu có IC
50
= 384,90 μg/ml. Thêm vào đó, nổi bật lên là dẫn chất 6a có hoạt
tính rất cao (với CBV3: IC
50
= 1,08 μg/ml, CBV6: IC
50
= 3,25 μg/ml), và chọn lọc
(EC
50
lần lượt là 66,67 và 61,7). Như vậy, đây là một tác nhân mới rất mạnh, ít có tác
dụng có hại lên lên tế bào chủ [20].

1.1.3 Tác dụng chống ung thư
Năm 2012, Shadia A. G. cùng cộng sự đã tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây
độc tế bào của 17 dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang vòng oxadiazol. Nghiên cứu

cụ thể trên hai dòng tế bào MCF7 (dòng tế bào ung thư vú) và A549 (dòng tế bào ung
thư phổi) theo phương pháp của Alamar Blue.


Bảng 1.2 Một số dẫn chất trong nghiên cứu của Shadia A. G.

R
1
R
2

7a

H
10

7b

H
7c

H
7d

H
7e

H
7f

H
7g

NO
2

7h

NO
2

7i

NO
2

7j

NO
2
Những kết quả nghiên cứu cho thấy hầu hết các dẫn chất 5-thio-1,3,4-
oxadiazol-2-yl ở vị trí số 5 của vòng 1H-benzo[d]imidazol đều có tác dụng gây độc
11

tế bào. Các dẫn chất 7a, 7c-7e, 7h-7j cho tác dụng trung bình và dẫn chất 7i cho tác
dụng tốt ức chế sự phát triển của cả hai dòng tế bào ung thư MCF7 và A-549 (IC
50
lần lượt là 1,2μg/ml và 1,9μg/ml) [23].
Năm 2012, tại học viện Hamdard, Mohd R. cùng cộng sự đã tổng hợp thành
công và thử tác dụng chống ung thư của 25 dẫn chất 1H-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 8a cho hoạt động chống ung thư là tốt nhất.
Liên quan định lượng giữa cấu trúc đến tác dụng (QSAR – quantitative structure
activity relationship), 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 [17].

1.1.4 Tác dụng chống lao
Năm 2012, Patel R. V. cùng cộng sự đã tiến hành nghiên cứu và thử tác dụng
kháng vi khuẩn lao H37Rv với 22 dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol tổng hợp được. Dưới
đây là các dẫn chất thuộc nhóm này:
Hình 1.9 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Patel R. V.
12

Kết quả nghiên cứu tác dụng in vitro ức chế sự phát triển vi khuẩn lao H37Rv
của các hợp chất theo phương pháp Lowensteine Jensen được tổng hợp ở bảng sau.

Nghiên cứu cho thấy chất 9i có triển vọng cao, trong khi các chất 10d, 10i, 9c cho tác
dụng trung bình, các dẫn chất còn lại cho tác dụng yếu [19].
Bảng 1.3 MIC(μg/ml) của các dẫn chất trong nghiên cứu của
Patel R. V.
R
Chất
MIC(μg/ml)
Chất
MIC(μg/ml)
H
9a
500
10a
500
Cl
9b
25
10b
62,5
Br
9c
12,5
10c
25
F
9d
50
10d
12,5
I

9e
250
10e
200
NO
2
9f
100
10f
50
CN
9g
62,5
10g
100
CH
3
9h
100
10h
200
OCH
3
9i
6,25
10i
12,5
OC
2
H

5

9j
50
10j
50
NHCOCH
3
9k
100
10k
50

1.1.5 Tác dụng chống co giật
Năm 2010, Shingalapur R. V. và cộng sự đã tổng hợp thành công một số dẫn
chất 2-1H-benzo[d]imidazol và thử đặc tính chống co giật theo phương pháp Maxima
ElectroShock (thuốc đối chiếu là phenyltoin).
13


Hình 1.10 Công thức cấu tạo các dẫn chất trong nghiên cứu của
Shingalapur R. V.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tồn tại của nhóm kị nước, nhóm thế đẩy điện tử và
liên kết hydro đóng vai trò cần thiết trong đặc tính chống co giật. Liên quan định
lượng giữa cấu trúc đến tác dụng (QSAR – quantitave structure activity relationship),
các hợp chất 11c, 11d, 11g, 11i mang nhóm thế hydroxy ở vị trí 2, 4 trên vòng phenyl
đều có tác dụng tốt, ngược lại khi thay thế nhóm hydroxy bằng nhóm cloro, methyl,
thì các hợp chất bị mất tác dụng hoàn toàn 11b, 11e [24].
1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất
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 benzen với các nhóm thế của N
2
ở vị trí ortho.

1.3.1.1 Đi từ o-phenylendiamin
a) Phản ng với acid carboxylic và các dẫn xuất
14

o-phenylendiamin phản ứng với hầu hết các acid carboxylic cho các dẫn chất
1H-benzo[d]imidazol tại vị trí C2 với hiệu suất rất tốt. Hơn nữa, o-phenylendiamin
cũng phản ứng được với các dẫn xuất của acid carboxylic như các anhydrid, ester,
amid… để tạo các hợp chất tương ứng [26].

b) Phản ng với vòng lacton
Valerolacton được ngưng tự với o-phenylendiamin cho dẫn chất 1, 2-(1-
methyltrimethyl) 1H-benzo[d]imidazol với hiệu suất thấp [14].

c) Phản ng với các nitril
Sử dụng phương pháp của Leonard cùng cộng sự để tạo ra dẫn chất 2-nitro-1H-
benzo[d]imidazol với hiệu suất cao. Phản ứng được thực hiện bằng cách trộn một tỷ
lệ thích hợp các chất phản ứng trong môi trường EtOH-H
2
O, đun nóng ở nhiệt độ
70
0
C trong vòng 1h [26].

d) Phản ng với các aldehyd
Phản ứng giữa o-phenylendiamin và các aldehyd cần có chất oxy hóa làm xúc

tác, các chất oxy hóa thường dùng như: nitrobenzen, MnO
2
, KHSO
3
, benzoquinon,
natri metasulfid, thủy ngân (I) oxyd, Cu (II) acetat [12].
Năm 2013, Vyankat A. S. và cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất phản ứng với
chất xúc tác cụ thể là silica- acid periodic, với những ưu điểm vượt trội như cho
hiệu suất cao, phản ứng diễn ra nhanh và không gây ô nhiễm môi trường [28].

15

e) Các tác nhân phản ng khác
Ngoài những hợp chất đã nêu, o-phenylendiamin còn phản ứng với rất nhiều
các tác nhân khác nhau để tạo dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol, có thể kể đến như:
keton, imino-ether và imino-thioether, amid và guanid, ure, carbon disulfid,
thiophosgen, 2-amino-1H-benzo[d]imidazol…
1.3.1.2 Đi từ o-aminoazo
Hợp chất o-aminoazo được ngưng tụ với aldehyd để tạo các basơ 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 [14].

1.3.1.3 Các tác nhân khác
Có thể kể đến các tác nhân khác như: phenylenurethan, monoacyl- và diacyl-
o-phenylendiamin…
1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol
1.3.2.1 Phản ứng loại H
2
O của diacyhydrazin
Một trong những phương pháp phổ biến nhất của phản ứng này là sử dụng tác

nhân 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 như: acid sulfuric, acid phosphoric, acid
trifluoroacetic, phosphoryl pentaclorid, thionyl clorid, phosphoryl pentoxid [10]…

1.3.2.2 Phản ứng oxy hóa đóng vòng từ N-acylhydrazon
Tác nhân được sử dụng nhiều là brom trong acid acetic. Có thể thay thế tác
nhân này bằng LiClO/MeCN [10]

16

1.3.2.3 Đóng vòng oxadiazol bằng phản ứng giữa acylhydrazid và carbon
disulfid
Phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm, dung môi phản ứng là EtOH [10].

1.3.2.4 Các phương pháp tổng hợp khác
Có thể kể đến một số phương pháp khác như tổng hợp một giai đoạn từ acid
carboxylic và hydrazid sẵn có, phản ứng giữa hydrazid với orthoester hoặc đi từ
tetrazol [10].
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, oxi, nitơ hoặc lưu huỳnh, tương
ứng ta có các quá trình C-alkyl hóa, O-alkyl hóa, N-alkyl hóa hoặc S-alkyl hóa [5].
Các tác nhân alkyl hóa thường dùng được tổng hợp trong bảng sau:
Tên tác
nhân
Quá trình alkyl hóa
Các alcol
(R-OH)

Methanol và ethanol là những tác nhân alkyl hóa quan trọng. Hầu
như trong mọi trường hợp alkyl hóa, phải sử dụng acid vô cơ làm
xúc tác.
Alcol thường dùng để alkyl hóa các amin hoặc alcol khác. Sản phẩm
là các amin hoặc ester.
Các alkyl
halogenid
(R-X)
Các alkyl halogenid mạch carbon ngắn (C=1-3) là chất lỏng có độ
sôi thấp. Tác nhân hay dùng là methyl halogen và ethyl halogen.
Alkyl halogenid được sử dụng để alkyl hóa các amin.
Các arakyl
halogenid
(Ar-
(CH
2
)
n
X)
Benzyl clorid hoặc benzyl bromid được sử dụng nhiều. Nó thường
được dùng để bảo vệ nhóm -OH của đường hoặc celluose trong hóa
học các hydratcarbon.
Các ester
của acid vô
cơ cha oxy
Gồm các dialkyl sulfat, alkyl nitrat, alkyl phosphat, dialkyl
carbonat. Tác nhân được sử dụng nhiều nhất là dimethyl sulfat. Tác
nhân này có thể alkyl hóa nhóm –OH phenol trong môi trường kiềm,