Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 1,4 bis(1h benzodimidazol 2 yl thio) butan

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




SAR VUTHY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT 1,4-BIS(1H-
BENZO[D]IMIDAZOL-2-YL-THIO)
BUTAN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ


HÀ NỘI – 2013
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI



SAR VUTHY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA
MỘT SỐ DẪN CHẤT 1,4-BIS(1H-
BENZO[D]IMIDAZOL-2-YL-THIO)
BUTAN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS.TS.
2. 
Nơi thực hiện:




HÀ NỘI - 2013
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc nghiêm túc được sự giúp đỡ tận tình của các thầy
cô giáo, gia đình cùng bạn bè, tôi đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 1,4-bis(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan”.
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo
PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để giúp
đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này. Đồng thời, tôi cũng
xin chân thành cám ơn DS. Nguyễn Văn Giang, DS. Phạm Thị Hiền và DS. Nguyễn
Thị Phương của phân môn Tổng hợp Hóa dược - Bộ môn Công Nghiệp Dược đã rất
nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Tôi cũng xin được gửi lời cám ơn đến các thầy cô, anh chị thuộc Bộ môn
Công nghiệp Dược, cũng như các thầy cô trong trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập suốt 5 năm qua.
Cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn giúp
đỡ, động viên, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học
tập và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 5 năm 2013

Sinh viên


SAR VUTHY




MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHUNG BENZIMIDAZOL 2
1.1.1. Cấu trúc hóa học 2
1.1.2. Tính chất hóa học 2
1.2. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL VÀ DẪN CHẤT 3
1.2.1. Công thức cấu tạo của 2-mercaptobenzimidazol 3
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol 3
1.3. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL 3
1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm 3
1.3.2. Tác dụng giảm cholesterol máu và chống xơ cứng động mạch 7
1.3.3. Tác dụng chống ung thư 8
1.3.4. Tác dụng chống co giật 10
1.3.5. Tác dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K

+
-ATPase và
chống viêm loét dạ dày 11
1.3.6. Các tác dụng khác của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol 13
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT 1,4-BIS(1H-BENZO[D]IMIDAZOL-2-
YL-THIO)BUTAN 13
1.4.1. Phản ứng đóng vòng tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol từ o-phenylendiamin
hoặc dẫn chất o-phenylendiamin 14
1.4.2. Phản ứng tạo bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio) và dẫn chất 15
1.4.3. Phản ứng thế vào vị trí N1 và N1’ trên nhân benzimidazol 16
1.4.3.1. Phản ứng alkyl hóa 16
1.4.3.2. Phản ứng acyl hóa 16
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 18
2.1. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ 18
2.1.1. Hóa chất 18
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ 19
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
2.3.1. Tổng hợp hóa học 20
2.3.2. Xác định cấu trúc 21
2.3.3. Thử tác dụng sinh học 21
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 22
3.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC 22
3.1.1. Tổng hợp 2-mercaptobenzimidazol 22
3.1.2. Tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan 24
3.1.2.1. Tổng hợp tác nhân 1,4-dibromobutan 24
3.1.2.2. Tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan 25
3.1.3. Tổng hợp một số dẫn chất thế ở vị trí N1 và N1’ của 1,4-bis(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan 26

3.1.3.1. Tổng hợp 1,4-bis(1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan 26
3.1.3.2. Tổng hợp 1,4-bis(1-methoxycarbonylmethyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan 28
3.1.3.3. Tổng hợp 1,4-bis(1-ethoxycarbonylmethyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan 30
3.2. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC 32
3.3. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƢỢC 33
3.3.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 33
3.3.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 35
3.3.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 36
3.4. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 38
3.4.1. Nguyên tắc 38
3.4.2. Cách tiến hành 38
3.5. BÀN LUẬN 42
3.5.1. Về tổng hợp hóa học 42
3.5.2. Về thử tác dụng sinh học 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48
KẾT LUẬN 48
KIẾN NGHỊ 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ADN : Acid 2’-deoxynucleic
ATCC : American Type Culture Collection
AcOH : Acid acetic
CTCT : Công thức cấu tạo
DMF : N,N-dimethylformamid
DMSO : Dimethyl sulfoxid

DMAc : Dimethylacetamid
EtOCS
2
K : Kali ethyl xanthat
EtOH : Ethanol
ECA : Ethyl cloroacetat
HIV : Virus suy giảm miễm dịch ở người (Human
Immunodeficiency Virus)
1
H – NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
(Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
MCA : Methyl cloroacetat
MeOH : Methanol
MS : Phổ khối lượng phân tử (Mass spectrometry)
R
f
: Hệ số lưu giữ (retention factor)
SKLM : Sắc ký lớp mỏng
THF : Tetrahydrofuran
t
o
: Nhiệt độ
t
o
nc
: Nhiệt độ nóng chảy
µM : Micromol
VSV : Vi sinh vật
VK : Vi khuẩn

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Các dẫn chất của công thức (1)
4
Bảng 1.2
Các dẫn chất của công thức (2)
5
Bảng 1.3
Các dẫn chất của công thức (3)
5
Bảng 1.4
Các dẫn chất của công thức (4)
6
Bảng 1.5
Các dẫn chất của công thức (5)
7
Bảng 1.6
Các dẫn chất của công thức (22)
10
Bảng 1.7
Các dẫn chất của công thức (23)
12
Bảng 1.8
Các dẫn chất của công thức (24)
12
Bảng 2.1

Các hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình thực nghiệm
18
Bảng 2.2
Các máy móc, dụng cụ sử dụng trong quá trình thực nghiệm
19
Bảng 3.1
Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học
32
Bảng 3.2
Giá trị R
f
và nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được
33
Bảng 3.3
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 5 chất đã tổng hợp được
34
Bảng 3.4
Kết quả phân tích phổ khối lượng của 5 chất đã tổng hợp được
35
Bảng 3.5
Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của 5
chất đã tổng hợp được.
36
Bảng 3.6
Các môi trường trong thử nghiệm kháng khuẩn và kháng nấm
39
Bảng 3.7
Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn
41
Bảng 3.8

Kết quả thử tác dụng kháng nấm
42


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
STT
Tên hình ảnh, hình vẽ
Trang
Hình 1.1
Cấu trúc hóa học của phân tử 1H - benzimidazol
2
Hình 1.2
Cấu trúc hóa học của phân tử vitamin B
12

2
Hình 1.3
Cấu trúc hóa học của phân tử 2-mercaptobenzimidazol
3
Hình 1.4
CTCT chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol theo
nghiên cứu của Gigani Yaseen năm 2010
4
Hình 1.5
CTCT chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của G. Srikanth năm 2010
5
Hình 1.6
CTCT của bis ở vị trí N1 và N1’ trong nghiên cứu của
G. Srikanth năm 2010

5
Hình 1.7
CTCT chung của dithiobis(1H-benzimidazol) trong nghiên
cứu của G. Srikanth năm 2010
6
Hình 1.8
CTCT chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của K. Aoki và K. Aikawa năm 1999
7
Hình 1.9
Công thức cấu tạo của Hoechst 33258 và Hoechst 33342
9
Hình 1.10
CTCT của dẫn chất 2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol
9
Hình 1.11
CTCT của dẫn chất 2-cloromethyl-1,5,6-trimethyl-1H-
benzimidazol-4,7-dion
10
Hình 1.12
CTCT chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol theo
nghiên cứu của K. Anandarajagopal và cộng sự
10
Hình 1.13
CTCT chung của dẫn chất benzimidazol theo nghiên cứu của
Sung Yun Cho và cộng sự năm 2001
11
Hình 1.14
CTCT chung của dẫn chất benzimidazol theo nghiên cứu của
B. Bhushan Lohray và cộng sự

12
Hình 3.1
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất II-a
23
Hình 3.2
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-a
25
Hình 3.3
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-b
27
Hình 3.4
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-c
29
Hình 3.5
Hình ảnh theo dõi phản ứng bằng SKLM của phản ứng tạo
chất III-d
31
Hình 3.6
Dạng hỗ biến của chất 2-mercaptobenzimidazol
35
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT
Tên sơ đồ
Trang
Sơ đồ 1
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan

và dẫn chất
13
Sơ đồ 2
Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol theo Maw-Ling
Wang và Biing-Lang Liu
14
Sơ đồ 3
Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol của Van Allan và
Deacon
14
Sơ đồ 4
Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol từ o-nitroamin
15
Sơ đồ 5
Phản ứng tạo bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio) và dẫn chất
15
Sơ đồ 6
Phản ứng alkyl hóa thế vào vị trí N1 và N1’ trên nhân
benzimidazol
16
Sơ đồ 7
Phản ứng acyl hóa thế vào vị trí N1 và N1’ trên nhân
benzimidazol
17
Sơ đồ 8
Sơ đồ các dẫn chất 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan đã được tổng hợp
22
Sơ đồ 9
Sơ đồ tổng hợp 2-mercaptobenzimidazol

22
Sơ đồ 10
Sơ đồ tổng hợp 1,4-dibromobutan
24
Sơ đồ 11
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
25
Sơ đồ 12
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan
26
Sơ đồ 13
Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1-methoxycarboylmethyl-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
28
Sơ đồ 14
Sơ đồ tổng hơp 1,4-bis(1-ethoxycarboylmethyl-1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan
30
Sơ đồ 15
Cơ chế phản ứng đóng vòng 2-mercaptobenzimidazol.
43
Sơ đồ 16
Vai trò của KOH trong phản ứng tạo chất II-a
43
Sơ đồ 17
Cơ chế thế ái nhân lưỡng phân tử (S
N
2) của phản ứng tạo chất
III-a

44
Sơ đồ 18
Cơ chế phản ứng alkyl hóa của nhân benzimidazol
45
Sơ đồ 19
Phản ứng tạo muối amino bậc 4
46
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khi xã hội ngày càng phát triển thì mô hình bệnh tật của con người
ngày càng phức tạp, xuất hiện nhiều căn bệnh mới. Do đó, việc tìm ra những loại
thuốc mới để đáp ứng nhu cầu điều trị là việc làm hết sức thiết thực.
Để tìm được các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao, ít độc và có thể ứng dụng
trong điều trị, các nhà khoa học thường dựa vào cấu trúc của các chất đang được
dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng sinh học triển vọng để tạo ra nhiều thuốc
mới. Việc tạo ra thuốc mới là một quá trình lâu dài và được thực hiện bằng nhiều
con đường khác nhau, trong đó đáng quan tâm là con đường tổng hợp hóa dược.
Ngày nay, những thuốc có nguồn gốc tổng hợp hóa dược chiếm một tỷ lệ lớn nhất
trong điều trị.
Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy dẫn chất benzimidazol là nhóm chất dị
vòng có tác dụng sinh học rất đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm,
giảm đau, trị giun sán, chống co giật, ức chế virus, chống ung thư Trong đó dẫn
chất 2-mercaptobenzimidazol được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong
thời gian gần đây.
Để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp và thử tác
dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên
cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất 1,4-bis(1H-
benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan” với 2 mục tiêu chính:
1. Tổng hợp một số dẫn chất 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan.

2. Thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số dẫn chất đã tổng hợp
được.


2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Khái quát chung về khung benzimidazol
1.1.1. Cấu trúc hóa học
Benzimidazol là một hợp chất hữu cơ dị vòng thơm, kết hợp giữa 2 nhân
benzen và imidazol. Trong lịch sử, benzimidazol đã được nhà khoa học Hoebrecher
phát minh ra lần đầu tiên vào năm 1872 [19].
N
H
N
2
3
4
7
1
5
6

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của phân tử 1H-benzimidazol
Trong tự nhiên đã có sự tồn tại của dẫn chất benzimidazol, trong đó nổi bật
nhất là N-ribosyl-dimethylbenzimidazol là một thành phần quan trọng trong cấu
trúc hóa học của phân tử vitamin B
12
[26,31].

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của phân tử vitamin B
12

1.1.2. Tính chất hóa học
Nhìn chung, khung benzimidazol là một base yếu, có thể hòa tan trong acid
vô cơ loãng. Tính base của benzimidazol yếu hơn imidazol. Benzimidazol cũng có
đầy đủ tính chất của một acid, tan tốt trong dung dịch kiềm [19].
3

1.2. Khái quát chung về 2-mercaptobenzimidazol và dẫn chất
1.2.1. Công thức cấu tạo của 2-mercaptobenzimidazol
Tên khoa học và cấu trúc:
N
H
N
SH
1H-Benzo[d]imidazol-2-thiol
1
2
34
5
6
7

Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của phân tử 2-mercaptobenzimidazol
Công thức phân tử : C
7
H
6
N

2
S
Khối lượng phân tử : 150,2 g/mol
1.2.2. Tính chất hóa lý học của 2-mercaptobenzimidazol
Độ tan: Tan được trong dung môi hữu cơ như: methanol, ethyl acetat, aceton;
tan rất tốt trong ethanol; rất ít tan trong nước.
Độ hòa tan trong nước < 0,1g/100ml ở 23,5ºC.
Nhiệt độ nóng chảy: 300-305ºC.
Đặc điểm tinh thể: Tinh thể hình phiến mỏng, có màu vàng nhạt hoặc màu trắng.
1.3. Tác dụng sinh học của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
Trong nhiều thập kỷ vừa qua, các dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol đã thu
hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học do tác dụng sinh học phong phú như:
tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn, chống ung thư, chống viêm, giảm đau, trị giun
sán, chống co giật, ức chế virus, chống sự tăng lipid máu, chống xơ cứng động
mạch, chống viêm loét, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase, kháng acid dịch vị.
Nhiều chất trong số đó đã được ứng dụng trong lâm sàng [8,26,27].
1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm
Năm 2010, Gigani Yaseen và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp và
thử tác dụng kháng khuẩn của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol có công thức tổng
quát như sau:
4

N
H
N
S

H
2
C
H
N R
(1)

Hình 1.4. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol theo
nghiên cứu của Gigani Yaseen năm 2010
Bảng 1.1. Các dẫn chất của công thức (1) cho bởi bảng sau:
Ký hiệu của chất
Gốc R
1a
H
N OH

1b
H
N NO
2

1c
H
N
N
N

1d
N
CO

CH
3

1e
H
N NO
2
O
2
N

1f
H
N C
N
O

Tiến hành thử tác dụng kháng khuẩn của những dẫn chất trên bằng phương
pháp khuếch tán trên thạch. Các thử nghiệm với Escherichia coli ATCC 3750 và
Bacillus subtilis ATCC 6633, ở nồng độ khác nhau là 50µg/ml, 100µg/ml và
200µg/ml (sử dụng chất đối chiếu là Ciprofloxacin). Kết quả cho thấy chất tất cả
các chất 1a, 1b, 1c, 1d, 1e và 1f đều có tác dụng ức chế với 2 vi khuẩn trên. Trong
đó chất 1f có tác dụng rất kém đối với E. subtilis, 1a và 1d không có tác dụng chống
E. coli ở nồng độ thấp hơn 50µg/ml, 1c và 1e thể hiện tác dụng mạnh nhất [34].
Năm 2010, G. Srikanth và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng
sinh học của một số dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio). Trong đó điển
hình là nhóm các dẫn chất sau:

5

N
H
N
S (CH
2
)
n
S
N
H
N
(n = 2, 3)
R
R'
(2)

Hình 1.5. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của G. Srikanth năm 2010
Bảng 1.2. Các dẫn chất của công thức (2) cho bởi bảng sau:
TT
Ký hiệu các chất
n
R = R’
1
2a
2
H
2
2b
H

3
CO-
3
2c
F
2
HCO-
4
3a
3
H
5
3b
H
3
CO-
6
3c
F
2
HCO-

N
N
S
R
1
N
N
S

R
1
'
(CH
2
)
n
R
2
R
2
'
(3)
(n = 2, 3)

Hình 1.6. Công thức cấu tạo của bis ở vị trí N1 và N1’ trong nghiên cứu của G.
Srikanth năm 2010
Bảng 1.3. Các dẫn chất của công thức (3) cho bởi bảng sau:
TT
Ký hiệu của chất
n

R
1
= R
1
’
R
2
= R

2
’
1
4a
2
-COCH
3
H
2
4b
H
3
CO-
3
4c
F
2
HCO-
4
5a
3

H
5
5b
H
3
CO-
6
5c

F
2
HCO-
6


N
H
N
S
N
N
H
S
R
3
R
3
'
(4)

Hình 1.7. Công thức cấu tạo chung của dithiobis(1H-benzimidazol) trong nghiên
cứu của G. Srikanth năm 2010
Bảng 1.4. Các dẫn chất của công thức (4) cho bởi bảng sau:
TT
Ký hiệu của chất
R
3
= R
3

’
1
6a
H
2
6b
CH
3
O-
3
6c
F
2
HCO-
Tác dụng kháng nấm
Bằng phương pháp chọn Candida albicans là nấm đại diện để thử tác dụng
và ketoconazol là chất kháng nấm đối chiếu, kết quả là tất cả các dẫn chất tạo bis
của 2-mercaptobenzimidazol đều có tác dụng kháng Candida albicans.
Trong đó có chất 2b, 3b, 4b, 5b, 6b và 6c có tác dụng ức chế mạnh Candida
albicans tại nồng độ 250μg/ml và 500μg/ml. Tuy nhiên, tác dụng ức chế này vẫn
còn kém hơn chất đối chiếu ketoconazol [26,27].
Tác dụng kháng khuẩn
Người ta sử dụng Staphylococus aureus là đại diện cho vi khuẩn Gram(+) và
Escherichia coli đại diện cho vi khuẩn Gram(-) để thử nghiệm tác dụng kháng
khuẩn của các dẫn chất trên với chất đối chiếu là ampicillin.
Tại nồng độ 50μg/ml thì hoạt tính kháng E. coli và S. aureus của các dẫn
chất 2a, 3a, 4a, 5a và 6a là thấp, nhưng ở liều cao hơn tức là ở nồng độ 100μg/ml
thì các dẫn chất này lại có tác dụng kháng khuẩn trung bình.
Các dẫn chất 2b, 3b, 4b, 5b và 6b đều có tác dụng trung bình kháng E. coli
và S. aureus tại nồng độ 50µg/ml, tác dụng này rất tốt khi ở nồng độ 100µg/ml.

7

Còn lại, đối với các dẫn chất 2c, 3c, 4c, 5c và 6c có tác dụng ức chế trung
bình trên E. coli và S. aureus ở nồng độ 100µg/ml [26,27].
1.3.2. Tác dụng giảm cholesterol máu và chống xơ cứng động mạch
Trong năm 1999, Kozo Aoki và Kazuhiro Aikawa đã tiến hành nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng chống tăng lipid máu và xơ cứng động mạch của một số
dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio) có công thức cấu tạo chung như sau:
N
N
S L
1
S
N
N
R
5
R
6
R
4
R
4
'
R
5
'
R
6
'

1
2
3
4
5
6
7
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
(5)

Hình 1.8. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio) theo nghiên cứu của Kozo Aoki và Kazuhiro Aikawa năm 1999
Bảng 1.5. Các dẫn chất của công thức (5) cho bởi bảng sau:
Ký hiệu của
chất
L
1
R
4
= R
4
’

R

5

= R
5
’

R
6
= R
6
’

7a
(CH
2
)
4

H
H
H
7b
-COC
2
H
5

H
H
8a

(CH
2
)
5

H
H
H
8b
-CH
2
C
6
H
5

H
H
8c
-SO
2
CH
3

H
H
8d
-COC
2
H

5

H
-CH
3

8e
-COC
2
H
5

-CN
H
8f
-CH
3

-NO
2

H
8g
-COC
2
H
5

-CH
3

-CH
3

8h
-COC
2
H
5

Cl
-CF
3

9a
(CH
2
)
6

H
H
H
9b
-COC
2
H
5

H

H
10a
(CH
2
)
8

H
H
H
10b
-COC
2
H
5

H
H
8

11a
O

H
H
H
11b
-CH
2
C

6
H
5

H
H
11c
-COC
2
H
5

-CH
3

H
11d
-COC
2
H
5

Cl
Cl
Tác dụng chống tăng lipid máu và chống xơ cứng động mạch được đánh giá
thông qua tỷ lệ hình thành Cholesterol Ester (CE%) trong máu của chuột và thỏ [8].
Kết quả cho thấy trong số các dẫn chất mang thử thì các chất 7a, 7b, 8a-8h,
9a, 9b, 10a, 10b và 11a-11d đều có tác dụng làm giảm cholesterol máu (thử ở liều
5µM).
1.3.3. Tác dụng chống ung thƣ

Năm 1971, Wong đã phát hiện ra ADN topoisomerase I và II. Đây là enzym
xúc tác trong quá trình tháo xoắn của ADN siêu xoắn và có vai trò quan trọng trong
các giai đoạn phát triển của tế bào ung thư. Enzym này gắn với ADN tạo thành
phức hợp thuận nghịch enzym-ADN. Nhiều nghiên cứu cho rằng bezimidazol gắn
vào phức hợp thuận nghịch enzym-ADN, ức chế enzym, dẫn đến ức chế sự hình
thành acid nucleic và ngăn chặn việc sao chép ADN, cuối cùng làm tế bào chết [5].
Đến năm 1984, Tewey và cộng sự đã nghiên cứu và công nhận vai trò của
ADN topoisomerase như là mục tiêu phân tử của các thuốc chống ung thư. Hiện
nay, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về tác dụng kháng tế bào ung thư của dẫn
chất benzimidazol được công bố. Hoechst 33258 và Hoechst 33342 là các dẫn chất
benzimidazol đầu tiên có tác dụng trên ADN topoisomerase I [5].




9

Hoechst 33342
(14)

Hoechst 33258
(15)

Hình 1.9. Công thức cấu tạo của Hoechst 33258 và Hoechst 33342
Năm 1996, Jung Sun Kim và các cộng sự đã tổng hợp một loạt dẫn chất 2-(4-
methoxyphenyl)-1H-benzimidazol và thử hoạt động kháng tế bào ung thư của các
dẫn chất đó [20].
N
N
H

OCH
3
O
2
N
X
N
OCH
3
O
2
N
(16)
N
H
N
OCH
3
O
2
N
X = O, S
(17)
(18)

Hình 1.10. Công thức cấu tạo của dẫn chất 2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol
Kết quả là chất 5-nitro-2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol (16) thể hiện
tác dụng ức chế topoisomerase I lớn nhất. Sự hiện diện của nhóm nitro (nhóm thế có
khả năng hoạt động như chất nhận liên kết hydro) ở vị trí 5 trên khung benzimidazol
gây ức chế topoisomerase I tốt hơn các các dẫn chất thế ở vị trí 4 hay 6.

Đến năm 2008, Armand Gellis và cộng sự tiếp tục công bố chất 2-
cloromethyl-1,5,6-trimethyl-1H-benzimidazol-4,7-dion (19) và các dẫn chất của nó
có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư vú, ung thư ruột kết và ung thư
phổi [9].
10

N
N
O
O
Cl
CH
3
H
3
C
H
3
C
(19)

N
N
O
O
SO
2
C
6
H

5
CH
3
H
3
C
H
3
C
(20)

N
N
O
O
Cl
CH
3
O
O
N
N
Cl
CH
3
(21)

Hình 1.11. Công thức cấu tạo của dẫn chất 2-cloromethyl-1,5,6-trimethyl-1H-
benzimidazol-4,7-dion
1.3.4. Tác dụng chống co giật

Những dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol với công thức tổng quát:
N
H
N
S
N
R
7
R
8
(22)

Hình 1.12. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol theo
nghiên cứu của K. Anandarajagopal và cộng sự
Bảng 1.6. Các dẫn chất của công thức (22) có tác dụng chống co giật:
Ký hiệu của chất
N
R
7
R
8

% Hiệu quả chống co giật
22a
N
O
O

26,10 %
22b

N

75,96 %
22c
NH
3
C
O

38,49 %
22d
N

82,51 %
22e
HN
N

85,98 %
22f
O
N

80,24 %
11

22g
NH
3
C

O OH

42,76 %
22h
N
N
Ph
Ph
Ph

74,22 %
22i
N
O

82,02 %
22j
N
O
O

68,81 %

Phenytoin
86,84 %
Các dẫn chất 22a-22j trong bảng 1.6 đã được nghiên cứu và cho thấy tác
dụng chống co giật khi tiến hành thử nghiệm trên chuột (20-30g) tại nhiệt độ phòng
25 ± 3
o
C với chất đối chiếu là phenytoin (với hiệu quả 86,84%) [6,7].

1.3.5. Tác dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase
và chống viêm loét dạ dày
Năm 2001, Sung Yun Cho và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác
dụng chống bài tiết acid dịch vị, ức chế bơm proton H
+
/K
+
-ATPase và chống viêm
loét dạ dày của dẫn chất benzimidazol có công thức cấu tạo chung như sau:
H
N
N
X
N
O
A
R
1
2
3
4
5
6
7
(23)

Hình 1.13. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất benzimidazol theo nghiên cứu
của Sung Yun Cho và cộng sự




12

Bảng 1.7. Các dẫn chất của công thức (23) cho bởi bảng sau:
X
OA
R
S hoặc SO
OC(CH
3
)
2
CH=CH-
H
4-OCH
3

5-OCH
3

5-Cl
OC(CH
3
)
2

CH
2
CH
2
-
H
4-OCH
3

5-OCH
3

OCH=C(CH
3
)-
H
4-OCH
3


Các dẫn chất trong bảng 1.7 đều có tác dụng ức chế H
+
/K
+
-ATPase ở dạ dày.
Một số chất cũng có tác dụng chống bài tiết dịch vị ở môn vị dạ dày chuột. (Sử
dụng Omeprazol là chất đối chiếu) [14,26,30].
Năm 2000, B. Bhushan Lohray và cộng sự đã tiến hành tổng hợp và thử tác
dụng chống viêm loét và chống bài tiết dịch vị dạ dày của dẫn chất benzimidazol có
công thức chung cấu tạo như sau:

N
H
N
S
H
2
C
N
R
9
R
12
R
11
R
10
O
(24)

Hình 1.14. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất benzimidazol theo nghiên cứu
của B. Bhushan Lohray và cộng sự
Bảng 1.8. Các dẫn chất của công thức (24) cho bởi bảng sau:
R
9

H
F
-OCH
3

-OCH
2
CH
3

-CH
2
SO
2

R
10

H
-CH
3

R
11

H
F
-OCH
2
CF
3

-OCH
2
(CH

2
)
2

-OCH
2
CCl
3

R
12

H
-CH
3

13

Tất cả các dẫn chất trong bảng 1.8 đều có tác dụng chống loét, chống bài tiết
dịch vị. Hơn nữa, phần lớn các dẫn chất này đều có tác dụng chống bài tiết dịch vị
mạnh hơn omeprazol và có hiệu lực cao trong việc chống viêm loét dạ dày, đặc biệt
là bảo vệ niêm mạc dạ dày không bị tổn thương do ethanol gây ra [22,26,30].
1.3.6. Các tác dụng khác của dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol
Còn có rất nhiều nghiên cứu cho thấy các dẫn chất 2-mercaaptobenzimidazol
cũng có tác dụng khác bao gồm: Trong điều trị bệnh rối loạn hệ thần kinh trung
ương (trầm cảm) [4], chống viêm [21,23], giảm đau [7,23], chống virus HIV [11],
điều trị giun sán [17,29], kháng histamin [24], chống dị ứng [18,25], chống oxy hóa
[10,13], chống khuẩn lao [16], dinh dưỡng thần kinh [12]…
1.4. Các phƣơng pháp tổng hợp dẫn chất 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan

Hầu hết các phương pháp tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-
thio)butan đều đi từ nguyên liệu ban đầu là o-phenylendiamin và dẫn chất trong sự
có mặt của CS
2
, KOH, ehanol và nước để tạo thành khung 2-mercaptobenzimidazol.
Sau đó cho 2-mercaptobenzimidazol phản ứng tiếp với dẫn chất 1,4-dibromobutan
để tạo thành 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan. Thông qua các tài liệu
tham khảo [8,26,27], chúng tôi đưa ra sơ đồ chung như sau:
NH
2
NH
2
+
CS
2
KOH
EtOH
N
H
N
SH
N
H
N
S (CH
2
)
4
S
BrCH

2
CH
2
CH
2
CH
3
Br
Ethanol
N
N
S (CH
2
)
4
S
N
N
R
R
DMF
N
N
H
RX
K
2
CO
3

Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio)butan và dẫn chất
14

1.4.1. Phản ứng đóng vòng tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol từ o-
phenylendiamin hoặc dẫn chất o-phenylendiamin
Theo nghiên cứu của Maw-Ling Wang và Biing-Lang Liu (năm 1995) khung
2-mercaptobenzimidazol được tổng hợp bởi nguyên liệu là o-phenylendiamin và
carbon disulfid trong ethanol hoặc methanol và nước dưới xúc tác của các amin bậc
3 (R
3
N) [32,33]. Phản ứng xảy ra theo từng bước như sau:
CS
2
+ R
3
N
CS
2
R
3
N
NH
2
NH
2
+
CS
2
R
3

N
N
H
N
SH
+
H
2
S
+ R
3
N

Sơ đồ 2: Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol theo Maw-Ling Wang và
Biing-Lang Liu
Van Allan và Deacon đã nghiên cứu tổng hợp 2-mercaptobenzimidazol từ
nguyên liệu là o-phenylendiamin và carbon disulfid trong dung môi ethanol (hoặc
methanol) và nước dưới xúc tác là KOH [26,27,32]. Phương trình xảy ra theo từng
bước như sau:
NH
2
NH
2
R
+
CS
2
EtOH , H
2
O

KOH
N
H
N
SH
R
+
H
2
S
+
H
2
O

R
NH
2
NH
2
N
H
N
SKR
EtOCS
2
K
EtOH, H
2
O,

N
H
N
SK
N
H
N
SH
R
R
2. AcOH, H
2
O
CH
3
CH
2
OH + CS
2
+ KOH CH
3
CH
2
OCS
2
K + H
2
O


Sơ đồ 3: Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol của Van Allan và Deacon
Ngoài ra còn có rất nhiều phương pháp để tổng hợp dẫn chất 2-
mercaptobenzimidazol cũng đi từ nguyên liệu ban đầu là o-phenylendiamin trong
cùng dung môi EtOH/nước. Ví dụ như: o-phenylendiamin phản ứng với thiourea
15

SC(NH
2
)
2
dùng xúc tác là acid polyphosphoric (PPA), hoặc o-phenylendiamin phản
ứng với lưu huỳnh (S8) dùng xúc tác là Bu
4
NOH [28].
Nhân 2-mercaptobenzimidazol cũng có thể tạo ra từ o-nitroamin bằng cách
alkyl hóa nhóm -NH
2
trước và khử hóa nhóm -NO
2
sau, sau đó là phản ứng tạo 2-
mercaptobenzimidazol [8]. Sơ đồ của phản ứng như sau:
NO
2
NH
2
NO
2
N
H
R

N
N
SH
R

Sơ đồ 4: Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol từ o-nitroamin
1.4.2. Phản ứng tạo bis(1H -benzo[d]imi dazol-2-yl-thio) và dẫn chất
Thông qua các tài liệu tham khảo, để tổng hợp bis(1H-benzo[d]imidazol-2-
yl-thio) và dẫn chất thông thường sử dụng tác nhân Br-(CH
2
)
n
-Br và phản ứng được
thực hiện trong những dung môi như: ethanol, aceton, acetonitril, ethyl acetat,
DMF, THF với sự có mặt của xúc tác base như: NaOH, K
2
CO
3
, C
2
H
5
ONa,
triethylamin Phản ứng này cũng có thể xảy ra trong môi trường ethanol và nhiệt
độ với sự vắng mặt của bất kỳ những xúc tác nào đó ở trên. Nhiệt độ để thực hiện
phản ứng này tùy thuộc vào bản chất của chất và dung môi, thông thường là từ 0-
150
o
C nhưng tốt nhất là từ 20-100
o

C. Còn nếu phản ứng thực hiện trong môi trường
ethanol với sự vắng mặt của chất xúc tác thì nhiệt độ tốt nhất là từ 50-120
o
C
[8,26,27]. Sơ đồ tổng quát như sau:
N
H
N
SH
+
Br-(CH
2
)
n
-Br
N
H
N
S
N
N
H
S(CH
2
)
n
K
2
CO
3

Ethanol
t
o
R
R
R
R = H
= -OCH
3
= -OCHF
2
và n = 2, 3, 4,

Sơ đồ 5: Phản ứng tạo bis(1H-benzo[d]imidazol-2-yl-thio) và dẫn chất