Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất 2 arylbenzimidazol

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




ĐẶNG THỊ KHÁNH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN
CHẤT 2-ARYLBENZIMIDAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ




HÀ NỘI – 2013
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




ĐẶNG THỊ KHÁNH


NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ
TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN
CHẤT 2-ARYLBENZIMIDAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:
1. PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện
2. DS. Phạm Thị Hiền
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội


HÀ NỘI – 2013
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc khẩn trương 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 một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol”.
Với tất cả sự kính trọng, trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
thầy giáo PGS. TS Nguyễn Đình Luyện đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và
tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi nghiên cứu thực hiện khóa luận này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo DS. Nguyễn Văn
Giang, DS. Phạm Thị Hiền và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa
dược - Bộ môn Công nghiệp dược đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa qua.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo thuộc Bộ môn Công
nghiệp Dược, cũng như các thầy cô trong Trường Đại học Dược Hà Nội đã dạy bảo
tôi tận tình trong suốt năm năm học và đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè những người
đã động viên, giúp đỡ tôi suốt thời gian đi học và trong suốt quá trình thực hiện đề
tài Khóa luận tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2013
Sinh viên


Đặng Thị Khánh


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-
ARYL BENZIMIDAZOL 2
1.1.1. Tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn 2
1.1.2. Tác dụng chống ung thư 3
1.1.3. Tác dụng chống tăng huyết áp 8
1.1.4. Tác dụng chống virus 8
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-ARYL
BENZIMIDAZOL 9
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzimidazol từ o-phenylendiamin hoặc
dẫn chất của o-phenylendiamin 9
1.2.1.1. Phản ứng với acid 9
1.2.1.2. Phản ứng với aldehyd 10
1.2.2. Tạo các dẫn chất trên nhân 2-aryl-1H-benzimidazol 12
1.2.2.1. Phản ứng bromo hóa 12
1.2.2.2. Phản ứng alkyl hóa 13
1.2.3. Phản ứng thế vào vị trí N-1 trên nhân 2-aryl-1H-benzimidazol 15
CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 16
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 16
2.1.1. Hóa chất và dung môi 16

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ 17
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 18
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.3.1. Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 19
2.3.2. Xác định cấu trúc 19
2.3.3. Thử tác dụng sinh học 20
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21
3.1. HÓA HỌC 21
3.1.1. Tổng hợp hóa học 21
3.1.1.1. Tổng hợp 4-(1H-benzimidazol-2-yl)-2-methoxyphenol (I) 21
3.1.1.2. Tổng hợp 4-(1H-benzimidazol-2-yl)-2-bromo-6-methoxyphenol (II)
22
3.1.1.3. Tổng hợp 2-(4-benzyloxy)-3-bromo-5-methoxyphenyl)-1H-
benzimidazol (III) 24
3.1.1.4. Tổng hợp ethyl 2-[2-(4-benzyloxy-3-bromo-5-methoxyphenyl)-1H-
benzimidazol-1-yl] acetat (IV) 25
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết 26
3.1.3. Xác định cấu trúc 28
3.1.3.1. Kết quả phổ hồng ngoại (IR) 28
3.1.3.2. Kết quả phổ khối lượng (MS) 28
3.1.3.3. Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR) 29
3.2. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 31
3.2.1. Thử hoạt tính kháng khuẩn 31
3.2.1.1. Giống vi sinh vật kiểm định 31
3.2.1.2. Môi trường thử nghiệm 32
3.2.1.3. Nguyên tắc 32
3.2.1.4. Tiến hành 32
3.2.1.5. Kết quả thử nghiệm 33

3.2.2. Thử hoạt tính kháng nấm 34
3.2.2.1. Giống vi sinh vật kiểm định 34
3.2.2.2. Môi trường thử nghiệm 34
3.2.2.3. Nguyên tắc 35
3.2.2.4. Tiến hành 35
3.2.2.5. Kết quả thử nghiệm 36
3.2.3. Thử hoạt tính gây độc tế bào 37
3.2.3.1. Nguyên tắc 37
3.2.3.2. Cách tiến hành 37
3.2.3.3. Kết quả 38
3.3. BÀN LUẬN 39
3.3.1. Về tổng hợp hóa học 39
3.3.1.1. Phản ứng đóng vòng tạo nhân benzimidazol và phản ứng thế trên
nhân thơm 39
3.3.1.2. Phản ứng thế ở vị trí N-1 trên nhân benzimidazol 40
3.3.2. Về tác dụng sinh học 40
3.3.2.1. Về tác dụng kháng khuẩn 40
3.3.2.2. Về tác dụng kháng nấm 41
3.3.2.3. Về tác dụng gây độc tế bào 41
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC




CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
1
H-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (

1
H Nuclear Magnetic
Resonance proton)
ADN
Acid 2’-deoxynucleic
ATCC
American Type Culture Collection
BrdU
5-bromo-2'-deoxyuridin
BVDV
Virus gây tiêu chảy ở bò (Bovine Viral Diarhoea)
CVB
Coxsackie B virus
DMF
N,N-dimethylformamid
DMSO
Dimethyl sulfoxid
EC
50
Nồng độ 50% tác dụng tối đa (Effective Concentration of 50%)
EtOH
Ethanol
HIV
Virus suy giảm miễm dịch ở người (Human immunodeficiency
virus)
HSV-1
Herpes Simplex Virus
IC
50

Nồng độ ức chế tối thiểu 50% sự phát triển của tế bào (Inhibitory
concentration of 50%)
IR
Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
LM
Nồng độ dưới micromol (Low Micromol)
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum Inhibitory Concentration)
MMC
Mitomycin C
MRSA
Tụ cầu vàng kháng methicillin (Methicillin Resistant
Staphylococus aureus)
MS
Phổ khối lượng (Mass Spectroscopy)
MTT
Thuốc nhuộm 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl
tetrazolium bromid
MW
Vi sóng (Micro Wave)
NTCC
National Type Culture Collection


R
f
Hệ số lưu giữ (Retention factor)
RSKK
Refik Saydam National Type Culture Collection
SKLM

Sắc ký lớp mỏng
SNU
Tế bào ung thư dạ dày người
THF
Tetrahyrdofuran
t
o
Nhiệt độ
t
o
nc
Nhiệt độ nóng chảy
VSV
Vesicular stomatitis virus
VV
Vaccinia virus
YFV
Virus gây sốt vàng da (Yellow Fever Virus)




DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
1
Bảng 1.1: Giá trị IC
50
của các dẫn chất benzimidazol-4,7-dion trên 3

dòng tế bào ung thư bằng khảo nghiệm MTT
5
2
Bảng 1.2: Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol
11
3
Bảng 2.1: Danh mục các dung môi, hóa chất
16
4
Bảng 2.2: Danh mục các thiết bị
17
5
Bảng 2.3: Danh mục các dụng cụ
17
6
Bảng 3.1: Kết quả tổng hợp hóa học
26
7
Bảng 3.2: Giá trị R
f
và nhiệt độ nóng chảy (t
o
nc
) của các chất
27
8
Bảng 3.3: Kết quả phổ hồng ngoại của các chất I-IV
28
9
Bảng 3.4: Kết quả phổ khối lượng của các chất I-V

28
10
Bảng 3.5: Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của các chất
I-V
29
11
Bảng 3.6: Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn
34
12
Bảng 3.7: Kết quả thử tác dụng kháng nấm
36
13
Bảng 3.8: Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của 2 chất III, IV
39




DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
STT
Tên hình vẽ, đồ thị
Trang
1
Hình 1.1: Một số dẫn chất thế ở vị trí 2, 5 của benzimidazol và
benzoxazol
2
2
Hình 1.2: Công thức cấu tạo một số dẫn chất 4-methoxyphenyl-
1H-benzimidazol
4

3
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-
benzimidazol
7




DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT
Tên sơ đồ
Trang
1
Sơ đồ 1.1: o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
9
2
Sơ đồ 1.2: 4-cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino
benzoic
10
3
Sơ đồ 1.3: Tổng hợp 2-alkyl và 2-aryl-benzimidazol theo phương
pháp vi sóng
10
4
Sơ đồ 1.4: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd
10
5
Sơ đồ 1.5: o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd
11
6

Sơ đồ 1.6: Tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol
12
7
Sơ đồ 1.7: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm bằng công
nghệ vi sóng
12
8
Sơ đồ 1.8: Phản ứng thế N-1 của dẫn chất 2-aryl-1H-benzimidazol
15
9
Sơ đồ 3.1: Các giai đoạn tổng hợp các dẫn chất 2-phenyl
benzimidazol
21
10
Sơ đồ 3.2: Tổng hợp 4-(1H-benzimidazol-2-yl)-3-methoxyphenol (I)
22
11
Sơ đồ 3.3: Tổng hợp bromo vanillin
22
12
Sơ đồ 3.4: Tổng hợp 4-(1H-benzimidazol-2-yl)-2-bromo-6-
methoxyphenol (II)
23
13
Sơ đồ 3.5: Tổng hợp 4-benzyloxy-3-bromo-5-methoxybenzaldehyd
24
14
Sơ đồ 3.6: Tổng hợp 2-(4-benzyloxy)-3-bromo-5-methoxyphenyl)-
1H-benzimidazol (III).
25

15
Sơ đồ 3.7: Tổng hợp ethyl 2-[2-(4-benzyloxy-3-bromo-5-
methoxyphenyl)-1H-benzimidazol-1-yl] acetat (IV)
25
1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, tình trạng lạm dụng thuốc diễn ra phổ biến trên thế giới đặc biệt là
ở các nước đang hoặc kém phát triển, mà Việt Nam nằm trong số đó. Điển hình là
việc sử dụng thuốc kháng sinh không hợp lý đã tạo ra rất nhiều chủng vi khuẩn
kháng và đa kháng thuốc, khiến cho việc điều trị trở nên ngày càng khó khăn. Mặt
khác, ô nhiễm môi trường, chế độ ăn uống, sinh hoạt không hợp lý…đã làm xuất
hiện thêm nhiều bệnh hiểm nghèo như bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh tiểu
đường, bệnh nội tiết. Thực tế này đòi hỏi con người cần tìm ra nhiều loại thuốc mới
có tác dụng điều trị hiệu quả.
Nhiều công trình nghiên cứu gần đây cho thấy các dẫn chất 2-
arylbenzimidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng sinh học rất đa dạng như:
kháng nấm, kháng khuẩn, kháng tế bào ung thư, kháng viêm, hạ huyết áp…Việc
nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của chúng hứa hẹn rất nhiều
triển vọng.
Chình vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác
dụng sinh học của một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol với các nhóm thế khác nhau
trên nhân thơm và vị trí N-1.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào và kháng nấm, kháng khuẩn của một số dẫn
chất 2-arylbenzimidazol tổng hợp được.

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
2-ARYL BENZIMIDAZOL
1.1.1. Tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn
Năm 1997, Sener và cộng sự đã tổng hợp một số dẫn chất thế ở vị trí 2, 5 của
benzimidazol và benzoxazol, đồng thời thử tác dụng ức chế vi sinh vật in vitro theo
kỹ thuật pha loãng 2 lần liên tiếp. Tác dụng kháng khuẩn được thử với 3 dòng vi
khuẩn Gram(+) là: Staphylococcus aureus ATCC 6538, Streptococcus faecalis
ATCC 10541, Bacillus subtilis ATCC 6033 và 3 dòng vi khuẩn Gram(–) là:
Escherichia coli ATCC 10536, Klepsiella pneumoniae NTCC 52211, Pseudomonas
aeruginosa RSKK 355. Kết quả cho thấy các chất tổng hợp được có tác dụng kháng
khuẩn yếu trên S. aureus, S. feacalis với MIC nằm trong khoảng 25-50 µg/ml.
Riêng 5-nitro-2-cyclohexylmethylbenzimidazol (X=NH, Y=CH
2
, R=NO
2
) có tác
dụng tốt hơn trên S. aureus với MIC = 12,5 µg/ml.

X= O, NH; R= H, Cl, NO
2,
CH
3
; Y= CH
2
hoặc không có.
Hình 1.1: Một số dẫn chất thế ở vị trí 2, 5 của benzimidazol và benzoxazol
Đối với tác dụng kháng nấm, hầu hết các chất tổng hợp được đều có tác
dụng tốt trên Candida albicans RSKK 628 với MIC trong khoảng 12,5-50,0 µg/ml
[21].
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)-N-(2-diethylaminoethyl)-1H-benzimidazol-5-carboxamidin và hợp
chất 3,4-diclorophenyl ở vị trí C-2 (1) có hoạt tính kháng khuẩn khá mạnh, với MIC
3

= 3,12 mg/ml đối với S. aureus và MRSA, có tác dụng tốt trên E. coli, E. faecalis,
C. albican [13].

1
Năm 2006, Ayhan Kilchigil và cộng sự đã thử tác dụng chống nấm Candida
albicans, Candida glabrata và Candida krusei của một số dẫn chất benzimidazol.
Kết quả thử tác dụng in vitro hợp chất 2-(p-fluorophenyl)-5-nitro-1-
propylbenzimidazol (2) (MIC=12,5 µg/ml) có hoạt tính đối với C. albicans tương tự
như fluconazol. Tuy nhiên chưa có hợp chất nào tổng hợp được có tác dụng tốt với
cả ba loại nấm như các chất đối chiếu (Fluconazol, Metronidazol) [14].

2
1.1.2. Tác dụng chống ung thư
ADN topoisomerase là enzym xúc tác cho quá trình tháo xoắn của ADN siêu
xoắn được Wong phát hiện năm 1971. ADN topoisomerase có vai trò quan trọng
trong hầu hết các giai đoạn của chu trình tế bào, nó gắn với ADN tạo thành phức
hợp thuận nghịch enzym-ADN. Dựa vào cơ chế xúc tác có hai loại ADN
topoisomerase là ADN topoisomerase I và II. 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. Camptothecin là thuốc đầu tiên gây độc với
topoisomerase I (được chiết tách từ Camptotheca acuminata) [23]. Sau đó năm
1993, Chen và cộng sự nghiên cứu và tìm ra nhóm chất mới chứa vòng
benzimidazol có tác dụng gây độc với ADN topoisomerase I, đó là Hoechst 33258

4

và Hoechst 33342 thuộc dẫn chất bis-benzimidazol. Bằng cách gắn vào ADN,
những chất này ổn định phức hợp thuận nghịch enzym-ADN, gây mất hoạt tính
enzym và cuối cùng gây chết tế bào [7,9,27,28].

Năm 1996, Kim Jung Sun và cộng sự đã tổng hợp một dãy các dẫn chất 4-
methoxyphenyl-1H-benzimidazol và thử tác dụng ức chế topoisomerase I. Chất 5-
nitro-2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzimidazol thể hiện tác dụng ức chế lớn nhất với
topoisomerase I. Trái ngược với các dẫn chất bis-benzimidazol ở trên, những dẫn
chất trong nghiên cứu có rất ít hoặc không có ái lực gắn với ADN. Trong thử
nghiệm gây độc tế bào, nhóm chất này không có sự kháng chéo với dòng tế bào đã
kháng topoisomerase I của camptothecin. Tiếp tục, nghiên cứu mối liên quan cấu
trúc - tác dụng của 10 chất trong bảng dưới đây, cho thấy tác dụng gây độc với
topoisomerase I hiệu quả hơn khi nhóm thế ở vị trí số 5 là chất nhận liên kết hydro
[15].

Hình 1.2: Công thức cấu tạo một số dẫn chất 4-methoxyphenyl-1H-benzimidazol
Năm 2000, Ahn Chan Mug và cộng sự nghiên cứu tác dụng chống ung thư
trên 3 dòng tế bào (dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột P388, các dòng tế bào ung
thư biểu mô dạ dày người SNU-1 và SNU-16) của một dãy các dẫn chất 2-alkyl, 2-
X
CN
CHO
CH
2
OH
CH
2
NH

2

CONH
2

COOH
H
Br
NO
2

H
Y
H
H
H
H
H
H
H
H
H
NO
2

5

aryl, và 2-piperazinylbenzimidazol. Các hợp chất này có khả năng gây độc mạnh
chống lại tất cả ba dòng tế bào thử nghiệm [6].
Bảng 1.1: Giá trị IC

50
của các dẫn chất benzimidazol-4,7-dion trên 3 dòng tế
bào ung thư bằng khảo nghiệm MTT
Chất
IC
50
(μg/ml)
P388
SNU-1
SNU-2
6-aziridinyl-1,2,5-trimethylbenzimidazol-4,7(1H)-
dion
0,36
0,34
0,18
6-aziridinyl-2-ethy1-1,5-dimethylbenzimidazol-4,7
(1H)-dion
1,20
1,00
0,44
6-aziridinyl-l,5-dimethyl-3-propylbenzimidazol-4,7
(1H)-dion
1.36
1,05
0,37
6-aziridinyl-2-isopropyl-1,5-dimethylbenzimidazol-
4,7(1H)-dion
1,27
3,34
0,30

6-aziridinyl-2-butyl-l,5-dimethylbenzimidazol-
4,7(1H)-dion
2,05
0,95
0,34
6-aziridinyl-2-cyclohexyl-l,5-
dimethylbenzimidazol-
4,7(1H)-dion
1,46
1,43
0,46
2-(m-amino)phenyl-6-aziridinyl-l,5-
dimethylbenzimi
dazol-4,7(1H)-dion
0,21
0,32
0,40
2-(acetamidophenyl)-6-aziridinyl-1,5-
dimethylbenzimidazol-4,7(1H)-dion
0,38
0,26
0,30
6-aziridinyl-l,5-dimethyl-2-(4-methyl-l-piperazinyl)
benzimidazol-4,7(1H)-dion
0,21
0,30
0,09
MMC
0,43
0,40

0,86

6

Năm 2008, Emine và cộng sự tiếp tục nghiên cứu hoạt tính ức chế ADN
topoisomerase I, II của tế bào nhân thật với một vài dẫn chất thế ở vị trí 2, 5 của
benzoxazol và benzimidazol. Mười tám dẫn chất được thử hoạt tính tháo xoắn của
ADN topoisomerase I, II trong hệ thống tế bào tự do (pBR322 plasmid ADN).
Trong đó 2-(4-methoxyphenyl)-5-nitro-1H-benzimidazol (3) gây ức chế cả hai loại
ADN topoisomerase. Đồng thời với IC
50
=248 µM, chất này có hiệu lực gây độc
ADN topoisomerase I tốt hơn chất đối chiếu là camptothecin [18].

3
Năm 2011, Romero Castro cùng cộng sự đã tổng hợp và đánh giá sơ bộ khả
năng chống ung thư của sáu dẫn chất 2-aryl-5-nitro-1H-benzimidazol. Độc tính tế
bào được đánh giá trên bảy dòng tế bào ung thư người bằng cách sử dụng khảo
nghiệm MTT. Hợp chất 2-(4-cloro-3-nitrophenyl)-5-nitro-1H-benzimidazol (4) có
tác dụng tốt nhất trên dòng tế bào A549 (dòng tế bào ung thư phổi). Hợp chất này
có khả năng gây chết tế bào theo chu trình trên dòng tế bào K562 (dòng tế ung thư
bạch cầu), ức chế hoạt động của poly-(ADP-ribose)-polymerase (PARP). Những kết
quả nghiên cứu trên cho thấy hợp chất 4 là một tác nhân chống ung thư mạnh [19].

4
Năm 2012, Balram Soni và cộng sự tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc
tế bào của 11 dẫn xuất 2-aryl-1H-benzimidazol chống lại các dòng tế bào ung thư ở
người. Nghiên cứu cụ thể trên hai dòng tế bào K-562 (bệnh ung thư bạch cầu
nguyên bào tủy) và HL-60 (bệnh bạch cầu promyelocytic). Trong số các hợp chất
thử nghiệm với dòng tế bào K-562, các hợp chất 1a, 7a và 10a cho thấy hoạt động

mạnh và hợp chất 5a tác dụng tốt ức chế sự phát triển trên dòng tế bào HL-60 [8].
7


R
R
1







1a
H
H
2a
H
-2NO
2

3a
H
-3NO
2

4a
H
-2Cl

5a
H
-4Cl
6a
-2NO
2

-2NO
2

7a
-2NO
2

-3NO
2

8a
-3NO
2

-2NO
2

9a
-3NO
2

-3NO
2

10a
-2Cl
-2NO
2

11
-2Cl
-3NO
2

Hình 1.3: Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-benzimidazol
Năm 2012, Ju-Fang Liu và cộng sự thực hiện nghiên cứu với hợp chất 1-
benzyl-2-phenyl-benzimidazol (BPB) (5) cho thấy BPB có tác dụng chống ung thư
trên tế bào sụn người. BPB gây chết tế bào theo chu trình được đánh giá bằng khảo
nghiệm MTT và phân tích dòng cytometry. Trong nghiên cứu này, ta thấy BPB gây
chết tế bào theo chu trình trong dòng tế bào sụn (JJ012 và SW 1353 ). Trong nghiên
cứu trên động vật cho thấy giảm 40% khối lượng khối u sau 21 ngày điều trị [16].

5
Năm 2013, Yurttas cùng cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất 1-(2-aryl-
2-oxoethyl)-2-[(morpholin-4-yl)thioxomethyl]benzimidazol và thử tác dụng chống
ung thư của chúng. Tác dụng chống ung thư của các hợp chất này được đánh giá
bằng khảo nghiệm MTT, phương pháp BrdU trên dòng tế bào A549 (dòng tế bào
ung thư phổi). Hầu hết các hợp chất tổng hợp có tác dụng chọn lọc đáng kể trên
dòng tế bào này [26].
8

1.1.3. Tác dụng chống tăng huyết áp
Năm 2006, Samuel Estrada-Soto và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tác

dụng của của các dẫn chất ở vị trí o-, p-của nhân phenyl gắn vào C2 trên nhân
benzimidazol với các nhóm thế (-H , -CH
3
, -NO
2
, -CF
3
) trên động mạch chủ của
chuột. Các dẫn chất 2-(5-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)phenol (6) và 2-(4-
methoxyphenyl)-5-nitro-1H-benzimidazol (3) có tác dụng giãn mạch, chống tăng
huyết áp [12].

6
1.1.4. Tác dụng chống virus
Năm 2007, Vasquez cùng cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của 1-
benzoyl-2-(2-nitrophenyl)-1H-benzimidazol và thử tác dụng ức chế sự sao chép
ngược của virus HIV-1. Trong đó, hợp chất 1-(2,6-diclorobenzoyl)-2-(2-
nitrophenyl)-1H-benzimidazol (7) cho hoạt động ức chế chống lại RT-HIV là tốt
nhất [24].

7
Năm 2010, Mechele Tonelli và cộng sự thử tác dụng chống virus của 76 dẫn
chất 2-phenylbenzimidazol. Kết quả cho thấy tác dụng chống virus theo thứ tự giảm
dần CVB-2, BVDV, HSV-1 và YFV, trong khi đó không có tác dụng trên HIV-1,
VSV và RSV, VV chỉ nhạy cảm với 1 số hợp chất. Hợp chất 5,6-dicloro-2-(4-
nitrophenyl)benzimidazol (8) có hoạt tính cao và chọn lọc chống lại VV (EC
50
= 0,1
9

LM), kết quả cho thấy có tác dụng mạnh hơn 18 hoặc 110 lần so với các thuốc tham
chiếu là acid mycophenolic và 6-azauridin (EC
50
= 1,8 LM và 11 LM) và giảm được
tác động có hại lên các tế bào thử [29].

8
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-ARYL
BENZIMIDAZOL
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzimidazol từ o-phenylendiamin hoặc
dẫn chất của o-phenylendiamin
1.2.1.1. 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 [11].

Sơ đồ 1.1: o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
Trong một số trường hợp, phương pháp Phillips dùng HCl 4N và đun hồi lưu
cho phép thực hiên phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn và tăng hiệu suất phản ứng. Với
các acid thơm như acid benzoic thì hiệu suất phản ứng thường thấp, để tăng hiệu
suất cần thực hiện phản ứng trong ống kín với nhiệt độ 180
o
C-185
o
C [25].
Theo phương pháp của Sharma và cộng sự, tổng hợp nhân benzimidazol đi
từ 4-cloro-o-phenylendiamin được ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic sử dụng acid

polyphosphoric (PPA) theo sơ đồ sau [22]:
10


Sơ đồ 1.2: 4-cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino benzoic
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 [11].

R= H, CH
3
, C
6
H
5
, 4-NH
2
C
6
H
4
, 4-ClC
6
H
4
Sơ đồ 1.3: Tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi
sóng
1.2.1.2. Phản ứng với aldehyd
Phản ứng của o-phenylendiamin với aldehyd cần có chất oxy hóa để tạo nhân

benzimidazol. Những chất oxy hóa được sử dụng như: nitrobenzen, benzoquinon,
natri metabisulfit, thủy ngân (I) oxyd, chì (IV) tetra acetat, iod, đồng (II) acetat,
indium perfluorooctan sulfonat…[11].

Sơ đồ 1.4: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm
Weidenhagen là người đầu tiên thực hiện phản ứng giữa diamin và aldehyd
sử dụng đồng acetat là chất oxy hóa trong dung môi nước hoặc alcol. Theo phương
pháp của Weidenhagen, nhiều dẫn chất benzimidazol thế ở vị trí số 2 đã được tổng
hợp [25].
Năm 2006, Nagawade và cộng sự nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
benzimidazol từ o-phenylendiamin và dẫn chất với aldehyd sử dụng chất xúc tác
BF
3
.OEt
2
cho hiệu suất rất cao. Phương pháp này, có tác dụng rất tốt với các
Chất oxy hóa
11

aldehyd thơm, không no hoặc béo [17]. Dưới đây là một số dẫn chất 2-
arylbenzimidazol được tổng hợp theo phương pháp này:
Bảng 1.2: Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol
Diamin
Aldehyd
Sản phẩm
Hiệu
suất
%
t
o

nc
(
o
C)



90
288-290



89
292-293



84
310-311



90
198-200



86
220-221
Năm 2012, Chen và cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất ở vị trí C2

trên nhân benzimidazol sử dụng chất xúc tác FeCl
3
/Al
2
O
3
.

Kết quả cho thấy phản
ứng diễn ra ở điều kiện nhẹ nhàng hơn, thời gian phản ứng ngắn hơn, hiệu suất cao
hơn, chất xúc tác không độc và rẻ tiền [10].

Sơ đồ 1.5: o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd
12

Năm 2009, Savall và cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 2-
arylbenzimidazol sử dụng chất xúc tác là natri metabisulfit (Na
2
S
2
O
5
) cho hiệu suất
khá cao trên 85% [20].

Sơ đồ 1.6: Tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol
Gần đây, Navarrtete và cộng sự đã sử dụng công nghệ vi sóng trong phản
ứng đóng vòng của o-phenylenediamin với aldehyd trong tổng hợp dẫn chất 2-
(alkyloxyaryl)-1H-benzimidazol với hiệu suất cao. Phản ứng có 3 thành phần và
không cần dung môi [11].

Sơ đồ 1.7: o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm bằng công nghệ vi sóng
1.2.2. Tạo các dẫn chất trên nhân 2-aryl-1H-benzimidazol
1.2.2.1. Phản ứng bromo hóa
a. Phản ứng bromo hóa
Phản ứng bromo hóa là phản ứng hóa học nhằm đưa 1 hay nhiều nguyên tử
brom vào hợp chất hữu cơ.
Có thể tạo dẫn xuất brom theo 2 phương pháp chính như sau:
- Thế hydro hay nhóm nguyên tử khác bằng brom.
- Cộng hợp brom vào liên kết kép của phân tử hữu cơ.
b. Tác nhân bromo hóa
Brom lỏng
- Chất lỏng màu nâu sẫm, dễ bay hơi.
- Thường sử dụng để bromo hóa các hợp chất thơm theo cơ chế ái điện tử hoặc
cộng hợp và liên kết bội của hydrocarbon không no.
13



Acid hydrobromic (HBr)
- Ứng dụng cộng hợp và liên kết bội của hydocarbon không no theo cơ chế phản
ứng cộng hợp, hoặc thế nhóm –OH alcol bằng brom theo cơ chế ái nhân.


Muối của brom với kim loại kiềm (NaBr)
- Thường dùng để thế các dẫn chất clo

Các tác nhân khác
N-bromosuccinimid (NBS) là một chất cung cấp brom hay được
sử dụng. Các phản ứng bromo hóa dùng NBS là: cộng brom vào

alken, bromo hóa dẫn xuất carbonyl ở vị trí alpha (α), bromo hóa
hợp chất thơm [1,3].

1.2.2.2. Phản ứng alkyl hóa
a. Phản ứng alkyl hóa
Alkyl hóa là quá trình thay thế một hoặc nhiều nguyên tử hydro của hợp chất
hữu cơ bằng một hoặc nhiều nhóm alkyl.
Nhóm alkyl có thể liên kết trực tiếp với carbon, oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh
tương ứng ta có các quá trình C-alkyl hóa, O-alkyl hóa, N-alkyl hóa hoặc S-alkyl
hóa,
b. Các tác nhân 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.
14

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 chứa 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, nước, nước-alcol, thậm chí cả trong môi
trường acid. Các alkyl nitrat rất ít khi sử dụng vì dễ gây nổ.
Các ester của acid sulfonic
Các ester hữu cơ của acid sulfonic thơm có ý nghĩa trong thực tế. Việc sử
dụng nó giống với dialkyl-sulfat. Nhóm tác nhân này thường được dùng để alkyl
hóa nhóm –OH phenol hoặc –NH amin. Một số tác nhân điển hình là methyl-
benzensulfonat, benzyl-benzensulfonat hoặc methyl, benzyl ester của acid p-toluen
sulfonic.
Các muối amoni bậc 4
Trong đó phenyl-trimethyl-amoni clorid là tác nhân hay được sử dụng. Tác
nhân này methyl hóa chọn lọc nhóm –OH phenol trong môi trường kiềm.
Các tác nhân alkyl hóa khác
Các epoxid: được sử dụng để điều chế các polyether-alcol, chất có tác dụng
làm sức căng bề mặt.
Các hợp chất cơ kim: Hợp chất cơ magnesi dùng để điều chế các ether hỗn
tạp [4].