Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn một số dẫn chất mới của 2,3 dihydrobenzo 4,5imidazo2,1 bthiazol

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN THẮNG
MÃ SINH VIÊN: 1101486

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN
MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA
2,3-DIHYDROBENZO
[4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2016


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN THẮNG
MÃ SINH VIÊN: 1101486

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN
MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA
2,3-DIHYDROBENZO
[4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện
Nơi thực hiện:

1. Bộ môn Công nghiệp Dược
2. Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Nguyễn Đình Luyện - người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên
quý báu và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đă ̣c
biê ̣t là TS. Nguyễn Văn Hải, ThS. Nguyễn Văn Giang và CN. Phan Tiế n Thành
thuộc phòng thí nghiệm Tổ ng hơ ̣p Hóa Dươ ̣c, bộ môn Công Nghiệp Dược, Trường
Đại Học Dược Hà Nội đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của các
cá nhân đơn vị trong và ngoài trường. Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến bộ môn Vi
sinh – Sinh học, Trường Đại Học Dược Hà Nội, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Chiến, ThS.
Phạm Thị Hiền, ThS. Ngô Quang Trung – Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia,
TS. Mạc Đình Hùng – Phòng thí nghiệm Hóa Dược, khoa Hóa Học, Đại học Khoa
Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Đồng thời tôi xin cảm ơn toàn thể các thầy
cô trong trường Đa ̣i ho ̣c Dươ ̣c Hà Nô ̣i.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đế n gia đình và bạn bè - những
người luôn giúp đỡ, động viên, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt
quãng thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện khóa luận này.

Hà Nội, ngày 14 tháng 04 năm 2016
Sinh viên

Nguyễn Văn Thắng

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .....................................................................................2
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL ....................2
1.1.1. Cấu tạo của khung 2-mercaptobenzimidazol ............................................2
1.1.2. Tính chất hóa lý của 2MBI ........................................................................2
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2MBI .......................3
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ...........................................................3
1.2.2. Các tác dụng khác của các dẫn chất 2MBI................................................7
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT KHUNG 2MBI .............11
1.3.1. Tổng hợp 2MBI và các dẫn chất N,S-alkyl hóa ......................................11
1.3.2. Tổng hợp các dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol ......14
1.3.2.1. Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol...14
1.3.2.2. Phản ứng tạo dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
.........................................................................................................................16
1.4. LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
CHO ĐỀ TÀI .........................................................................................................16
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .........................................................................................................18
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ ....................................................................18
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................19
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................20
2.3.1. Tổng hợp hóa học ....................................................................................20
2.3.2. Xác định độ tinh khiết .............................................................................20
2.3.3. Xác định cấu trúc .....................................................................................20

2.3.4. Thử tác dụng kháng khuẩn ......................................................................21
2.3.4.1. Giống vi sinh vật kiểm định ...............................................................21
2.3.4.2. Môi trường thử nghiệm ......................................................................21
2.3.4.3. Mẫu kháng sinh chuẩn .......................................................................22
2.3.4.4. Phương pháp tiến hành ......................................................................22
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................24
3.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC .................................................................................24
3.1.1. Tổng hợp các chất trung gian ...................................................................24
3.1.1.1. Tổng hợp 2MBI (II) ...........................................................................24
3.1.1.2. Tổng hợp 2, 3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (III) ...........25
3.1.2. Tổng hợp các sản phẩm IV, V, VI ...........................................................26
3.1.2.1. Tổng hợp 7-nitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (IV) 26
3.1.2.2. Tổng hợp 6,7-dinitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
(V) ...................................................................................................................27
3.1.2.3. Tổng hợp 7-amino-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (VI)
.........................................................................................................................28
3.2. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT .......................................................................30
3.3. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC ...............31
3.3.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) ....................................................31
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 (NMR) ...........................33
3.4. THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN ...........................................................34
3.5. BÀN LUẬN ....................................................................................................36
3.5.1. Về tổng hợp hóa học.................................................................................36
3.5.1.1. Phản ứng tổng hợp 2MBI...................................................................36
3.5.1.2. Tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol ....................36
3.5.1.3. Tổng hợp chất IV ...............................................................................38
3.5.1.4. Tổng hợp chất V ................................................................................38

3.5.1.5. Tổng hợp chất VI ...............................................................................39
3.5.2. Về cấu trúc sản phẩm ...............................................................................39


3.5.3. Về thử tác dụng kháng khuẩn ...................................................................42
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................................44


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
µM

Micromol

1

Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng

H-NMR

hưởng từ hạt nhân proton)
CH2Cl2

Dicloromethan

CHCl3

Cloroform

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DMF

N,N- dimethylformamid

DMSO

Dimethyl sulfoxid

EtOH

Ethanol

GI50

Growth inhibition of 50% (Nồng độ ức chế 50% sự phát triển)

HT-29

Dòng tế bào ung thư đại tràng người

IC50

Half maximal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế 50%)

IR

Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

m

Khối lượng

MeOH

Methanol

MIC

Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)

MS

Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phân tử)

NOESY

Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (Phổ tương tác của các
proton gần nhau trong không gian)

Rf

Retention factor (Hệ số lưu giữ)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

TEA

Triethanolamin

to

Nhiệt độ

tonc

Nhiệt độ nóng chảy


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Đường kính vòng vô khuẩn của các chất 1a– 1f .........................................3
Bảng 1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu của các hợp chất 1a-1j ........................................5
Bảng 1.3 Đường kính vòng vô khuẩn của các hợp chất 2a-2h ...................................6
Bảng 1.4 Kết quả thử hoạt tính chống kí sinh trùng của các dẫn chất 5a-f ................9
Bảng 2.1 Danh mục các hóa chất..............................................................................18
Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị .................................................................19
Bảng 2.3 Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn........................................................22
Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp hóa học .........................................................................30
Bảng 3.2 Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tonc) của các chất ..................................30
Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) .....................................................31
Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng của các sản phẩm ................................32
Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất ...........................................33
Bảng 3.6 Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn ............................................................34

Bảng 3.7 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn chất III theo Nai SeangThaing .........42


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 CTCT của phân tử 2-mercaptobenzimidazol (2MBI) .................................2
Hình 1.2 Sự đồng phân hóa của 2MBI .......................................................................2
Hình 1.3 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của Krunal G. Desai và cộng sự .......3
Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất theo nghiên cứu của Sidram A. Nevade và
các cộng sự ..................................................................................................................6
Hình 1.5 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của M. S. Vedula và cộng sự ............7
Hình 1.6 CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Pu Xiang và các cộng sự .8
Hình 1.7. CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Hải và
cộng sự ........................................................................................................................8
Hình 1.8 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Ulf K. Junggren và
cộng sự ......................................................................................................................10
Hình 1.9 CTCT của các dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu của Y. C. Sung và cộng sự
...................................................................................................................................11
Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin
và kali ethylxantat .....................................................................................................12
Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI của Allan và Deacon từ o-phenylendiamin,
kali hydroxyd và carbon disulfid...............................................................................12
Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo H. Thakuria và cộng sự ...............................12
Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure
...................................................................................................................................13
Hình 1.14 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và cộng sự ..............13
Hình 1.15 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự ................13
Hình 1.16 Phản ứng tạo khung 2MBI từ arylcarbamothioyl cyanid và o-cloroanilin
...................................................................................................................................14
Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh .............................14

Hình 1.18 Sơ đồ phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
...................................................................................................................................14


Hình 1.19 Cơ chế phản ứng tạo ra dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Ki-Whan Chi và cộng sự .................15
Hình 1.20 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Anelia Ts. Mavrova và cộng sự .......15
Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Nai
SeangThaing ..............................................................................................................16
Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp của các chất IV, V, VI .....................................................24
Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp 2MBI ................................................................................25
Hình 3.3 Tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol............................25
Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất IV .............................................................................26
Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp chất V ...............................................................................27
Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp chất VI .............................................................................28
Hình 3.7 Kết quả đo phổ NOESY hợp chất IV ........................................................34


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Benzimidazol là một trong những khung hóa học với nhiều dẫn chất có nhiều
hoạt tính sinh học đáng chú ý. Một trong những nhóm dẫn chất quan trọng của khung
benzimidazol đó là 2-mercaptobenzimidazol. Nhiều công trình nghiên cứu đã cho
thấy tác dụng sinh học đa dạng và rất triển vọng như kháng khuẩn, kháng nấm [11],
[28], gây độc tế bào ung thư [2], [34], [35], chống viêm [15], [23], giảm đau [15], ức
chế bơm H+/K+-ATPase [18], [19],… Trên lâm sàng, rất nhiều hợp chất đã được ứng
dụng vào điều trị và đã cho thấy tác dụng tốt như: triclabendazol (trị sán), omeprazol
(giảm acid dạ dày), lansoprazol (giảm acid dạ dày),…
Chính vì vậy việc tiếp tục nghiên cứu, tổng hợp các hợp chất mới của 2mercaptobenzimidazol là một hướng nghiên cứu có tiềm năng lớn trong việc tìm ra
các phân tử có hoạt tính sinh học cao phát triển làm thuốc. Mặt khác việc nghiên cứu

các hợp chất N,S dialkyl hóa mà tiêu biểu là 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1b]thiazol đã cho thấy nhiều kết quả triển vọng [3]. Mặt khác chúng tôi nhận thấy các
dẫn chất nitro thường có hoạt tinh sinh học tốt như metronidazol,
nitrofurantoin,…Trên cơ sở đó, để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về
tổng hợp và thử tác dụng sinh học của nhóm dẫn chất quan trọng này, chúng tôi đã
thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn một số dẫn
chất mới của 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol” với các mục tiêu sau:
1.

Tổng

hợp

được

một

số

dẫn

chất

mới

của

2,3-

chất

2,3-

dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol;
2.

Thử

tác

dụng

kháng

khuẩn

của

một

số

dẫn

dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol tổng hợp được.


2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL

1.1.1. Cấu tạo của khung 2-mercaptobenzimidazol
2-Mercaptobenzimidazol (tên khoa học 1H-benzo[d]imidazol-2-thiol hoặc 2sulfanylbenzimidazol) là dẫn chất của benzimidazol, cấu tạo bởi khung benzimidazol
liên kết với nhóm thiol (SH) ở vị trí số 2 (xem hình 1.1)

Hình 1.1 CTCT của phân tử 2-mercaptobenzimidazol (2MBI)
Công thức phân tử: C7H6N2S.
Khối lượng phân tử: 150,2 đvC [25].
1.1.2. Tính chất hóa lý của 2MBI
Trong phân tử có nhóm thioamid (-N-C=S), nên nó được xem như là một hợp
chất thioamid, có khả năng phản ứng thế ở nguyên tử nitơ hoặc lưu huỳnh. Nó được
tồn tại ở 2 dạng đồng phân hỗ biến là thiol và thion, được biểu diễn dưới đây [7]:

Hình 1.2 Sự đồng phân hóa của 2MBI
Một số tính chất lý học của 2MBI:
-

Độ tan [21]:
 Kém tan trong nước: S < 0,1 g/100 mL ở 23,5oC.
 Tan tốt trong DMSO: S ≥ 10 g/100 mL ở 23,5oC
 Tan trong aceton: S=1-5 g/100 mL ở 23,5oC,
 Tan trong ethanol: S=0,1-1 g/100 mL ethanol 95% ở 23,5oC

-

Nhiệt độ nóng chảy: 300-305oC [25].

-

Cảm quan: Tinh thể hình phiến mỏng, có màu vàng nhạt hoặc màu trắng [25].

3

1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2MBI
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Năm 2006, Krunal G. Desai và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp và
thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm một số dẫn chất của 2MBI với β-lactam thông
qua cầu nối CO-NH có công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.3 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của Krunal G. Desai và cộng sự
Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn được trình bày trong bảng 1.1. Kết quả cho
thấy rằng tất cả các hợp chất tổng hợp được thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh.
Các hợp chất 1a, 1i và 1j cho thấy hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn rõ rệt so với các hợp
chất 1b-h. Trong đó, các hợp chất 1i và 1j thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đáng chú
ý trên Escherichia coli (ATCC 6538) khi so sánh với kháng sinh streptomycin.
Bảng 1.1 Đường kính vòng vô khuẩn của các chất 1a– 1f
Đường kính vòng vô khuẩn (mm)

1a

Vi khuẩn Gram (+)
Bacills substilis
Staphylococcus aureus
(ATCC 6633)
(ATCC 6538)
+++
++

Vi khuẩn Gram (-)
Escherchia coli

(ATCC 6538)
++

1b

++

++

++

1c

-

-

-

1d

++

++

++

1e

++

++

++

Hợp chất


4

1f

-

-

-

1g

++

++

++

1h

++

++

++

1i

++

+++

+++

1j

+

+

+++

++++
++++
Streptomycin + + + +
Đường kính vòng vô khuẩn (-) 6mm; (+) 6-15 mm; (+ +) 15-20 mm; (+ + +) 20-25
mm; (+ + + +) 25-30 mm
Mặt khác, các hợp chất 1a và 1i cho thấy hoạt tính mạnh trên Bacillus subtilis
(ATCC 6633) và Staphylococcus aureus (ATCC 6538) khi so sánh với streptomycin.
Hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn Gram dương của 1c, 1e và 1j yếu hơn
70% so với chất đối chiếu; tương tự với hoạt tính trên chủng vi khuẩn Gram âm của
1c và 1f. Nhìn chung, các hợp chất 1b, 1d, 1e, 1g và 1h cho thấy hoạt tính kháng

khuẩn trung bình trên các vi sinh vật được thử nghiệm.
Hoạt tính kháng nấm của các hợp chất đã tổng hợp được 1a-j được thử ở 4
nồng độ khác nhau (50, 100, 150, 200 µg/mL). Nồng độ ức chế tối thiểu của
fluconazole là (+ + + +) ở ≤ 50 µg / mL đối với tất cả các vi nấm.
Kết quả thử hoạt tính kháng nấm được trình bày ở bảng 1.2. Các hợp chất 1c
và 1f cho thấy hoạt tính tốt hơn các hợp chất còn lại khi thử trên Candida krusei (100
µg/mL) và Aspergillus niger (100 µg/mL). Các hợp chất 1e và 1j thể hiện hoạt tính
kháng nấm yếu khi thử trên Candida albicans và Aspergillus niger với MIC là 200
µg/mL. Nhìn chung, các hợp chất 1b, 1d, 1g và 1h cho thấy hoạt tính kháng nấm
trung bình trước tất cả các chủng vi nấm (150 µg/ml). Các hợp chất 1c, 1f và 1j cho
thấy hoạt tính trung bình trên Candida albicans (150 µg/mL), 1e, 1f và 1j cho thấy
hoạt tính trung bình với Candida krusei (150 µg/mL). Hợp chất 1c và 1e có hoạt tính
kháng nấm trung bình trên Aspergillus niger (150 µg/mL). Từ dữ liệu thu được có
thể thấy rằng một số hợp chất có hoạt tính kháng nấm đáng chú ý, tuy nhiên không
có hợp chất nào vượt trội so với các chất chuẩn dùng để so sánh trong thử nghiệm
này [11].


5

Bảng 1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu của các hợp chất 1a-1j

1a

Nồng độ ức chế tối thiểu (µg/mL)
Candida albicans
Candida krusei
Aspergillus niger
(ATCC 64550)
(ATCC 14243)

-

1b

++

++

++

1c

++

+++

++

1d

++

++

++

1e

+

++

++

1f

++

++

+++

1g

++

++

++

1h

++

++

++

1i

-

-

-

1j

++

++

+

Hợp chất

Flucanozole
++++
++++
++++
Nồng độ ức chế tối thiểu: 50 µg/mL = + + + +, 100 µg/mL = + + +, 150 µg/mL =
+ +, 200 µg/mL = +
Năm 2013, Sidram A. Nevade và cộng sự đã tổng hợp và thử hoạt tính kháng
khuẩn một số dẫn chất của 2MBI theo sơ đồ sau:


6

Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Sidram A.
Nevade và cộng sự

Hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm được thử nghiệm bằng phương pháp khuếch
tán trên thạch. Kết quả (bảng 1.3) cho thấy các hợp chất 2a, 2c, 2e thể hiện hoạt tính
khá tốt trên S. aureus và E. coli, trong khi các hợp chất 2b, 2f, 2g chỉ có hoạt tính
trung bình trên các chủng sinh vật tương tự. Các hợp chất đã tổng hợp cũng được thử
hoạt tính kháng nấm với Candida albicans, trong đó 2c, 2b, 2d cho thấy khả năng ức
chế khá tốt, trong đó 2a thể hiện hoạt tính kháng nấm với C. albicans tốt nhất khi so
sánh với ketoconazole [28].
Bảng 1.3 Đường kính vòng vô khuẩn của các hợp chất 2a-2h
Hợp chất

Đường kính vòng vô khuẩn (mm)
E. Coli

S. Aureus

C. Albicans

2a

15

13

18

2b

13

11

12

2c

17

16

14

2d

12

13

16

2e

13

17

09


7

2f

10

08

11

2g

08

11

12

2h

12

07

10

S

24

25

-

K

-

-

20

B

-

-

-

S – Ampicillin chuẩn; B – mẫu trắng (DMSO); K – Ketoconazole
Hoạt tính yếu: 6-8 mm; Hoạt tính trung bình: 9-11 mm; Hoạt tính tốt: 12-15 mm
1.2.2. Các tác dụng khác của các dẫn chất 2MBI
1.2.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2003, M. S. Vedula và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
styrylsulfon của 2MBI. Các dẫn chất tổng hợp được đem thử in-vitro trên các dòng
tế bào ung thư khác nhau.

Hình 1.5 CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của M. S. Vedula và cộng sự
Kết quả cho thấy hoạt tính khá mạnh của các dẫn chất khi thế halogen ở vị trí
para trên nhân thơm. Đặc biệt là dẫn chất 3d (R=R1= R3= H, R2= Br) với nhóm bromo
ở vị trí para trên nhân phenyl cho gía trị GI50 trung bình trên các dòng tế bào ung thư

được thử nghiệm là 8,5 µM và có hoạt tính tốt trên các dòng tế bào ung thư vú (MCF7), ung thư thần kinh (U-251), ung thư buồng trứng (PA1) và ung thư thận (A-498),
với giá trị GI50 lần lượt là 2,0; 0,35; 5,0; 3,0 µM. Hợp chất 3h cho giá trị GI50 < 5 µM
đối với nhiều dòng tế bào ung thư và có cả tác dụng ức chế dòng tế bào ung thư vú
kháng doxorubicin (MCF7/ADR) [34].


8

Năm 2012, Pu Xiang và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu một số dẫn chất
có chứa khung benzothiazole, benzimidazole và benzoxazole trong đó có dẫn chất
của 2MBI như hình 1.6. Chất này có khả năng ức chế tốt sự phát triển của tế bào ung
thư đại tràng HCT-116 với giá trị IC50 là 3,69 µM [35].

Hình 1.6 CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Pu Xiang và các cộng sự
Năm 2014, TS. Nguyễn Văn Hải và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác
dụng gây độc tế bào ung thư của 2 dẫn chất 2MBI (xem hình 1.7).

Hình 1.7. CTCT dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Hải và
cộng sự
Các chất thử (20 µL) pha trong DMSO 10% được đưa vào các giếng của khay
96 giếng để có nồng độ: 100; 20; 4 và 0,8 µg/mL. Chất đối chứng là ellipticin, sử
dụng ở các nồng độ: 10; 2; 0,4 và 0,08 µg/mL. Kết quả cho thấy 2 mẫu nghiên cứu
4a, 4b có hoạt tính khá mạnh trên dòng tế bào ung thư phổi (LU-1) với giá trị IC50
lần lượt là 10,80 và 10,65 µg/mL và dòng tế bào ung thư vú (MCF7) với giá trị IC50
lần lượt là 9,11 và 7,59 µg/mL [2].
1.2.2.2. Tác dụng chống ký sinh trùng
Trong lâm sàng, triclabendazol là dẫn chất của 2MBI đã được sử dụng rộng


9

rãi để làm thuốc điều trị sán lá gan, sán lá phổi [31].
Ngoài ra, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn chất
2MBI có tác dụng chống ký sinh trùng. Năm 2002, J. Valder, R. Cedillo và cộng sự
đã tổng hợp và nghiên cứu tác dụng chống lại các sinh vật đơn bào Giardia lamblia,
Entamoeba histolytica và sán Trichinella spiralis của 18 dẫn chất benzimidazol, trong
đó có 6 dẫn chất của 2MBI:

Hình 1.7 CTCT các dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu của J. Valder và cộng sự
Bảng 1.4 Kết quả thử hoạt tính chống kí sinh trùng của các dẫn chất 5a-f
IC50(µM)

Chất
5a
5b
5c
5d
5e
5f
Albendazol
Metronidazol

G. lamblia
0,040
0,045
0,081
0,005
0.078
0,227
0,037

1,22

E. histolytica
0,133
0,393
0,005
0,192
0,055
0,356
56,33
0,350

% giảm khả năng sống sót của
T. spiralis*
11
13
15
23
17
34
--

Chú thích:
*

: % giảm khả năng sống sót của ấu trùng T. spiralis sau 3 ngày của thời kì ủ

bệnh với nồng độ 3nM.
-

: không quan sát thấy sự giảm.

--

: không xác định được.
Kết quả đã cho thấy rằng tất cả 6 chất này đều có hoạt tính tốt hơn metronidazol

khi thử trên sinh vật đơn bào trong thử nghiệm. Khi thử trên G. lamblia, chất 5d có


10

tác dụng tốt hơn metronidazol 244 lần và albendazol 7,4 lần. Kết quả thử các chất 5a,
5b cho thấy tác dụng tương đương với albendazol. Điều này đã lưu ý về ảnh hưởng
của nhóm 2-mercapto trong các chất 5a, 5c và 5e, cho thấy rằng mức độ tác dụng như
nhau khi thế ở vị trí 5 và 6. Đối với E. histolytica, chất 5e có tác dụng hơn
metronidazol 70 lần. Ngược lại với tác dụng chống đơn bào, tác dụng chống giun sán
của các chất này chỉ ở mức trung bình, không có chất nào có tác dụng chống lại T.
spiralis tương đương albendazol. Tuy nhiên không có chất nào có tác dụng ức chế sự
tổng hợp tubulin [22].
1.2.2.3. Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống bài tiết dịch vị và
chống viêm loét dạ dày
Các dẫn chất của 2MBI vẫn được biết tới với nhiều thuốc sử dụng trong điều
trị với tác dụng ức chế bài tiết dịch vị, ức chế bơm proton H+/K+-ATPase và chống
loét dạ dày như: omerprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol,…
Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn
chất của 2MBI có tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống bài tiết dịch vị
và chống viêm loét dạ dày. Năm 1981, Ulf K. Junggren và các cộng sự đã tổng hợp
một số dẫn chất 2MBI có công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.8 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo nghiên cứu của Ulf K. Junggren và
cộng sự


11

Tất cả các dẫn chất này đều có tác dụng chống bài tiết dịch vị, trong đó có một
số dẫn chất nêu trên là có tác dụng khá mạnh (hiệu lực ức chế 95-100%) [19].
Năm 2001, Y. C. Sung và cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng ức chế bơm
proton H+/K+-ATPase của các hợp chất có chứa khung benzimidazol trong đó có một
số dẫn chất của 2MBI có công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.9 CTCT của các dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu của Y. C. Sung và cộng sự
Các hợp chất tổng hợp được thử nghiệm lâm sàng trên chuột để xác định tác
dụng của chúng đối với sự tiết acid dạ dày. Kết quả của thử nghiệm này cho thấy các
hợp chất này có tác dụng gần như tương đương với omeprazole [18].
Ngoài ra, trong nhiều năm gần đây, có rất nhiều các nghiên cứu đã cho thấy
tác dụng sinh học đa dạng của các dẫn chất 2MBI như điều trị rối loạn hệ thần kinh
trung ương (trầm cảm) [4], kháng histamin [26], chống dị ứng [17], [27], chống oxy
hóa [6], [9], chống viêm [15], [23], giảm đau [15]. Điều này cho thấy, dẫn chất của
2MBI là một nhóm chất có tác dụng sinh học đa dạng, cần được tiếp tục đi sâu nghiên
cứu để tìm kiếm các hợp chất mới có tiềm năng ứng dụng làm thuốc.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT KHUNG 2MBI
1.3.1. Tổng hợp 2MBI và các dẫn chất N,S-alkyl hóa
1.3.1.1. Tổng hợp khung 2MBI
1.3.1.1.1. Tổng hợp từ o-phenylendiamin
Năm 1950, J. A. VanAllan và B. D. Deacon đã nghiên cứu tổng hợp 2MBI từ
o-phenylendiamin và kali ethylxantat trong hỗn hợp dung môi ethanol – nước:

12

Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin
và kali ethylxantat
Hiệu suất phản ứng khoảng 84-86,5%, kali ethylxantat có thể được thay bằng
hỗn hợp kali hydroxyd và carbon disulfid với hiệu suất đạt được tương đương. Sản
phẩm được kết tinh lại trong ethanol 95% thu được khoảng 90% sản phẩm với nhiệt
độ nóng chảy không đổi [33].

Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI của Allan và Deacon từ o-phenylendiamin,
kali hydroxyd và carbon disulfid
Năm 2008, H. Thakuria và cộng sự nghiên cứu tổng hợp 2MBI và dẫn chất
thông qua phản ứng giữa o-phenylendiamin hoặc dẫn chất với amoni thiocyanat, xúc
tác là amoni clorid. Các chất phản ứng và xúc tác được nghiền ở nhiệt độ phòng cho
đến khi đồng nhất, sau đó hỗn hợp được nung nóng ở 140oC trong 1-3 giờ. Sau khi
phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng được rửa với nước lạnh và sản phẩm được kết
tinh lại trong ethanol [32].

Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo H. Thakuria và cộng sự
Khung 2MBI còn có thể được tổng hợp từ o-phenylendiamin bằng phản ứng
với thiophosgen trong dung môi cloroform [30] hoặc bằng phản ứng đun chảy với
thioure [13].


13

Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure
1.3.1.1.2. Tổng hợp từ các dẫn chất khác của benzimidazol
Năm 1965, D. Harrison và J. T. Ralph đưa ra quy trình tổng hợp 2MBI bằng
phản ứng giữa 2-clorobenzimidazol và thioure, tiến hành hồi lưu trong dung môi

ethanol [16].

Hình 1.14 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và cộng sự
Năm 2013, S.S. Rao và cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất của 2MBI,
theo đó, khung 2MBI có thể được tạo thành theo sơ đồ sau [29]:

Hình 1.15 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự
Khung 2MBI cũng có thể tạo ra từ phản ứng giữa o-phenylendiamin và dẫn
chất arylcarbamothiol cyanid trong dung môi DMF/TEA hoặc EtOH/TEA hoặc thu
được từ phản ứng đi từ nguyên liệu ban đầu là dẫn chất arylcarbamothioyl cyanid và
o-cloroanilin trong dioxan/TEA [12].


14

Hình 1.16 Sơ đồ phản ứng tạo khung 2MBI từ arylcarbamothioyl cyanid và ocloroanilin
1.3.1.1.3. Tổng hợp từ benzimidazol và lưu huỳnh
Khung 2MBI có thể được tổng hợp bằng cách đun chảy benzimidazol với lưu
huỳnh [14].

Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh
1.3.2. Tổng hợp các dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
1.3.2.1. Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
Phản ứng được tiến hành dựa trên phản ứng N,S-dialkyl hóa giữa 2mercaptobenzimidazol và dẫn xuất 1,2-dihaloethyl. Phản ứng xảy ra theo cơ chế ái
nhân lưỡng phân tử SN2 trong đó có khả năng ái nhân của –SH lớn hơn –NH [5].

Hình 1.18 Sơ đồ phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol
Năm 2002, Ki-Whan Chi và cộng sự đã nghiên cứu một số phản ứng giữa
perfluoro-2-methyl-2-pentene với tác nhân 1,3-binucleophilic. Trong đó đã tạo ra một
số dẫn chất chứa khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol [10].

15

Hình 1.19 Cơ chế phản ứng tạo ra dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Ki-Whan Chi và cộng sự
Ngoài ra, năm 2005, Anelia Ts. Mavrova và cộng sự đã nghiên cứu phản ứng
giữa dẫn chất của o-phenylendiamin với acid cloroacetic. Phản ứng xảy ra theo cơ
chế giai đoạn N-alkyl hóa trước rồi giai đoạn S-acyl hóa sau tạo ra sản phẩm [24].

Hình 1.20 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Anelia Ts. Mavrova và cộng sự
Năm 2015, tác giả Nai SeangThaing đã nghiên cứu phản ứng giữa 2MBI với
1,2-dicloroethan trong dung môi isopropanol. Sản phẩm thu được có cảm quan là
tinh thể màu trắng hoặc hơi vàng với hiệu suất 30,51% [3].