Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của 2((2phenoxyethyl)thio)1HBenzodimidazol
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.51 MB, 118 trang )
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
PHẠM VĂN HÙNG
MÃ SINH VIÊN: 1101259
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA
2-((2-PHENOXYETHYL)THIO)-1HBENZO[d]IMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2016
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
PHẠM VĂN HÙNG
MÃ SINH VIÊN: 1101259
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC
MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA
2-((2-PHENOXYETHYL)THIO)-1HBENZO[d]IMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. TS. Nguyễn Văn Hải
2. DS. Nguyễn Xuân Sang
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
- Trường Đại học Dược Hà Nội
HÀ NỘI - 2016
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành nhất
tới người thầy của tôi - TS. Nguyễn Văn Hải, người đã đồng hành cùng tôi vượt qua
khó khăn, ân cần quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi từ những
bước đi chập chững đầu tiên trên con đường nghiên cứu khoa học và trong suốt quãng
thời gian tôi thực hiện khóa luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn DS. Nguyễn Xuân Sang, người thầy thứ hai đã trực
tiếp hướng dẫn và dành nhiều sự quan tâm, động viên, khích lệ để tôi hoàn thành khóa
luận của mình.
Tôi cũng vô cùng biết ơn và xin được chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn
Đình Luyện và ThS. Nguyễn Văn Giang, hai thầy cũng đã luôn quan tâm sát sao,
cho tôi rất nhiều lời khuyên quý giá và nhiều bài học bổ ích cả trong công việc và
trong cuộc sống.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Ngọc Chiến, ThS. Phạm Thị
Hiền, ThS. Ngô Quang Trung, cùng tất cả các thầy cô, anh chị thuộc Phòng Phân
tích, Kiểm nghiệm và Tương đương sinh học, Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia và
CN. Phan Tiến Thành, Bộ môn Công nghiệp Dược đã hết sức nhiệt tình, tạo điều kiện
thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận. Tôi cũng xin được gửi lời
cảm ơn đến các cán bộ Phòng thí nghiệm Hóa dược và Bộ môn Hóa học vô cơ, Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Tôi xin cảm ơn các bạn bè của tôi đã luôn đồng hành cùng tôi trong suốt những
năm tháng học tập tại trường. Xin cảm ơn các bạn cùng thực hiện khóa luận tại phòng
thí nghiệm Tổng hợp hóa dược, Bộ môn Công nghiệp Dược đã luôn gắn bó, động viên,
giúp đỡ, chia sẻ cùng nhau trên con đường tìm tòi và khám phá kiến thức.
Cuối cùng, tôi xin dành sự biết ơn sâu sắc nhất tới bố mẹ tôi và tất cả những
người thân trong gia đình, những người đã luôn yêu thương, ủng hộ để tôi có được
ngày hôm nay!
Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Phạm Văn Hùng
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. 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 lý hóa của 2MBI .................................................................... 2
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2MBI ......... 2
1.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư ........................................................... 2
1.2.2. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ....................................................... 6
1.2.3. Tác dụng diệt ký sinh trùng ................................................................... 9
1.2.4. Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase ....................................... 11
1.2.5. Các tác dụng khác của dẫn chất 2MBI ................................................. 12
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP KHUNG 2MBI VÀ MỘT SỐ
DẪN CHẤT ..................................................................................................... 12
1.3.1. Tổng hợp khung 2MBI ....................................................................... 12
1.3.1.1. Tổng hợp từ o-phenylendiamin ..................................................... 12
1.3.1.2. Tổng hợp từ dẫn chất của benzimidazol ....................................... 13
1.3.1.3. Tổng hợp từ benzimidazol và lưu huỳnh ....................................... 14
1.3.2. Tổng hợp các dẫn chất kết hợp khung 2MBI với nhóm phenoxy ......... 15
1.3.2.1. Phản ứng O-alkyl hóa nhóm –OH phenol..................................... 15
1.3.2.2. Phản ứng S-alkyl hóa ................................................................... 16
1.3.2.3. Phản ứng thủy phân nhóm amid ................................................... 16
1.4. LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP HÓA HỌC VÀ THỬ TÁC DỤNG
SINH HỌC 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
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................... 20
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 20
2.3.1. Tổng hợp hóa học................................................................................ 20
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được .............................. 21
2.3.3. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được ..................................... 21
2.3.4. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các dẫn chất tổng hợp được. 21
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 1H-benzo[d]imidazol-2-thiol (IIa) ............................... 24
3.1.1.2. Tổng hợp 5-methyl-1H-benzo[d]imidazol-2-thiol (IIb)................. 25
3.1.1.3. Tổng hợp N-[4-(2-cloroethoxy)phenyl]acetamid (IV)................... 25
3.1.2. Tổng hợp các dẫn chất của 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol (Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, VIIb) ....................................... 27
3.1.2.1.
Tổng
hợp
2-((2-(4-acetamidophenoxy)ethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol (Va) .............................................................................. 27
3.1.2.2. Tổng hợp 2-((2-(4-acetamidophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol (Vb) .............................................................................. 28
3.1.2.3. Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol
dihydroclorid (VIa) .................................................................................. 29
3.1.2.4. Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol dihydroclorid (VIb) ...................................................... 29
3.1.2.5. Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol
(VIIa) ....................................................................................................... 30
3.1.2.6. Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol (VIIb) ........................................................................... 31
3.2. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT ................................................................ 32
3.3. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 33
3.3.1. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS)............................................... 33
3.3.2. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) ................................................ 34
3.3.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) ....... 35
3.3.4. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) ........... 37
3.4. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC ................................................................ 39
3.5. BÀN LUẬN ............................................................................................... 40
3.5.1. Về tổng hợp hóa học ........................................................................... 40
3.5.1.1. Về phản ứng ngưng tụ tạo khung 2MBI ........................................ 40
3.5.1.2. Về lựa chọn phương pháp xây dựng khung cấu trúc các sản phẩm lai
hóa giữa benzimidazol và phenoxy ........................................................... 41
3.5.1.3. Về phản ứng O-alkyl hóa tổng hợp N-[4-(2cloroethoxy)phenyl]acetamid (IV) ............................................................ 42
3.5.1.4. Về phản ứng S-alkyl hóa tổng hợp Va, Vb .................................... 43
3.5.1.5. Về phản ứng tổng hợp VIa, VIb, VIIa, VIIb ................................ 45
3.5.2. Về cấu trúc của sản phẩm .................................................................... 46
3.5.2.1. Cấu trúc các chất trung gian IIa, IIb, IV ..................................... 46
3.5.2.2. Cấu trúc sản phẩm Va .................................................................. 46
3.5.2.3. Cấu trúc sản phẩm VIIa............................................................... 48
3.5.2.4. Cấu trúc sản phẩm VIa ................................................................ 48
3.5.2.5. Cấu trúc sản phẩm Vb .................................................................. 51
3.5.2.6. Cấu trúc sản phẩm VIb ................................................................ 52
3.5.2.7. Cấu trúc sản phẩm VIIb............................................................... 52
3.5.3. Về hoạt tính sinh học........................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 57
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
δ
Độ chuyển dịch hóa học
͞νmax
Số sóng tương ứng với cực đại hấp thụ bức xạ hồng ngoại của dao động
hóa trị
1
H-NMR
13
Proton nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân proton)
C-NMR Carbon 13 nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân
carbon 13)
2MBI
2-mercaptobenzimidazol
CTCT
Công thức cấu tạo
CTPT
Công thức phân tử
DMF
N,N-Dimethylformamid
DMSO
Dimethyl sulfoxid
GI50
Growth inhibition of 50% (Nồng độ ức chế 50% sự phát triển)
h
Giờ
IC50
The half maximal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế 50%)
IR
Infrared (Bức xạ hồng ngoại)
KLPT
Khối lượng phân tử
m/z
Tỷ số giữa khối lượng và điện tích của các ion
MIC
Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)
MS
Mass spectrometry (Phổ khối lượng)
OD
Optical density (Mật độ quang học)
Rf
Retention factor (Hệ số lưu giữ)
S
Độ tan
SKLM
Sắc ký lớp mỏng
STT
Số thứ tự
THF
Tetrahydrofuran
to
Nhiệt độ
Tonc
Nhiệt độ nóng chảy
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Giá trị GI50 của các chất 1a - 1h trên các dòng tế bào ung thư (μM) ....... 3
Bảng 1.2 Giá trị IC50 của các dẫn chất 2a - 2e trên dòng tế bào ung thư đại tràng
(HCT-116) ............................................................................................................... 4
Bảng 1.3 Giá trị IC50 của các dẫn chất 3a - 3f trên dòng tế bào ung thư vú (MCF7)
và dòng tế bào ung thư phổi (LU1) .......................................................................... 5
Bảng 1.4 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo K. Anandarajagopal và cộng sự ........ 6
Bảng 1.5 Đường kính vòng vô khuẩn của các dẫn chất 4a - 4j đối với các chủng vi
sinh vật thử nghiệm ................................................................................................. 7
Bảng 1.6 Giá trị MIC cuả các dẫn chất 5a - 5m đối với các vi sinh vật thử nghiệm 8
Bảng 1.7 Giá trị IC50 của các dẫn chất 6a - 6n trên hai loại đơn bào thử nghiệm . 10
Bảng 1.8 CTCT của một số chất ức chế bơm proton H+/K+-ATPase ..................... 11
Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất ......................................................... 18
Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị .............................................................. 19
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian phản ứng O-alkyl hóa tổng hợp chất
IV .......................................................................................................................... 26
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát dung môi, nhiệt độ, thời gian, chất hoạt hóa và xúc tác
của phản ứng S-alkyl hóa tổng hợp chất Va .......................................................... 28
Bảng 3.3 Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học .......................................................... 31
Bảng 3.4 Giá trị Tonc và Rf của các chất tổng hợp được......................................... 32
Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) của các chất IIa, IIb, IV, Va, VIa,
VIIa, Vb, VIb, VIIb .............................................................................................. 33
Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) của các chất VIa, VIIa, VIb,
VIIb ...................................................................................................................... 34
Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất Va, VIa, VIIa, Vb, VIIb .. 36
Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất Va, VIa, Vb, VIIb ........... 38
Bảng 3.9 Giá trị IC50 của các dẫn chất Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, VIIb đối với dòng tế
bào ung thư vú (MCF7) ......................................................................................... 40
Bảng 3.10 So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của dẫn chất VIIa và VIa ...................... 50
Bảng 3.11 Giá trị IC50 và hoạt lực tương đối của một số dẫn chất mang công thức
chung 2-((phenoxyalkyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol .............................................. 56
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 CTCT của hợp chất 2-mercaptobenzimidazol (2MBI)............................... 2
Hình 1.2 Hai dạng tồn tại của 2MBI ....................................................................... 2
Hình 1.3 CTCT một số dẫn chất styryl sulfon của 2MBI theo M. S. Vedula và cộng
sự ............................................................................................................................ 3
Hình 1.4 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo S. J. Tangeda và A. Garlapati ........... 4
Hình 1.5 CTCT dẫn chất của 2MBI theo X. Pu và cộng sự...................................... 5
Hình 1.6 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo Bùi Thị Thu Hiền và Nguyễn Thị
Ngân ....................................................................................................................... 5
Hình 1.7 CTCT chung của các dẫn chất của 2MBI theo D. Joshi và K. Parikh ....... 7
Hình 1.8 CTCT của triclabendazol ......................................................................... 9
Hình 1.9 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo M. Andrzejewska và cộng sự ............. 9
Hình 1.10 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo S. Y. Cho và cộng sự...................... 11
Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ ophenylendiamin và kali ethyl xanthat ..................................................................... 12
Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ ophenylendiamin, carbon disulfid và kali hydroxyd ................................................. 13
Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và amoni thiocyanat .......... 13
Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc
thioure ................................................................................................................... 13
Hình 1.15 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và J. T. Ralph...... 14
Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất của 2MBI từ ceton tương ứng ........................ 14
Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự ................ 14
Hình 1.18 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh ............................. 14
Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp của các chất của 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol................................................................................................... 20
Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất IIa, IIb................................................................... 24
Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp chất IV .......................................................................... 25
Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp chất Va, Vb.................................................................... 27
Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất VIa, VIb................................................................. 29
Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp chất VIIa, VIIb.............................................................. 30
Hình 3.6 Hai con đường tổng hợp các dẫn chất của 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol................................................................................................... 41
Hình 3.7 Phản ứng đóng vòng nội phân tử khi thực hiện con đường I ................... 41
Hình 3.8 Các chiều hướng O-alkyl hóa có thể xảy ra ............................................ 42
Hình 3.9 Các chiều hướng phản ứng có thể xảy ra khi S-alkyl hóa ....................... 44
Hình 3.10 Tác dụng bất lợi của natri hydroxyd ..................................................... 45
Hình 3.11 Vai trò của kali iodid trong phản ứng S-alkyl hóa ................................ 45
Hình 3.12 CTCT của các dẫn chất 2-((4-phenoxybutyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol
theo Bùi Thị Thu Hiền và Nguyễn Thị Ngân .......................................................... 54
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Các
dẫn
chất
của
1H-benzo[d]imidazol-2-thiol
(còn
gọi
là
2-
mercaptobenzimidazol) là một trong những nhóm dẫn chất quan trọng của dị vòng
benzimidazol. Một số hoạt chất chứa cấu trúc 2-mercaptobenzimidazol đã được ứng
dụng trong lâm sàng làm thuốc điều trị bệnh là: triclabendazol (trị ký sinh trùng), các
thuốc ức chế bơm proton H+/K+-ATPase: omeprazol, lansoprazol, pantoprazol,
rabeprazol,… Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu trong những thập kỷ gần đây
tiếp tục chỉ ra các tác dụng sinh học đa dạng của các dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol,
điển hình như tác dụng kháng khuẩn [10], kháng nấm [10], chống virus [24], gây độc
tế bào ung thư [35], chống viêm [25], giảm đau [25], giảm tiết acid dịch vị [14], giảm
lipid máu và xơ vữa động mạch [22],… Trong số những tác dụng này, có một sự quan
tâm rất lớn của các nhà khoa học thế giới về việc tìm kiếm các dẫn chất có tác dụng
gây độc trên tế bào ung thư. Các dẫn chất tổng hợp được từ sự kết hợp của khung
2-mercaptobenzimidazol với nhóm phenoxy trong một số nghiên cứu gần đây cũng
cho thấy hoạt tính gây độc tế bào ung thư đáng chú ý [3], [5]. Chính vì vậy việc tiếp
tục nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất mới lai hóa giữa 2-mercaptobenzimidazol và
nhóm phenoxy là một hướng tiềm năng trong việc tìm kiếm các phân tử có hoạt tính
sinh học cao có thể phát triển làm thuốc, trong đó có nhóm thuốc điều trị ung thư.
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 thực hiện đề tài “Nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của 2-((2-phenoxyethyl)thio)1H-benzo[d]imidazol” với hai mục tiêu:
1. Tổng hợp một số dẫn chất của 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào ung thư của các dẫn chất tổng hợp được.
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL
1.1.1. Cấu tạo của khung 2-mercaptobenzimidazol
Hợp
chất
2-mercaptobenzimidazol
(2MBI)
có
tên
khoa
học
là:
1H-benzo[d]imidazol-2-thiol, là dẫn chất của dị vòng 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 hợp chất 2-mercaptobenzimidazol (2MBI)
Công thức phân tử: C7H6N2S.
Khối lượng mol: 150,20094 g [36].
1.1.2. Tính chất lý hóa của 2MBI
- Cảm quan: tinh thể hình phiến mỏng, không màu hoặc màu vàng nhạt.
- Độ tan:
+ Tan trong dung dịch acid mạnh và dung dịch kiềm mạnh.
+ Tan rất tốt trong DMSO: S ≥ 10 g/100 mL ở 23,5oC [21].
+ Tan tốt trong aceton: S=1-5 g/100 mL ở 23,5oC [21], ethanol: S=0,1-1 g/100
mL ethanol 95% ở 23,5oC [21].
+ Tan được trong dung môi hữu cơ như: methanol, ethyl acetat,…
+ Tan rất ít trong nước: S < 0,1 g/100 mL ở 23,5oC [21].
- Nhiệt độ nóng chảy: 302,8oC - 303,9oC [36].
- Đồng phân: 2MBI có thể tồn tại ở dạng thiol hoặc thion [8]:
Hình 1.2 Hai dạng tồn tại của 2MBI
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2MBI
1.2.1. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
3
Năm 2003, M. S. Vedula và cộng sự nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng gây
độc tế bào ung thư của một số dẫn chất styryl sulfon của 2MBI (xem hình 1.3).
Hình 1.3 CTCT một số dẫn chất styryl sulfon của 2MBI theo M. S. Vedula
và cộng sự
Các dẫn chất tổng hợp được được thử tác dụng gây độc tế bào in vitro trên các
dòng tế bào ung thư khác nhau, chất đối chứng dương sử dụng trong thử nghiệm là
FRI-20. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong bảng 1.1. Trong bảng có đưa thêm
giá trị GI50 của ellipticin theo F. M. Deane và cộng sự [15] để so sánh.
Bảng 1.1 Giá trị GI50 của các chất 1a - 1h trên các dòng tế bào ung thư (μM)
Hợp
Dòng tế bào ung thư
Thần
Đại
Buồng
Phổi
kinh
tràng
trứng
tiền liệt
MCF7
U251
HT29
H522
PA1
DU145
A498
Vú
chất
MCF7/
ADR
Tuyến
Thận
1a
80
70
70
10
90
30
40
90
1b
28
13
19
18
8
15
20
33
1c
29
16
15
15
17
15
28
10
1d
8
2
0,35
15
10
5
10
3
1e
18
4,5
8
20
0,06
12
12
100
1f
100
100
100
40
100
100
100
--
1g
100
100
--
30
20
100
25
12
1h
FRI
-20
E*
0,35
0,3
--
3,5
5
2
10
5
80
--
9
--
10
--
6
9
44 ± 7
88 ± 1
Chú thích: E*: ellipticin; --: không được thử nghiệm.
6±7
4
Kết quả cho thấy các dẫn chất được thử nghiệm đều có hoạt lực từ trung bình
đến mạnh, một số dẫn chất có hoạt lực mạnh hơn chất đối chứng dương FRI-20 trên
một số dòng tế bào. Hợp chất 1d cho giá trị GI50 trung bình trên các dòng tế bào ung
thư được thử nghiệm là 8,5 μM và có hoạt tính rõ ràng trên các dòng tế bào ung thư
vú (MCF7), ung thư thần kinh (U251), ung thư buồng trứng (PA1) và ung thư thận
(A498), giá trị GI50 tương ứng lần lượt là 2,0; 0,35; 5,0 và 3,0 μM. Hợp chất 1h cho
giá trị GI50 dưới 5 μM đối với nhiều dòng tế bào ung thư và còn có cả tác dụng ức chế
trên dòng tế bào ung thư vú kháng doxorubicin (MCF7/ADR) [35].
Năm 2010, S. J. Tangeda và A. Garlapati tiến hành nghiên cứu tổng hợp và thử
hoạt tính gây độc tế bào ung thư của một số dẫn chất của 2MBI (xem hình 1.4).
Hình 1.4 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo S. J. Tangeda và A. Garlapati
Thử nghiệm được thực hiện trên tế bào ung thư đại tràng (HCT-116) với chất
đối chứng dương là 5-fluorouracil. Các dẫn chất được tổng hợp đều có hoạt lực đáng
chú ý, trong đó dẫn chất 2b có hoạt lực mạnh nhất. Kết quả cụ thể như sau [31]:
Bảng 1.2 Giá trị IC50 của các dẫn chất 2a - 2e trên dòng tế bào ung thư đại tràng
(HCT-116)
Hợp chất
2a
2b
2c
2d
2e
5-fluorouracil
IC50 (μM)
38,04
17,61
36,23
45,27
34,56
3,03
Năm 2012, X. Pu và cộng sự tiến hành nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính
chống ung thư của một số dẫn chất trong đó có dẫn chất của 2MBI (xem hình 1.5).
Chất này được thử tác dụng ức chế sự nhân lên của dòng tế bào ung thư gan (HepG2)
và ung thư đại tràng (HCT-116), giá trị IC50 thu được lần lượt là 14,60 μM và 3,69 μM
[27].
5
Hình 1.5 CTCT dẫn chất của 2MBI theo X. Pu và cộng sự
Tác giả Bùi Thị Thu Hiền năm 2014 [3] và tác giả Nguyễn Thị Ngân năm 2015
[5] đã nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư của một số dẫn
chất lai hóa giữa khung 2MBI với nhóm phenoxy trên dòng tế bào ung thư vú (MCF7)
và dòng tế bào ung thư phổi (LU1).
Hình 1.6 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo Bùi Thị Thu Hiền và Nguyễn Thị Ngân
Chất đối chứng dương được sử dụng là ellipticin, các dẫn chất được tổng hợp
có hoạt lực tương đối khả quan trên hai dòng tế bào ung thư. Kết quả cụ thể được trình
bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3 Giá trị IC50 của các dẫn chất 3a - 3f trên dòng tế bào ung thư vú (MCF7)
và dòng tế bào ung thư phổi (LU1)
Dòng tế bào ung thư
Hợp chất
MCF7
LU1
IC50 (µg/mL)
IC50 (µM)
IC50 (µg/mL)
IC50 (µM)
3a
9,11
23,58
10,80
27,95
3b
7,59
18,96
10,65
26,60
Ellipticin
0,27
1,09
0,53
2,14
3c
13,60
38,16
16,70
46,86
3d
15,60
42,11
25,60
69,10
3e
64,17
187,41
114,70
334,98
3f
32,20
90,34
> 128,00
> 359,12
Ellipticin
0,53
2,15
0,45
1,83
6
1.2.2. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Năm 2010, K. Anandarajagopal và cộng sự tiến hành nghiên cứu tổng hợp và
thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất của 2MBI có công thức cấu
tạo như sau (xem bảng 1.4):
Bảng 1.4 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo K. Anandarajagopal và cộng sự
CTCT chung:
Nhóm
4a
4b
4c
4d
4e
4f
4g
4h
4i
4j
Các dẫn chất 4a - 4j được đánh giá hoạt lực kháng khuẩn, kháng nấm bằng
phương pháp khuếch tán. Hoạt lực kháng khuẩn được đánh giá trên bốn vi khuẩn là
S. aureus, S. pyogenes, E. coli và K. aerogenes với chất đối chứng dương là amikacin.
Hoạt lực kháng nấm được đánh giá trên vi nấm C. albicans với chất đối chứng dương
là ketoconazol. Nồng độ của các chất thử và chất đối chứng dương đều là 10 μg/mL.
Kết quả cho thấy cả 10 dẫn chất được tổng hợp đều thể hiện hoạt tính kháng tất cả các
vi khuẩn, vi nấm trong thử nghiệm và có hoạt lực ở mức độ trung bình. Kết quả cụ thể
được thể hiện trong bảng 1.5 [10].
7
Bảng 1.5 Đường kính vòng vô khuẩn của các dẫn chất 4a - 4j đối với các chủng
vi sinh vật thử nghiệm
Đường kính vòng vô khuẩn (mm)
Hợp chất
Vi khuẩn
Vi khuẩn
gram dương
gram âm
S. aureus
S.
pyogenes
E. coli
Vi nấm
K.
C.
aerogenes
albicans
4a
18
15
13
14
12
4b
18
14
15
16
10
4c
16
17
16
14
14
4d
18
13
12
15
16
4e
15
11
13
18
12
4f
16
14
11
14
11
4g
14
12
12
16
12
4h
13
9
14
16
12
4i
15
15
16
13
10
4j
11
12
15
13
9
Amikacin
23
19
22
18
Ketoconazol
20
Năm 2013, D. Joshi và K. Parikh nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng
khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất của 2MBI có công thức cấu tạo như sau (xem
hình 1.7).
Hình 1.7 CTCT chung của các dẫn chất của 2MBI theo D. Joshi và K. Parikh
Các dẫn chất 5a - 5m được đánh giá hoạt lực bằng phương pháp pha loãng ở
các nồng độ 1000; 500; 250; 125; 62,5; 31,25; 15,62 và 7,8 μg/mL. Hoạt lực kháng
khuẩn được đánh giá trên bốn vi khuẩn là S. aureus, E. faecalis, E. coli và
8
P. aeruginosa với chất đối chứng dương là ciprofloxacin. Hoạt lực kháng nấm được
đánh giá trên hai vi nấm là C. albicans và A. niger với chất đối chứng dương là
fluconazol. Kết quả cụ thể như sau:
Bảng 1.6 Giá trị MIC cuả các dẫn chất 5a - 5m đối với các vi sinh vật thử nghiệm
Hợp
Nhóm
Vi khuẩn
MIC (μg/mL)
Vi khuẩn
gram dương
gram âm
Vi nấm
thế
chất
R
S. aureus
E.
faecalis
E. coli
P.
C.
aeruginosa
albicans
A. niger
5a
3-NO2
250
250
125
62,5
250
250
5b
4-NO2
125
250
125
62,5
125
250
5c
3-Cl
125
125
125
62,5
125
250
5d
3-F, 4-Cl
125
125
62,5
62,5
125
250
5e
-H
125
125
62,5
125
125
125
5f
4-F
125
250
62,5
125
125
125
5g
2-OCH3
31,25
125
62,5
125
250
125
5h
3-CH3
250
250
125
250
250
250
5i
3-OCH3
62,5
125
125
62,5
250
250
5j
2-NO2
62,5
125
62,5
125
250
250
5k
2-CH3
125
125
62,5
125
125
125
5l
4-CH3
250
250
62,5
125
250
250
5m
3-CF3
250
250
62,5
125
250
125
62,5
125
125
125
125
62,5
Ciprofloxacin
Fluconazol
Khi đánh giá hoạt lực kháng nấm, các chất thử đều có hoạt lực yếu hơn chất đối
chứng dương trên vi nấm A. niger. Đối với C. albicans, các hợp chất 5b, 5c, 5d, 5e,
5f, 5k thể hiện hoạt lực tương đương với chất đối chứng dương, các dẫn chất còn lại
có hoạt lực yếu hơn.
9
Khi đánh giá hoạt lực kháng khuẩn trên vi khuẩn S. aureus, hợp chất 5i và 5j
có hoạt lực tương đương với chất đối chứng dương, hợp chất 5g cho thấy hoạt lực
mạnh hơn chất đối chứng dương, các hợp chất còn lại có hoạt lực kém hơn với giá trị
MIC cao hơn MIC của chất đối chứng dương. Trên E. faecalis, có tới 7 trong tổng số
13 dẫn chất là 5c, 5d, 5e, 5g, 5i, 5j, 5k có hoạt lực tương đương với chất đối chứng
dương. Khi đánh giá hoạt lực trên vi khuẩn gram âm, các chất thử cho kết quả rất khả
quan, tất cả các dẫn chất đều cho thấy hoạt lực mạnh trên cả hai vi khuẩn E. coli và
P. aeruginosa. Ngoại trừ dẫn chất 5h, tất cả các dẫn chất còn lại đều có MIC tương
đương hoặc nhỏ hơn MIC của chất đối chứng dương trên cả hai vi khuẩn gram âm
được thử nghiệm [20].
1.2.3. Tác dụng diệt ký sinh trùng
Trong số các dẫn chất của 2MBI, triclabendazol là hợp chất đã được sử dụng
trong thực tế lâm sàng làm thuốc điều trị nhiễm sán lá gan và sán lá phổi [30].
Hình 1.8 CTCT của triclabendazol
Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu khác vẫn tiếp tục tìm kiếm các dẫn
chất mới của 2MBI có tác dụng diệt ký sinh trùng. Năm 2004, M. Andrzejewska và
cộng sự nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng chống đơn bào của một số dẫn chất có
cấu tạo như sau:
Hình 1.9 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo M. Andrzejewska và cộng sự
10
Thử nghiệm được tiến hành trên hai loại đơn bào là G. intestinalis và
T. vaginalis. Hai chất đối chứng dương được sử dụng là albendazol và metronidazol.
Kết quả giá trị IC50 của các chất như sau:
Bảng 1.7 Giá trị IC50 của các dẫn chất 6a - 6n trên hai loại đơn bào thử nghiệm
Hợp chất
IC50 (μg/mL)
G. intestinalis
T. vaginalis
6a
0,010
0,182
6b
0,037
0,052
6c
0,006
0,021
6d
0,011
0,116
6e
0,006
0,013
6f
0,014
0,012
6g
0,022
0,026
6h
0,008
0,004
6i
0,018
0,024
6j
0,053
0,0085
6k
0,013
0,017
6l
0,025
0,025
6m
0,030
0,004
6n
0,017
0,0015
Albendazol
0,010
0,422
Metronidazol
0,210
0,037
Trên G. intestinalis, tất cả các chất thử đều có tác dụng mạnh hơn metronidazol.
Khi so sánh với albendazol, các hợp chất 6a, 6c, 6d, 6e, 6f, 6h, 6i, 6k, 6n có tác dụng
gần tương đương, các hợp chất còn lại có tác dụng kém hơn albendazol. Đối với
T. vaginalis, các hợp chất 6c, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 6j, 6k, 6l, 6m, 6n có tác dụng mạnh
hơn cả hai chất đối chứng dương, ba hợp chất còn lại là 6a, 6b, 6d có tác dụng yếu
hơn metronidazol nhưng mạnh hơn albendazol. Trong số các hợp chất được thử
11
nghiệm, ba hợp chất 6c, 6e, 6h có hoạt lực mạnh hơn cả albendazol lẫn metronidazol
trên cả hai chủng đơn bào thử nghiệm [11].
1.2.4. Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase
Trong số các dẫn chất của 2MBI, các chất ức chế bơm proton là nhóm thuốc
được sử dụng rất phổ biến. Năm 1988, hoạt chất đầu tiên trong nhóm được đưa ra thị
trường là omeprazol. Đến nay, nhóm thuốc này với tác dụng ức chế không hồi phục
bơm proton H+/K+-ATPase là một nhóm thuốc có vai trò quan trọng trong điều trị viêm
loét dạ dày - tá tràng, hội chứng hồi lưu dạ dày - thực quản, hội chứng Zollinger Ellison,…
Bảng 1.8 CTCT của một số chất ức chế bơm proton H+/K+-ATPase
CTCT chung
Nhóm thế
Hoạt chất
R1
R2
R3
R4
Omeprazol
-OCH3
-CH3
-CH3
-CH3
Lansoprazol
-H
-CH3
-CH2CF3
-H
Pantoprazol
-OCHF2
-OCH3
-CH3
-H
Rabeprazol
-H
-CH3
-[CH2]3OCH3
-H
Bước sang thế kỷ 21, các nhà khoa học trên thế giới tiếp tục tìm kiếm các hợp
chất khác có tác dụng ức chế H+/K+-ATPase. Năm 2001, S. Y. Cho và cộng sự nghiên
cứu tổng hợp và thử tác dụng ức chế bơm proton của một số dẫn chất 2MBI có công
thức cấu tạo chung như sau (xem hình 1.10):
Hình 1.10 CTCT các dẫn chất của 2MBI theo S. Y. Cho và cộng sự
12
Các chất này đều có mức độ ức chế bài tiết acid tương tự omeprazol, thể tích
dịch vị và nồng độ acid trong dịch vị đều giảm [14].
1.2.5. Các tác dụng khác của dẫn chất 2MBI
Bên cạnh những tác dụng được liệt kê ở trên, rất nhiều công trình nghiên cứu
đã chỉ ra các tác dụng khác của các dẫn chất của 2MBI, như tác dụng chống viêm [25],
giảm đau [25], chống virus [24], chống co giật [9], giảm lo âu [30], ức chế enzym
COX [26], giảm lipid máu và giảm xơ vữa động mạch [22], ức chế cytocrom P450
[17],... Điều này cho thấy dẫn chất của 2MBI là một nhóm chất có nhiều tác dụng 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. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP KHUNG 2MBI VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT
1.3.1. Tổng hợp khung 2MBI
1.3.1.1. Tổng hợp từ o-phenylendiamin
Năm 1950, J. A. VanAllan và B. D. Deacon nghiên cứu tổng hợp 2MBI từ
o-phenylendiamin và kali ethyl xanthat trong hỗn hợp dung môi ethanol - nước, phản
ứng được tiến hành tại nhiệt độ sôi của dung môi. Hỗn hợp phản ứng sau đó được tẩy
màu bằng than hoạt tính và acid hóa bằng acid acetic, 2MBI sẽ kết tinh tạo thành những
tinh thể sáng lấp lánh.
Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ
o-phenylendiamin và kali ethyl xanthat
Với lượng các chất phản ứng ban đầu là 0,30 mol o-phenylendiamin và 0,33
mol kali ethyl xanthat, phản ứng cho hiệu suất 84,0 - 86,5%. Kali ethyl xanthat có thể
được thay bằng hỗn hợp kali hydroxyd và carbon disulfid với hiệu suất đạt được tương
đương.
13
Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J. A. VanAllan và B. D. Deacon từ
o-phenylendiamin, carbon disulfid và kali hydroxyd
Sản phẩm có thể được kết tinh lại trong dung dịch ethanol 95%, thu được
khoảng 90% sản phẩm với nhiệt độ nóng chảy không thay đổi [34].
Năm 2008, H. Thakuria và G. Das 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 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và amoni thiocyanat
Khung 2MBI còn có thể được tổng hợp từ o-phenylendiamin bằng phản ứng
với thiophosgen trong dung môi cloroform [29] hoặc bằng cách đun chảy với thioure
[16].
Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin và thiophosgen hoặc thioure
1.3.1.2. Tổng hợp từ dẫn chất 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 trong dung môi ethanol tại
nhiệt độ sôi của dung môi [19].
14
Hình 1.15 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D. Harrison và J. T. Ralph
Dẫn chất có nhóm thế methyl trên khung 2MBI có thể được tổng hợp từ ceton
tương ứng bằng phản ứng với carbon disulfid, sử dụng xúc tác có tính base [33].
Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất của 2MBI từ ceton tương ứng
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 như sau [28]:
Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI và dẫn chất theo S. S. Rao và cộng sự
Phương pháp này cho thấy mối liên hệ giữa các tiền chất có thể sử dụng để tổng
hợp 2MBI, đồng thời cũng là một trong số các gợi ý để tổng hợp các dẫn chất thế chọn
lọc vào vị trí nguyên tử nitơ.
1.3.1.3. Tổng hợp từ benzimidazol và lưu huỳnh
Khung 2MBI còn có thể được tổng hợp bằng cách đun chảy benzimidazol với
lưu huỳnh ở 210 - 260oC [18].
Hình 1.18 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol và lưu huỳnh
