Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng gây độc tế bào một số dẫn chất mới lai hóa khung benzimidazol và 1,3,4oxadiazol

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

HỒ NGỌC PHÚ
MÃ SINH VIÊN: 1101410

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
GÂY ĐỘC TẾ BÀO MỘT SỐ DẪN
CHẤT MỚI
LAI HÓA KHUNG BENZIMIDAZOL VÀ
1,3,4-OXADIAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2016


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

HỒ NGỌC PHÚ
MÃ SINH VIÊN: 1101410

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG
GÂY ĐỘC TẾ BÀO MỘT SỐ DẪN
CHẤT MỚI
LAI HÓA KHUNG BENZIMIDAZOL
VÀ 1,3,4-OXADIAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS. TS Nguyễn Đình Luyện
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
Trải qua thời gian dài làm việc tại phòng nghiên cứu Tổng hợp Hóa Dược,
Trường Đại học Dược Hà Nội, với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo và bạn bè,
tôi đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC
DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ
OXADIAZOL”.
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện và
DS. Nguyễn Xuân Sang đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều
kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu tại bộ môn Công Nghiệp Dược.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Văn Hải và Ths.
Nguyễn Văn Giang, hai thầy cũng đã luôn quan tâm sát sao và có những hướng
dẫn quan trọng trong suốt quá trình làm nghiên cứu tại bộ môn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ths. Phạm Thị Hiền, ThS. Ngô Quang Trung vì
đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi cũng đã nhận được nhiều sự giúp đỡ
từ các anh chị bên Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia, Khoa Hóa học - Trường
Đại học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và Phòng Công Nghệ Sinh học, Viện
Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng toàn thể

các thầy giáo cô giáo đã dạy dỗ tôi trong suốt 5 năm học vừa qua.
Lời cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đặc biệt là các
bạn cùng nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược – Bộ Môn Công
Nghiệp Dược đã gắn bó, động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu này.
Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Hồ Ngọc Phú


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 2
1.1.

Khái quát về benzimidazol ............................................................................. 2

1.2.

Tổng quan về tác dụng sinh học của các dẫn chất lai hóa Benzimidazol

và Oxadiazol .............................................................................................................. 4
1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ............................................................ 4
1.2.2. Tác dụng kháng ung thư: ........................................................................... 7
1.2.3. Tác dụng chống viêm: ..............................................................................10
1.2.4. Tác dụng chống oxi hóa ............................................................................12

1.3.

Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol ......14
1.3.1. Đóng vòng tạo nhân 1H-benzimidazol và các dẫn chất ..............................14
1.3.1.1. Đi từ o-phenyldiamin ..........................................................................15
1.3.1.2. Đi từ o-aminoazo ................................................................................16
1.3.1.3. Các tác nhân khác ...............................................................................16
1.3.2. Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol ...................................................16
1.3.2.1. Phản ứng loại H2O của diacyhydrazin .................................................16
1.3.2.2. Phản ứng oxy hóa đóng vòng từ N-acylhydrazon ................................16
1.3.2.3. Đóng vòng oxadiazol bằng phản ứng giữa acylhydrazid và carbon
disulfid ............................................................................................................17
1.3.2.4. Các phương pháp tổng hợp khác .........................................................17
1.3.3. Phản ứng alkyl hóa ...................................................................................17

1.4.

Lựa chọn hướng tổng hợp 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 ..................................................................................21
2.3.1. Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ...............................................21
2.3.2. Xác định cấu trúc .......................................................................................22
2.3.3. Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư .........................................................22
2.3.3.1. Mẫu nghiên cứu ..................................................................................22
2.3.3.2. Hóa chất ..............................................................................................22

2.3.3.3. Các dòng tế bào ung thư ......................................................................23
2.3.3.4. Phương pháp tiến hành Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào
(cytotoxic assay) ..............................................................................................23
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................ 25
3.1. Tổng hợp hóa học ..............................................................................................25
3.1.1. Tổng hợp 2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol (1) ...............................................26
3.1.2. Tổng hợp Ethyl 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) ...............27
3.1.3. Tổng hợp 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) ............28
3.1.4.

Tổng hợp

1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-ethyl-1H-

benzo[d]imidazol (4) ...........................................................................................29
3.1.5. Tổng hợp Ethyl-2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio)acetat (4a) ..................................................................30
3.1.6. Tổng hợp 2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4oxadiazol-2-yl]thio)acetamid (4b) .......................................................................31
3.2. Kiểm tra độ tinh khiết .......................................................................................32
3.3. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được.................................................33
3.3.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) ......................................................33
3.3.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) .....................................................34


3.3.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) .............34
3.3.4. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) .................36
3.4. Thử tác dụng sinh học ....................................................................................... 38
3.5. Bàn luận .............................................................................................................38
3.5.1. Về tổng hợp hóa học ..................................................................................38
3.5.2. Về cấu trúc phân tử ....................................................................................41
3.5.3. Về thử hoạt tính sinh học ...........................................................................44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 45


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu, viết tắt

Chú thích

1

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic

H-NMR

resonance)
AcOH

Acid acetic

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

13

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (Carbon nuclear magnetic

C-NMR

resonance)
DMF

Dimethylformamid

DMSO

Dimethyl sulfoxid

ECA

Ethylcloroacetat

EtOH

Ethanol

G

Gam

GP

Phần trăm tăng trưởng (Growth percent)

GI50

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

H

Giờ

IC50

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

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)

KLPT

Khối lượng phân tử

LU-1

Dòng tế bào ung thư phổi

MeOH

Methanol

MIC

Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration)

MS

Phổ khối (Mass spectrometry)

MCF7

Dòng tế bào ung thư vú

n-BuOH

n-Butanol


Rf

Hệ số lưu giữ (Retention factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

T0nc

Nhiệt độ nóng chảy


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Danh mục các dung môi, hóa chất .............................................................18
Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị, dụng cụ ..................................................................19

Bảng 2.3. Công thức các chất dự kiến tổng hợp được.................................................20
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp hóa học ..........................................................................32
Bảng 3.2. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (t°nc) của 6 chất trong nghiên cứu............32
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 4, 4b, 4c .........................................33
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ khối lượng của 4a, 4b, 4c ........................................34
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) của 3
chất 4, 4a, 4b.......................................................................................................35
Bảng 3.6. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của 4,4a, 4b ................36
Bảng 3.7. Thử tác dụng sinh học ................................................................................38
Bảng 3.8. So sánh độ chuyển dịch δ giữa các Hydro ở 2 chất 4 và 4a ........................42


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol ....................................................... 2
Hình 1.2. Một số thuốc đã được tổng hợp là dẫn chất của benzimidazol ................. 3
Hình 1.3. Cấu trúc vòng oxadiazol .......................................................................... 3
Hình 1.4. Các thuốc là dẫn chất của oxadiazol ....................................................... 4
Hình 1.5. Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari ................ 4
Hình 1.6. Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel ....................................... 5
Hình 1.7. Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin .... 6
Hình 1.8. Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của N.C. Desai...................................................... 7
Hình 1.9. Công thức cấu tạo của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Salahuddin ..................................................... 8
Hình 1.10. Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol được tổng hợp trong
nghiên cứu của Asif Husain .............................................................................. 9
Hình 1.11. Các dẫn chất được tổng hợp trong nghiên cứu của Rajasekaran ......... 10
Hình 1.12. Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của .... 11
Hình 1.13. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất Benzimidazol trong nghiên cứu của AyhanKılcıgil ........................................................................................................... 13
Hình 1.14. Các dẫn chất được tổng hợp trong nghiên cứu của Ayhan-Kılcıgil ...... 14

Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất lai hóa giữa 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4oxadiazol ........................................................................................................ 25
Hình 3.2. Sơ đồ tổng hợp 2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol (1) .................................. 26
Hình 3.3. Sơ đồtổng hợp ethyl 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) .... 27
Hình 3.4. Sơ đồ tổng hợp 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 28
Hình 3.5. Sơ đồ tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-ethyl (4)
....................................................................................................................... 29
Hình 3.6. Sơ đồ tổng hợp Ethyl-2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio)acetat (4a) .............................................................. 30
Hình 3.7. Sơ đồ tổng hợp 2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4oxadiazol-2-yl]thio)acetamid (4b) .................................................................. 31
Hình 3.8. Cơ chế phản ứng ngưng tụ giữa o-phenyldiamin với acid propionic ...... 39


Hình 3.9. Cơ chế phản ứng tạo vòng Oxadiazol .................................................... 40
Hình 3.10. Sự chuyển dạng hỗ biến của hợp chất 4 ............................................... 40
Hình 3.11. Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 4a ...................................................... 41
Hình 3.12. Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 4b ...................................................... 41


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội phát triển, con người ngày càng quan tâm đến vấn đề chăm sóc sức
khỏe thì vai trò của ngành y dược ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống, nhu
cầu sử dụng thuốc trong phòng ngừa và chữa trị ngày càng lớn. Là một nước đang
phát triển, Việt Nam tuy đã đạt được nhiều thành tựu tích cực trong cải thiện việc
khám chữa bệnh cho người dân, nhưng vẫn còn gặp phải nhiều khó khăn, mức sống
bình quân thấp, khả năng chi trả cho y tế còn hạn chế, trong khi giá thuốc nhập khẩu
lại cao gấp hàng chục lần so với mặt bằng chung ở trong nước. Tất cả những điều
này đòi hỏi ngành Dược trong nước phải tự mình sản xuất và cung ứng các loại
thuốc mới để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng chữa bệnh cho người dân.
Vì vậy, việc tìm kiếm thuốc mới là rất cần thiết. Hướng nghiên cứu và phát triển

thuốc mới dựa vào thuốc sẵn có hoặc các chất có tác dụng sinh học đang chiếm một
tỉ lệ chủ yếu trong ngành tổng hợp hóa dược.
Benzimidazol và oxadiazol là hai dị vòng đã và đang thu hút nhiều nhà khoa
học trên khắp thế giới tiến hành nghiên cứu. Từ hai dị vòng này, rất nhiều các dẫn
chất đã được tổng hợp và cho thấy các tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn,
kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật…[13,25].
Với những triển vọng khả quan đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu
tổng hợp và thử tác dụng gây độc tế bào một số dẫn chất mới lai hóa khung
benzimidazol và 1,3,4-oxadiazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp một số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4oxadiazol.
2. Thử tác dụng gây độc tế bào của các chất tổng hợp được.


2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 . Khái quát về benzimidazol
Benzimidazol là một hợp chất hữu cơ thơm dị vòng. Nó là một mang dược
tính quan trọng và là một cấu trúc đặc biệt trong hóa dược. Hợp chất này làbicyclic
trong tự nhiên trong đó bao gồm sự hợp nhất của nhân benzen và nhân imidazol.

Hình 1.1. Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol
Hợp chất benzimidazol nổi bật nhất trong tự nhiên là N-ribosyl
dimethylbenzimidazol, mà được dùng như một phối tử cho coban Vitamin B12.
Benzimidazol đã thu hút sự nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thể giới để
đánh giá tiềm năng trị bệnh của nó. Vì vậy benzimidazol là hạt nhân có vai trò quan
trọng trong quá trình phát triển thuốc [29].
Năm 1990, nhiều dẫn chất của benzimidazol đã được tổng hợp với sự thay
thế của flo, propylen, tetrahydroquinolin với kết quả là những hợp chất tăng sự ổn
định, tác dụng sinh học. Nó cũng cho thấy rằng sự thay thế trên pyridin bởi nhóm

cho điện tử làm tăng tác dụng sinh học. Năm 1991, dẫn chất benzimidazol được
tổng hợp ở vị trí N-H của benzimidazol bởi nhóm cho điện tử bằng sự thế propyl,
acetamid, thio , thiazol-amino, tetramethyl piperidin trên pyridin với kết quả cho tác
dụng chống loét tốt.
Do sự tương đồng với cấu trúc của purin, khả năng kháng khuẩn của
benzimidazol được giải thích bởi sự cạnh tranh với purin, kết quả là ức chế sự tổng
hợp acid nucleic và protein của vi khuẩn.
Một số oxadiazol-1H-benzo[d]imidazol khác cũng được nghiên cứu có hoạt
lực kháng khuẩn, kháng nấm [28, 29].


3

BENZIMIDAZOL

Thuốc kháng
Histamin

Artemizol

Thuốc ức chế
bơm Proton

Thuốc trợ
tim

Omeprazol

Thuốc trị
giun sán

Pimobenden

Thuốc
kháng virus

Lobendazo
l

Lansoprazol

Mebendazol

Pantoprazol

Oxibendazol

Raheprazol

Oxfendazol

Hình 1.2. Một số thuốc đã được tổng hợp là dẫn chất của benzimidazol
Oxadiazol là một dị vòng thu hút được sự chú ý rộng rãi của các nhà hóa
dược để phát triển các loại thuốc mới. Oxadiazol có nguồn gốc từ furan bằng sự
thay thế của hai nhóm =CH- bằng hai nguyên tử N (Hình 1.3).

Hình 1.3. Cấu trúc vòng oxadiazol
Có bốn đồng phân của oxadiazol: 1,2,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,2,5oxadiazol, 1,2,3-oxadiazol được biết đến. Trong số chúng, các dẫn chất của 1,3,4oxadiazol đã được biết đến với một loạt các đặc tính sinh học như: chống viêm,
chống virus, chống nấm, chống ung thư, chống kí sinh trùng, chống co giật và tác
dụng đường huyết. Những tiềm năng sinh học rất lớn của dị vòng 1,3,4-oxadiazol là

do khả năng phản ứng đa dạng và cấu trúc đặc biệt của nó đem lại [9, 11, 16, 22].
Các dẫn xuất của oxadiazol được sử dụng trong các thị trường như
Raltegravir, Nosapidil, Furamizol,… (Xem hình 1.4).


4

Hình 1.4. Các thuốc là dẫn chất của oxadiazol
Nhìn vào tầm quan trọng của 2 cấu trúc benzimidazol và oxadiazol, người ta
nghĩ rằng sẽ có giá trị để thiết kế và tổng hợp một số dẫn xuất benzimidazol mới
mang oxadiazol và tìm ra những tác dụng sinh học tiềm năng của chúng.
1.2 . Tổng quan về tác dụng sinh học của các dẫn chất lai hóa Benzimidazol và
Oxadiazol
1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Năm 2009, K.F. Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1Hbenzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l) (xem hình 1.5), sau đó thử tác
dụng ức chế in vitro vi sinh vật theo phương pháp pha loãng liên tiếp. Tác dụng
kháng khuẩn được thử với 3 dòng Gram(+): Staphylococcus aureus ATCC 29213,
Bacillus subtilis MTCC 121, Streptococcus mutans MTCC 890 và 3 dòng vi khuẩn
Gram(-) là: Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa MTCC 741,
Salmonella typhi MTCC733. Ciprofloxacin và ampicillin được sử dụng làm thuốc
đối chiếu. Trong khi đó tác dụng chống nấm được thử với nấm: Candida albicans
MTCC 1637, Aspergillus niger, Aspergillus flavus với thuốc đối chiếu là
amphotericin B [7].

Hình 1.5. Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari
Kết quả cho thấy các chất tổng hợp được đều có tác dụng kháng khuẩn tốt
với nồng độ ức chế tối thiểu MIC<64 𝜇g/ml, trong đó có hai chất 1-{[5-(4-


5

clorophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]midazol (1g) và chất 1{[5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]imidazol (1k)
có nồng độ ức chế tối thiểu đối với S.aureus rất thấp (MIC=2 𝜇g/ml). Hầu hết các
chất đều cho tác dụng tốt với vi khuẩn Gram(+), tuy nhiên không có chất nào có tác
dụng với E. coli cũng như P. aeruginosa và S. typhii. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng
các dẫn chất có chứa nhóm thế ở vị trí para trên vòng benzen có tác dụng tốt hơn so
với các chất còn lại.
Đối với tác dụng kháng nấm, các chất 1a, 1g, 1l, 1k cho tác dụng tốt hơn với
nấm C. albicans. Bên cạnh đó, các chất còn lại ít có tác dụng đối với A. niger và A.
flavus.
Năm 2012, Rahul V. Patel và cộng sự tiến hành tổng hợp và thử tác dụng
sinh học một số dẫn chất (benzimidazolyl-1,3,4-oxadiazol-2yl)thio-N-phenyl
(benzothiazolyl)acetamid (xem hình 1.6). Sử dụng phương pháp khuếch tán trên
thạch với 8 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm với các thuốc đối chiếu là ciprofloxacin
với các chủng vi khuẩn và ketoconazol với các chủng nấm, kết quả cho thấy nhiều
hợp chất có khả năng kháng khuẩn và chống nấm tốt. Kết quả cho thấy các dẫn chất
N-benzothiazolylacetamid có tác dụng tốt hơn các dẫn chất N-phenylacetamid [18].

Hình 1.6. Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel
Hai hợp chất 2c (nhóm thế là –Cl), 2d (nhóm thế là –F) có tác dụng ức chế
tốt với S. aureus (MIC=3,12 µg/ml), S.typhi (MIC=25µg/ml), B.cereus (2c
MIC=25µg/ml, 2d MIC=6,25µg/ml). Các chất 2b, 2c, 2d với nhóm thế halogen
cũng có tác dụng mạnh với vi khuẩn P. Aeruginosa với giá trị MIC=12,5µg/ml. Với


6

tác dụng kháng nấm 3f, 3k cho thấy tác dụng tốt chống lại A.niger
(MIC=12,5µg/ml), 3f cũng có hiệu quả chống lại A. clavatus tiềm năng
(MIC=25µg/ml). Đối với C. albican, các hợp chất 3i, 3j và2i với nhóm thế alkoxy

thể hiện tác dụng mạnh nhất với MIC=25µg/ml.
Cũng trong năm 2012, nghiên cứu của Salahuddin cùng cộng sự trong việc
tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol mang khung
1H-benzo[d]imidazol trên các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia
coli, và nấm men Candida albicans, Aspergillus flavus, thực hiện theo phương pháp
khuếch tán trên thạch (ofloxacin và ketoconazol được dùng làm thuốc đối chiếu)
[24](Hình 1.7).

Hình 1.7. Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin
Kết quả thu được cho thấy hầu hết các hợp chất đều có tác dụng kháng
khuẩn, trong đó các chất 4d, 4f, 4h có tác dụng mạnh nhất chống lại vi khuẩn E.
coli ở nồng độ 100 μg/ml, các hợp chất 4d, 4f, 4l hoạt động tốt chống lại S. aureus
cũng ở nồng độ này.
Về khả năng chống nấm, các chất tổng hợp 4d, 4f, 4l có hoạt tính mạnh nhất
chống lại nấm A. flavus và C. albicans ở nồng độ 100 μg/ml. Thử nghiệm cho thấy
các hợp chất có các nhóm thế hút điện tử: -NO2; -Br; -Cl trên vòng oxadiazol đều
không cho tác dụng với E. coli và S. aureus, ngược lại với nhóm thế -CH3 lại có tác
dụng mạnh nhất. Thêm vào đó nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dẫn chất có chứa nhóm
thế -Cl, -NO2, -Br, -CH3 trên vòng oxadiazol cho tác dụng rất khả quan trên chủng
nấm A. flavus và C. albicans.
Gần đây nhất, năm 2014, N. C.Desai cùng G. M.Kotadiya đã tổng hợp được
một số dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol, đồng thời thử


7

tác dụng ức chế sinh vật in vitro theo phương pháp pha loãng (xem hình 1.8). Tác
dụng kháng khuẩn được thử với 2 dòng vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus,
Staphylococcus pyogenes, 3 dòng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli,
Pseudomonas aeruginosa. Tác dụng kháng nấm được thử với 3 dòng: Candida

albicans, Aspergillus niger, Aspergillus clavatus. Chất đối chiếu được dùng
làcloramphenicol và griseofulvin [10].
Đánh giá các dẫn chất tổng hợp cho kết quả khả quan. Đặc biệt với vi khuẩn
E. coli và nấm A. clavatus, dẫn chất 5h cho MIC rất thấp, lần lượt là 6,25 μg/ml và
12,5 μg/ml, thấp hơn chất đối chiếu rất nhiều lần (với cloramphenicol có MIC=50
μg/ml, griseofulvin có MIC=100μg/ml). Các hợp chất 5b, 5c, 5d, 5g, 5h với nhóm
thế hút điện tử (nitro, fluoro) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mạnh,
trong đó tác dụng sinh học mạnh nhất khi các nhóm thế này ở vị trí para hoặc meta
5d, 5h.

Hình 1.8. Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của N.C. Desai
1.2.2 Tác dụng kháng ung thư:
Năm 2012, Salahuddin và các công sự đã tổng hợp các dẫn chất 2(naphthalen-1-ylmethyl/naphthalen-2-yloxymethyl)-1-[5- phenyl-[1,3,4]oxadiazol2-ylmethyl]-1H-benzimidazol và đánh giá tác dụng chống ung thư của các dẫn chất
đó.


8

Hình 1.9. Công thức cấu tạo của các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol trong nghiên cứu của Salahuddin
Các hợp chất được thử nghiệm với 60 dòng tế bào ở một nồng độ duy nhất
(10-5M) trên bệnh bạch cầu, u ác tính, ung thư phổi, ruột, thần kinh trung ương,
dòng buồng trứng, thận, tuyến tiền liệt, và tế bào ung thư vú. Các kết quả được báo
cáo là giá trị trung bình phần trăm tăng trưởng (growth percent- GP) của các dòng tế
bào được thử nghiệm và số liệu cho từng dòng được so sánh với cùng dòng đấy khi
không dùng thuốc. Bảy phép đo sẽ được thực hiện: thời điểm bắt đầu (Tz), sự tăng
trưởng khi không dùng thuốc (C) và sự tăng trưởng khi có mặt của thuốc ở năm
nồng độ khác nhau (Ti). Phần trăm tăng trưởng được tính toán cho mỗi nồng độ
thuốc như sau:

[(Ti - Tz) / (C – Tz)] × 100 nếu Ti ≥ Tz
[(Ti - Tz) / Tz] × 100

nếu Ti < Tz

Thí nghiệm được đánh giá qua phần trăm tăng trưởng (growth percent- GP)
của tế bào ung thư. Kết quả cho thấy hợp chất 1c cho kết quả hoạt động mạnh nhất
với 72,85 phần trăm tăng trưởng (GP) và tác dụng mạnh nhất trên dòng ung thư vú
MDA-MB-468 và tế bào u sắc tố SK-MEL-28 (GP lần lượt là 36,23 và 47,56). Hợp
chất 1d cũng cho tác dụng cao với dòng ung thư phổi không tiểu bào NCI-H522


9

(GP = 32,73) và tế bào ung thư thận UO-31 (GP=40,53). Các hợp chất còn lại cho
tác dụng kém hơn với GP từ 84,91-96,59 [24].
Cũng trong năm 2012, một nghiên cứu khác được thực hiển bởi Asif Husain
và các cộng sự từ Ấn Độ và Hàn quốc nhằm nghiên cứu và tổng hợp các hợp chất
benzimidazol lai hóa với oxadiazol và triazol-thiadiazol. Các hợp chất tổng hợp sau
đó được đem thử hoạt tính chống ung thư tại Viện ung thư quốc gia Mỹ với nồng độ
thử duy nhất là 10µM trên 60 dòng tế bào ung thư: bệnh bạch cầu, ung thư phổi, đại
tràng, vú, buồng trứng, thận, tuyến tiền liệt [14].

Hình 1.10. Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol được tổng hợp trong
nghiên cứu của Asif Husain
Kết quả của nghiên cứu cho thấy các dẫn chất benzimidazol lai hóa
oxadiazol cho tác dụng chống ung thư tốt hơn dẫn chất lai hóa triazol-thiadiazol.
Tác dụng chống ung thư được tăng lên bởi sự có mặt của các nhóm hút điện tử như
–Br ở các vị trí trên vòng thơm. Hợp chất 3j có hai nhóm thế -Br ở vị trí ortho làm
tăng tính nhạy cảm trên tế bào (70,63%). Trong khi đó các nhóm đẩy điện tử như –

OH gắn vào vòng thơm lại làm giảm tác dụng. Trong 14 hợp chất được đánh giá tác
dụng chống ung thư in vitro, tất cả các hợp chất đều cho thấy hiệu quả chống ung
thư tốt và phổ tác dụng rộng. Riêng 3j có tác dụng ức chế tế bào ung thư hiệu quả
nhất với giá trị GI50 từ49 đến 48,0µM và có tác dụng vượt trội trên dòng tế bào
NSLC HOP-92 (Non small lung cancer HOP-92) [14].


10

Như vậy, các dẫn chất dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong thí
nghiệm của Salahuddin có tiềm năng trong hoạt động chống ung thư và sự thay đổi
cấu trúc sẽ giúp tổng hợp nhiều dẫn chất có tác dụng chống ung thư.
1.2.3 Tác dụng chống viêm
Năm 2012, Rajasekaran và cộng sự đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất
1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (Hình 1.11), các dẫn chất được thử tác
dụng chống viêm trên chuột bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân
chuột. Trong các dẫn chất được tổng hợp có 3 chất được mang đi thử tác dụng
chống viêm và so sánh với thuốc đối chứng là indomethacin.

Hình 1.11. Các dẫn chất được tổng hợp trong nghiên cứu của Rajasekaran
Kết quả là các chất mang đi thử đều có tác dụng chống viêm, các dẫn chất
được thế với nhóm chức Pyridin hoặc phenyl vào dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol
mang khung oxadiazol qua cầu nối thioacetamid cho tác dụng chống viêm tốt, còn
những hợp chất thế với phenyl vào dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung
oxadiazol qua cầu nối qua cầu nối acetamid cho hoạt tính kém hơn [19].
Năm 2014, Ankita Rathore cùng đồng sự tiến hành thiết kế và tổng hợp các
dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol có tác dụng ức chế COX-2 chọn lọc (xem
hình 1.9). Các hợp chất tổng hợp được được thử tác dụng in vitro để xác định khả
năng ức chế COX-1 và COX-2. Những dẫn chất có tác dụng tốt nhất lại tiếp tục

11

được thử tác dụng chống viêm bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân
chuột [20].

Hình 1.12. Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của
AnkitaRathore
Hầu hết các chất có khả năng ức chế COX, và ức chế COX-2 chọn lọc hơn
COX-1. Trong các hợp chất tổng hợp được, 6l là chất có tác dụng ức chế COX-2
mạnh và chọn lọc nhất (IC50=8,2µM). Các chất 6h, 6j, 6k có tác dụng ức chế trung
bình (IC50=22,6; 11,6 và 14,3µM). Nghiên cứu đã chỉ ra tác dụng ức chế phụ thuộc
vào tính chất điện tử của các nhóm thế. Các nhóm hút điện tử làm tăng khả năng ức
chế và chọn lọc COX-2. Các hợp chất 6m-r có các nhóm thế đẩy điện tử nên có
hiệu lực ức chế kém hơn các chất có nhóm thế hút điện tử như 6g-l (IC50=61,6 tới
>100µM). Thứ tự chọn lọc của các nhóm thế p-NO2>p-F>o-NO2>p-Cl>o-F>oCl>p-OCH3>o-OCH3>o-CH3>p-OH>p-CH3>o-OH. Các hợp chất 6a-e thể hiện khả
năng ức chế COX-2 trung bình (IC50=20,0–56,1µM).
Trong 18 hợp chất tổng hợp, 6 chất được đem thử hoạt tính chống viêm, kết
quả có 3 hợp chất cho thấy có tác dụng chống viêm hứa hẹn so với thuốc đối chứng
indomethacin. Chất 6l thể hiện tác dụng chống viêm tốt nhất 68,4%. Các chất 6b, 6j
cũng thể hiện khả năng chống viêm đáng chú ý (59,2% và 65,2%) so với
indomethacin là 57,9%. Từ kết quả thu được có thể kết luận rằng, các chất có khả
năng ức chế COX-2 tốt cũng cho hiệu quả chống viêm đầy hứa hẹn (Xem bảng 1.1).


12

Bảng 1.1. Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita Rathore
Hợp chất

% Ức chế
3h

4h

6b

47,6 ± 1,3

59,2 ± 1,6

6h

39,5 ± 1,1

52,8 ± 1,0

6i

37,5 ± 1,0

54,3 ± 1,7

6j

51,3 ± 1,1

65,2 ± 0,9

6k

50,5 ± 1,2

56,7 ± 2,0

6l

52,6 ± 1,1

68,4 ± 0,5

Indomethacin

50,0 ± 2,4

57,9 ± 1,9

1.2.4 Tác dụng chống oxi hóa
Năm 2007, Ayhan-Kılcıgil và các cộng sự đã thực hiện các thí nghiệm tổng
hợp một số dẫn chất benzimidazoltừ nhân o-phenylendiamin/4,5-diclo-1,2phenylendiamin.


13

Hình 1.13. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất Benzimidazol trong nghiên cứu của AyhanKılcıgil
Năm dẫn chất 16-20 và 23 sau đó được thử tác dụng chống oxi hóa trong
nghiên cứu in vitro bằng phương phápxác định microsom NADPH-phụ thuộc mức
độ ức chế peroxid hóa lipid (LP), các hoạt động của microsom ethoxyresorufin Odeethylase (EROD). BTH là chất chống oxi hóa cổ điển được sử dụng là chất so
sánh với các dẫn chất benzimidazol khi thí nghiệm trên mức độ ức chế peroxid hóa
lipid (LP) ở gan chuột. Cafein được so sánh với các dẫn chất ở tác dụng ức chế trên

EROD.


14

Hình 1.14. Các dẫn chất được tổng hợp trong nghiên cứu của Ayhan-Kılcıgil
Kết quả là 2 chất 20 và 23 ở nồng độ 10-3 M cho tác dụng tốt nhất, ức chế
nhẹ trên LP (28%) và bằng một nửa so với tác dụng ức chế của BHT (65%). Trên
ethoxyresorufin O-deethylase (EROD), các hợp chất thể hiện mức độ ức chế khác
nhau và được sắp xếp theo thứ tự: 20 > 17 > 23 > 18 ≈ 19 > 16 . Hợp chất 16 ức chế
90% hoạt động EROD ở nồng độ 10-3 M được chọn cho thí nghiệm tiếp theo: chất
số 16 ức chế hoạt động của EROD với IC50 = 2,0 × 10-4 trong khi IC50 của cafein là
5,2 × 10-4. Hơn nữa, hợp chất 18 và 19 chứa nhóm thế cho điện tử cho tác dụng tốt
trên EROD khi so sánh với hợp chất mang nhóm nhận điện tử [8].
1.3 .Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol
1.3.1. Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất
Nghiên cứu cho thấy hầu hết các phương pháp tổng hợp 1Hbenzo[d]imidazol và dẫn chất đều đi từ benzen với các nhóm thế của N ở vị trí ortho
với nhau.