Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất sulfonamid của 2 (4 clorophenyl)benzimidazol

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

CHEA SIVMEIY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC
DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
SULFONAMID CỦA 2-(4CLOROPHENYL)BENZIMIDAZOL

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2018


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

CHEA SIVMEIY
MÃ SINH VIÊN: 1301362

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC
DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT
SULFONAMID CỦA 2-(4CLOROPHENYL)BENZIMIDAZOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện
2. ThS. Nguyễn Văn Giang
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược

Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI – 2018


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 tách dụng sinh
học một số dẫn chất sulfonamid của 2-(4-clorophenyl)benzimidazol”.
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện và ThS.
Nguyễn Văn Giang đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện cho
tôi trong quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Tổng Hợp Hóa Dược-Bộ môn
Công Nghiệp Dược.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Văn Hải đặc biệt DS.
Nguyễn Thị Thúy (Học viên CH 22), thầy cô 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. Đào Nguyệt Sương
Huyền vì đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện 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 thầy cô Bộ môn Vi sinh-Sinh họcTrường Đại học Dược Hà Nội, cùng toàn thể các thầy giáo cô giáo đã dạy dỗ tôi
trong suốt 5 năm học vừa qua.
Tôi xin cảm ơn đến bố mẹ, anh chị, 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 18 tháng 5 năm 2018
Sinh Viên

CHEA SIVMEIY


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .........................................................................................2
1.1. Khái quát chung về khung benzimidazol .......................................................2
1.1.1. Cấu trúc hóa học.............................................................................................2
1.1.2. Tính chất hóa học ...........................................................................................2
1.1.3. Một số tác dụng sinh học của dẫn chất benzimidazol ....................................2
1.2. Khái quat chung về thuốc kháng sinh nhóm sulfamid .................................7
1.2.1. Cấu tạo chung của nhóm sulfamid .................................................................7
1.2.2. Tính chất vật lý và hóa học của các sulfamid ................................................8
1.2.3. Một số tác dụng sinh học của sulfonamid ......................................................8
1.3. Các phương pháp tổng hợp .............................................................................9
1.3.1. Phương pháp tổng hợp nhân benzimidazol ....................................................9
1.3.2. Phương pháp tổng hợp sulfonamid ..............................................................12
1.4. Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng cho đề tài ................................15
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .............................................................................................................16
2.1. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ ..........................................................................16
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...........................................................................18
2.3. PHƯƠNGNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................19
2.3.1. Tổng hợp hoá học.........................................................................................19
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được .....................................20
2.3.3. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được ............................................20

2.3.4. Thử tác dụng sinh học của các dẫn chất tổng hợp được ..............................21
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................24
3.1. TỔNG HỢP HOÁ HỌC ................................................................................24
3.1.1. Tổng hợp 2-(4-clorophenyl) ) -1H-benzo[d]imidazol (I) ............................24


3.1.2. Tổng hợp 2-(4-clorophenyl) )-1H-benzo[d]imidazol -5-sulfonyl clorid (II)
................................................................................................................................25
3.1.3. Tổng hợp 2-(4-clorophenyl) -1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IIa) ....26
3.1.4. Tổng hợp N-methyl-2-(4-clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid
(IIb) ........................................................................................................................27
3.1.5. Tổng hợp N,N-dimethyl -2-(4-clorophenyl) -1H- benzo[d]imidazol -5sulfonamid (IIc) .....................................................................................................28
3.1.6. Tổng hợp N-(3,4-dicloroanilin)-2-(4-clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5sulfonamid (IId) .....................................................................................................29
3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC ............30
3.2.1. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) ......................................................30
3.2.2. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) .............31
3.3. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC ......................................................................32
3.4. BÀN LUẬN .....................................................................................................33
3.4.1. Về tổng hợp hoá học ....................................................................................33
3.4.2. Về cấu trúc phân tử ......................................................................................35
3.4.3. Về thử hoạt tính ............................................................................................38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu, viết tắt
1

H-NMR

Chú thích
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic
resonance)

ADN

Acid 2’-deoxynucleic

CSA

acid clorosulfonic

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DMF

Dimethylformamid

DMSO

Dimethyl sulfoxid

EtOAc

Ethyacetat

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

Hiệu suất

h

Giờ

IC50

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

KLPT

Khối lượng phân tử

MeOH

Methanol

MIC

Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration)

MS

Phổ khối (Mass spectrometry)

m/z

Tỷ số giữa khối lượng và diện tích của các ion

Rf

Hệ số lưu giữ (Retention factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

STT

Số thứ tự

To

Nhiệt độ

Tonc

Nhiệt độ nóng chảy

VK

Vi khuẩn

VSV

Vi sinh vật

δ

Độ chuyển dịch hóa học


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của phân tử 1H-benzimidazol .................................... 2
Hình 1.2. Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol........................................... 3

Hình 1.3. Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c.......................................................... 3
Hình 1.4. Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol 2a-2j .................. 4
Hình 1.5. Công thức của các chất 3a, 3b ................................................................ 5
Hình 1.6. Công thức của albendazol và mebendazol ............................................. 6
Hình 1.7. Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (4) ........... 6
Hình 1.8. Công thức các chất theo nghiên cứu Seref Demirayak và cộng sự ........ 7
Hình 1.9. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất p-aminobenzensulfomid ........... 7


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker ....................... 9
Sơ đồ 1.2. o-Phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm ......................... 9
Sơ đồ 1.3. 4-Cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic ........ 10
Sơ đồ 1.4. Phản ứng với các nitronil theo nghiên cứu của Leonard và công sự. . 10
Sơ đồ 1.5. o-Phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm ................................ 10
Sơ đồ 1.6. Tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol ............................... 11
Sơ đồ 1.7. o-Phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm bằng công nghệ vi
sóng ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Sơ đồ 1.8. Phản ứng ngưng tụ của o-phenylendiamin với aldehyd, xúc tác
FeCl3/Al2O3 ......................................................................................... 12
Sơ đồ 1.9. Sơ đồ phản ứng 2-(4-clorophenyl)benzimidazol với acid clorosulfuric
............................................................................................................. 13
Sơ đồ 1.10. Phản ứng acyl hoá ............................................................................. 13
Sơ đồ 1.11. Phản ứng N-acyl hoá của dẫn chất sulfonamic của 2-(4-clorophenyl)
benzimidazol. ...................................................................................... 14
Sơ đồ 1.12. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal .......... 15
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ tổng hợp một số dẫn chất sulfonamid của 2-(4-clorophenyl)-1Hbenzo[d]imidazol………………………………………………… ….24
Sơ đồ 3.2. Sơ đồ tổng hợp 2-(4-clorophenyl) -1H-benzo[d]imidazol (I)............. 25
Sơ đồ 3.3. Sơ đồ tổng hợp 2-(4-clorophenyl) -1H-benzo[d]imidazol -5-sulfonyl
clorid (II) ............................................................................................. 26

Sơ đồ 3.4. Sơ đồ tổng hợp 5-sulfamoyl-2-(4-clorophenyl) 1H-benzo[d]imidazol
(IIa) ..................................................................................................... 26
Sơ đồ 3.5. Sơ đồ tổng hợp N-methyl-2-(4-clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5sulfonamid (IIb) .................................................................................. 27
Sơ đồ 3.6. Sơ đồ tổng hợp N,N-dimethyl-2-(4-clorophenyl)-1Hbenzo[d]imidazol-5- sulfonamid (IIc) ................................................ 28
Sơ đồ 3.7. Sơ đồ tổng hợp 3,4-dicloroanilin-2-(4-clorophenyl)-1Hbenzo[d]imidazol-5- sulfonamid (IId) ................................................ 29
Sơ đồ 3. 8. Cơ chế phản ứng ngưng tụ giữa o-phenylendiamin với
clorobenzaldehyd ........................................................................................................33


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella typhimurium ............4
Bảng 1.2. Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol ................................11

Bảng 2. 1. Danh mục các dung môi, hoá chất ...............................................................16
Bảng 2. 2. Danh mục các thiết bị, dụng cụ ....................................................................17
Bảng 2.3. Công thức các chất dự kiến tổng hợp............................................................19

Bảng 3.1. Tóm tắt kết quả tổng hợp hoá học.................................................................30
Bảng 3. 2. Kết quả phân tích phổ khối lượng của IIa, IIb, IIc, IId .............................30
Bảng 3. 3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) của IIa,
IIb, IIc, IId ..................................................................................................31
Bảng 3. 4. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu IIa-IId: ..........................32


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay các thuốc có nguồn gốc tổng hợp Hóa dược vẫn đang đóng một vai trò
quan trọng, chiếm tỷ lệ lớn trong điều trị. Xã hội ngày càng phát triển kéo theo sự phát
triển ngày càng phức tạp của mô hình bệnh tật, vì thế quá trình nghiên cứu các hợp
chất mới ngày càng được đẩy mạnh. Đây là môt việc làm hết sức thiết thực để đáp ứng
nhu cầu điều trị.

Để tìm được các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao, ít độc và có thể ứng dụng
trong điều trị, các nhà khoa học thường dựa vào cấu trúc của các chất đang được dùng
làm thuốc hoặc các chất có tác dụng sinh học triển vọng để tạo ra nhiều thuốc mới.
Đồng thời, một số thuốc mới được ra đời là kết quả của quá trình nghiên cứu lâu dài có
sự phối hợp của nhiều ngành nghiên cứu như hóa dược, bào chế, dược lý-dược lâm
sàng, vi sinh…Trong quá trình tìm kiếm này, tổng hợp hóa dược đóng một vai trò
quan trọng, nhất là phát hiện ra các chất mới có hoạt tính sinh học cao thuộc nhiều cấu
tạo khác nhau. Số này phải kể đến dẫn chất của benzimidazol. Nhiều công trình nghiên
cứu cho thấy dẫn chất benzimidazol là nhóm chất dị vòng có tác dụng sinh học rất đa
dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, giảm đau, trị giun sán, chống co giật,
ức chế virus, chống ung thư....
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 sinh học của một số dẫn chất sulfonamid của 2-(4clorophenyl) benzimidazol” với các mục tiêu sau:
1. Tổng hợp được một số dẫn chất sulfonamid của 2-(4-clorophenyl)benzimidazol.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn của chất đã tổng hợp được.

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.

Khái quát chung về khung benzimidazol

1.1.1. Cấu trúc hóa học
Benzimidazol là một hợp chất hữu cơ dị vòng thơm, kết hợp giữa 2 nhân
benzen và imidazol. Trong lịch sử, benzimidazol đã được nhà khoa học Hoebrecher
phát minh ra lần đầu tiên vào năm 1872 [23].
7

6

H
N1
2

5
4

N

3

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của phân tử 1H-benzimidazol
Trong tự nhiên đã có sự tồn tại của dẫn chất benzimidazol, trong đó nổi bật nhất
là N-ribosyl-dimethylbenzimidazol là một thành phần quan trọng trong cấu trúc hóa
học của phân tử vitamin B12 [33, 36]. 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.
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 dẫn chất của 2-(4-clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol khác cũng được
nghiên cứu có hoạt lực kháng khuẩn, kháng nấm [25, 29, 32].
1.1.2. Tính chất hóa học
Nhìn chung, khung benzimidazol là một base yếu, có thể hòa tan trong acid vô
cơ loãng. Tính base của benzimidazol yếu hơn imidazol. Ngoài ra, benzimidazol có
tính acid yếu, tan được trong dung dịch kiềm [23].
1.1.3. Một số tác dụng sinh học của dẫn chất benzimidazol

2


Hình 1.2. Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol
1.1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Benzimidazol thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng việc ức chế tổng hợp acid
nucleic và protein của vi khuẩn. Khả năng này của dẫn chất benzimidazol là do sự
giống nhau về cấu trúc với purin nên làm gián đoạn quá trình tổng hợp acid nucleic và
protein của vi khuẩn [32]. Cùng với đó, hợp chất 5,6-dimethylbenzimidazol còn tham
gia vào cấu trúc vitamin B12-một chất rất cần thiết đối với sự phát triển của VSV [30].
Thực tế cho thấy, các nhóm thế ở vị trí C2 và N1 của khung benzimidazol tạo ra nhiều
dẫn chất có hoạt tính sinh học tốt nên việc thiết kế, tổng hợp, đánh giá tác dụng của
các dẫn chất thế ở vị trí C2 và N1 khung benzimidazol rất được quan tâm [29].
Năm 2006, Kumar M. và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 1-(methyl)-2(phenyl)benzimidazol (hình 1.3). Các hợp chất 1a, 1b và 1c được thử tác dụng kháng
khuẩn trên các chủng S. aureus, B. pumillus và P. aeurugenosa. Trong đó, hợp chất 1a
cho thấy MIC (6,25) ở nồng độ 100 µg/mL trên chủng B. pumillus [18].

1a

R = piperazin

R1 = Cl

1b

R = Dimethylamin

R1 = Cl

1c

R = Diethylamin

R1 = Cl

Hình 1.3. Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c
Nhìn vào tầm quan trọng của benzimidazol và acid 6-fluoro-3,4-dihydro-2H3


chroman-2-carboxlic trong các hệ thống sinh học, người ta nghĩ rằng, sẽ rất có giá trị
nếu thiết kế và tổng hợp các hợp chất có chứa khung benzimidazol và acid 6-fluoro3,4-dihydro-2H-chroman-2-carboxlic để tạo ra một số dẫn chất benzimidazol mới có
các các tác dụng sinh học mạnh. Trên cơ sở lập luận đó, các dẫn chất 2-(6fluorochroman-2-yl)-1-alkyl/acyl/aroyl-1H-benzimidazol đã được tổng hợp:

2a

R = -CH3

2f

R = -COOCH2(CH2 )2CH3

2b

R = -C2H5

2g

R = -COC6H5

2c

R = -C3H7

2h

R = -SO2CF3

2d

R = -CH2(CH2 )2CH3

2i

R = -SO2-C6H5

2e

R = COOC2H5

2j

R = -SO2C6H4-CH3-p

Hình 1.4. Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol 2a-2j

Các hợp chất này đã được đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với
Staphylococcus aureus Gram (+) và Salmonella typhimurium Gram (-) chất đối chiếu
được sử dụng là cephalexin. Hầu hết các hợp chất thử nghiệm cho thấy có hoạt tính
kháng khuẩn tốt đối với Salmonella typhimurium. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng
khuẩn của các hợp chất thử nghiệm trên S. typhimurium được tóm tắt trong bảng 1

[12].
Bảng 1.1. Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella typhimurium
Nồng độ (μg/mL )
Chất

0,1

1

10

100

200

500

MIC

2a

-

+

+

K

++

++

200

2b

-

+

+

K

++

++

200

2c

-

+

+

K

++

++

200

2d

-

+

+

+

K

++

500

2e

+

+

K

K

++

++

200

2f

+

+

+

K

++

++

200

2g

-

+

+

K

++

++

200

4


2h

-

+

K

+

K

K

>

2i

-

+

+

K

++

++

200

2j

-

+

K

+

K

K

>

Cephalexin

-

+

+

K

++

++

200

Ức chế hoàn toàn: (++); phát triển kém so với mẫu chứng (K); phát triển bình
thường so với mẫu chứng: (+); không ức chế: (-).
Dẫn chất benzimidazol có hoạt tính chống nấm, do có cấu trúc tương tự purin,
các dẫn chất này gắn vào các vi ống nấm và bằng cách đó ngăn chặn sự tăng trưởng
của sợi nấm, ngoài ra chúng còn liên kết với các vi ống trục chính và ngăn chặn sự
phân chia hạt nhân của các vi nấm. Một số dẫn chất nhóm benzimidazol có tác dụng
diệt nấm đang được sử dụng như: flubendazol, benomyl, carbendazim, clorfenazol,
cypendazol, fuberidazol, furophanat, debacarb, mecarbinzid, rabenzazol, thiabendazol,
thiophanat [30].
1.1.3.2. Tác dụng trên ký sinh trùng
Năm 2010, Hernández-Luis F. và các cộng sự đã tổng hợp và đánh giá tác dụng
sinh học của các dẫn chất 2-(trifluoromethy)-1H-benzimidazol trên các loài kí sinh

Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis và Trichinella
spiralis. Kết quả cho thấy, các dẫn chất có hoạt tính cao chống lại các loài kí sinh
trùng đơn bào trong điều kiện in vitro [20].

3a

R1= 2,3-Cl2C6H3O

R2 = H

R3 = CH3

3b

R1= H

R2= 2,3-Cl2C6H3O

R3 = CH3

Hình 1.5. Công thức của các chất 3a, 3b
Một số thuốc diệt giun sán là dẫn chất của benzimidazol-2-carbamat như
albendazol, mebendazol được dùng chủ yếu để điều trị nhiễm kí sinh trùng giun sán ở
người cũng như động vật. Những hợp chất này có ưu điểm là chỉ số điều trị cao và độc

5


tính thấp. Tuy nhiên, các dẫn chất này cũng có một số nhược điểm là khả năng hòa tan
và hấp thu kém [13].

Hình 1.6. Công thức của albendazol và mebendazol
1.1.3.3. Tác dụng chống vius
Năm 2011, Fei Xue và cộng sự công bố nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
của 2-pyridyl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (4) và thử tác dụng ức chế trên các
dòng virus: Coxsackie virus A16, Coxsackie virus B3, Coxsackie virus B6, Enterovirus
71. Kết quả cho thấy, hợp chất có triển vọng nhất là (L)-2-(pyridin-2-yl)-N-(2-(4nitrophenyl)pentan-3-yl)-1H-benzimidazol-4-carboxamid, với khả năng kháng virus
cao (IC50 = 1,76 mg/mL) và có chỉ số chọn lọc đáng chú ý [18].

Hình 1.7. Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (4)
1.1.3.4. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2010 Seref Demirayak cùng các cộng sự đã tổng hợp thành công các dẫn
chất của 1,3-diarylpyrazinobenzimidazol và thử tác dụng gây độc tế bào ung thư. Theo
đó, các dẫn chất của 2-aryloybenzimidazol phản ứng với 2-bromoacetophenon trong
aceton thu được 1-(2-aryl-2-oxyethyl)-2-aryloybenzimidazol (5a-5o). Các chất tổng
hợp được tiếp tục cho phản ứng với amoni acetat trong acid acetic thu được các hợp
chất 6a-6o. Các chất tổng hợp được được thử hoạt tính gây độc tế bào, một số các hợp
chất có tác dụng chống ung thư đáng chú ý [14].

6


Hình 1.8. Công thức các chất theo nghiên cứu Seref Demirayak và cộng sự
1.1.3.5. Một số tác dụng khác
Còn có rất nhiều nghiền cứu cho thấy các dẫn chất benzimidazol cũng có tác
dụng khác bao gồm: giảm đau, chống viêm [26], hạ huyết áp [10,21,30], chống loét dạ
dày- tá tràng [21]….
1.2.

Khái quat chung về thuốc kháng sinh nhóm sulfamid

1.2.1. Cấu tạo chung của nhóm sulfamid
Các sulfamid kháng khuẩn là dẫn chất của p-aminobenzensulfonamid, có công
thức cấu tạo chung là:

Hình 1.9. Công thức cấu tạo chung của dẫn chất p-aminobenzensulfomid
Trong đó thường gặp R2 là H, và cũng chỉ khi R2 là H thì sulfamid mới có hoạt
tính kháng khuẩn, khi R2 ≠H, thì chất đó là tiền thuốc. R1 có thể là mạch thẳng, dị
vòng. Tuy nhiên, nếu R1 là dị vòng thì hiệu lực kháng khuẩn mạnh hơn, thông thường
là các dị vòng 2 – 3 dị tố. Khi R1 và R2 đều là gốc hidro thì thu được sulfamid là có
cấu tạo đơn giản nhất sulfanilamid [4].
Sulfamid có công thức cấu tạo gần giống với PABA (acid para amino benzoic)
là nguồn nguyên liệu cần thiết cho vi khuẩn tổng hợp acid folic để phát triển. Do đó
sulfamid tranh chấp với PABA ngăn cản quá trình tổng hợp acid folic của vi khuẩn.
Ngoài ra, sulfamid còn ức chế dihydrofolat synthetase, một enzym tham gia tổng hợp
acid folic. Về mặt lý thuyết, phổ kháng khuẩn của sulfamid rất rộng, gồm hầu hết các
cầu khuẩn, trực khuẩn gram (+) và (-). Hiện nay, tỷ lệ kháng thuốc và kháng chéo giữa
7


các sulfamid đang rất cao nên đã hạn chế việc sử dụng sulfamid rất nhiều. Mặt khác do
có nhiều độc tính và đã có kháng sinh thay thế, sulfamid ngày càng ít dùng một mình,
thường dùng dạng phối hợp sulfamethoxazol với trimethoprim để tăng khả năng điều
trị của thuốc [4].
1.2.2. Tính chất vật lý và hóa học của các sulfamid
1.2.2.1. Tính chất vật lý
-

Sulfamid ở dạng tinh thể màu trắng hoặc màu vàng nhạt trừ prontosil, không
mùi, thường ít tan trong nước, benzen, chloroform.

-

Sulfamid tan trong dung dịch acid vô cơ loãng và hydroxyd kiềm (trừ
sulfaguanidin).

-

Các sulfamid có các thông số xác định về: độ chảy, phổ IR, phổ UV (do có
chứa nhân thơm).

1.2.2.2. Tính chất hóa học
Hầu hết các Sulfamid đều có tính chất lưỡng tính:
-

Tính acid (trừ sulfaguanidin): do có H ở N- amid linh động

-

Tính bazơ: Có tính kiềm do có nhóm amin thơm tự do, nên tan trong dung dịch
acid.

1.2.3. Một số tác dụng sinh học của sulfonamid
Sulfamid là một trong những kháng sinh tổng hợp đầu tiên được loài người phát
hiện và sử dụng. Việc tìm thấy sulfamid đã mở ra một kỷ nguyên mới của các thuốc
chống nhiễm khuẩn trước khi có penicilin. Khi phân loại kháng sinh theo tác dụng,
nhóm sulfamid được xếp vào nhóm các loại kháng sinh có tác dụng kìm khuẩn. Do tác
dụng của sulfamid đều giống nhau, việc điều trị dựa vào dược động học của thuốc cho
nên người ta chia các sulfamid làm 4 loại:
-

Loại hấp thu nhanh, thải trừ nhanh: nồng độ tối đa trong máu sau uống là 2 4h. t1/2 =6-8h, thải trừ 95% trong 24h. Dùng điều trị nhiễm khuẩn theo đường
máu như sulfadiazin, sulfisoxazol (Gantrisin), sulfamethoxazol (Gantazol).

-

Loại hấp thu rất ít: dùng chữa viêm ruột, viêm loét đại tràng như sufaguanidin
(Ganidan).

-

Loại thải trừ chậm: duy trì được nồng độ điều trị trong máu lâu, t1/2 có thể tới 7
- 9 ngày nên chỉ cần uống 1 lần/ngày. Hiện dùng sulfadoxin (Fanasil), phối hợp

8


với pyrimethamin trong Fansidar để dự phòng và điều trị sốt rét kháng
cloroquin.
-

Loại để dùng tại chỗ: ít hoặc khó tan trong nước. Dùng điều trị các vết thương
tại chỗ (mắt, vết bỏng) dưới dạng dungdịch hoặc kem. Có sulfacetamid, bạc
sulfadiazin, mafenid [4].

1.3.

Các phương pháp tổng hợp
Benzimidazol đầu tiên được tổng hợp năm 1872 là 2,5- (hoặc 2,6-)

dimethylbenzimidazol, bởi Hoebrecker đi từ 2-nitro-4-methylacetalinid theo sơ đồ sau:
[22]

Sơ đồ 1.1. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker
1.3.1. Phương pháp tổng hợp nhân benzimidazol
1.3.1.1. Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc dẫn chất o -phenylendiamin
với acid
Thông thường, o-phenylendiamin được ngưng tụ với các acid mono carboxylic,
trong điều kiện phản ứng loại nước, sử dụng các acid như acid polyphosphoric (PPA),
acid hydrocloric, acid boric hoặc acid p-toluensulfonic tạo ra các nhóm thế khác nhau
ở vị trí số 2 trên nhân benzimidazol. Tuy nhiên việc sử dụng tác nhân yếu hơn đặc biệt
là acid Lewis, muối vô cơ, acid vô cơ cải thiện cả hiệu suất và độ tinh khiết của sản
phẩm [17].

Sơ đồ 1.2. o-Phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm
Trong một số trường hợp, phương pháp Phillips dùng HCl 4N và đun hồi lưu cho
phép thực hiên phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn và tăng hiệu suất phản ứng. Với các acid

9


thơm như acid benzoic thì hiệu suất phản ứng thường thấp, để tăng hiệu suất cần thực
hiện phản ứng trong ống kín với nhiệt độ 180-185°C [25].
Theo phương pháp của Sharma và cộng sự, tổng hợp nhân benzimidazol đi từ 4cloro-o-phenylendiamin được ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic sử dụng acid
polyphosphoric (PPA) theo sơ đồ sau [22]:

Sơ đồ 1.3. 4-Cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic
1.3.1.2.

Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc dẫn chất ophenylendiamin với nitril

Sử dụng phương pháp của Leonard cùng cộng sự để tạo ra dẫn chất 2nitrobenzimidazol với hiệu suất cao. Phản ứng được thực hiện bằng cách trộn một tỷ lệ
thích hợp các chất phản ứng trong môi trường ethanol-H2O, đun nóng ở nhiệt độ 70°C
trong vòng 1h [23].

Sơ đồ 1.4. Phản ứng với các nitronil theo nghiên cứu của Leonard và công sự.
1.3.1.3.

Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc dẫn chất ophenylendiamin với aldehyd

Phản ứng của o-phenylendiamin với aldehyd cần có chất oxy hóa để tạo nhân
benzimidazol. Những chất oxy hóa được sử dụng như: nitrobenzen, benzoquinon, natri
metabisulfit, thủy ngân (I) oxyd, chì (IV) tetra acetat, iod, đồng (II) acetat, indium
perfluorooctan sulfonat…[17].

Sơ đồ 1.5. o-Phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm
Weidenhagen là người đầu tiên thực hiện phản ứng giữa diamin và aldehyd sử
dụng đồng acetat là chất oxy hóa trong dung môi nước hoặc alcol. Theo phương pháp

10


của Weidenhagen, nhiều dẫn chất benzimidazol thế ở vị trí số 2 đã được tổng hợp
[Error! Reference source not found.].
Năm 2006, Nagawade và cộng sự nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất
benzimidazol từ o-phenylendiamin và dẫn chất với aldehyd sử dụng chất xúc tác
BF3.OEt2 cho hiệu suất rất cao. Phương pháp này, có tác dụng rất tốt với các aldehyd
thơm, không no hoặc béo [28]. Dưới đây là một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol được
tổng hợp theo phương pháp này:
Bảng 1.2. Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol

Hiệu
Diamin

Aldehyd

Sản phẩm

suất

tonc (oC)

%
90

288-290

89

292-293

84

310-311

90

198-200

86

220-221

Năm 2009, Savall và cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 2-arylbenzimidazol
sử dụng chất oxy hoá là natri metabisulfit (Na2S2O5) cho hiệu suất khá cao trên 85%
[31].

Sơ đồ 1.6. Tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol

11


Năm 2012, Chen và cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất ở vị trí C2 trên
nhân benzimidazol sử dụng chất xúc tác FeCl3/Al2O3. Kết quả cho thấy phản ứng diễn
ra ở điều kiện nhẹ nhàng hơn, thời gian phản ứng ngắn hơn, hiệu suất cao hơn, chất
xúc tác không độc và rẻ tiền [19].

Sơ đồ 1.7. Phản ứng ngưng tụ của o-phenylendiamin với aldehyd, xúc tác FeCl3/Al2O3
1.3.2. Phương pháp tổng hợp sulfonamid
1.3.2.1. Phản ứng clorosulfo hoá
Clorosulfo hoá là quá trình hoá học đưa nhóm ClSO2 vào một hợp chất hữu cơ [6].
a. Mục đích:
-

Sunfo hóa các hợp chất thơm tạo nên các acid arensunfonic làm tăng tính acid
của hợp chất và được dùng trong tổng hợp phẩm màu acid.

-

Trong dược phẩm, việc đưa nhóm sulfonyl vào phân tử thuốc làm tăng độ tan
của nó trong nước, thuận tiện cho việc bào chế các dạng thuốc có hiệu lực

nhanh.

-

Đưa nhóm sulfonyl vào phân tử thuốc còn là biên pháp làm giảm độc tính của
thuốc.

b. Tác nhân:
Acid clorosulfuric (ClSO3H) là tác nhân quan trọng nhất của nhóm này. Acid
fluorosulfuric vì đắt nên chỉ dùng trong các trường hợp đặc biệt. Dùng ClSO3H để
sulfocloro hoá không cần nhiệt độ cao, sản phẩm tinh khiết hơn khi dùng acid sulfuric
hoặc oleum[6].
ArH + ClSO3H → ArSO2OH + HCl
ArSO2OH + ClSO3H → ArSO2Cl + H2SO4
----------------------------------------------------ArH + 2ClSO3H → ArSO2Cl + H2SO4 + HCl
Tương tự cho 2-(4-clorophenyl)benzimidazol phản ứng với acid clorosulfuric thu
được chất trung gian sulfonyl clorid.

12


Sơ đồ 1.8. Sơ đồ phản ứng 2-(4-clorophenyl)benzimidazol với acid clorosulfuric
1.3.2.2. Phản ứng acyl hoá
Acyl hoá là quá trình thay thế nguyên tử hydro của hợp chất hữu cơ bằng nhóm
acyl (RCO-).

Sơ đồ 1.9. Phản ứng acyl hoá
Acyl hoá là nhóm còn lại khi loại đi nhom –OH từ acid vô cơ, acid carboxylic
hoặc acid sulfonic. Các nhóm acyl quan trọng được nên trong bảng sau:
Tên acid

Công thức nhóm acyl

Acid carboxylic

R-CO-

Acid sulfonic

R-SO2-

Bán ester của acid carbonic

R-OCO-

Acid carbamic

R-NH-CO-

Trong đó R là mạch thẳng hoặc nhân thơm.
a) Mục đich:
Quá trình acyl hoá được dùng với các mục đích sau:
-

Tạo ra hợp chất với những tính chất mới. VD: Acetanilide, paracetamol,
DEP…).

-

Tạo nhóm bảo vệ cho một quá trình tổng hợp hoá học. VD: Điều chế

sulfonamid.

-

Tạo hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp hoá học. VD: Tổng hợp nhân
isoquinolon.

b) Phân loại phản ứng acyl hoá:
➢ C-acyl hoá: là quá trình thay thế hydro của những hợp chất hữu cơ chứa
hydro hoạt động.
H2C(COOR)2 + NaOC2H5 → NaCH(COOR)2
13


NaCH(COOR)2 + CH3COCl → CH3COCH(COOR)2
➢ O-acyl hoá: là quá trình acyl hoá nhóm –OH của alcol, phenol, enol hoặc
acid carboxylic. Sản phẩm là các ester hoặc anhydride acid.
ROH + R’COX → ROCOR’ + HX
2RCOOH → (RCO)2O + H2O
➢ S-acyl hoá: là quán trình acyl hoá nhóm –SH của thioalcol hoặc thiophenol.
Sản phẩm của phản ứng là thioester.
R-SH + R’COX → RSCOR’ + HX
➢ N-acyl hoá: là quá trình acyl hoá ammoniac hoặc của amin hữu cơ (bậc
nhất, bậc hai). Sản phẩm của phản ứng là các amid.
R-NH2 + RCOX → RNHCOR’ + HX

Sơ đồ 1.10. Phản ứng N-acyl hoá của dẫn chất sulfonamic của 2-(4clorophenyl) benzimidazol.
1.3.2.3. Phản ứng sulfonamid hoá
Phản ứng sulfonamid hóa là phản ứng thay thế nguyên tử hydro ở nhóm amino
của hợp chất hữu cơ bằng nhóm sulfonyl (R-SO2-). Trên thực tế, phản ứng được ứng

dụng nhiều trong các quy trình tổng hợp các thuốc sulfamid kháng khuẩn, ngoài ra
trong hóa học tổng hợp còn hay được sử dụng để bảo vệ nhóm amin.
Năm 2007, Ahmed Kamal và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp các dẫn
chất sulfonamid với tác nhân p-toluenesulfonyl chlorid hoặc methanesulfonyl chlorid
trong môi trường nước ở nhiệt độ phòng, phản ứng cho hiệu suất từ 85-95%.

14


Sơ đồ 1.11. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal
1.4.

Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng cho đề tài
Thông qua các tài liệu tham khảo đuọc, chúng tôi nhận thấy rằng các dẫn chất

sulfonamid mang khung benzimidazol có nhiều tác dụng sinh học như kháng khuẩn,
kháng nấm, hạ đường huyết, lợi tiểu, kháng virus viêm gan C, chống ký sinh trùng,
…Tiếp nối các nghiên cứu đó, chúng tôi dự kiến tổng hợp một số dẫn chất của
sulfonamid mang khung benzimidazol và thử tác dụng kháng khuẩn của chúng.

15


CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1.

NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ

Khoá luận đã sử dụng một số hoá chất, dung môi và thiết bị của phòng thí nghiệm

Tổng hợp Hoá Dược- Bộ môn Công Nghiệp Dược- Trường Đại học Dược Hà Nội.
Bảng 2. 1. Danh mục các dung môi, hoá chất
STT

Dung môi, hóa chất

Nguồn gốc

1

Aceton

Trung Quốc

2

Acid clorosulfonic

Merck-Đức

3

Acid hydrocloric đặc (36-38%)

Trung Quốc

4

Anilin

Trung Quốc

5

Cloroform

Merck-Đức

6

Dicloromethan

Merck-Đức

7

Dimethylformamid (DMF)

Trung Quốc

8

Dung dịch ammoniac 25%

Việt Nam

9

Dung dịch methylamin 40%

Việt Nam

10

Dung dịch dimethylamin 33%

Merck-Đức

11

Ethanol

Trung Quốc

12

Ethyl acetat

Trung Quốc

13

Methanol

Trung Quốc

14

Natri carbonat

Trung Quốc

15

Natri sulfat khan

Trung Quốc

16

Nước cất

Việt Nam

17

o-phenylendiamin

Merck-Đức

18

p-clorobenzaldehyd

Trung Quốc

19

3,4-dicloroanilin

Merck-Đức

16