Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất sulfonamid của 2 phenylbenzimidazol

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

KIM SEYHA

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2018


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

KIM SEYHA
MÃ SINH VIÊN: 1301358

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện

2. TS. Nguyễn Văn Hải
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI – 2018


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc tại Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại học
Dược Hà Nội, với tinh thần nghiêm túc, đầy cố gắng, nỗ lực và nhận được sự giúp đỡ
tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, người thân, tôi đã hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất sulfonamid
của 2-phenybenzimidazol”.
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành
nhất tới PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện, TS. Nguyễn Văn Hải, là người trực tiếp
hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và
hoàn thành khóa luận này.
Tôi cũng vô cùng biết ơn và xin được chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Văn
Giang, ThS. Đào Nguyệt Sương Huyền, đặc biệt DS. Nguyễn Thị Thúy (Học viên
CH 22), đã rất nhiệt tình giúp đỡ tôi trong việc thực hiện khóa luận trong thời gian
qua.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, anh chị thuộc Bộ môn Công
nghiệp Dược, cũng như các thầy cô, các cán bộ trong Trường Đại học Dược Hà Nội
đã hết sức nhiệt tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập trong thời gian 5 năm
tại trường.
Tôi xin cảm ơn các bạn bè của tôi đã luôn đồng hành cùng tôi trong suốt những
năm tháng học tập tại trường, cũng như các em 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 gia đình, anh chị em, người
thân và bạn bè của tôi, những người đã luôn luôn quan tâm, ủng hộ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 18 tháng 5 năm 2018
Sinh viên

KIM SEYHA


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.

Tổng quan về benzimidazol ............................................................................... 2
1.1.1. Cấu trúc, tính chất lý hóa của benzimidazol ................................................. 2
1.1.2. Các thuốc mang khung benzimidazol ........................................................... 3
1.1.3. Tổng quan về tác dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol ................. 4

1.2.

Các phương pháp tổng hợp nhân 2-aryl-1H-benzo[d]imidazol ................... 10
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzo[d]imidazol từ o-phenylendiamin
hoặc dẫn chất của o-phenylendiamin phản ứng với acid ....................................... 10
1.2.2. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzo[d]imidazol từ o-phenylendiamin
phản ứng với aldehyd ............................................................................................. 11

1.3.

Các phương pháp tổng hợp các sulfonamid .................................................. 13
1.3.1. Phản ứng clorosulfo hóa ............................................................................. 13
1.3.2. Phản ứng sulfonamid hóa ............................................................................ 14

1.4.

Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho đề tài ................... 14

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ............................................................................................................. 15
2.1. Nguyên liệu và thiết bị .......................................................................................... 15
2.2. Nội dung nghiên cứu............................................................................................. 16
2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 18
2.3.1. Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ................................................ 18
2.3.2. Xác định cấu trúc ......................................................................................... 18
2.3.3. Thử hoạt tính kháng khuẩn .......................................................................... 19
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................. 22
3.1. Tổng hợp hóa học ................................................................................................. 22
3.1.1. Tổng hợp 2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol (II) ............................................ 22


3.1.2. Tổng hợp 2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol -5-sulfonyl clorid (III).............. 23
3.1.3. Tổng hợp 5-sulfamoyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol (IVa) .................... 24
3.1.4. Tổng hợp N-methyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVb) . 25
3.1.5.

Tổng

hợp

N,N-dimethyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid

(IVc) ..................................................................................................................... 25
3.1.6.

Tổng

hợp

N-(2,4-diclorophenyl)-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-

sulfonamid (IVd) ................................................................................................... 26
3.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được .................................................. 27
3.2.1. Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) ...................................................... 27
3.2.2. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) ............. 28
3.3. Thử tác dụng sinh học .......................................................................................... 30
3.4. Bàn luận ................................................................................................................. 31
3.4.1. Về tổng hợp hóa học .................................................................................... 31
3.4.2. Về cấu trúc phân tử ...................................................................................... 34
3.4.3. Về thử hoạt tính sinh học ............................................................................. 37
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO


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)
ADN
CSA

Acid 2’-deoxynucleic
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
Tonc

Nhiệt độ
Nhiệt độ nóng chảy

VK

Vi khuẩn

VSV
δ

Vi sinh vật
Độ chuyển dịch hóa học


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzimidazol ................................ 7
Bảng 1.2. Các thuốc ức chế bơm proton ......................................................................... 7
Bảng 1.3. Kết quả tổng hợp một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol ................................ 12
Bảng 2.1. Danh mục các dung môi, hóa chất................................................................ 15
Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị, dụng cụ .................................................................... 16
Bảng 2.3. Công thức các chất dự kiến tổng hợp được .................................................. 17

Bảng 2.4. Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn ........................................................... 20
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp hóa học ............................................................................. 27
Bảng 3.2. Kết quả phân tích phổ khối lượng của IVa, IVb, IVc, IVd ......................... 28
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) của 4 chất
IVa, IVb, IVc, IVd ................................................................................................ 29
Bảng 3.4. Thử tác dụng sinh học .................................................................................. 30


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol .............................................................. 2
Hình 1.2. Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch ..................................... 3
Hình 1.3. Một số thuốc đã được tổng hợp là dẫn chất của benzimidazol ....................... 4
Hình 1.4. Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam ............................. 4
Hình 1.5. Sơ đồ Phản ứng tổng hợp các chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha ................ 5
Hình 1.6. Công thức một số chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha ................................... 6
Hình 1.7. Công thức chung dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzimidazol ........... 6
Hình 1.8. Công thức các dẫn chất theo nghiên cứu của Avinash Patil và cộng sự ........ 8
Hình 1.9. Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-benzimidazol ................... 9
Hình 1.10. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm .... 10
Hình 1.11. Sơ đồ phản ứng 4-cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino
benzoic ................................................................................................................... 10
Hình 1.12. Sơ đồ tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi sóng 11
Hình 1.13. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm.............. 11
Hình 1.14. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd .......................... 12
Hình 1.15. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol .............................. 13
Hình 1.16. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm bằng công
nghệ vi sóng ........................................................................................................... 13
Hình 1.17. Sơ đồ phản ứng 2-phenylbenzimidazol với acid clorosulfonic .................. 14
Hình 1.18. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal .................... 14
Hình 3.1. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid của benzimidazol ......................... 22

Hình 3.2. Sơ đồ tổng hợp 2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol (II) .................................... 23
Hình 3.3. Sơ đồ tổng hợp 2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonyl clorid (III) ...... 23
Hình 3.4. Sơ đồ tổng hợp 5-sulfamoyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol (IVa) ............ 24
Hình 3.5. Sơ đồ tổng hợp N-methyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid
(IVb) ...................................................................................................................... 25
Hình 3.6. Sơ đồ tổng hợp N,N-dimethyl-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid
(IVc) ....................................................................................................................... 25
Hình 3.7. Sơ đồ tổng hợp N-(2,4-diclorophenyl)-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5sulfonamid (IVd) ................................................................................................... 26
Hình 3.8. Cơ chế phản ứng ngưng tụ giữa o-phenylendiamin với benzaldehyd .......... 31


Hình 3.9. Cơ chế phản ứng clorosulfo hóa ................................................................... 32
Hình 3.10. Cơ chế phản ứng sulfonamid hóa ............................................................... 33


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, 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, tạo ra nhiều thuốc mới
để ứng dụng trong điều trị. Các nghiên cứu về hợp chất dị vòng ngày càng phát triển
mạnh mẽ, thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Người ta quan tâm đến các dị vòng
không chỉ về những tính chất lí hóa học đặc biệt mà còn về những ứng dụng quan
trọng của chúng trong thực tiễn. Một trong số những dị vòng nhận được sự quan tâm
của nhiều tác giả là dị vòng benzimidazol. Các dẫn xuất chứa dị vòng benzimidazol đã
trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn bởi dược tính, hoạt tính sinh học và ứng dụng
của chúng. 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,
chống loét, giảm đau, trị giun sán, chống co giật, ức chế virus và chống ung thư [19,
24]. Các ví dụ điển hình về các hoạt chất benzimidazol dùng làm thuốc là albendazol,
mebendazol, omeprazol, bendamustin …. Ngoài ra, một trong những nhóm dẫn chất
quan trọng của benzimidazol là sulfonamid mang khung benzimidazol cũng được một

số nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây.
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 một số dẫn chất sulfonamid của 2phenylbenzimidazol” với mục tiêu:
1 Tổng hợp được một số dẫn chất sulfonamid mới của 2-phenylbenzimidazol.
2 Thử tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất tổng hợp được.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

TỔNG QUAN VỀ BENZIMIDAZOL

1.1.1. Cấu trúc, tính chất lý hóa của benzimidazol
1.1.1.1. Cấu trúc hóa học
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 là bicyclic 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 [32].
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.
1.1.1.2. Tính chất lý hóa
▪ Tính chất lý học:

2


Benzimidazol là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở 172oC, sôi ở 360oC. Ít tan
trong nước, tan trong ethanol. Benzimidazol có pKa =12,8; với dạng acid liên hợp pKa
= 5,6. Giống như imidazol, benzimidazol có hỗ biến tautomer trong dung dịch [10]:

Hình 1.2. Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch
▪ 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. Benzimidazol cũng có đầy đủ
tính chất của một acid, tan tốt trong dung dịch kiềm [21].
1.1.2. Các thuốc mang khung benzimidazol
Một số dẫn chất của benzimidazol có tác dụng sinh học rất đa dạng như: kháng
khuẩn, kháng nấm (albendazol), kháng histamin H1 (astemizol), chống loét
(omeprazol), hạ huyết áp (candesartan), chống virus (enviraden), chống ung thư
(bendamustin) [29, 32].

Omeprazol

Albendazol

Astemizol

Bendamustin

3


Enviraden

Candesartan
nnn

Hình 1.3. Một số thuốc đã được tổng hợp là dẫn chất của benzimidazol
1.1.3. Tổng quan về tác dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol
1.1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm
Tham khảo các tài liệu cho thấy trong các dẫn chất benzimidazol thì các dẫn
chất được thế ở vị trí C2 cho tác dụng mạnh hơn, do vậy các nghiên cứu, thiết kế và
tổng hợp dẫn chất benzimidazol thường hướng tới thế ở vị trí C2 [15].
Năm 2011, Panneer Selvam cùng các cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất
benzimidazol với các nhóm thế ở vị trí C2. Các hợp chất này được thử tác dụng trên
các vi khuẩn: Staphylococus aureus ACTT 9144, Staphylococus epidermidis ACTT
155, Klebsiella pneumoniae ACTT 29665, Escherichia coli ACTT 25922 và vi nấm
Candida albicans ACTT 2091, Aspergilus niger ACTT 9029 bằng phương pháp khuếch
tán trên thạch, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xác định bằng phương pháp pha
loãng trên thạch nhiều lần liên tiếp. Kết quả, tất cả các hợp chất đều có tác dụng ức chế
với các VSV thử nghiệm. Đặc biệt, hợp chất 1a có hoạt tính kháng VSV tốt nhất, MIC
trên các chủng E.coli, K.pneumoniae, S.aureus, S.epidermidis, C.albicans và A.niger
lần lượt là: 15, 17, 19, 9, 11 và 15 µg/mL [26].

Hình 1.4. Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam
Vi ống là bào quan có mặt trong tất cả các tế bào nhân thật và đóng một vai trò
quan trọng vì đây là một thành phần không thể thiếu trong qua trình nguyên phân của
4


tế bào. Các dẫn chất của benzimidazol có phổ kháng nấm tương đối rộng, nó thể hiện
tác dụng này do nó ngăn cản quá trình trùng hợp của 2 tiểu phân α-tubulin và β-tubulin
làm gián đoạn chức năng của vi ống trong các tế bào nhân thực của các vi sinh vật
như: nấm, động vật nguyên sinh, giun sán [18]. Năm 2005, G. Hakan cùng cộng sự đã
tiến hành tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn in vitro trên các chủng vi khuẩn S.
aureus và S. aureus kháng methicilin (MRSA), E. coli, E. faecalis, kháng nấm C.
albicans của 22 dẫn chất 1,2 của 1H-benzimidazol-N-alkyl-5-carboxamidin. Kết quả
cho

thấy

hợp

chất

1-(2,4-diclorobenzyl)-2(3,4-diclorophenyl)-N-(2-

diethylaminoethyl)-1H-benzimidazol-5-carboxamidin (2a) có hoạt tính kháng khuẩn
khá mạnh, với MIC= 3,12 mg/mL đối với S. aureus và có tác dụng tốt trên E. coli, E.
faecalis, C. albican, MRSA [16].

1.1.3.2. Tác dụng chống viêm, giảm đau
Năm 2010 C. S. Kavitha cùng các cộng sự đã tổng hợp một loạt các dẫn chất

của 2-methylaminobenzimidazol bằng phản ứng của 2-(cloromethyl)-1H-benzimidazol
với các amin thơm bậc nhất.

Hình 1.5. Sơ đồ Phản ứng tổng hợp các chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
Các chất tổng hợp được sàng lọc tác dụng giảm đau, chống viêm do acid acetic
gây ra đau trên chuột nhắt và carrageenan gây ra viêm ở chân chuột. Các hợp chất 2b
và 2c cho tác dụng giảm đau mạnh (89% ở liều 100 mg/kg thể trọng) và chống viêm
tốt (100% ở liều 100 mg/kg thể trọng), tác dụng giảm đau được so với thuốc đối chiếu

5


nimesulid (100% ở mức 50 mg/kg thể trọng). Các hợp chất khác cho thấy tác dụng
giảm đau và các hoạt động chống viêm tốt [7].

Hình 1.6. Công thức một số chất theo nghiên cứu C. S. Kavitha
1.1.3.3. Tác dụng trên ký sinh trùng
Các thuốc chứa nhân benzimidazol được dùng rộng rãi trong phòng và điều trị
nhiễm ký sinh trùng, các hợp chất đang được dùng trên thị trường như: parbendazol
(PAR), cambendazol (CAM), mebendazol (MBZ) và oxibendazol (OXI). Các hợp chất
này được đặc trưng bởi hiệu quả điều trị cao và độc tính thấp. Tuy nhiên, chúng ít
được sử dụng trong điều trị nhiễm ký sinh trùng nội mô do khả năng hòa tan và hấp
thu kém [12].
Một loạt các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzo[d]midazol (3a-3i) đã
được tổng hợp bằng cách ngưng tụ các dẫn chất của 1,2-phenylendiamin và acid
trifluoroacetic. Các chất tổng hợp được thử tác dụng chống các loại đơn bào ký sinh
như: Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis và
Leishmania meixicana. Kết quả cho thấy, các dẫn chất này đều có tác dụng trên ba ký
sinh trùng Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis. Các
dẫn chất này cũng được mang thử in vitro và in vivo diệt giun xoắn. Các hợp chất 3b,

3c, 3e diệt được tất cả các ký sinh trùng gây bệnh khi thử in vitro. Khi thử in vivo diệt
giun xoắn, ở giai đoạn giun trưởng thành dẫn chất 3b, 3e cho tác dụng cao nhất (liều
thử 75 mg/Kg). Tuy nhiên ở giai đoạn ấu trùng chỉ chất 3f thể hiện tác dụng diệt ký
sinh trùng [17].

Hình 1.7. Công thức chung dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzimidazol

6


Bảng 1.1. Các dẫn chất của 2-(trifluoromethyl)-1H-benzimidazol
3a

3b

3c

3d

3e

3f

3g

3h

3i

R1

*

*

H

*

**

**

Cl

Cl

Cl

R2

H

H

*

Cl

Cl

Cl

**

Cl

H

R3

H

CH3

CH3

H

H

CH3

CH3

H

CH3

*:

2,3-dichlorophenoxy

**:

1-naphthyloxy

1.1.3.4. Tác dụng ức chế bơm proton
Hoạt chất đầu tiên trong nhóm được đưa ra thị trường là omeprazol. Nhóm
thuốc này đã được nghiên cứu và phát triển với nhiều hoạt chất khác nhau, đóng 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…
Hiện nay, có năm chất được dùng với tác dụng này là: omeprazol, esomeprazol,
lansoprazol, pantoprazol, rabenprazol. Chúng ức chế không thuận nghịch enzym
H+/K+-ATPase nên thời gian tác dụng rất lâu (72-96 giờ). Thuốc bắt đầu có tác dụng
sau khi uống từ 1-6h, thời gian bán thải khoảng 18h. Về cấu trúc hóa học, các thuốc ức
chế bơm proton là dẫn chất của benzimidazol, ở vị trí số 2 gắn nhóm thế 2pyridinmethylsulfinyl nhưng khác nhau ở nhóm thế gắn vào các vị trí R1, R2, R3, R4.
Bảng 1.2. Các thuốc ức chế bơm proton

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

7


Năm 2002, một loạt các dẫn chất của 2-[5-alkyl-1-H-benzo[d]imidazol-2ylsulfinyl]methyl-3-alkylquinazolin-4-(3H) được Avinash Patil và các cộng sự tổng
hợp và thử tác dụng chống viêm loét dạ dày. Kết quả, các hợp chất 4k và 4n cho hiệu
quả tốt nhất và tương tự như khi dùng omeprazol ở liều thử 10 và 20 mg/kg. Hợp chất
4a, 4d, 4i, 4l và 4o cho thấy tác dụng vừa phải ở liều tương tự. Các hợp chất 4i, 4k, 4n
tại liều 20 mg/kg cho thấy giảm được loét. Hầu hết các hợp chất 4d, 4i, 4l, 4n và 4o ở
liều 10 mg/kg và hợp chất 4i, 4k, 4n, 4o và 4l ở liều 20 mg/kg đều có tác dụng ức chế
tiết acid [6].

Hình 1.8. Công thức các dẫn chất theo nghiên cứu của Avinash Patil và cộng sự
1.1.3.5. Tác dụng gây độc tế bào ung thư
Năm 2012, Balram Soni và cộng sự tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế
bào của 11 dẫn xuất 2-aryl-1H-benzimidazol chống lại các dòng tế bào ung thư ở
người. Nghiên cứu cụ thể trên hai dòng tế bào K-562 (bệnh ung thư bạch cầu nguyên
bào tủy) và HL-60 (bệnh bạch cầu promyelocytic). Trong số các hợp chất thử nghiệm
với dòng tế bào K-562, các hợp chất 5a, 5g và 5j cho thấy hoạt động mạnh và hợp chất

5e tác dụng tốt ức chế sự phát triển trên dòng tế bào HL-60 [9].

8


R

R1

5a

H

H

5b

H

-2NO2

5c

H

-3NO2

5d

H

-2Cl

5e

H

-4Cl

5f

-2NO2

-2NO2

5g

-2NO2

-3NO2

5h

-3NO2

-2NO2

5i

-3NO2

-3NO2

5j

-2Cl

-2NO2

5k

-2Cl

-3NO2

Hình 1.9. Công thức cấu tạo của một số dẫn chất 2-aryl-1H-benzimidazol
Năm 2012, Ju-Fang Liu và cộng sự thực hiện nghiên cứu với hợp chất 1benzyl-2-phenyl-benzimidazol (BPB) (6) cho thấy BPB có tác dụng chống ung thư
trên tế bào sụn người. BPB gây chết tế bào theo chu trình được đánh giá bằng khảo
nghiệm MTT và phân tích dòng cytometry. Trong nghiên cứu này, ta thấy BPB gây
chết tế bào theo chu trình trong dòng tế bào sụn (JJ012 và SW 1353). Trong nghiên
cứu trên động vật cho thấy giảm 40% khối lượng khối u sau 21 ngày điều trị [22].

6
Năm 2013, Yurttas cùng cộng sự nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất 1-(2-aryl-2oxoethyl)-2-[(morpholin-4-yl)thioxomethyl]benzimidazol và thử tác dụng chống ung
thư của chúng. Tác dụng chống ung thư của các hợp chất này được đánh giá bằng khảo
nghiệm MTT, phương pháp BrdU trên dòng tế bào A549 (dòng tế bào ung thư phổi).
Hầu hết các hợp chất tổng hợp có tác dụng chọn lọc đáng kể trên dòng tế bào này [35].
1.1.3.6. Các tác dụng khác
Ngoài các tác dụng đã nêu ở trên còn có rất nhiều các nghiên cứu khác chỉ ra
tác dụng khác của dẫn chất benzimidazol như: tác dụng hạ áp [20], chống co giật [28],

chống virus [14, 30, 34] ….
9


1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP NHÂN 2-ARYL-1HBENZO[D]IMIDAZOL
1.2.1. Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzo[d]imidazol từ o-phenylendiamin hoặc
dẫn chất của o-phenylendiamin phản ứng với acid
Thông thường, o-phenylendiamin được ngưng tụ với các acid mono carboxylic,
trong điều kiện phản ứng loại nước, sử dụng các acid như acid polyphosphoric (PPA),
acid hydrocloric, acid boric hoặc acid p-toluensulfonic tạo ra các nhóm thế khác nhau
ở vị trí số 2 trên nhân benzimidazol. Tuy nhiên việc sử dụng tác nhân yếu hơn đặc biệt
là acid Lewis, muối vô cơ, acid vô cơ cải thiện cả hiệu suất và độ tinh khiết của sản
phẩm [13].

Hình 1.10. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic
thơm
Trong một số trường hợp, phương pháp Phillips dùng HCl 4N và đun hồi lưu
cho phép thực hiên phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn và tăng hiệu suất phản ứng. Với các
acid thơm như acid benzoic thì hiệu suất phản ứng thường thấp, để tăng hiệu suất cần
thực hiện phản ứng trong ống kín với nhiệt độ 180oC-185oC [33].
Theo phương pháp của Sharma và cộng sự, tổng hợp nhân benzimidazol đi từ
4-cloro-o-phenylendiamin được ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic sử dụng acid
polyphosphoric (PPA) theo sơ đồ sau [27]:

Hình 1.11. Sơ đồ phản ứng 4-cloro-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino
benzoic
Từ năm 1995, nhiều dẫn chất benzimidazol đã được tổng hợp theo công nghệ vi sóng.
Năm 2007, Dubey và Moorthy đã tổng hợp các chất 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol
theo phương pháp này. Thời gian phản ứng giảm đến phút, hiệu suất tăng 10-50% so
với phương pháp trước đây [13].

10


R= H, CH3, C6H5, 4-NH2C6H4, 4-ClC6H4
Hình 1.12. Sơ đồ tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi sóng
1.2.2.

Đóng vòng tạo nhân 2-aryl-1H-benzo[d]imidazol từ o-phenylendiamin

phản ứng với aldehyd
Phản ứng của o-phenylendiamin với aldehyd cần có chất oxy hóa để tạo nhân
benzimidazol. Những chất oxy hóa được sử dụng như: nitrobenzen, benzoquinon, natri
metabisulfit, thủy ngân (I) oxyd, chì (IV) tetra acetat, iod, đồng (II) acetat, indium
perfluorooctan sulfonat… [13].
Chất oxy hóa

Hình 1.13. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm
Weidenhagen là người đầu tiên thực hiện phản ứng giữa diamin và aldehyd sử
dụng đồng acetat là chất oxy hóa trong dung môi nước hoặc alcol. Theo phương pháp
của Weidenhagen, nhiều dẫn chất benzimidazol thế ở vị trí số 2 đã được tổng hợp [33].
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. Phương pháp này, có tác dụng rất tốt với các aldehyd thơm, không no hoặc
béo [23]. Kết quả tổng hợp một số 2-arylbenzimidazol theo phương pháp này được thể
hiện Bảng 1.3.

11

Bảng 1.3. 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 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 [11].

Hình 1.14. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd
Năm 2009, Savall và cộng sự nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 2arylbenzimidazol sử dụng chất xúc tác là natri metabisulfit (Na2S2O5) cho hiệu suất
khá cao trên 85% [25].

12


Hình 1.15. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 4-(benzimidazol-2-yl)phenol
Gần đây, Navarrtete và cộng sự đã sử dụng công nghệ vi sóng trong phản ứng
đóng vòng của o-phenylenediamin với aldehyd trong tổng hợp dẫn chất 2(alkyloxyaryl)-1H-benzimidazol với hiệu suất cao. Phản ứng có 3 thành phần và không
cần dung môi [13].

Hình 1.16. Sơ đồ phản ứng o-phenylendiamin đóng vòng với aldehyd thơm bằng công
nghệ vi sóng
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CÁC SULFONAMID
1.3.1. Phản ứng clorosulfo hóa
Clorosulfo hóa là quá trình hóa học đưa nhóm sulfonyl clorid (-SO2Cl) vào một
hợp chất hữu cơ.
Các sulfonic có ứng dụng rộng rãi. Trong dược phẩm, việc đưa nhóm sulfonyl
vào phân tử thuốc làm tăng độ hòa tan của nó trong nước, thuận tiện cho việc bào chế
các thuốc có hiệu lực nhanh. Ngoài ra, việc đưa nhóm -SO3H vào phân tử thuốc còn là
biện pháp làm giảm độc tính của thuốc.

Acid clorosulfuric là tác nhân quan trọng nhất của nhóm này. Acid
fluorosulfuric vì đắt nên chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt. Dùng acid clorosulfuric
để sulfocloro hóa không cần nhiệt độ cao, sản phẩm tinh khiết hơn khi dùng acid
sulfuric hoặc oleum. Acid clorosulfuric được dùng nhiều trong sản xuất các sulfamid
[4].

13


Tương tự cho 2-phenylbenzimidazol phản ứng với acid clorosulfuric thu được
chất trung gian sulfonyl clorid.

Hình 1.17. Sơ đồ phản ứng 2-phenylbenzimidazol với acid clorosulfonic
1.3.2. Phản ứng sulfonamid hóa
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% [8].

Hình 1.18. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal
1.4. LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CHO
ĐỀ TÀI
Thông qua các tài liệu tham khảo được, chúng tôi nhận thấy rằng các dẫn chất
sulfonamid mang khung benzimidazol có nhiều tác dụng sinh học như kháng khuẩn,
kháng nấm, chống viêm, chống ung thư, chống loét dạ dày tá tràng…Tiếp nối các
nghiên cứu đó, chúng tôi dự kiến tổng hợp một số dẫn chất sulfonamid mang khung
benzimidazol và thử tác dụng kháng khuẩn của chúng

14


CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ
Khóa luận đã sử dụng một số hóa chất, dung môi và thiết bị của phòng thí
nghiệm Tổng hợp Hóa Dược – Bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược
Hà Nội (Bảng 2.1., Bảng 2.2.).
Bảng 2.1. Danh mục các dung môi, hóa 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

Benzaldehyd

Trung Quốc

5

Dicloromethan

Trung Quốc

6

Dimethylamin

Trung Quốc

7

Dimethylformamid (DMF)

Trung Quốc

8

9

Dung dịch amoniac 25%
Ethanol 96%

Việt Nam
Việt Nam

10

Ethanol tuyệt đối

Trung Quốc

11

Ethyl acetat

Trung Quốc

12

Methanol

Trung Quốc

13

Methylamin

Trung Quốc

14

Natri carbonat

Trung Quốc

15

Natri metabisulfit

Trung Quốc

16

Nước cất

Việt Nam

17

o-phenylendiamin

Merck-Đức

18

2,4-dicloroanilin

Merck-Đức

15


Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị, dụng cụ
STT

Tên dụng cụ, thiết bị

Xuất xứ

1

Bản mỏng silicagel F254

Merck-Đức

2

Bình cầu 1 cổ 100mL, 250mL

Lenz-Đức

3

Bình cầu 2 cổ 100mL, 250mL

Lenz-Đức

4

Bình chiết 125mL, 250mL, 500mL

Trung Quốc

5

Bình hút ẩm có chứa H2SO4

Trung Quốc

6

Bộ lọc hút chân không

Trung Quốc

7

Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S, độ nhạy 10-2

Thụy Sỹ

8

Cốc có mỏ 50mL, 100mL, 250mL,500mL

Đức

9

Đèn tử ngoại

Đức

10

Đĩa petri

Trung Quốc

11

Giấy lọc

Việt Nam

12

Máy cất quay chân không Buchi R-210

Thụy Sỹ

13

Máy đo nhiệt độ nóng chảy EZ-Melt

Mỹ

14

Máy khuấy từ gia nhiệt IKA

Đức

15

Nhiệt kế thủy ngân

Trung Quốc

16

Ống đong 10mL, 25mL, 50mL

Trung Quốc

17

Pipet chia vạch 1mL, 5mL, 10mL

Đức

18

Sinh hàn hồi lưu

Lenz-Đức

19

Tủ sấy Memmert

Đức

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Tổng hợp 4 dẫn chất sulfonamid mới của benzimidazol từ o-phenylendiamin
theo sơ đồ như sau:

16