Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các phức kim loại với một số dẫn xuất của benzimidazole

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN THẠNH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH
SINH HỌC CỦA CÁC PHỨC KIM LOẠI VỚI MỘT SỐ DẪN
XUẤT CỦA BENZIMIDAZOLE

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã số: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2020

i


Cơng trình được hồn thành tại
Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Hoàng Thị Kim Dung
TS. Lê Xuân Tiến
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Bạch Long Giang
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Thanh Tùng
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 31 tháng 08 năm 2020
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam
2. PGS.TS. Bạch Long Giang

3. TS. Nguyễn Thanh Tùng
4. TS. Hồ Phương
5. TS. Nguyễn Đăng Khoa
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………

ii


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên : Nguyễn Văn Thạnh

MSHV : 1870540

Ngày, tháng, năm sinh : 25/9/1993
Chuyên ngành : Kỹ thuật hóa học
I. TÊN ĐỀ TÀI :

Nơi sinh : TPHCM
Mã số : 8520301

Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các phức kim loại với một
số dẫn xuất của benzimidazole.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
➢ Tổng hợp bốn dẫn xuất của 2- (1H-benzimidazol-2-yl) –phenol
➢ Xác định cấu trúc và tính chất của các dẫn xuất của benzimidazole
➢ Nghiên cứu sự hình thành phức kim loại với các dẫn xuất của benzimidazole
➢ Xác định cấu trúc và tính chất của các phức kim loại với các dẫn xuất của
benzimidazole
➢ Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các dẫn xuất benzimidazole và
các phức kim loại.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2020
IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2020

V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CBHD 1: PGS.TS. Hoàng Thị Kim Dung
CBHD 2: TS. Lê Xuân Tiến
Tp. HCM, ngày . . .. tháng . . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)
iii

Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn này, em xin tỏ lịng biết ơn chân thành đến PGS.TS. Hồng
Thị Kim Dung và TS. Lê Xuân Tiến đã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo và giúp đỡ em
trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Đồng thời, em cũng cảm ơn đến Ths. Huỳnh
Thị Kim Chi và các anh, chị tại Viện Cơng Nghệ Hóa Học đã hỗ trợ và chia sẻ kiến
thức.
Em chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại Học
Bách Khoa TPHCM đã tận tình truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báo trong
những năm em học tập tại trường.
Bên cạnh đó, để có được sức khỏe và tinh thần tốt, em cũng xin chân thành cảm ơn
đến gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên để em hồn thành khóa luận này.
Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy cơ khoa Kỹ Thuật Hóa Học dồi dào sức khỏe
và thành cơng trong sự nghiệp.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020
Học viên thực hiện
Nguyễn Văn Thạnh

iv


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này, các phức kim loại của Cu (II), Zn (II), Ni (II) và Pt (II) chứa
các dẫn xuất bis-benzimidazole đã được thiết kế và tổng hợp từ các dẫn xuất 2- (1Hbenzimidazole-2-yl)- phenol và các muối của Cu(CH3COOH)2; Zn(CH3COOH)2;
Ni(CH3COOH)2 và K2PtCl4. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng FT-IR,
1

H-NMR và HR-MS, và sự hiện diện của kim loại trong phức chất đã được xác định

bằng UV-Vis và ICP-OES. Thử nghiệm gây độc tế bào của phức kim loại được đánh

giá trên ba dòng tế bào ung thư ở người: tế bào ung thư phổi (A549), vú (MDA-MB231) và tuyến tiền liệt (PC3). Hầu hết các phức kim loại đều ức chế sự tăng sinh tế
bào ung thư tốt hơn so với phối tử tự do, đặc biệt là phức Zn (II) có độ nhạy cao với
MDA-MB-231. Ngồi ra, kết quả thu được của các hợp chất 2ZnBA2H và 2ZnBQ2H
cho thấy sự ức chế sự phát triển của ba dòng tế bào ung thư với IC50 < 6 μg/mL, điều
này được xem như là tác nhân kháng ung thư đa mục tiêu.
ABSTRACT
In this study, Cu(II), Zn(II), Ni(II) and

Pt(II) complexes containing bis-

benzimidazole derivatives have been designed and synthesized from the 2-(1Hbenzimidazole-2-yl)-phenol derivatives and Cu(CH3COOH)2; Zn(CH3COOH)2;
Ni(CH3COOH)2 and K2PtCl4. The structure of compounds was identified by FT-IR,
1

H-NMR, and ESI-MS analysis, and the presence of metal in complexes was

confirmed by using ultraviolet-visible spectroscopy and ICP optical emission
spectrometer. Cytotoxic activity of complexes was evaluated against three human
cancer cell lines, namely lung (A549), breast (MDA-MB-231), and prostate (PC3)
cancer cell. All complexes inhibited anti-proliferative cancer cells better than free
ligands, especially Zn(II) complexes, which was most sensitive to MDA-MB-231.
Also, the obtained results of 2ZnBA2H and 2ZnBQ2H compounds showed the
growth inhibition of three cancer cell lines with the IC50 < 6 μg/mL, which is
considered as potential multi-targeted anticancer agents.

v


LỜI CAM ĐOAN
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS. Hoàng Thị Kim Dung và TS. Lê Xuân Tiến. Các nội dung
nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình
thức nào cùng cấp trước đây.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn của mình. Trường đại học Bách Khoa TPHCM không liên
quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong q trình thực hiện
(nếu có).
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

NGUYỄN VĂN THẠNH

vi


Mục Lục
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN ............................................................................................3
1.1 Ung thư ..............................................................................................................3
1.2 Giới thiệu benzimidazole ...................................................................................3
1.2.1 Benzimidazole .............................................................................................3
1.2.2 Ứng dụng của benzimidazole ......................................................................4
1.2.3 Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất của benzimidazole ............................7
1.3 Tổng quan về phức hợp benzimidazole kim loại ...............................................8
1.3.1 Giới thiệu về phức hợp benzimidazole kim loại [30] ....................................8
1.3.2 Sự hình thành phức....................................................................................10
1.4 Hoạt tính sinh học của Cu2+ .............................................................................10
1.5 Hoạt tính sinh học của Zn2+ .............................................................................13
1.6 Hoạt tính sinh học của Ni2+.............................................................................16

1.7 Hoạt tính kháng ung thư của phức Pt2+............................................................17
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................22
2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ...........................................................................22
2.1.1 Hóa chất .....................................................................................................22
2.1.2 Dụng cụ-Thiết bị .......................................................................................23
2.2 Quy trình tổng hợp ...........................................................................................23
2.2.1 Tổng hợp dẫn xuất benzimidazole ............................................................23
2.2.2 Tổng hợp phức kim loại chuyển tiếp (Cu2+, Zn2+, Ni2+ và Pt2+) với dẫn
xuất benzimidazole .............................................................................................25
2.3 Phương pháp xác định thành phần, cấu trúc phức kim loại với benzimidazole
...............................................................................................................................27
2.3.1 Sắc ký lớp mỏng (thin layer chromatography - TLC) ...............................28
2.3.2 Phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis)...............................28
2.3.3 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR) ......................................28
2.3.4 Phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ...................28
2.3.5 Phương pháp phân tích khối phổ phân giải cao (HRMS) .........................29
vii


2.3.6 Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ plasma (ICP – OES) .............29
2.4 Phương pháp xác định hoạt tính sinh học ........................................................30
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................................32
3.1 Kết quả tổng hợp tác chất benzimidazole ........................................................32
3.1.1 Kết quả tổng hợp 2-(1H-benzimidazol-2-yl)-phenol (ký hiệu BA2H) .....32
3.1.2 Kết quả tổng hợp 2-(5-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol (ký hiệu
BS2H) .................................................................................................................32
3.1.3 Kết quả tổng hợp [2-(2-hydroxyphenyl)-1H-benzimidazol-6-yl]-phenylmethanone (ký hiệu BL2H) ................................................................................32
3.1.4 Kết quả tổng hợp 2-(5-chloro-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol (ký hiệu
BQ2H) ................................................................................................................33
3.2 Kết quả tổng hợp phức benzimidazole với kim loại đồng ...............................33

3.2.1 Kết quả tổng hợp 2-(1H-benzimidazol-2-yl)-phenol copper (II) (ký hiệu
2Cu-BA2H) ........................................................................................................33
3.2.2 Kết quả tổng hợp 2-(5-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol copper (II)
(ký hiệu 2Cu-BS2H) ...........................................................................................39
3.2.3 Kết quả tổng hợp [2-(2-hydroxyphenyl)-1H-benzimidazol-5-yl]-phenylmethanone copper (II) (ký hiệu 2Cu-BL2H)......................................................42
3.2.4 Kết quả tổng hợp 2-(5-chloro-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol copper (II)
(ký hiệu 2Cu-BQ2H) ..........................................................................................47
3.3 Kết quả tổng hợp phức benzimidazole với kim loại kẽm. ...............................51
3.3.1 Kết quả tổng hợp 2-(1H-benzimidazol-2-yl)-phenol zinc (II) (ký hiệu
2Zn-BA2H) ........................................................................................................51
3.3.2 Kết quả tổng hợp 2-(5-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol zinc (II) (ký
hiệu 2Zn-BS2H) .................................................................................................57
3.3.3 Kết quả tổng hợp [2-(2-hydroxyphenyl)-1H-benzimidazol-5-yl]-phenylmethanone zinc (II) (ký hiệu 2Zn-BL2H) ..........................................................61
3.3.4 Kết quả tổng hợp 2-(5-chloro-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol zinc (II) (ký
hiệu 2Zn-BQ2H) .................................................................................................64
3.4 Kết quả tổng hợp phức benzimidazole với kim loại nickel .............................68
3.4.1 Kết quả tổng hợp 2-(1H-benzimidazol-2-yl)-phenol nickel (II) (ký hiệu
2Ni-BA2H). ........................................................................................................68

viii


3.4.2 Kết quả tổng hợp 2-(5-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol nickel (II)
(ký hiệu 2Ni-BS2H) ...........................................................................................73
3.4.3 Kết quả tổng hợp [2-(2-hydroxyphenyl)-1H-benzimidazol-5-yl]-phenylmethanone nickel (II) (ký hiệu 2Ni-BL2H) .......................................................76
3.4.4 Kết quả tổng hợp 2-(5-chloro-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol nickel (II)
(ký hiệu 2Ni-BQ2H) ...........................................................................................79
3.5 Kết quả tổng hợp phức benzimidazole với kim loại Pt (II) .............................82
3.5.1 Kết quả tổng hợp 2-(5-chloro-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol platinum (II)
(ký hiệu 2Pt-BQ2H) ...........................................................................................82

3.5.2 Kết quả tổng hợp 2-(5-methyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenol platinum
(II) (ký hiệu 2Pt-BS2H) ......................................................................................85
3.6 Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các phức chất của
benzimidazole ........................................................................................................87
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................91
4.1 Kết luận ............................................................................................................91
4.2 Kiến nghị..........................................................................................................91
Phụ lục ...................................................................................................................99

ix


Danh Mục Viết Tắt
Kí hiệu
HRMS

FT-IR

NMR

Chú giải
High Resolution Mass
Spectroscopy

Quang phổ chuyển đổi

Infrared Spectroscopy

hồng ngoại Fourier

Nuclear Magnetic

Phổ cộng hưởng từ hạt

Resonance Spectroscopy

nhân

plasma - optical emission
spectrometry

TLC

IC50

Khối phổ phân giải cao

Fourier Transform

Inductively coupled
ICP-OES

Tiếng Việt

Thin Layer
Chromatography
Half maximal Inhibitory
Concentration

Quang phổ phát xạ

plasma cảm ứng

Sắc ký bản mỏng
Nồng độ ức chế 50%

MeOH

Methanol

Methanol

EtOH

Ethanol

Ethanol

x


Danh Mục Hình
Hình 1.1. Hiện tượng tautomerization của benzimidazole .........................................4
Hình 1.2. Vitamin B12 ................................................................................................5
Hình 1.3. Phức chất Cu(pbzX) ..................................................................................11
Hình 1.4. Sơ đồ tổng hợp phối tử BnI và phức Cu(II) [Cu(BnI)2]............................12
Hình 1.5. Cấu trúc của phức Cu(L)Cl2 ......................................................................13
Hình 1.6. Cấu trúc phức Cu(II) với dẫn xuất của 5 -methoxyisatin thiosemicarbazone
...................................................................................................................................13
Hình 1.7. Quy trình tổng hợp ligand (OD) và phức kim loại....................................14
Hình 1.8. Cấu trúc hóa học của hai phức (1) và (2) ..................................................15

Hình
1.9.
Phức
Ni
(II)
của
2-hydroxy-R-benzaldehyde-S-methylisothiosemicarbazones...............................................................................................17
Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp phức Ni (II) ....................................................................17
Hình 1.11. Phức Pt(II) của benzimidazole ................................................................18
Hình 1.12. Tổng hợp phối tử benzimidazole với nhóm thế ở vị trí thứ 2 .................20
Hình 1.13. Tổng hợp phức cis-[dichloro-bis(ligand)platin(II)] và phức [oxalatobis(ligand)platin(II)] ..................................................................................................20
Hình 3.1. Mẫu sản phẩm và TLC của hợp chất 2Cu-BA2H .....................................33
Hình 3.2. Kết quả so sánh phổ IR mẫu 2Cu-BA2H và BA2H ..................................34
Hình 3.3. Liên kết hydrogen nội phân tử ..................................................................35
Hình 3.4. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa, 2Cu-BA2H, BA2H và
Cu(CH3COO)2 ở nồng độ 20 ppm.............................................................................36
Hình 3.5. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa Cu-BA2H, BA2H và Cu(CH3COO)2
ở nồng độ 100 ppm....................................................................................................37
Hình 3.6. Mẫu sản phẩm và TLC của hợp chất 2Cu-BS2H......................................39
Hình 3.7. Kết quả so sánh phổ IR mẫu 2Cu-BS2H và BS2H ...................................40
Hình 3.8. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BS2H, BS2H và Cu(CH3COO)2
ở nồng độ 20 ppm......................................................................................................41
Hình 3.9. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BS2H, BS2H và Cu(CH3COO)2
ở nồng độ 100 ppm....................................................................................................41
Hình 3.10. Mẫu sản phẩm và TLC của hợp chất 2Cu-BL2H ...................................43
xi


Hình 3.11. Kết quả so sánh phổ IR mẫu 2Cu-BL2H và BL2H ................................44
Hình 3.12. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BL2H, BL2H và

Cu(CH3COO)2 ở nồng độ 20 ppm.............................................................................45
Hình 3.13. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BL2H, BL2H và
Cu(CH3COO)2 ở nồng độ 100 ppm...........................................................................45
Hình 3.14. Mẫu sản phẩm và TLC của hợp chất 2Cu-BQ2H ...................................47
Hình 3.15. Kết quả so sánh phổ IR mẫu 2Cu-BQ2H và BQ2H................................48
Hình 3.16. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BQ2H, BQ2H và
Cu(CH3COO)2 ở nồng độ 20 ppm.............................................................................49
Hình 3.17. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Cu-BQ2H, BQ2H và
Cu(CH3COO)2 ở nồng độ 100 ppm...........................................................................50
Hình 3.38. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Zn-BA2H .........................................51
Hình 3.19. So sánh phổ IR giữa mẫu BA2H và 2Zn-BA2H .....................................52
Hình 3.20. So sánh phổ 1H-NMR của 2Zn-BA2H ...................................................55
Hình 3.21. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Zn-BA2H và BA2H ở nồng độ
20ppm ........................................................................................................................56
Hình 3.22. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Zn-BS2H ..........................................57
Hình 3.23. So sánh phổ IR giữa mẫu BS2H và 2Zn-BS2H ......................................58
Hình 3.24. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Zn-BS2H và BS2H ở nồng độ
20ppm ........................................................................................................................60
Hình 3.25. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Zn-BL2H .........................................61
Hình 3.26. So sánh phổ IR giữa mẫu BL2H và 2Zn-BL2H.....................................62
Hình 3.27. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Zn-BL2H và BL2H ở nồng độ
20ppm ........................................................................................................................64
Hình 3.28. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Zn-BQ2H .........................................65
Hình 3.29. So sánh phổ IR giữa mẫu BQ2H và 2Zn-BQ2H .....................................65
Hình 3.30. Kết quả phổ 1H-NMR cùa phức 2ZnBQ2H ...........................................67
Hình 3.31. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Zn-BQ2H và BQ2H ở nồng độ
20ppm ........................................................................................................................68
Hình 3.32. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Ni-BA2H .........................................68
Hình 3.33. So sánh phổ IR giữa mẫu BA2H và 2Ni-BA2H .....................................69

xii


Hình 3.34. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BA2H, BA2H và
Ni(CH3COO)2 ở nồng độ 20ppm ..............................................................................71
Hình 3.35. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BA2H, BA2H và
Ni(CH3COO)2 ở nồng độ 100ppm ............................................................................72
Hình 3.36. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Ni-BS2H ..........................................73
Hình 3.37. So sánh phổ IR giữa mẫu BS2H và 2Ni-BS2H ......................................74
Hình 3.38. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BS2H, BS2H và Ni(CH3COO)2
ở nồng độ 20ppm.......................................................................................................75
Hình 3.39. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BS2H, BS2H và Ni(CH3COO)2
ở nồng độ 100ppm.....................................................................................................76
Hình 3.40. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Ni-BL2H ..........................................77
Hình 3.41. So sánh phổ IR giữa mẫu BL2H và 2Ni-BL2H ......................................77
Hình 3.42. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BL2H, BL2H và
Ni(CH3COO)2 ở nồng độ 20ppm ..............................................................................79
Hình 3.43. Mẫu sản phẩm và TLC của phức 2Ni-BQ2H .........................................79
Hình 3.44. So sánh phổ IR giữa mẫu BQ2H và 2Ni-BQ2H .....................................80
Hình 3.45. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Ni-BQ2H, BQ2H và
Ni(CH3COO)2 ở nồng độ 20ppm ..............................................................................81
Hình 3.46. Phổ IR của phức 2Pt-BQ2H ...................................................................82
Hình 3.47. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Pt-BQ2H, BQ2H ở nồng độ
20ppm ........................................................................................................................84
Hình 3.48. Phổ IR của phức 2Pt-BS2H....................................................................85
Hình 3.49. Đồ thị so sánh bước sóng hấp thu giữa 2Pt-BS2H, BS2H ở nồng độ 20ppm
...................................................................................................................................86
Hình 3.50. Đồ thị thể hiện giá trị IC50 của phức của các dẫn xuất của benzimidazole
trên dịng MDA-MB-231 ..........................................................................................88
Hình 3.51. Đồ thị thể hiện giá trị IC50 của phức Cu (II) trên 3 dòng tế bào .............88

Hình 3.52. Đồ thị thể hiện giá trị IC50 của phức Zn (II) trên 3 dịng tế bào ............89
Hình 3.53. Đồ thị thể hiện giá trị IC50 của phức Ni (II) trên 3 dòng tế bào .............89

xiii


Danh Mục Bảng
Bảng 1.1. Một số dẫn xuất của benzimidazole có hoạt tính sinh học trong dược học
[22]
.................................................................................................................................6
Bảng 1.2. Dung lượng phối trí đặc trưng ..................................................................10
Bảng 1.3. Một số enzyme chứa đồng [31]...................................................................10
Bảng 1.4. Giá trị IC50 của phức 1, 2 phối tử và cisplatin trên năm dòng tế bào ung thư
...................................................................................................................................12
Bảng 1.5. Kết quả thử nghiện gây độc tế bào ...........................................................15
Bảng 1.6. Giá trị IC50 của phức Pt(II) của benzimidazole ........................................19
Bảng 2.1. Danh mục hóa chất ...................................................................................22
Bảng 2.2. Danh mục dụng cụ và thiết bị ...................................................................23
Bảng 2.1 Tác chất tham gia phản ứng tổng hợp dẫn xuất benzimidazole từ amine và
aldehyde ....................................................................................................................25
Bảng 3.1. Một số mũi đặc trưng của BA2H và phức 2Cu-BA2H ............................34
Bảng 3.2 Một số mũi đặc trưng của BS2H và phức 2Cu-BS2H ...............................40
Bảng 3.3. Một số mũi đặc trưng của BL2H và phức 2Cu-BL2H .............................44
Bảng 3.4. Một số mũi đặc trưng của BQ2H và phức 2Cu-BQ2H ............................48
Bảng 3.5. Một số mũi đặc trưng của tác chất BA2H và phức 2Zn-BA2H ...............52
Bảng 3.6. Dữ liệu phổ 1H-NMR của phức 2Zn-BA2H .............................................53
Bảng 3.7. Một số mũi đặc trưng của tác chất BS2H và phức 2Zn-BS2H.................58
Bảng 3.8. Một số mũi đặc trưng của tác chất BL2H và phức 2Zn-BL2H ................62
Bảng 3.9. Một số mũi đặc trưng của tác chất BQ2H và phức 2Zn-BQ2H ...............66
Bảng 3.10. Một số mũi đặc trưng của tác chất BA2H và phức 2Ni-BA2H ..............69

Bảng 3.11. Bước sóng hấp thu của 2Ni-BA2H, BA2H và Ni(CH3COO)2 ...............72
Bảng 3.12. Một số mũi đặc trưng của tác chất BS2H và phức 2Ni-BS2H ...............74
Bảng 3.13. Một số mũi đặc trưng của tác chất BL2H và phức 2Ni-BL2H...............78
Bảng 3.14. Một số mũi đặc trưng của tác chất BQ2H và phức 2Ni-BQ2H ..............80
Bảng 3.15. Bước sóng hấp thu của 2Ni-BQ2H, BQ2H và Ni(CH3COO)2 ...............81
Bảng 3.16. Một số mũi đặc trưng của tác chất BQ2H và phức 2Pt-BQ2H ..............83
Bảng 3.17. Một số mũi đặc trưng của tác chất BS2H và phức 2Pt-BS2H ................85
xiv


Danh mục sơ đồ
Sơ đồ 2.1. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole ....................................24
Sơ đồ 2.2. Quy trình tổng hợp các phức kim loại với benzimidazole .....................27

xv


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

LỜI MỞ ĐẦU
Theo số liệu thống kê của Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO), số bệnh nhân chết do ung
thư ln đứng thứ 2 trên thế giới ước tính 9.6 triệu người vào năm 2018. Tuy nhiên, xu
hướng này được dự đốn tăng lên nhiều lần, ước tính số người chết do ung thư là 13.1
triệu người vào năm 2030 [1]. Chính vì thế, các phương pháp điều trị ung thư cũng như
các phương pháp chẩn đoán sớm các tế bào ung thư luôn là một lĩnh vực nhận được sự
quan tâm của nhiều tổ chức y tế và các nhà khoa học trên thế giới.
Khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư của cisplatin được phát hiện tình cờ [2] và

cũng là lần đầu tiên các phức của platin được sử dụng trong điều trị ung thư. Cisplatin,
ngay lập tức nhận được sự chú ý và sử dụng trong lâm sàng điều trị ung thư như: ung
thư buồn trứng, ung thư tinh hoàn, ung thư phổi và ung thư ở hệ bạch huyết [3-5]. Mặc
dù, rất thành công trong bước đầu điều trị lâm sàng, nhưng trở ngại lớn nhất của cisplatin
là gây ra tác dụng phụ: giảm chức năng thận, tổn thương mô thần kinh, làm giảm thính
giác, gây suy tủy, rụng tóc, buồn nôn và kháng tế bào ung thư [6-8]. Trong một số các
nghiên cứu gần đây, việc thay thế nhóm NH3 của cisplatin bằng các amine dị vịng có
thể giúp làm giảm tác dụng phụ hay việc thay thế ion trung tâm Pt (II) bằng các kim loại
chuyển tiếp như Cu (II), Zn (II) và Ni (II) cũng mang lại hiệu quả tương đương hoặc cao
hơn cisplatin, điều này góp phần rất lớn trong việc cắt giảm chi phí điều trị [9].
Các amine dị vòng như thiazole, benzoxazole, benzimidazole, imidazole và
benzothiazole được sử dụng như là các ligand do cặp electron tự do của nguyên tử N dễ
dàng hình thành liên kết với kim loại, đặc biệt benzimidazole đang được nhiều sự chú ý
bởi cấu trúc tương tự như purine, một số dẫn xuất của benzimidazole được tìm thấy trong
tự nhiên như B12 [10] và có khả năng bắt chước chức năng của imidazole trong protein.
Vì thế, các benzimidazole thể hiện sự tương thích sinh học cao và ứng dụng trong lâm
sàng. Đồng thời, benzimidazole thể hiện hoạt tính đa dạng như kháng ung thư (ung thư
phổi, ung thư vú, biểu mô phế quản, cổ tử cung, tuyến tiền liệt, đại tràng và gan), kháng

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

nấm, kháng viêm, chống co giật, điều trị giun, chống trầm cảm, hạ huyết áp, chất chống

đông máu và kháng vi rút [11-14].
Hơn nữa, một số nghiên cứu gần đây đã cho thấy sự kết hợp giữa các kim loại chuyển
tiếp với các dẫn xuất benzimidazole thường cho hoạt tính sinh học cao, đặc biệt ức chế
tế bào ung thư tốt hơn khi chỉ sử dụng đơn lẻ benzimidazole [15-18]. Ngồi ra, sự kết
hợp này có thể làm giảm tác dụng phụ khơng mong muốn trong điều trị [3]. Chính vì
thế, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các phức kim
loại với một số dẫn xuất benzimidazole” sẽ góp phần lớn trong tìm kiếm các hợp chất
tiềm năng trong điều trị ung thư cũng như tạo sự đa dạng hóa trong việc lựa chọn tác
nhân hóa trị và ứng dụng trong lâm sàng.

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Ung thư
Ung thư là một thuật ngữ chung cho các nhóm bệnh được đặc trưng bởi mất kiểm soát
sự tăng trưởng, phân chia và lây lan của một nhóm tế bào. Khối u có thể được chia thành
2 loại lành tính và ác tính: các khối u lành tính có thể xâm lấn và phá hủy các mơ lân
cận, khối u ác tính phát triển nhanh chóng, lan rộng tới nhiều nhiều bộ phận của cơ thể
và di căn. Di căn là nguyên nhân chính dẫn đến 90% người bệnh tử vong [19]. Hiện nay,
có nhiều phương pháp điều trị ung thư nhưng hóa trị vẫn là phương pháp chiếm ưu thế.
Hóa trị lần đầu tiên được giới thiệu bởi nhà hóa học người Đức, Paul Ehrlich, sử dụng
hóa chất để điều trị bệnh [20]. Hóa trị với mục đích là tiêu diệt các tế bào ác tính nhưng

với độ chọn lọc khác nhau. Trải qua nhiều năm, hóa trị cũng đạt được một số thành công
nhất định. Bắt đầu từ đầu thế kỉ 20, hàng loạt thuốc chống ung thư được khám phá như
antifoliates, thiopurines, 5-fluorouracil và methotrexate nằm mục đích ức chế các phản
ứng enzyme cần thiết để chèn chất chuyển hóa vào DNA sao chép [20].
CNăm 1965, Barnett Rosenberg phát hiện cis-diamminedichloridoplatinum (II) hay
cisplatin, ức chế các quá trình phân chia tế bào [2]. Sự phát hiện này ngay lập tức thu hút
sự chú ý của các nhà khoa học trong việc tìm kiếm tác nhân chống ung thư từ các phức
kim loại, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực hóa trị liệu. Ngồi các
dẫn xuất từ platin, các nhà khoa học cũng đang tìm kiếm các phức chất với trung tâm là
các kim loại chuyển tiếp như Ru (II), Cu (II), Co (II), Zn (II), Ni (II) và Au (II) với hi
vọng có thể ức chế tế bào ung thư hiệu quả hơn cisplatin.
1.2 Giới thiệu benzimidazole
1.2.1 Benzimidazole
Benzimidazole còn được gọi là benzodiazole là hợp chất hữu cơ dị vịng bao gồm nhân
benzen kết hợp với vị trí 4 và 5 của nhân imidazole [21].

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

3


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Quy tắc đánh số trên vòng benzimidazole.

Phản ứng tổng hợp benzimidazole và hiện tượng tautomer hóa [22]

Hình 1.1. Hiện tượng tautomerization của benzimidazole
Vòng benzimidazole tồn tại ở hai dạng tautomer tương đương, trong đó nguyên tử
hydrogen có thể gắn với một trong hai nguyên tử nitrogen.
1.2.2 Ứng dụng của benzimidazole
Nhân benzimidazole là khung sườn cơ bản của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, các
nhà khoa học trên thế giới đã tìm thấy 5,6-dimethylbenzimidazole là một thành phần cấu
trúc của vitamin B12 [23].

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Hình 1.2. Vitamin B12
Benzimidazole và các dẫn xuất của nó có khả năng tương tác với DNA trong các rãnh
nhỏ. Ngồi ra, đặc tính về điện tử và khơng gian (pharmacophore) cùng với các nhóm
có thuộc tính hóa lý tương đồng (bioisostere) với nucleotide tự nhiên đã chứng minh hoạt
tính sinh học đa dạng của benzimidazole. Bởi vì tầm quan trọng của dẫn xuất
benzimidazole, các phương pháp để tổng hợp chúng đã trở thành trọng tâm nghiên cứu
của các nhà hóa học hữu cơ [24]
Chính nhờ cấu trúc đặc biệt của khung benzimidazole mà các dẫn xuất được tổng hợp từ
khung sườn này được đánh giá cao về các hoạt tính sinh học mà chúng mang lại. Các
dẫn xuất benzimidazole là tác nhân trị liệu đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng
viêm, trị giun sán, giảm huyết áp, chống co giật, ức chế tế bào ung thư.

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Bảng 1.1. Một số dẫn xuất của benzimidazole có hoạt tính sinh học trong dược học
[22].
Dẫn xuất
benzimidazole

Cơng thức

Cơng dụng

Albendazole

Kháng khuẩn, nấm

Enviradin

Kháng virut

Candesartan

Astemizol

Điều trị bệnh
cao huyết áp

Chống dị ứng

Điều trị bệnh bạch
Bendamustin

cầu lymphocytic
mãn tính

Omeprazole

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

Điều trị viêm
loét dạ dày

6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Dẫn xuất

Công thức

benzimidazole

Công dụng

Điều trị ung

Abemaciclib

thư vú

1.2.3 Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất của benzimidazole
- Phản ứng với acid:
o-phenylenediamine được ngưng tụ với hầu hết mono carboxylic acid tạo thành
nhân benzimidazole với nhóm thế khác nhau ở vị trí số 2. Tuy nhiên, khi sử dụng tác
nhân yếu đặc biệt acid Lewis, muối vô cơ hoặc acid vô cơ cải thiện cả hiệu suất và độ
tinh khiết của sản phẩm [25].
NH2

Reflux

H
N

RCOOH

+
NH2

R +

HCl

H2O

N

Năm 2007, Dubey và Moorthy đã tổng hợp các chất 2-alkyl và 2-aryl
benzimidazole theo phương pháp này với thời gian phản ứng giảm 96 – 98 %, hiệu suất
tăng 10 – 50% so với phương pháp truyền thống trước đây [26].
H
N

NH2
+

RCOOH

MW

NH2

R
N

R= -H, -CH3, -C6H5, 4-C6H4NH2

- Phản ứng với aldehyde:
Phản ứng của o-phenylendiamine với aldehyde cần có xúc tác oxy hóa để tạo ra
nhân benzimidazole. Những xúc tác thường được sử dụng là: nitrobenzen, benzoquinon,

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

sodium metabisulfit, thủy ngân oxid, Pb(CH3COO)2, iodine, Cu(CH3COO)2, indium
perfluorooctan sulfonate [27].
H
N

NH2
+ RCHO

R

NH2

N

Gần đây, Navarte và cộng sự đã sử dụng vi sóng trong phản ứng đóng vịng của ophenylenediamine với aldehyde trong tổng hợp dẫn chất 2- (alkyloxyaryl)-1Hbenzimidazole với hiệu suất cao. Phản ứng có 3 thành phần và khơng sử dụng dung mơi
hịa tan [25]
NH2
+

H

N

Na2S2O5

RCHO

R

MW

NH2

N

- Phản ứng hợp chất cơ magie [28]:
MgBr
NH2

N
+ C2H5MgBr

C2H6

+

NH2

N

- Phản ứng Mannich:

Bachman và Heisey đã nghiên cứu benzimidazole dựa vào phản ứng Mannich.
Một hỗn hợp đồng tỉ lượng gồm o-phenyldiamine, formaldehyde và piperidine phản
ứng với nhau tạo thành 1-(piperidinomethyl)benzimidazole với hiệu suất là 97% [29].
NH2
+

CH2O

N
+

NH

NH2

N
N

1.3 Tổng quan về phức hợp benzimidazole kim loại
1.3.1 Giới thiệu về phức hợp benzimidazole kim loại [30]

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

❑ Phức chất
Phức chất là hợp chất ở nút mạng tinh thể có chứa các ion phức tạp tích điện dương
hay âm (ion phức) có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch, cũng như tồn tại trong
tinh thể kết hợp với các ion trái dấu.
❑ Ion trung tâm
Một ion dương (cation) hay một phân tử trung hòa chiếm vị trí trung tâm để tạo liên kết
với các phối tử xung quanh được gọi là ion trung tâm. Ion trung tâm có điện tích càng
lớn thì khả năng hút phối tử về phía nó và các electron của phối tử sẽ đẩy các electron d
của ion trung tâm càng mạnh. Kích thước ion trung tâm càng lớn thì các orbital dễ biến
dạng do bán kính lớn, tạo điều kiện tốt cho phối tử tiếp cận và tạo liên kết với ion trung
tâm.
❑ Phối tử
Những ion âm (anion) hay những phân tử trung hòa trực tiếp liên kết xung quanh ion
trung tâm được gọi là phối tử. Kích thước càng bé, điện tích âm càng lớn thì càng tác
dụng mạnh lên các orbital của ion trung tâm. Phối tử là các chất hữu cơ liên kết với ion
trung tâm phải thõa mãn các điều kiện sau.
-

Có ít nhất hai nhóm chức thích hợp, có khả năng tạo thành vịng khi liên kết với
ion trung tâm.

-

Có khả năng liên kết với nguyên tử kim loại bằng một cặp electron tự do.

❑ Phối trí
-

Sự phối trí là sự sắp xếp các ligand xung quanh ion trung tâm.

-

Số phối trí là tổng số liên kết trực tiếp với ion trung tâm.

-

Số phối trí phụ thuộc vào các orbital trống và bản chất của các kim loại, cũng
như kích thước và bản chất của phối tử.

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

9


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS.TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG
TS. LÊ XUÂN TIẾN

Bảng 1.2. Dung lượng phối trí đặc trưng
Số phối trí

Cấu trúc hình học

đặc trưng
2

Thẳng
Tứ diện hoặc vng

4

phẳng

6

Bát diện

Ion trung tâm
Ag+, Cu+
Cu2+, Zn2+, Mg2+, Pd2+, Pt2+
Ni 2+
Pt4+, Cr3+, Co3+, Fe3+

1.3.2 Sự hình thành phức
Trong phân tử benzimidazole có chứa hai ngun tử nitơ tham gia vào hệ thống theo hai
cách khác nhau, trong đó một dị tố cịn ngun cặp electron chưa sử dụng. Chính vì thế,
ngun tử nitơ cịn cặp electron tự do có khả năng tạo phức phối trí với hầu hết các kim
loại chuyển tiếp như Cu2+, Zn2+, Ni2+ và Pt2+.

1.4 Hoạt tính sinh học của Cu2+
Đồng là nguyên tố thiết yếu trong hầu hết các cơ thể sống, đặc biệt các enzyme chứa
đồng trong cơ thể là chìa khóa quan trọng cho các q trình sinh học. Một số enzyme
được liệt kê ở bảng 1.3
Bảng 1.3. Một số enzyme chứa đồng [31]
Enzyme

Chức năng

Cytochrome C oxidase

Giúp tế bào sử dụng oxy

Tyrosinase (catechol oxidase)

Tổng hợp dopa từ tyrosine

Dopamine-B-hydroxylase

Tổng hợp norepinephrine từ dopamine

Diamine oxidase

Bất hoạt histamine và polyamine

HVTH: NGUYỄN VĂN THẠNH

10