MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 2 1.1 Khái quát chung về 1Hbenzodimidazol và oxadiazol ................................... 2 1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1Hbenzodimidazol và oxadiazol ............................................................................................................. 4 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ............................................................. 4 1.2.2 Tác dụng chống viêm .................................................................................. 7 1.2.3 Tác dụng chống ung thư .............................................................................. 9 1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa ........................................................................... 10 1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1Hbenzodimidazol và 1,3,4oxadiazol ......... 12 1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1Hbenzodimidazol và các dẫn chất ..................... 12 1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4oxadiazol ................................................... 13 1.3.3 Phản ứng alkyl hóa .................................................................................... 14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................................... 16 2.1 Nguyên liệu và thiết bị ..................................................................................... 16 2.2 Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 19 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết .............................................. 19 2.3.2 Xác định cấu trúc ....................................................................................... 20 2.3.3 Thử tác dụng sinh học ............................................................................... 20 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................... 23 3.1 Tổng hợp hóa học ............................................................................................ 23 3.1.1 Tổng hợp 2methyl1Hbenzodimidazol (1) .......................................... 24
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Không có thành công nào mà không có sự nỗ lực của những người đầy tâm huyết. Vì vậy, tôi cần phải cảm ơn rất nhiều người tuyệt vời vì sự cống hiến quý báu của họ trong việc hoàn thành đề tài khóa luận này. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện, Ths. Phạm Thị Hiền những người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên quý báu và to mọi điều kiện gip đ tôi trong quá trình nghiên cu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đc biệt là Ths. Nguyễn Văn Giang, TS. Nguyễn Văn Hải và CN. Phan Tin Thnh của phòng thực tập Tng hợp Hóa dược đã nhiệt tình gip đ và to điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự gip đ của các cán bộ Phòng Phân tích ph, Phòng Hóa sinh Ứng dụng - Viện Hóa học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học - Trường Đi học Tự Nhiên - Đi học Quốc gia Hà Nội cng toàn thể các thầy cô trong trường, thư viện trường Đi học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn! Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đc biệt nhất đến bố mẹ và bn bè - những người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập! Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2015 Sinh viên Trần Ngọc Mai MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol 2 1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol 4 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 4 1.2.2 Tác dụng chống viêm 7 1.2.3 Tác dụng chống ung thư 9 1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa 10 1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol 12 1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất 12 1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol 13 1.3.3 Phản ứng alkyl hóa 14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Nguyên liệu và thiết bị 16 2.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu 19 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 19 2.3.2 Xác định cấu trúc 20 2.3.3 Thử tác dụng sinh học 20 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 23 3.1 Tổng hợp hóa học 23 3.1.1 Tổng hợp 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol (1) 24 3.1.2 Tổng hợp ethyl 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) 24 3.1.3 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 25 3.1.4 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-methyl-1H- benzo[d]imidazol (4) 26 3.1.5 Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4- oxadiazol-2-yl]thio)acetonitril (4a) 27 3.1.6 Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N-phenyl- 1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b) 28 3.1.7 Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1- yl)methyl}-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c) 29 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết 31 3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 32 3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 32 3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 32 3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR) 33 3.4 Thử tác dụng sinh học 34 3.5 Bàn luận 35 3.5.1 Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc các hợp chất 35 3.5.2 Về tác dụng sinh học: Tác dụng gây độc tế bào 39 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, viết tắt Chú thích 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H nuclear magnetic resonance) AcOH Acid acetic COX Men cyclo-oxygenase CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DMF Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid EC 50 Nồng độ tác dụng 50% (Half maximal effective concentration) ECA Ethyl cloroacetat EtOH Ethanol G Gam H Giờ HepG2 Dòng tế bào ung thư gan IC 50 Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory concentration) IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) KLPT Khối lượng phân tử LU Dòng tế bào ung thư phổi MeOH Methanol MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration) MS Phổ khối (Mass spectrometry) MT Môi trường n-BuOH n-Butanol R f Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng T 0 nc Nhiệt độ nóng chảy TBUT Tế bào ung thư DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita Rathore 8 Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất 16 Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ 17 Bảng 2.3 Công thức các chất dự kiến tổng hợp được 18 Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp hóa học 31 Bảng 3.2 R f và t 0 nc của 7 chất tổng hợp được 31 Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 4a, 4b, 4c 32 Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng của 4a, 4b, 4c 33 Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1 H- NMR của 4a, 4b, 4c 33 Bảng 3.6 Kết quả thử tác dụng gây độc tế bào 35 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol 2 Hình 1.2 Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol 2 Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol 3 Hình 1.4 Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol 3 Hình 1.5 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari 4 Hình 1.6 Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel 5 Hình 1.7 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin 6 Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai 7 Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của Ankita Rathore 7 Hình 1.10 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain 9 Hình 1.11 Dẫn chất 10e trong nghiên cứu của S. Rajasekaran 10 Hình 1.12 Các hợp chất được I. Kerimov tổng hợp 11 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 3.1 Các giai đoạn tổng hợp một số dẫn chất lai hóa 1H- benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol. 23 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp 2-methylbenzo[d]imidazol (1) 24 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp ethyl (2-methyl-1H-benzo[d]imidazol)acetat (2) 24 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 25 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2- methyl-1H-benzo[d]imidazol (4) 26 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}- 1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)acetonitril (4a) 27 Sơ đồ 3.7 Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N- phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b) 28 Sơ đồ 3.8 Tổng hợp 2-cloro-N-phenylacetamid (6) 28 Sơ đồ 3.9 Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-((2-methyl-1H- benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c) 29 Sơ đồ 3.10 Tổng hợp 2-cloro-N-(3,4-diclorophenyl)acetamid (7) 30 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội phát triển, con người ngày càng quan tâm đến vấn đề chăm sóc sức khỏe thì vai trò của ngành y dược ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống, nhu cầu sử dụng thuốc trong phòng ngừa và chữa trị ngày càng lớn. Là một nước đang phát triển, Việt Nam tuy đã đạt được nhiều thành tựu tích cực trong cải thiện việc khám chữa bệnh cho người dân, nhưng vẫn còn gặp phải nhiều khó khăn, mức sống bình quân thấp, khả năng chi trả cho y tế còn hạn chế, trong khi giá thuốc nhập khẩu lại cao gấp hàng chục lần so với mặt bằng chung ở trong nước. Tất cả những điều này đòi hỏi ngành Dược trong nước phải tự mình sản xuất và cung ứng các loại thuốc mới để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng chữa bệnh cho người dân. Vì vậy, việc tìm kiếm thuốc mới là rất cần thiết. Hướng nghiên cứu và phát triển thuốc mới dựa vào thuốc sẵn có hoặc các chất có tác dụng sinh học đang chiếm một tỉ lệ chủ yếu trong ngành tổng hợp hóa dược. Benzimidazol và oxadiazol là hai dị vòng đã và đang thu hút nhiều nhà khoa học trên khắp thế giới tiến hành nghiên cứu. Từ hai dị vòng này, rất nhiều các dẫn chất đã được tổng hợp và cho thấy các tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật… [17, 22, 26, 29]. Với những triển vọng khả quan đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và oxadiazol” với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp một số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4- oxadiazol. 2. Thử tác dụng gây độc tế bào các dẫn chất tổng hợp được. [...]... những tác dụng sinh học tiềm năng của chúng 4 1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1Hbenzo[d]imidazol và oxadiazol 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2009, K.F Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1Hbenzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l) (xem hình 1.5), sau đó thử tác dụng ức chế in vitro vi sinh vật theo phương pháp pha loãng liên tiếp Tác dụng. .. số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4 -oxadiazol, và thử tác dụng gây độc tế bào của chúng 16 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 Danh mục các dung môi, hóa chất STT... được thử tác dụng in vitro để xác định khả năng ức chế COX-1 và COX-2 Những dẫn chất có tác dụng tốt nhất lại tiếp tục được thử tác dụng chống viêm bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân chuột [23] Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của Ankita Rathore 8 Hầu hết các chất có khả năng ức chế COX, và ức chế COX-2 chọn lọc hơn COX-1 Trong các hợp chất tổng hợp được,... đó tác dụng sinh học mạnh nhất khi các nhóm thế này ở vị trí para hoặc meta 5d, 5h Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol trong nghiên cứu của N C Desai 1.2.2 Tác dụng chống viêm Năm 2014, Ankita Rathore cùng đồng sự tiến hành thiết kế và tổng hợp các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol có tác dụng ức chế COX-2 chọn lọc (xem hình 1.9) Các hợp chất tổng hợp. .. tiền liệt [12] Hình 1.10 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain Kết quả của nghiên cứu cho thấy các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol cho tác dụng chống ung thư tốt hơn dẫn chất lai hóa triazol-thiadiazol Tác dụng chống ung thư được tăng lên bởi sự có mặt của các nhóm hút điện tử như –Br ở các vị trí trên vòng thơm Hợp chất 7j 3-(5-(4-amino-2,6-dibromophenyl)1,3,4 -oxadiazol- 2-yl)-1-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)propan-1-on... dạng và cấu trúc đặc biệt của nó đem lại [14, 10, 17] Các dẫn xuất của oxadiazol được sử dụng trong các thị trường như Raltegravir, Nosapidil, Furamizol,… (Xem hình 1.4) Hình 1.4 Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol Nhìn vào tầm quan trọng của 2 cấu trúc benzimidazol và oxadiazol, người ta nghĩ rằng sẽ có giá trị để thiết kế và tổng hợp một số dẫn xuất benzimidazol mới mang oxadiazol và tìm... ester của acid sulfonic, muối amoni bậc 4 [4] 15 1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho đề tài Như vậy, thông qua các tài liệu tham khảo được, chúng tôi nhận thấy rằng các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4 -oxadiazol có nhiều tác dụng sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, chống ung thư, chống oxi hóa Tiếp nối các nghiên cứu đó, chúng tôi dự kiến tổng hợp một số dẫn. .. vị trí số 5 -oxadiazol trong tác dụng chống ung thư Còn các nhóm thế trên methyl như: -N(C2H5)2, -O-C6H5 ở vị trí số 5 -oxadiazol làm cải thiện hoạt tính chống ung thư Các nhóm thế hút điện tử như -COOH, -C=O không cho thấy vai trò rõ ràng của mình [16] 1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa Năm 2012, S Rajasekaran cùng đồng sự nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tác dụng chống oxy hóa của một số dẫn xuất của benzimidazol. .. Đại học Quốc gia Hà Nội, với chế độ đo ESI [3, 6] Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) Được ghi trên máy Bruker AV-500MHz, tại Viện Hóa Học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và máy AscendTM 500, tại Khoa Hóa họcTrường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, sử dụng dung môi là DMSO [2] 2.3.3 Thử tác dụng sinh học Thử tác dụng gây độc tế bào tại Phòng Hóa sinh Ứng dụng - Viện Hóa. .. 1.3.1.3 Các tác nhân khác Các tác nhân khác như: monoacyl- và diacyl-o-phenylendiamin, phenylenurethan… cũng có thể sử dụng để tổng hợp các dẫn chất của 1Hbenzo[d]imidazol 1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4 -oxadiazol 1.3.2.1 Phản ứng tạo dẫn chất 5-R-2-amino-1,3,4 -oxadiazol 14 1.3.2.2 Phản ứng tạo dẫn chất 5-R-1,3,4 -oxadiazol- 2-thiol Phương pháp thường dùng để tổng hợp dẫn chất 5-R-1,3,4 -oxadiazol- 2-thiol . tài: Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và oxadiazol với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp một số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và. ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: . BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC