ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội càng phát triển thì mô hình bệnh tật của con người càng trở nên phức ạp và nhu cầu chăm sóc cũng ngày càng tăng lên. Chính vì thế việc nghiên cứu tìm ra các thuốc mới đóng vai trò quan trọng trong chiến lược bảo vệ sức khỏe con người của mỗi quốc gia. Tuy nhiên sự ra đời của thuốc mới là cả một quá trình thử nghiệm lâu dài. Đó là kết quả nghiên cứu của nhiều ngành khoa học, trong đó tổng hợp hóa dược đóng vai trò quan trọng. Được hình thành và phát triển trên cơ sở của ổng hợp hữu cơ, tổng hợp hóa dược đã trở thành một ngành khoa học riêng biệt , nhằm tạo ra các thuốc phục vụ cho việc phòng và điều trị bệnh. Ngày nay, những huốc có nguồn gốc tổng họp hóa dược chiếm một số lượng rất lớn và không thể hiếu trong cuộc sống. Để tìm được các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao, ít độc tính và có thể ứng dụng trong điều trị và lâm sàng, các nhà tổng hợp hóa dược thường dựa vào cấu trúc của các chất có tác dụng sinh học triển vọng để tổng hợp hoặc bán tổng hợp tạo ra nhiều thuốc mới. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được các dẫn chất 1Hbenzodimidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật… Các dẫn chất benzimidazol được gắn thêm các dị vòng thơm khác như: oxadiazol, triazolo,… sẽ làm tăng cường các tác dụng sinh học, tác dụng thường được quan tâm đến là tác dụng kháng khuẩn và gây độc tế bào ung thư
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN KIM CƯỜNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT 1-[(OXADIAZOLYL)METHYL]- BENZIMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI-2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN KIM CƯỜNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT 1-[(OXADIAZOLYL)METHYL]- BENZIMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Hải Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI-2015 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo, PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện, , TS. Nguyễn Văn Hải, những người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn Ths. Phạm Thị Hiền ,Ths. Nguyễn Văn Giang, Ths. Đào Nguyệt Sương Huyền và CN. Phan Tin Thành đã nhiệt tình gip đ và tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến những thầy cô giáo đã giảng dạy em trong quá trình học tập tại trường, những kiến thức mà em nhận được trên giảng đường đại học sẽ là hành trang gip em vững bước trong tương lai. Trong quá trình thực hiện khóa luận em đã nhận được sự gip đ của các cán bộ Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học – Viện Công nghệ Sinh học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bộ môn Vi Sinh - Sinh học - Trường Đại học Dược Hà Nội cng toàn thể các thầy cô trong trường, thư viện trường. Em cũng muốn gửi lời cảm ơn đến các anh chị và các bạn trong nhóm làm khóa luận ở bộ môn Công nghiệp Dược đã gip đ và cho em những lời khuyên bổ ích về chuyên môn trong quá trình nghiên cứu. Cuối cng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả bạn bè, và đặc biệt là cha mẹ và anh trai, những người luôn kịp thời động viên và gip đ em vượt qua những khó khăn trong cuộc sống. Sinh viên Nguyễn Kim Cường MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN __________________________________________ 2 1.1 Tổng quan về tác dụng sinh học của benzimidazol _____________________ 2 1.1.1 Kháng khuẩn 2 1.1.2. Kháng virus 4 1.1.3. Chống ung thư 6 1.1.4. Chống kí sinh trùng 8 1.1.5. Các hoạt động chống viêm và giảm đau 9 1.2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và oxadiazol _______ 11 1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 11 1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn 13 1.3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất _______________________________ 15 1.3.1 Phản ứng tạo vòng 1,3,4-oxadiazol 15 1.3.2 Phản ứng tạo vòng benzimidazol 15 1.3.3 Phản ứng S-alkyl hóa 17 1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp và thử tác dụng sinh cho đề tài ______________ 17 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ____________________________________________________ 18 2.1 Nguyên liệu và thiết bị. _________________________________________ 18 2.1.1 Hóa chất và dung môi 18 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ đã sử dụng trong thực nghiệm 19 2.2 Nội dung nghiên cứu ___________________________________________ 20 2.3 Phương pháp nghiên cứu ________________________________________ 22 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết 22 2.3.2 Xác định cấu trúc 22 2.3.3 Thử tác dụng sinh học 23 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ______________ 25 3.1 Tổng hợp hóa học. _____________________________________________ 25 3.1.1 Tổng hợp 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol (I) 26 3.1.2 Tổng hợp ethyl 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (II) 26 3.1.3 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (III) 27 3.1.4 Tổng hợp 5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4- oxadiazole-2-thiol (IV) 28 3.1.5 Tổng hợp 2-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4- oxadiazol-2-yl)thio)acetamid (IVa) 29 3.1.6. Tổng hợp methyl 4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1- yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)benzoat (IVb) 30 3.1.7 Tổng hợp N-(2,4-dichlorophenyl)-5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1- yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (IVc) 32 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết __________________________________________ 34 3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được _______________________ 35 3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 36 3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) 37 3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR) 38 3.4 Thử tác dụng sinh học __________________________________________ 38 3.5 Bàn luận _____________________________________________________ 39 3.5.1 Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc các hợp chất 39 3.5.2 Về cấu trúc của các hợp chất trung gian và sản phẩm 41 3.5.3 Về tác dụng sinh học 43 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT __________________________________________ 44 DANH MỤC TÀI LIỆU_____________________________________________ 45 PHỤ LỤC ________________________________________________________ 49 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H nuclear magnetic resonance) HepG2 Dòng tế bào ung thư gan BuOH n-Butanol ECA Ethylcloroacetat EtOH Ethanol g Gam h Giờ IC 50 Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory concentration) IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) Lu Dòng tế bào ung thư phổi MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration) MS Phổ khối (Mass spectrometry) MT Môi trường R f Hệ số lưu giữ (Retention factor) T 0 nc Nhiệt độ nóng chảy TLC Sắc kí lớp mỏng (Thin layer chromatography) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất 18 Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ 19 Bảng 2.3. Công thức các chất dự kiến tổng hợp được. 21 Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp hóa học 34 Bảng 3.2 R f và t 0 nc của 7 chất tổng hợp được 35 Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của IVa, IVb, IVc 36 Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ khối lượng của IVa, IVb, IVc 37 Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H của IVa, IVb, IVc 38 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Công thức các chất theo nghiên cứu của Kazimierczuk và cộng sự 2 Hình 1.2 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ansari và Lal 3 Hình 1.3 Công thức các chất theo nghiên cứu của Gupta và Rani 3 Hình 1.4 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ghoneim và cộng sự 4 Hình 1.5 Công thức các chất theo nghiên cứu của Pandey và Shukla 4 Hình 1.6 Công thức các chất theo nghiên cứu của Yadav và Pal 5 Hình 1.7 Công thức các chất theo nghiên cứu của Kristina và cộng sự 5 Hình 1.8 Công thức các chất theo nghiên cứu của Bishnoi và cộng sự 6 Hình 1.9 Công thức các chất theo nghiên cứu của Hranjec và cộng sự 6 Hình 1.10 Công thức theo nghiên cứu của Gellis và cộng sự 7 Hình 1.11 Công thức các chất theo nghiên cứu của Sondhi và cộng sự 8 Hình 1.12 Công thức các chất theo nghiên cứu của Mavrova và cộng sự 9 Hình 1.13 Công thức các chất theo nghiên cứu của Taha 10 Hình 1.14 Công thức các chất theo nghiên cứu của Mohan và cộng sự 10 Hình 1.15 Công thức các chất theo nghiên cứu của Gaba và cộng sự 11 Hình 1.16. Công thức 1 số chất theo nghiên cứu Mohammad Shaharyar và cộng sự 13 Hình 1.17 Công thức các chất theo nghiên cứu của Ansari và Lal 13 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ tổng hợp theo nghiên cứu của Gomez và cộng sự 9 Sơ đồ 1.2. Sơ đồ tổng hợp theo nghiên cứu Asif Husain và cộng sự 12 Sơ đồ 1.3. Tổng hợp các chất theo nghiên cứu Salahuddin và cộng sự 14 Sơ đồ 1.4. phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Shelly Gapil và cộng sự 15 Sơ đồ 1.5. Phản ứng tạo vòng oxadiazol theo Salahuddin và cộng sự 15 Sơ đồ 1.6. o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm 16 Sơ đồ 1.7. Tổng hợp 2-alkyl và 2-arylbenzimidazol theo phương pháp vi sóng 16 Sơ đồ 1.8. Sơ đồ tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic 16 Sơ đồ 1.9. Phản ứng S-akyl hóa 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-thiol 17 Sơ đồ 3.1 Các giai đoạn tổng hợp các dẫn chất 25 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol (I) 26 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp ethyl 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (II) 26 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (III) 27 Sơ đồ 3.5. Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-methyl 28 -1H-benzo[d]imdazol (IV) 28 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp 2-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4- oxadiazol-2-yl)thio)acetamid (IVa) 29 Sơ đồ 3.7. Tổng hợp methyl 4-(4-((5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1- yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)butoxy)benzoat (IVb) 30 Sơ đồ 3.8 Tổng hợp methyl 4-(4-bromobutoxy)benzoat 30 Sơ đồ 3.9 Tổng hợp N-(2,4-dichlorophenyl)-5-((2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1- yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (IVc) 32 Sơ đồ 3.10. Tổng hợp 2-cloro-N-(2,4-diclorophenyl)acetamid 33 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội càng phát triển thì mô hình bệnh tật của con người càng trở nên phức tạp và nhu cầu chăm sóc cũng ngày càng tăng lên. Chính vì thế việc nghiên cứu tìm ra các thuốc mới đóng vai trò quan trọng trong chiến lược bảo vệ sức khỏe con người của mỗi quốc gia. Tuy nhiên sự ra đời của thuốc mới là cả một quá trình thử nghiệm lâu dài. Đó là kết quả nghiên cứu của nhiều ngành khoa học, trong đó tổng hợp hóa dược đóng vai trò quan trọng. Được hình thành và phát triển trên cơ sở của tổng hợp hữu cơ, tổng hợp hóa dược đã trở thành một ngành khoa học riêng biệt , nhằm tạo ra các thuốc phục vụ cho việc phòng và điều trị bệnh. Ngày nay, những thuốc có nguồn gốc tổng họp hóa dược chiếm một số lượng rất lớn và không thể thiếu trong cuộc sống. Để tìm được các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao, ít độc tính và có thể ứng dụng trong điều trị và lâm sàng, các nhà tổng hợp hóa dược thường dựa vào cấu trúc của các chất có tác dụng sinh học triển vọng để tổng hợp hoặc bán tổng hợp tạo ra nhiều thuốc mới. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật… Các dẫn chất benzimidazol được gắn thêm các dị vòng thơm khác như: oxadiazol, triazolo,… sẽ làm tăng cường các tác dụng sinh học, tác dụng thường được quan tâm đến là tác dụng kháng khuẩn và gây độc tế bào ung thư Do đó, chúng tôi đã tiến hành đề tài “Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của 1-[(oxadiazolyl)methyl]-benzimidazol” với các nội dung: 1 Tổng hợp một số dẫn chất 1-[(oxadiazolyl)methyl]-benzimidazol với các nhóm thế khác nhau tại vị trí số 2 trên vòng 1,3,4-oxadiazol. 2 Thử tác dụng gây độc tế bào của một số dẫn chất tổng hợp được. [...]... hoạt chất mang các dị vòng này có tác dụng kháng khuẩn và chống khối u [17 , 29] 1. 2 .1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư Năm 2 012 , Asif Husain và các cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất benzimidazol mang khung oxadiazol (25-36) Các dẫn chất này được tổng hợp từ 4(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-4-oxobutanhydrazid với mục đích tổng hợp các chất chống ung thư Các chất tổng hợp được nghiên cứu in vitro tác dụng. .. [24] Hình 1. 5 Công thức các chất theo nghiên cứu của Pandey và Shukla Yadav và Pal (19 96) đã tổng hợp được một số chất của benzimidazol như công thức dưới và thử nghiệm về hoạt tính kháng virus [33] 5 Hình 1. 6 Công thức các chất theo nghiên cứu của Yadav và Pal Kristina và cộng sự (2007) đã tổng hợp dược một nhóm dẫn chất 2-R1-5amidino -benzimidazol (11 ) dẫn xuất mang amidino ở C-5 của vòng benzimidazol. .. định cho từng hợp chất [ 31] 10 Hình 1. 13 Công thức các chất theo nghiên cứu của Taha Mohan và cộng sự (19 84) đã tổng hợp được hợp chất (23) để thử nghiệm hoạt tính kháng viêm chống phù nề do carrageenan [23] Hình 1. 14 Công thức các chất theo nghiên cứu của Mohan và cộng sự Gaba và cộng sự (2 010 ) đã tổng hợp được một loạt các chất mới 5-R -1( phenylsulphonyl)-2-methylbenzimidazol (24) Các hợp chất được đánh...2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. 1 Tổng quan về tác dụng sinh học của benzimidazol 1. 1 .1 Kháng khuẩn Kazimierczuk và cộng sự (2002) đã tổng hợp được hai loại dẫn xuất của benzimidazol, chất đầu tiên dựa trên dẫn xuất 2-thioalkyl và thioaryl của benzimidazol (1) , chất thứ hai dựa trên vòng 5,6-dinitrobenzimidazol (2) và đã chứng minh được hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất trên chống lại các... thư vú) và SK-MEL-28 (khối u ác tính), 2 hợp chất 38, 39 thể hiện tác dụng ức chế ít hơn và thể hiện tốt trên dòng tế bào NCI-H522 (ung thư phổi không nhỏ) và UO- 31( ung thư thận) , các dẫn chất khác thể hiện tác dụng kém hơn [26] 37 38 39 Hình 1. 16 Công thức 1 số chất theo nghiên cứu Mohammad Shaharyar và cộng sự 1. 2.2 Tác dụng kháng khuẩn Ansari và Lal (2009) đã tổng hợp một số dẫn xuất của benzimidazol. .. Các hợp chất nhạy cảm nhất đối với Candida albicans và Aspergillus flavus [25] Sơ đồ 1. 3 Tổng hợp các chất theo nghiên cứu Salahuddin và cộng sự 15 1. 3 Các phản ứng tổng hợp các dẫn chất 1. 3 .1 Phản ứng tạo vòng 1, 3,4-oxadiazol Các dẫn chất hydrazin thường được đóng vòng bởi acid xúc tác POCl3 hoặc CS2 trong môi trường kiềm mạnh để thu được các dẫn chất 1, 3,4-oxadiazol Một số ví dụ tổng hợp vòng 1, 3,4-oxadiazol... [2-(phenoxymethyl)-1H -benzimidazol1 -yl]acetat Sau đó, hydrazin hóa thu được 2-[2-(phenoxymethyl)-1H -benzimidazol- 14 1- yl]-acetohydrazid Nhóm hydrazid này được tạo vòng oxadiazol với nhiều acid thơm với xúc tác POCl3 thu được các hợp chất Các hợp chất tổng hợp được thử tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm Kết quả cho thấy, các hợp chất có tác dụng trên Escherichia coli và có tác dụng trên Staphylococcus aureus Các hợp. .. berghei Các hợp chất thử nghiệm được so sánh với pentamidin và metronidazol [15 ] Sơ đồ 1. 1 Sơ đồ tổng hợp theo nghiên cứu của Gomez và cộng sự 1. 1.5 Các hoạt động chống viêm và giảm đau Taha (2005) đã tổng hợp được một số đường imino của methylbenzimidazol (22) và hoạt động chống viêm của các hợp chất đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng các u hạt bông pellet xét nghiệm sinh học ở chuột bằng chất chuẩn... Mohammad Shaharyar và các cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng trên 60 dòng tế bào ung thư của các dẫn chất 2-(naphthalen-1ylmethyl)naphthalen-2-yloxymethyl) -1- [5-(phenyl)- [1, 3,4]-oxadiazol-2-ylmethyl]1H -benzimidazol Kết quả, các hợp chất tổng hợp thể hiện tác dụng từ trung bình 13 đến thấp trên các dòng tế bào thử nghiệm Riêng chất 37 là có hoạt tính tốt nhất trong các chất, đặc biệt hoạt động ức chế mạnh... virus đối với JEV và HSV -1 [9] 6 Hình 1. 8 Công thức các chất theo nghiên cứu của Bishnoi và cộng sự 1. 1.3 Chống ung thư Hranjec và cộng sự (2 011 ) đã tổng hợp được một loạt các dẫn xuất benzimidazol với base Schiff (13 ) bằng phản ứng của aldehyde thơm với 2aminobenzimidazol tương ứng Các base Schiff tổng hợp đã được thử nghiệm với hoạt tính kháng sinh invitro và cho thấy hoạt tính kháng sinh không đặc . 1, 3,4-oxadiazol. 2 Thử tác dụng gây độc tế bào của một số dẫn chất tổng hợp được. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1. 1 Tổng quan về tác dụng sinh học của benzimidazol 1. 1 .1 Kháng khuẩn Kazimierczuk và cộng. các tác dụng sinh học, tác dụng thường được quan tâm đến là tác dụng kháng khuẩn và gây độc tế bào ung thư Do đó, chúng tôi đã tiến hành đề tài Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất. Chống ung thư 6 1. 1.4. Chống kí sinh trùng 8 1. 1.5. Các hoạt động chống viêm và giảm đau 9 1. 2 Tác dụng của dẫn chất mang cả khung benzimidazol và oxadiazol _______ 11 1. 2 .1 Tác dụng gây độc