Nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn chất benzimidazol 2 YL propanoat

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH PHÚC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT BENZIMIDAZOL-2-YL-PROPANOAT LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2013 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH PHÚC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT BENZIMIDAZOL-2-YL-PROPANOAT LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2013 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH PHÚC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT BENZIMIDAZOL-2-YL-PROPANOAT LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH MÃ SỐ: 60720402 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện TS. Phan Thanh Bình HÀ NỘI 2013 3 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn trưởng bộ môn Công nghiệp Dược trường đại học Dược Hà Nội PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện và TS. Phan Thanh Bình, những người trực tiếp hướng dẫn tôi không chỉ tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận văn mà luôn có những hướng dẫn chính xác và kịp thời những lúc tôi gặp khó khăn, luôn động viên tôi, cho tôi niềm động lực tinh thần lớn. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn các thầy cô, các anh chị kỹ thuật viên ở Bộ môn Công nghiệp Dược đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn tại bộ môn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các cán bộ Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng các thầy cô trong trường Đại học Dược Hà Nội, các phòng ban và thư viện trường. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và tất cả bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày 30 tháng 8 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Thanh Phúc 4 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Khái quát chung về benzimidazol và dẫn chất 2 1.2. Tác dụng sinh học của dẫn chất Benzimidazol 3 1.2.1. Tác dụng chống ung thư 4 1.2.2. Tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn 6 1.2.3. Tác dụng trên virus 10 1.2.4. Tác dụng hạ huyết áp 11 1.2.5. Tác dụng chống co giật 12 1.3. Phương pháp tổng hợp dẫn chất benzimidazol 12 1.3.1. Đóng vòng tạo nhân benzimidazol đi từ o-phenylenediamim hoặc dẫn chất o-phenylendiamin 12 1.3.1.1. Phản ứng với acid 12 1.3.1.2. Phản ứng với andehyd 14 1.3.1.3. Phản ứng với anhydrid 15 1.3.2. Phản ứng của nhân benzimidazol 16 1.3.2.1. Phản ứng alkyl hóa 16 1.3.2.2. Phản ứng nitro hóa vào vị trí C-5 của nhân benzimidazol 18 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị dụng cụ 20 2.1.1. Nguyên liệu 20 2.1.2. Thiết bị 21 2.1.3. Dụng cụ 21 2.2. Nội dung nghiên cứu 22 2.3. Phương pháp nghiên cứu 25 2.3.1. Tổng hợp hóa học 25 5 2.3.2. Xác định cấu trúc 25 2.3.3. Thử tác dụng sinh học kháng nấm, kháng khuẩn 26 2.2.4. Thử hoạt tính chống tế bào ung thư 26 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 27 3.1. Tổng hợp hóa học 27 3.1.1. Tổng hợp acid 3-(benzoimidazol-2-yl)propanoic (1) 27 3.1.2. Tổng hợp ethyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2a) 29 3.1.3. Tổng hợp methyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2b) 29 3.1.4. Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2-yl) propanoat (3a) 30 3.1.5. Tổng hợp ethyl 3-(1-benzyl-benzimidazol-2-yl)propanoat (4a) 32 3.1.6. Tổng hợp methyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2-yl) propanoat (5b) 33 3.1.7. Tổng hợp acid 3-(5-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)propanoic (6) 34 3.1.8. Tổng hợp methyl 3-(5-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)propanoat (7a) 35 3.1.9. Tổng hợp methyl 3-(5-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)propanoat (7b) 36 3.1.10. Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2-yl) propanoat (8a) 37 3.1.11. Tổng hợp ethyl 3-(1-benzyl-5-nitro-benzimidazol-2-yl)propanoat (9a) 38 3.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 39 3.2.1. Phổ hồng ngoại 39 3.2.2. Phổ khối lượng 41 3.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 42 3.3. Thử tác dụng sinh học 45 3.3.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 45 3.3.2. Thử tác dụng chống ung thư 49 Chương 4: BÀN LUẬN 53 4.1. Về tổng hợp hóa học 53 4.1.1. Về phản ứng đóng vòng tạo nhân benzimidazol 53 4.1.2. Phản ứng tổng hợp acid 3-(5-nitro-1H-benzimidazol-2-yl)propanoic 55 4.1.3. Phản ứng tổng hợp các ester 55 6 4.1.4. Phản ứng alkyl hóa : 56 4.2. Về xác định cấu trúc 57 4.2.1 Vể phổ hồng ngoại (IR) 57 4.2.1. Về phổ khối lượng (MS) 58 4.2.3. Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H-NMR 58 4.3. Tác dụng sinh học 60 4.3.1. Tác dụng kháng khuẩn, tác dụng kháng nấm 60 4.3.2. Tác dụng chống tế bào ung thư 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H nuclear magnetic resonance) 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Carbon-13 ( 13 C nuclear magnetic resonance) AcOH Acid acetic BuOH n-Butanol CTCT Công thức cấu tạo DMF N,N-dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid EC 50 Nồng độ tác dụng 50% (half maximal effective concentration) ECA Ethylcloroacetat EtOH Ethanol g Gam h Giờ HEPG2 Dòng tế bào ung thư gan ở người (human hepatocellular liver carcinoma cell line) IC 50 Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (half maximal inhibitory concentration) IR Phổ hồng ngoại (infrared) MeOH Methanol MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration) MS Phổ khối (mass spectroscopy) PC12 Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal pheochromocytoma cell line) SKLM Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography) R f Hệ số lưu giữ (retension of factor) t 0 nc Nhiệt độ nóng chảy VSV Vi sinh vật ν Dao động hóa trị 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Kết quả ức chế sự phát triển trên 21 dòng tế bào ung thư người của các hợp chất 1-6, Etoposide, Doxorubicin, SN-38 và Cisplatin 6 Bảng 1.2. MIC (μg/ml) của các chất trong nghiên cứu của Rathee và cộng sự 10 Bảng 1.3.Một số phản ứng thế vào N1 của 5-nitrobenzimidazol đã được nghiên cứu 16 Bảng 2.1. Danh mục nguyên liệu, dung môi và hóa chất 20 Bảng 2.2: Danh mục thiết bị thí nghiệm 21 Bảng 2.2: Danh mục dụng cụ thí nghiệm 21 Bảng 2.3: Các dẫn chất benzimidazol-2-propanoat được tổng hợp 23 Bảng 3.1. Số liệu phổ hồng ngoại của các chất 1- 7b 40 Bảng 3.2. Số liệu phổ khối của các chất 41 Bảng 3.3. Số liệu phổ 1 H-NMR của các chất 1-9a 42 Bảng 3.4. Đường kính vòng vô khuẩn (mm) của các chất 1-7b 47 Bảng 3.5. Đường kính vòng vô nấm (mm) của các chất 1-7b 48 Bảng 3.6. Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư 50 9 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.5,6-dimethyl-1-( -D-ribofiranosyl)benzimidazol 2 Hình 1.2. Cấu trúc vòng benzimidazol 2 Hình 1.3. Hiện tượng hỗ biến ở benzimidazol 3 Hình 1.4. Tổng quan tác dụng sinh học của benzimidazol 3 Hình 1.5: Các dẫn chất của acid N-methyl-1H-benzimidazol 5-carboxylic 4 Hình 1.6: Các phức hợp ion của muối 2-(piperidin-1-methyl)-1H-benzimidazol- 5-carboxylic 5 Hình 1.7: Một số dẫn chất thế ở vị trí 2, 5 của benzimidazol và benzoxazol 7 Hình 1.8: Công thức cấu tạo dẫn chất 2-methylbenzimidazol trong nghiên cứu của Rajiv Dua và cộng sự 9 Hình 1.9. Công thức cấu tạo các chất trong nghiên cứu của Parmender Singh Rathee và cộng sự 9 Hình 1.10: Một số dẫn chất benzimidazol thử tác dụng kháng virus 11 Hình 1.11. Dẫn chất 5-nitrobenzimidazol có tác dụng hạ huyết áp 11 Hình 1.12: Công thức chất 12a, 12b, 12c, 12d 12 [...]... các nghiên cứu về tổng hợp và thử tác dụng sinh học của các dẫn chất benzimidazol, chúng tôi đã chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính sinh học một số dẫn chất benzimidazol- 2yl- propanoat với 2 mục tiêu chính: 1 Tổng hợp được một số dẫn chất benzimidazol- 2- yl- propanoat 2 Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tế bào ung thư của một số dẫn chất benzimidazol- 2- yl- propanoat tổng hợp được... trình tổng hợp dẫn chất benzimidazol- 2- yl propanoat 27 Sơ đồ 3 .2 Tổng hợp 3- (benzimidazol- 2- yl) propanoic 28 Sơ đồ 3.3 .Tổng hợp ester ethyl 3- (benzimidazol- 2- yl) propanoat (2a) 29 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp ester methyl 3- (benzimidazol- 2- yl) propanoat (2b) 30 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2yl) propanoat( 3a )hợp ethyl-3-(1-benzyl -benzimidazol- 2- yl) propanoat (4a) Sơ đồ 3.6 Tổng. .. 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ hồng ngoại IR của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ... 3.7 Tổng hợp methyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2yl) propanoat (5b) acid 3-(5-nitro-1H -benzimidazol- 2- yl) propanoic (6) Sơ đồ 3.8 Tổng hợp 33 Sơ đồ 3.9 Tổng hợp methyl 3-(5-nitro-1H -benzimidazol- 2- yl) propanoat (7a) 35 Sơ đồ 3.10 Tổng hợp methyl 3-(5-nitro-1H -benzimidazol- 2- yl) propanoat (7b) 36 Sơ đồ 3.11 Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2- yl) propanoat (8a) Sơ đồ 3. 12. .. imidazol và amidin [10], [23 ] 1 .2 Tác dụng sinh học của dẫn chất Benzimidazol Đã có rất nhiều nghiên cứu về tác dụng sinh học của dẫn chất Benzimidazol Hình 1.4 Tổng quan tác dụng sinh học của benzimidazol 3 1 .2. 1 Tác dụng chống ung thư Năm 20 10, các dẫn chất của acid N-Aminomethyl-1H -benzimidazol- 5carboxylic và phối tử 1-(5(6)-carboxy-1H -benzimidazol- 2- ylmethyl)pyridin clorid đã được tổng hợp bởi Shardia... lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ khối lượng MS của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ 1H-NMR của chất Phổ... là điều mong đợi của những thuốc có cơ chế tác dụng tương tự như metronidazol [24 ] O2N N O2N N R 7 Trong đó 7a - R=CH2CH2N(CH3 )2 7b - R= CH2CH2N(C2H5 )2 7c - R= CH2 CH2CH2N(CH3 )2 Năm 20 10, Rajiv Dua và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn của một số dẫn chất 2- methylbenzimidazol có chứa vòng 4oxothiazolidin theo phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch [16] Nghiên cứu in vitro thực... và cộng sự Các tác giả cũng đồng thời tổng hợp phức hợp benzimidazol của phối tử trên với Cu2+, Co2+, và Zn2+ Các hợp chất này được nghiên cứu tác dụng ức chế sự phát triển trên 21 dòng tế bào ung thư người [18] Dưới đây là một số dẫn chất thuộc nhóm này: H N O N NH Ar OH 1 2 Trong đó 1a, Ar = pyrid-4 -yl 1b, Ar = pyrid -2- yl 1c, Ar = thiazol -2- yl 1d, Ar = benzimidazol- 2- yl 3 Hình 1.5: Các dẫn chất của. .. Bình cầu 2 cổ 100 ml Đức 4 Cốc có mỏ 100 ml Trung Quốc 5 Đũa thủy tinh Trung Quốc 6 Nhiệt kế thủy ngân Trung Quốc 21 7 Ống đong 50 ml Trung Quốc 8 Ống nghiệm nhỏ Trung Quốc 9 Phễu lọc Buchner Trung Quốc 10 Pipet 1 ml, 10 ml Đức 11 Sinh hàn Đức 2. 2 Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp một số dẫn chất benzimidazol- 2- yl propanoat và một số dẫn chất theo sơ đồ sau: 22 Bảng 2. 3: Các dẫn chất benzimidazol- 2- propanoat. .. hoặc dẫn chất với các dẫn chất khác nhau của acid carboxylic như: nitril, imidat, orthoesterlacton [22 ] 1.3 .2 Phản ứng của nhân benzimidazol 1.3 .2. 1 Phản ứng alkyl hóa 16 Sơ đồ 1.10 Phản ứng chung của nhân benzimidazol Bảng 1.3 .Một số phản ứng thế vào N1 của 5-nitrobenzimidazol đã được nghiên cứu Dẫn chất 5-nitro1H -benzimidazol Tác nhân thế (R’-X) C6H5CH2Cl O2N ClCOCH2Cl N Điều kiện phản ứng Aceton/ K2CO3/khuấy . carbonyl methyl -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (3a) 30 3.1.5. Tổng hợp ethyl 3-( 1-benzyl -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (4a) 32 3.1.6. Tổng hợp methyl 3-( 1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2 -yl) . methyl 3-( 5-nitro-1H -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (7b) 36 3.1.10. Tổng hợp ethyl 3-( 1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (8a) 37 3.1.11. Tổng hợp ethyl 3-( 1-benzyl-5-nitro -benzimidazol- 2 -yl) propanoat. 3-( 5-nitro-1H -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (7b) 36 Sơ đồ 3.11. Tổng hợp ethyl 3-( 1-ethoxy carbonyl methyl -benzimidazol- 2 -yl) propanoat (8a) 37 Sơ đồ 3.12. Tổng hợp ethyl 3-( 1-benzyl-5-nitro -benzimidazol- 2 -yl) propanoat