ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay các thuốc có nguồn gốc tổng hợp Hóa dược vẫn đang đóng một vai trò quan trọng, chiếm tỷ lệ lớn trong điều trị. Song song với đó là quá trình không ngừng tìm kiếm Hóa dược mới để hạn chế sự phát triển ngày càng phức tạp của nhiều bệnh tật (nhiễm khuẩn, nhiễm virus, ung thư,…). Một thuốc mới được ra đời là kết quả của quá trình nghiên cứu lâu dài có sự phối hợp của nhiều ngành nghiên cứu như hóa dược, bào chế, dược lýdược lâm sàng, vi sinh… Trong quá trình tìm kiếm này, tổng hợp hóa dược đóng một vai trò quan trọng, nhất là phát hiện ra các chất mới có hoạt tính sinh học cao thuộc nhiều cấu tạo khác nhau: dị vòng, peptid,… Trong số này phải kể đến dẫn chất của 2mercaptobenzimidazol. Các dẫn xuất của 2mercaptobenzimidazol là một trong những nhóm dẫn xuất quan trọng của dị vòng benzimidazol. Trong nhiều thập kỉ qua, rất nhiều công trình nghiên cứu ngày càng cho thấy tác dụng sinh học đa dạng của các dẫn chất 2 mercaptobenzimidazol như: kháng khuẩn 193416, kháng nấm 27, gây độc tế bào ung thư 30, ức chế bơm proton H + K + ATPase, chống bài tiết dịch vị và chống viêm loét dạ dày 2111, chống virus 23, chống viêm, giảm đau 7, ức chế men COX 24, giảm lipid máu và xơ vữa động mạch 4, chống co giật 6, ức chế Cytochrom P450 15… Nhiều chất trong số đó đã được ứng dụng trong lâm sàng như: omerprazol, lansoprazol,… Do đó, dẫn chất 2mercaptobenzimidazol đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp và thử tác dụng sinh học của lớp dẫn chất quan trọng này, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 2(4phenoxybutyl)thio1H benzodimidazol” với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp một số dẫn chất 2(4phenoxybutyl)thio1Hbenzodimidazol. 2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và gây độc tế bào ung thư của một số dẫn chất 2(4phenoxybutyl)thio1Hbenzodimidazol tổng hợp được.
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BÙI THỊ THU HIỀN TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-[(4-PHENOXYBUTYL)THIO]-1HBENZO[d]IMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BÙI THỊ THU HIỀN TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-[(4-PHENOXYBUTYL)THIO]-1HBENZO[d]IMIDAZOL 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 - 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Đình Luyện, TS Nguyễn Văn Hải, người thầy quan tâm, bảo tận tình tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Văn Giang, ThS Phạm Thị Hiền, CN Phan Tiến Thành Tổ mơn Tổng hợp Hóa dược nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện giúp đỡ q trình nghiên cứu Trong q trình hồn thành khóa luận, nhận giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị thuộc Bộ môn Công nghiệp Dược, cán Phịng Phân tích phổ- Viện Hóa học cán Viện Công nghệ Sinh học- Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, thầy cô, anh chị thuộc Bộ môn Vi sinh Trường Đại học Dược Hà Nội Đồng thời xin cảm ơn thầy cô Trường Đại học Dược Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học tập trường suốt năm năm học qua Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè ln giúp đỡ, động viên, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho suốt quãng thời gian học tập, giúp tơi hồn thành khóa luận Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2014 Sinh viên Bùi Thị Thu Hiền MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Trang ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL 1.1.1.Cấu tạo khung 2-mercaptobenzimidazol .2 1.1.2.Tính chất hóa lý 2-mercaptobenzimidazol 1.2.TỔNG QUAN VỀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2MERCAPTOBENZIMIDAZOL 1.2.1.Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.2.2.Tác dụng chống kí sinh trùng .7 1.2.3.Tác dụng gây độc tế bào ung thư .9 1.2.4.Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống tiết dịch vị chống viêm loét dày 10 1.2.5.Các tác dụng khác dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol 12 1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT 2-[(4-PHENOXYBUTYL) THIO]-1H-BENZO[d]IMIDAZOL 12 1.3.1.Phản ứng đóng vịng tạo nhân 2-mercaptobenzimidazol (2MBI) 12 1.3.2.Phản ứng S-alkyl hóa .13 1.3.3.Phản ứng O-alkyl hóa .14 1.3.4.Phản ứng deacetyl hóa hợp chất amid thơm 14 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ 16 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 1.1.NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 16 1.1.1.Hóa chất 16 1.1.2.Thiết bị, dụng cụ: .17 1.2.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .17 1.3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .18 1.3.1.Tổng hợp hóa học 18 1.3.2.Xác định cấu trúc .18 1.3.3.Thử tác dụng sinh học 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1.TỔNG HỢP HÓA HỌC .20 3.1.1.Tổng hợp chất trung gian 22 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất 2-[(4-phenoxybutyl)thio]-1H-benzo[d]imidazol .25 3.1.3.Phản ứng tạo 2,3,4,5-tetrahydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b][1,3]thiazepin .27 3.2.KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT 29 3.3.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 30 3.3.1.Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 31 3.3.2.Kết phân tích phổ khối lượng (MS) phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1HNMR)… 31 3.4.THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 34 3.4.1.Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 34 3.4.2.Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 37 3.5.BÀN LUẬN 40 3.5.1.Về tổng hợp hóa học 40 3.5.2.Về thử tác dụng sinh học 44 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 46 KẾT LUẬN .46 ĐỀ XUẤT 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT µM H-NMR : : 2MBI CNS CTCT DMF DMSO EtOH GI50 IC IR LD50 LU-1 MCF7 MeOH MS Rf SKLM TBUT THF to tonc VK VSV : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Ν Micromol Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 2-mercaptobenzimidazol Tế bào ung thư hạch bệnh nhân AISD Công thức cấu tạo N,N-dimerthylformamid Dimethyl sulfoxid Ethanol Nồng độ ức chế 50% phát triển Nồng độ ức chế tối thiểu Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) Liều gây chết 50% động vật thí nghiệm (Lethal Dose) Dịng tế bào ung thư phổi Dòng tế bào ung thư vú Methanol Phổ khối lượng phân tử (Mass Spectroscopy) Hệ số lưu giữ (Retention factor) Sắc ký lớp mỏng Tế bào ung thư Tetrahydrofuran Nhiệt độ Nhiệt độ nóng chảy Vi khuẩn Vi sinh vật Dao động hóa trị DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các dẫn chất công thức (1) Bảng 1.2 Đường kính vịng vơ khuẩn chất 1a– 1f thử tác dụng kháng khuẩn Bảng 1.3 Các dẫn chất công thức (2) Bảng 1.4 Các dẫn chất công thức (3) kết thử hoạt tính chống kí sinh trùng chúng Bảng 2.1 Bảng hóa chất, dung mơi sử dụng q trình thực nghiệm 16 Bảng 2.2 Bảng thiết bị, dụng cụ sử dụng thực nghiệm 17 Bảng 3.1 Kết tổng hợp hóa học 29 Bảng 3.2 Giá trị Rf nhiệt độ nóng chảy (tonc) chất 30 Bảng 3.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) chất 31 Bảng 3.4 Kết phổ MS phổ 1H-NMR chất 32 Bảng 3.5 Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn, kháng nấm 35 Bảng 3.6 Kết thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 37 Bảng 3.7 Kết thử nghiệm sàng lọc tính độc tế bào dòng tế bào ung thư LU-1 39 Bảng 3.8 Kết thử nghiệm sàng lọc tính độc tế bào dòng tế bào ung thư MCF7 40 Bảng 3.9 Bảng so sánh giá trị Rf, khoảng tonc phổ IR chất VI, VIII 44 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1 CTCT phân tử 2-mercaptobenzimidazol Hình 1.2 Sự đồng phân hóa 2-mercaptobenzimidazol Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2-alkylsulphanylbenzimidazol theo nghiên cứu V Klimesova năm 2002 Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol G Yaseen cộng năm 2010 Hình 1.5 CTCT chung dẫn chất theo nghiên cứu G Yaseen năm 2010 Hình 1.6 CTCT chung dẫn chất theo nghiên cứu A N Sidram năm 2011 Hình 1.7 CTCT chung dẫn chất theo nghiên cứu P Sudhir Kumar J Sahoo năm 2014 Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp số dẫn chất styrylsulfon theo nghiên cứu M S Vedula năm 2003 10 Hình 1.9 CTCT chung dẫn chất theo nghiên cứu B Bhushan Lohray cộng năm 2000 11 Hình 1.10 CTCT chung dẫn chất theo nghiên cứu Y C Sung năm 2011 11 Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2-mercaptobenzimidazol Allan Deacon 12 Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp khung 2-mercaptobenzimidazol Allan Deacon 12 Hình 1.13 Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol theo nghiên cứu M L Wang năm 1995 13 Hình 1.14 Phản ứng tạo khung 2-mercaptobenzimidazol arylcarbamothioyl cyanid o-cloroanilin 13 Hình 1.15 Phản ứng S-alkyl hóa với tác nhân alkyl halogenid dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol từ 14 Hình 1.16 Sơ đồ phản ứng deacetyl hóa theo nghiên cứu G B Wang năm 2012 15 Hình 1.17 Sơ đồ phản ứng deacetyl hóa phương pháp vi sóng theo nghiên cứu Zh Xiuli 15 Hình 3.1 Sơ đồ giai đoạn tổng hợp dẫn chất 2-[(4phenoxybutyl) thio]-1H-benzo[d]imidazol 21 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp chất II-a II-b 22 Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp chất V 23 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất III-a III-b 25 Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp IV-a IV-b 27 Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp VIII 28 Hình 3.7 Sơ đồ trình tạo dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol từ ophenylendiamin carbondisulfid 41 Hình 3.8 Phản ứng tạo sản phẩm phụ1,4-bis(p-acetamidophenoxy) butan 1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-2-ylthio)butan 42 Hình 3.9 Sơ đồ tổng hợp 2-[4-(o-methoxycarbonylphenoxy)butyl]thio1H-benzo[d]imidazo dự kiến 43 Hình 3.10 Sơ đồ phản ứng tạo VIII 43 Hình 3.11 Sơ đồ hướng phản ứng thực tế 44 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện thuốc có nguồn gốc tổng hợp Hóa dược đóng vai trị quan trọng, chiếm tỷ lệ lớn điều trị Song song với q trình khơng ngừng tìm kiếm Hóa dược để hạn chế phát triển ngày phức tạp nhiều bệnh tật (nhiễm khuẩn, nhiễm virus, ung thư,…) Một thuốc đời kết q trình nghiên cứu lâu dài có phối hợp nhiều ngành nghiên cứu hóa dược, bào chế, dược lý-dược lâm sàng, vi sinh… Trong trình tìm kiếm này, tổng hợp hóa dược đóng vai trò quan trọng, phát chất có hoạt tính sinh học cao thuộc nhiều cấu tạo khác nhau: dị vòng, peptid,… Trong số phải kể đến dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol Các dẫn xuất 2-mercaptobenzimidazol nhóm dẫn xuất quan trọng dị vòng benzimidazol Trong nhiều thập kỉ qua, nhiều cơng trình nghiên cứu ngày cho thấy tác dụng sinh học đa dạng dẫn chất 2mercaptobenzimidazol như: kháng khuẩn [19][34][16], kháng nấm [27], gây độc tế bào ung thư [30], ức chế bơm proton H+/K+-ATPase, chống tiết dịch vị chống viêm loét dày [21][11], chống virus [23], chống viêm, giảm đau [7], ức chế men COX [24], giảm lipid máu xơ vữa động mạch [4], chống co giật [6], ức chế Cytochrom P450 [15]… Nhiều chất số ứng dụng lâm sàng như: omerprazol, lansoprazol,… Do đó, dẫn chất 2-mercaptobenzimidazol thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Để góp phần làm phong phú thêm nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng sinh học lớp dẫn chất quan trọng này, thực đề tài “Tổng hợp thử tác dụng sinh học số dẫn chất 2-[(4-phenoxybutyl)thio]-1Hbenzo[d]imidazol” với mục tiêu sau: Tổng hợp số dẫn chất 2-[(4-phenoxybutyl)thio]-1H-benzo[d]imidazol Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm gây độc tế bào ung thư số dẫn chất 2-[(4-phenoxybutyl)thio]-1H-benzo[d]imidazol tổng hợp Phụ lục 23: Phổ 1H-NMR giãn chất IV-b Phụ lục 24: Phổ IR chất V Phụ lục 25: Phổ MS-positive chất V Phụ lục 26: Phổ 1H-NMR chất V Phụ lục 27: Phổ 1H-NMR giãn chất V Phụ lục 28: Phổ IR chất VI Phụ lục 29: Phổ IR chất VIII Phụ lục 30: Phổ MS-positive chất VIII Phụ lục 31: Phổ 1H-NMR chất VIII Phụ lục 32: Phổ 1H-NMR giãn chất VIII Phụ lục 33: Báo cáo kết thử tác dụng gây độc tế bào chất IV-a (HMB1), IV-b (HMC1) Phụ lục 33: Báo cáo kết thử tác dụng gây độc tế bào chất IV-a (HMB1), IV-b (HMC1) Phụ lục 33: Báo cáo kết thử tác dụng gây độc tế bào chất IV-a (HMB1), IV-b (HMC1) Phụ lục 33: Báo cáo kết thử tác dụng gây độc tế bào chất IV-a (HMB1), IV-b (HMC1) ... C 11H1 2N2S 20 5,03: [M+H]+; 22 7,01: [M+Na]+ H-NMR (500 MHz, MeOD), δ (ppm): 1, 92 (2H, m, O-CH2-CH2-CH2-CH2Br), 2, 05 (2H, m, O-CH2-CH2CH2-CH2-Br), 2, 10 (3H, s, -CH3), 3,53 (2H, t, J = 6,5 Hz, CH2-Br),... (2H, t, J = 6,0 Hz, OCH2-), 6,88 (2H, ddd, H-3’, H5’thơm), 7,43 (2H, ddd, H -2? ??, H6’thơm) H-NMR (500 MHz, MeOD), δ (ppm): 1, 92 (2H, m, N-CH2-CH2-CH2-CH2-S), 2, 23 (2H, m, N-CH2-CH2CH2-CH2-S), 2, 93... (ppm): 1,89 (4H, m, S-CH2-CH2-CH2-CH2-O-), 3,61 (2H; t; -S-CH2-), 4,01 (2H; t; -CH2-O-), 7,00-7,67 (8H; m; CHAr) 33 400 ( 327 ) IV-b 328 ,25 : [M+H]+; 326 ,05: [M-H]- C18H23Cl2N3OS.2HCl (M.2HCl) H-NMR