Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất acid 3 (benzimidazol 2 yl) propanoic

BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐOÀN NGUYỄN THÀNH ĐẠT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA ACID 3-(BENZIMIDAZOL-2-YL)PROPANOIC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ HÀ NỘI-2013 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐOÀN NGUYỄN THÀNH ĐẠT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA ACID 3-(BENZIMIDAZOL-2-YL)PROPANOIC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn: PGS. TS. Phúc Nơi thực hiện:   HÀ NỘI-2013 LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS. , người đã trực tiếp hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược, đặc biệt là DS. Nguyễn Văn Giang, DS. Phạm Thị Hiền, DS. Nguyễn Thị Thanh Phúc và CN. Phan Tiến Thành của Tổ môn Tổng hợp Hóa dược đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô trường Đại học Dược Hà Nội, cán bộ Phòng Phân tích phổ- Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng Phân tích hữu cơ- Viện Hợp chất thiên nhiên- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng thư viện Trường Đại học Dược Hà Nôi, tôi xin chân thành cảm ơn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ và bạn bè, những người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập. Hà Nội, Ngày 21 tháng 5 năm 2013. Sinh viên Đoàn Nguyễn Thành Đạt MỤC LỤC Trang Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………… 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Khái quát chung về benzimidazol và dẫn chất……………………………. 2 1.2. Tổng quan về tác dụng sinh học của benzimidazol 3 1.2.1. Tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn 3 1.2.2. Tác dụng sinh học khác…………………………………………………… 9 1.3. Xác định hƣớng đề tài nghiên cứu…………………………………………. 14 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………………………………………………………………. 15 2.1. Nguyên liệu và thiết bị……………………………………………………… 15 2.1.1. Nguyên liệu, dung môi, hóa chất………………………………………… 15 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ……………………………………………………………. 16 2.2. Nội dung nghiên cứu…………………………………………………………. 17 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 18 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……………………………………… 20 3.1. Tổng hợp hóa học……………………………………………………………. 20 3.1.1. Tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic (1) 21 3.1.2. Tổng hợp ethyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2a)…………………………. 22 3.1.3. Tổng hợp methyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2b)……………………… 22 3.1.4. Tổng hợp 3-(benzimidazol-2-yl)propanhydrazid (3a-1)………………………. 23 3.1.5. Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2-yl)propanoat (3a-2)………………………………………………………………………………………… 24 3.1.6. Tổng hợp ethyl 3-(1-benzyl-benzimidazol-2-yl)propanoat (3a-3)……………. 25 3.1.7. Tổng hợp methyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2-yl)propanoat (3b-1)………………………………………………………………………………………… 26 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết của các dẫn chất tổng hợp đƣợc………………… 27 3.3. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc ……………………………. 29 3.3.1. Kết quả phân tích phổ các chất trung gian (1, 2a, 2b) 29 3.3.2. Kết quả phân tích phổ các chất sản phẩm (3a-1, 3a-2, 3a-3, 3b-1)………. 32 3.4. Thử tác dụng sinh học………………………………………………………. 35 3.4.1. Thử hoạt tính kháng khuẩn…………………………………………………. 35 3.4.2. Thử hoạt tính kháng nấm……………………………………………………. 38 CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN……………………………………………………… 41 4.1. Về tổng hợp hóa học…………………………………………………………. 41 4.2. Vế tác dụng sinh học………………………………………………………… 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………………… 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H nuclear magnetic resonance) AcOH Acid acetic BuOH n-Butanol CTCT Công thức cấu tạo DMF N,N-dimethylformamid 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) MT Môi trường PC12 Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal pheochromocytoma cell line) R f Hệ số lưu giữ (retension of factor) t 0 nc Nhiệt độ nóng chảy TLC Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography) VSV Vi sinh vật ν Dao động hóa trị DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 MIC (μg/ml) của các chất trong nghiên cứu của T. Z. Taher 6 Bảng 1.2 Các dẫn chất 1H-benzimidazolcarboxamidin 8 Bảng 1.3 IC 50 (mM) của các hợp chất trên dòng tế bào HEPG2 và PC12 10 Bảng 1.4 Hoạt động chống động kinh trên chuột DBA/2 13 Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu, dung môi và hóa chất 15 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị, máy móc 16 Bảng 2.3 Công thức của các chất tổng hợp được 17 Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp hóa học 27 Bảng 3.2 TLC của các chất trung gian 1, 2a, 2b 28 Bảng 3.3 TLC của các chất sản phẩm 3a-1, 3a-2, 3a-3, 3b-1 28 Bảng 3.4 R f và t 0 nc của 7 chất tổng hợp được 29 Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 1, 2a, 2b 30 Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ khối lượng của 1, 2a, 2b 30 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H của 1, 2a, 2b 31 Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 3a-1, 3a-2, 3a-3, 3b-1 32 Bảng 3.9 Kết quả phân tích phổ khối lượng của 3a-1, 3a-2, 3a-3, 3b-1 32 Bảng 3.10 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 3a-1, 3a-2, 3a-3, 3b-1 33 Bảng 3.11 Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn 38 Bảng 3.12 Kết quả thử tác dụng kháng nấm 40 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang 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 Một số dẫn chất benzimidazol được sử dung trong điều trị 3 Hình 1.5 Các chất benzimidazol-hydrazid được tổng hợp 4 Hình 1.6 Công thức cấu tạo của N1-alkyl-2-aryl-5(6)-R-1H-benzimidazol trong nghiên cứu của Hakan Goeker 5 Hình 1.7 Công thức cấu tạo các chất trong nghiên cứu của T. Z. Taher 6 Hình 1.8 Dẫn chất 3-(2-methylbenzimidazol-1-yl)propanhydrazid 7 Hình 1.9 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Z. M. Nofal 10 Hình 1.10 Dẫn chất 2-methylaminobenzimidazol tổng hợp bởi K. Achar 12 Hình 1.11 1H-pyrrolo[1,2-a]benzimidazol-1-on tổng hợp bởi A. Chimirri 13 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 3.1 Quy trình tổng hợp chung 20 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp acid 3-(benzimidazol-2-yl)propanoic (1) từ o- phenylendiamin 21 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp ester ethyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2a) 22 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp ester methyl 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat (2b) 22 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp 3-(benzimidazol-2-yl)propanhydrazid (3a-1) 23 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp ethyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2- yl)propanoat (3a-2) 24 Sơ đồ 3.7 Tổng hợp ethyl 3-(1-benzyl-benzimidazol-2-yl)propanoat (3a-3) 25 Sơ đồ 3.8 Tổng hợp methyl 3-(1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2- yl)propanoat (3b-1) 26 Sơ đồ 4.1 Phản ứng đóng vòng benzimidazol 41 Sơ đồ 4.2 Phản ứng trùng hợp 41 Sơ đồ 4.3 Phản ứng ester hóa xúc tác H + 42 Sơ đồ 4.4 Phản ứng tổng hợp ester xúc tác SOCl 2 42 Sơ đồ 4.5 Phản ứng alkyl hóa 42 Sơ đồ 4.6 Phản ứng tạo amoni bậc 4 43 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sức khỏe luôn là một trong những vấn đề được chú trọng nhất trong mỗi quốc gia. Việc sử dụng trực tiếp các sản phẩm tự nhiên để chữa trị đã có từ lâu và đạt được nhiều thành tựu, nhưng con đường tìm kiếm thuốc mới bằng phương pháp tổng hợp luôn là cần thiết khi mà mô hình bệnh tật ngày càng phức tạp. Việc nghiên cứu tìm ra thuốc mới là kết quả kết hợp của nhiều ngành khoa học như bào chế, hóa dược, vi sinh, dược lâm sàng…, trong đó tổng hợp hóa dược đóng vai trò rất quan trọng. Ngày nay, các thuốc có nguồn gốc tổng hợp hóa học ngày càng giữ vị trí quan trọng trong công tác chăm sóc sức khỏe. Xu hướng nghiên cứu và phát triển thuốc mới thường dựa vào cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc có triển vọng sinh học để tìm ra các hoạt chất có thể ứng dụng trong điều trị lâm sàng. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy dẫn chất benzimidazol là nhóm hợp chất dị vòng có tác dụng sinh học rất đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư, chống co giật, giảm đau, chống viêm, hạ huyết áp…. Để góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp và tác dụng sinh học của dẫn chất benzimidazol, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của acid 3- (benzimidazol-2-yl)propanoic” với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp và một số dẫn chất ester 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat với các nhóm thế khác nhau ở vị trí N1 và tổng hợp hydrazid 2. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của hydrazid và một số dẫn chất ester 3-(benzimidazol-2-yl)propanoat tổng hợp được. [...]... Litchfield và Wilcoxon  13 Hình 1.11 1H-pyrrolo[1 ,2- a]benzimidazol-1-on tổng hợp bởi A Chimirri Bảng 1.4 Hoạt động chống động kinh trên chuột DBA /2 Chất EC50 (µmol/kg) Pha co giật Pha co cứng 18 24 ,1 17,9 19 52, 7 27 ,4 21 23 , 9 17,0 22 104 79,0 23 46,4 31 ,7 24 63, 8 54,4 Cis -25 63, 8 56,9 Trans -25 39 ,1 25 ,6 Cis -26 80 ,3 63, 8 Trans -26 43, 2 29,1 27 29 ,2 27,0 28 18 ,2 9 ,26 29 27 ,2 18,5 14 Trong các hợp chất được... K2CO3, 25 0C, 2h; g) ECA, DMF, K2CO3, 25 0C, 4h 21 3. 1.1 Tổng hợp acid 3- (benzoimidazol -2- yl )propanoic (1) - Chất acid 3- (benzimidazol- 2- yl )propanoic được tổng hợp theo quy trình: Sơ đồ 3. 2 Tổng hợp 3- (benzimidazol- 2- yl )propanoic (1) từ o-phenylendiamin  Hòa tan hỗn hợp gồm: 5,4g (0,05mol) 1 ,2- phenylen diamin và 30 ml xylen trong bình cầu 25 0ml Thêm tiếp 10g (0,1mol) anhydrid succinic Lắp sinh hàn và. .. hợp các hợp chất theo sơ đồ sau: Bảng 2 .3 Công thức của các chất dự kiến tổng hợp Công thức Danh pháp Acid 3- (benzimidazol- 2yl )propanoic (1) 18 Ethyl 3- (benzimidazol- 2yl)propanoat (2a) Methyl 3- (benzimidazol- 2yl)propanoat (2b) 3- (benzimidazol- 2yl)propanhydrazid (3a-1) Ethyl 3- (1-ethoxy carbonyl methyl-benzimidazol-2yl)propanoat (3a -2) Ethyl 3- (1-benzyl-benzimidazol2-yl)propanoat (3a -3) Methyl 3- (1-ethoxy... T0nc: 22 9- 23 0 0C  Rf = 0,67 (n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2, 5) 22 3. 1 .2 Tổng hợp ethyl 3- (benzimidazol- 2- yl)propanoat (2a) - Quy trình tổng hợp: Sơ đồ 3. 3 Tổng hợp ester ethyl 3- (benzimidazol- 2- yl)propanoat (2a)  Thêm 30 ml EtOH tuyệt đối vào bình cầu 2 cổ 100ml, làm lạnh đến 50C, vừa khuấy vừa thêm từ từ 0 ,36 ml (4,9mmol) SOCl2, sau đó thêm tiếp 1g (4,9mmol) acid 3- (benzimidazol- 2- yl )propanoic Lắp sinh hàn,... quan: chất rắn màu vàng nhạt  T0nc= 136 - 138 oC  Rf = 0 ,3 (CHCl3: MeOH= 20 : 1) 3. 1 .3 Tổng hợp methyl 3- (benzimidazol- 2- yl)propanoat (2b) - Quy trình tổng hợp: Sơ đồ 3. 4 Tổng hợp ester methyl 3- (benzimidazol- 2- yl)propanoat (2b) 23  Thêm 30 ml MeOH vào bình cầu 2 cổ 100ml, làm lạnh đến 50C, vừa khuấy vừa thêm từ từ 0 ,36 ml (4,9mmol) SOCl2, sau đó thêm tiếp 1g (4,9mmol) acid 3- (benzimidazol- 2- yl )propanoic. .. methyl-benzimidazol-2yl)propanoat (3b-1) – Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được – Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của chất 2a, 2b, 3a-1, 3a -2, 3a -3, 3b-1 2 .3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 .3. 1 Tổn ợp óa ọc và kiểm tra độ tin k iết – Sử dụng phương pháp tổng hợp hóa học, dựa trên phản ứng:  Phản ứng đóng vòng tạo dẫn chất ester 3- (benzimidazol- 2yl)propanoat  Phản ứng tổng hợp ester... HEPG2 -24 h PC 12- 24h 10a >30 mM 0,1 03 mM 10b >30 mM 5mM 11 2, 4 mM 0 ,26 8 mM 12 >30 mM 18 mM 13 >30 mM 3 mM 14 >30 mM 0,954 mM 15a >30 mM 0 ,25 1 mM 15b >30 mM 1,5 mM Năm 19 82, trung tâm nghiên cứu dược phẩm tại Kanebo (Japan) đã phát triển 1 dãy dẫn chất 2- (2- pyridinyl)benzimidazol từ 55 hợp chất và thử tác dụng giảm đau, chống viêm Kết quả cho thấy, 2- (5-ethyl-2pyridinyl)benzimidazol (KB-10 43) là hợp chất. .. 3. 1 Kết quả tổng hợp hóa học Hiệu STT Chất CTCT Cảm quan T0nc suất Rf (%) Tinh thể màu 1 1 trắng, hình kim 22 9 23 0 0C 2a 3 2b 4 3a-1 5 3a -2 6 3a -3 Chất rắn màu 136 - vàng nhạt 138 0C Chất rắn màu 144- trắng lấp lánh 1460C chất rắn màu 2 265- trắng 26 80C Chất rắn màu 65- trắng 670C Chất rắn màu 85- nâu 880C Tinh thể màu 7 3b-1 trắng, hình kim, nhẹ 1 031 040C 70% 0,67 70,6% 0 ,30 62% 0 ,24 77% 0,16 72% 0,69 46%... hạ sốt tốt hơn phenylbutazon và tiaramid Hơn nữa, hợp chất này có tác dụng kích thích tiêu hóa thấp hơn và chỉ số điều trị cao hơn 2 3 lần so với nhóm hợp chất cùng nghiên cứu [14] Năm 20 10, một dãy các dẫn xuất 2- methylaminobenzimidazol được tổng hợp bởi Kavitha Achar và được sàng lọc tác dụng giảm đau, chống viêm  12 Hình 1.10 Dẫn chất 2- methylaminobenzimidazol được tổng hợp bởi K Achar Tác dụng. .. với 10ml nước, hút kiệt và sấy khô  Kết quả:  Hiệu suất: 62% (0,66g)  Cảm quan: chất rắn màu trắng lấp lánh  T0nc= 144-1460C  Rf = 0 ,24 (CHCl3: MeOH= 20 : 1) 3. 1.4 Tổng hợp 3- (benzimidazol- 2- yl)propanhydrazid (3a-1) - Quy trình tổng hợp: Sơ đồ 3. 5 Tổng hợp 3- (benzimidazol- 2- yl)propanhydrazid (3a-1)  Hòa tan hỗn hợp gồm: 1g (4,58mmol) ethyl 3- (benzimidazol- 2yl)propanoat và 17ml EtOH tuyệt đối trong . tổng hợp và tác dụng sinh học của dẫn chất benzimidazol, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của acid 3- (benzimidazol-2-yl )propanoic . BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐOÀN NGUYỄN THÀNH ĐẠT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA ACID 3-(BENZIMIDAZOL-2-YL )PROPANOIC KHÓA LUẬN TỐT. BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐOÀN NGUYỄN THÀNH ĐẠT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA ACID 3-(BENZIMIDAZOL-2-YL )PROPANOIC KHÓA LUẬN TỐT