Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất của 2((2phenoxyethyl)thio)1HBenzodimidazol

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM VĂN HÙNG MÃ SINH VIÊN: 1101259 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2-((2-PHENOXYETHYL)THIO)-1HBENZO[d]IMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2016 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM VĂN HÙNG MÃ SINH VIÊN: 1101259 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2-((2-PHENOXYETHYL)THIO)-1HBENZO[d]IMIDAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Hải DS Nguyễn Xuân Sang Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới người thầy - TS Nguyễn Văn Hải, người đồng hành vượt qua khó khăn, ân cần quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, bảo cho từ bước chập chững đường nghiên cứu khoa học suốt quãng thời gian thực khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn DS Nguyễn Xuân Sang, người thầy thứ hai trực tiếp hướng dẫn dành nhiều quan tâm, động viên, khích lệ để hoàn thành khóa luận Tôi vô biết ơn xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Đình Luyện ThS Nguyễn Văn Giang, hai thầy quan tâm sát sao, cho nhiều lời khuyên quý giá nhiều học bổ ích công việc sống Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Ngọc Chiến, ThS Phạm Thị Hiền, ThS Ngô Quang Trung, tất thầy cô, anh chị thuộc Phòng Phân tích, Kiểm nghiệm Tương đương sinh học, Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia CN Phan Tiến Thành, Bộ môn Công nghiệp Dược nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình thực khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cán Phòng thí nghiệm Hóa dược Bộ môn Hóa học vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Tôi xin cảm ơn bạn bè đồng hành suốt năm tháng học tập trường Xin cảm ơn bạn thực khóa luận phòng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược, Bộ môn Công nghiệp Dược gắn bó, động viên, giúp đỡ, chia sẻ đường tìm tòi khám phá kiến thức Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ tất người thân gia đình, người yêu thương, ủng hộ để có ngày hôm nay! Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2016 Sinh viên Phạm Văn Hùng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL 1.1.1 Cấu tạo khung 2-mercaptobenzimidazol 1.1.2 Tính chất lý hóa 2MBI 1.2 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 2MBI 1.2.1 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 1.2.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.2.3 Tác dụng diệt ký sinh trùng 1.2.4 Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase 11 1.2.5 Các tác dụng khác dẫn chất 2MBI 12 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP KHUNG 2MBI VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT 12 1.3.1 Tổng hợp khung 2MBI 12 1.3.1.1 Tổng hợp từ o-phenylendiamin 12 1.3.1.2 Tổng hợp từ dẫn chất benzimidazol 13 1.3.1.3 Tổng hợp từ benzimidazol lưu huỳnh 14 1.3.2 Tổng hợp dẫn chất kết hợp khung 2MBI với nhóm phenoxy 15 1.3.2.1 Phản ứng O-alkyl hóa nhóm –OH phenol 15 1.3.2.2 Phản ứng S-alkyl hóa 16 1.3.2.3 Phản ứng thủy phân nhóm amid 16 1.4 LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP HÓA HỌC VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CHO ĐỀ TÀI 17 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 18 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.3.1 Tổng hợp hóa học 20 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết chất tổng hợp 21 2.3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp 21 2.3.4 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư dẫn chất tổng hợp 21 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC 24 3.1.1 Tổng hợp chất trung gian 24 3.1.1.1 Tổng hợp 1H-benzo[d]imidazol-2-thiol (IIa) 24 3.1.1.2 Tổng hợp 5-methyl-1H-benzo[d]imidazol-2-thiol (IIb) 25 3.1.1.3 Tổng hợp N-[4-(2-cloroethoxy)phenyl]acetamid (IV) 25 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol (Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, VIIb) 27 3.1.2.1 Tổng hợp 2-((2-(4-acetamidophenoxy)ethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol (Va) 27 3.1.2.2 Tổng hợp 2-((2-(4-acetamidophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol (Vb) 28 3.1.2.3 Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol dihydroclorid (VIa) 29 3.1.2.4 Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol dihydroclorid (VIb) 29 3.1.2.5 Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol (VIIa) 30 3.1.2.6 Tổng hợp 2-((2-(4-aminophenoxy)ethyl)thio)-5-methyl-1Hbenzo[d]imidazol (VIIb) 31 3.2 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT 32 3.3 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 33 3.3.1 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) 33 3.3.2 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 34 3.3.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) 35 3.3.4 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) 37 3.4 THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 39 3.5 BÀN LUẬN 40 3.5.1 Về tổng hợp hóa học 40 3.5.1.1 Về phản ứng ngưng tụ tạo khung 2MBI 40 3.5.1.2 Về lựa chọn phương pháp xây dựng khung cấu trúc sản phẩm lai hóa benzimidazol phenoxy 41 3.5.1.3 Về phản ứng O-alkyl hóa tổng hợp N-[4-(2cloroethoxy)phenyl]acetamid (IV) 42 3.5.1.4 Về phản ứng S-alkyl hóa tổng hợp Va, Vb 43 3.5.1.5 Về phản ứng tổng hợp VIa, VIb, VIIa, VIIb 45 3.5.2 Về cấu trúc sản phẩm 46 3.5.2.1 Cấu trúc chất trung gian IIa, IIb, IV 46 3.5.2.2 Cấu trúc sản phẩm Va 46 3.5.2.3 Cấu trúc sản phẩm VIIa 48 3.5.2.4 Cấu trúc sản phẩm VIa 48 3.5.2.5 Cấu trúc sản phẩm Vb 51 3.5.2.6 Cấu trúc sản phẩm VIb 52 3.5.2.7 Cấu trúc sản phẩm VIIb 52 3.5.3 Về hoạt tính sinh học 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT δ Độ chuyển dịch hóa học ͞νmax Số sóng tương ứng với cực đại hấp thụ xạ hồng ngoại dao động hóa trị H-NMR 13 Proton nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân proton) C-NMR Carbon 13 nuclear magnetic resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13) 2MBI 2-mercaptobenzimidazol CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DMF N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid GI50 Growth inhibition of 50% (Nồng độ ức chế 50% phát triển) h Giờ IC50 The half maximal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế 50%) IR Infrared (Bức xạ hồng ngoại) KLPT Khối lượng phân tử m/z Tỷ số khối lượng điện tích ion MIC Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu) MS Mass spectrometry (Phổ khối lượng) OD Optical density (Mật độ quang học) Rf Retention factor (Hệ số lưu giữ) S Độ tan SKLM Sắc ký lớp mỏng STT Số thứ tự THF Tetrahydrofuran to Nhiệt độ Tonc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị GI50 chất 1a - 1h dòng tế bào ung thư (μM) Bảng 1.2 Giá trị IC50 dẫn chất 2a - 2e dòng tế bào ung thư đại tràng (HCT-116) Bảng 1.3 Giá trị IC50 dẫn chất 3a - 3f dòng tế bào ung thư vú (MCF7) dòng tế bào ung thư phổi (LU1) Bảng 1.4 CTCT dẫn chất 2MBI theo K Anandarajagopal cộng Bảng 1.5 Đường kính vòng vô khuẩn dẫn chất 4a - 4j chủng vi sinh vật thử nghiệm Bảng 1.6 Giá trị MIC cuả dẫn chất 5a - 5m vi sinh vật thử nghiệm Bảng 1.7 Giá trị IC50 dẫn chất 6a - 6n hai loại đơn bào thử nghiệm 10 Bảng 1.8 CTCT số chất ức chế bơm proton H+/K+-ATPase 11 Bảng 2.1 Danh mục dung môi, hóa chất 18 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 19 Bảng 3.1 Kết khảo sát nhiệt độ thời gian phản ứng O-alkyl hóa tổng hợp chất IV 26 Bảng 3.2 Kết khảo sát dung môi, nhiệt độ, thời gian, chất hoạt hóa xúc tác phản ứng S-alkyl hóa tổng hợp chất Va 28 Bảng 3.3 Tóm tắt kết tổng hợp hóa học 31 Bảng 3.4 Giá trị Tonc Rf chất tổng hợp 32 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) chất IIa, IIb, IV, Va, VIa, VIIa, Vb, VIb, VIIb 33 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) chất VIa, VIIa, VIb, VIIb 34 Bảng 3.7 Kết phân tích phổ 1H-NMR chất Va, VIa, VIIa, Vb, VIIb 36 Bảng 3.8 Kết phân tích phổ 13C-NMR chất Va, VIa, Vb, VIIb 38 Bảng 3.9 Giá trị IC50 dẫn chất Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, VIIb dòng tế bào ung thư vú (MCF7) 40 Bảng 3.10 So sánh liệu phổ 1H-NMR dẫn chất VIIa VIa 50 Bảng 3.11 Giá trị IC50 hoạt lực tương đối số dẫn chất mang công thức chung 2-((phenoxyalkyl)thio)-1H-benzo[d]imidazol 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 CTCT hợp chất 2-mercaptobenzimidazol (2MBI) Hình 1.2 Hai dạng tồn 2MBI Hình 1.3 CTCT số dẫn chất styryl sulfon 2MBI theo M S Vedula cộng Hình 1.4 CTCT dẫn chất 2MBI theo S J Tangeda A Garlapati Hình 1.5 CTCT dẫn chất 2MBI theo X Pu cộng Hình 1.6 CTCT dẫn chất 2MBI theo Bùi Thị Thu Hiền Nguyễn Thị Ngân Hình 1.7 CTCT chung dẫn chất 2MBI theo D Joshi K Parikh Hình 1.8 CTCT triclabendazol Hình 1.9 CTCT dẫn chất 2MBI theo M Andrzejewska cộng Hình 1.10 CTCT dẫn chất 2MBI theo S Y Cho cộng 11 Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J A VanAllan B D Deacon từ ophenylendiamin kali ethyl xanthat 12 Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J A VanAllan B D Deacon từ ophenylendiamin, carbon disulfid kali hydroxyd 13 Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin amoni thiocyanat 13 Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin thiophosgen thioure 13 Hình 1.15 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D Harrison J T Ralph 14 Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2MBI từ ceton tương ứng 14 Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI dẫn chất theo S S Rao cộng 14 Hình 1.18 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol lưu huỳnh 14 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp chất 2-((2-phenoxyethyl)thio)-1Hbenzo[d]imidazol 20 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất IIa, IIb 24 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp chất IV 25 Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp chất Va, Vb 27 Phụ lục 30 Phổ MS positive chất VIb Phụ lục 31 Phổ MS negative chất VIb Phụ lục 32 Phổ IR chất VIb Phụ lục 33 Phổ MS positive chất VIIb Phụ lục 34 Phổ MS negative chất VIIb Phụ lục 35 Phổ IR chất VIIb Phụ lục 36 Phổ 1H-NMR chất VIIb Phụ lục 37 Phổ 1H-NMR giãn chất VIIb Phụ lục 38 Phổ 1H-NMR giãn chất VIIb (tiếp theo) Phụ lục 39 Phổ 13C-NMR chất VIIb Phụ lục 40 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư dẫn chất Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, VIIb