Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng gây độc tế bào một số dẫn chất mới lai hóa khung benzimidazol và 1,3,4oxadiazol

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - HỒ NGỌC PHÚ MÃ SINH VIÊN: 1101410 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI LAI HÓA KHUNG BENZIMIDAZOL VÀ 1,3,4-OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2016 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - - HỒ NGỌC PHÚ MÃ SINH VIÊN: 1101410 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI LAI HÓA KHUNG BENZIMIDAZOL VÀ 1,3,4-OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đình Luyện Ds Nguyễn Xuân Sang Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài làm việc phòng nghiên cứu Tổng hợp Hóa Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội, với giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn bè, hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL” Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Đình Luyện DS Nguyễn Xuân Sang trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình tạo điều kiện cho trình nghiên cứu môn Công Nghiệp Dược Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Văn Hải Ths Nguyễn Văn Giang, hai thầy quan tâm sát có hướng dẫn quan trọng suốt trình làm nghiên cứu môn Tôi xin chân thành cảm ơn Ths Phạm Thị Hiền, ThS Ngô Quang Trung nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Trong trình thực khóa luận nhận nhiều giúp đỡ từ anh chị bên Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia, Khoa Hóa học - Trường Đại học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Phòng Công Nghệ Sinh học, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam toàn thể thầy giáo cô giáo dạy dỗ suốt năm học vừa qua Lời cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đặc biệt bạn nghiên cứu phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược – Bộ Môn Công Nghiệp Dược gắn bó, động viên, khích lệ suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2016 Sinh viên Hồ Ngọc Phú MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát benzimidazol 1.2 Tổng quan tác dụng sinh học dẫn chất lai hóa Benzimidazol Oxadiazol 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.2.2 Tác dụng kháng ung thư: 1.2.3 Tác dụng chống viêm: 10 1.2.4 Tác dụng chống oxi hóa 12 1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol 1,3,4-oxadiazol 14 1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzimidazol dẫn chất 14 1.3.1.1 Đi từ o-phenyldiamin 15 1.3.1.2 Đi từ o-aminoazo 16 1.3.1.3 Các tác nhân khác .16 1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol 16 1.3.2.1 Phản ứng loại H2O diacyhydrazin 16 1.3.2.2 Phản ứng oxy hóa đóng vòng từ N-acylhydrazon 16 1.3.2.3 Đóng vòng oxadiazol phản ứng acylhydrazid carbon disulfid 17 1.3.2.4 Các phương pháp tổng hợp khác 17 1.3.3 Phản ứng alkyl hóa 17 1.4 Lựa chọn hướng tổng hợp 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 thiết bị .18 2.2 Nội dung nghiên cứu 20 2.3 Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1 Tổng hợp hóa học kiểm tra độ tinh khiết .21 2.3.2 Xác định cấu trúc .22 2.3.3 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 22 2.3.3.1 Mẫu nghiên cứu 22 2.3.3.2 Hóa chất 22 2.3.3.3 Các dòng tế bào ung thư 23 2.3.3.4 Phương pháp tiến hành Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay) 23 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 Tổng hợp hóa học 25 3.1.1 Tổng hợp 2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol (1) .26 3.1.2 Tổng hợp Ethyl 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) .27 3.1.3 Tổng hợp 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 28 3.1.4 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-ethyl-1H- benzo[d]imidazol (4) 29 3.1.5 Tổng hợp Ethyl-2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio)acetat (4a) 30 3.1.6 Tổng hợp 2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4oxadiazol-2-yl]thio)acetamid (4b) .31 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết .32 3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp .33 3.3.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 33 3.3.2 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) .34 3.3.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) .34 3.3.4 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) 36 3.4 Thử tác dụng sinh học 38 3.5 Bàn luận .38 3.5.1 Về tổng hợp hóa học 38 3.5.2 Về cấu trúc phân tử 41 3.5.3 Về thử hoạt tính sinh học 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, viết tắt Chú thích Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic H-NMR resonance) AcOH Acid acetic CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử 13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (Carbon nuclear magnetic C-NMR resonance) DMF Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid ECA Ethylcloroacetat EtOH Ethanol G Gam GP Phần trăm tăng trưởng (Growth percent) GI50 Nồng độ ức chế 50% phát triển (Growth inhibition of 50%) H Giờ IC50 Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory concentration) IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) KLPT Khối lượng phân tử LU-1 Dòng tế bào ung thư phổi MeOH Methanol MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration) MS Phổ khối (Mass spectrometry) MCF7 Dòng tế bào ung thư vú n-BuOH n-Butanol Rf Hệ số lưu giữ (Retention factor) SKLM Sắc ký lớp mỏng T0nc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục dung môi, hóa chất .18 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ 19 Bảng 2.3 Công thức chất dự kiến tổng hợp .20 Bảng 3.1 Kết tổng hợp hóa học 32 Bảng 3.2 Giá trị Rf nhiệt độ nóng chảy (t°nc) chất nghiên cứu 32 Bảng 3.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại 4, 4b, 4c 33 Bảng 3.4 Kết phân tích phổ khối lượng 4a, 4b, 4c 34 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) chất 4, 4a, 4b .35 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C 4,4a, 4b 36 Bảng 3.7 Thử tác dụng sinh học 38 Bảng 3.8 So sánh độ chuyển dịch δ Hydro chất 4a 42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol Hình 1.2 Một số thuốc tổng hợp dẫn chất benzimidazol Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol Hình 1.4 Các thuốc dẫn chất oxadiazol Hình 1.5 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol tổng hợp Ansari Hình 1.6 Các dẫn chất nghiên cứu R V Patel Hình 1.7 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol nghiên cứu Salahuddin Hình 1.8 Công thức cấu tạo dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol nghiên cứu N.C Desai Hình 1.9 Công thức cấu tạo dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol nghiên cứu Salahuddin Hình 1.10 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol tổng hợp nghiên cứu Asif Husain Hình 1.11 Các dẫn chất tổng hợp nghiên cứu Rajasekaran 10 Hình 1.12 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol nghiên cứu 11 Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất Benzimidazol nghiên cứu AyhanKılcıgil 13 Hình 1.14 Các dẫn chất tổng hợp nghiên cứu Ayhan-Kılcıgil 14 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất lai hóa 1H-benzo[d]imidazol 1,3,4oxadiazol 25 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp 2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol (1) 26 Hình 3.3 Sơ đồtổng hợp ethyl 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) 27 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp 2-(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) 28 Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-ethyl (4) 29 Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp Ethyl-2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}1,3,4-oxadiazol-2-yl]thio)acetat (4a) 30 Hình 3.7 Sơ đồ tổng hợp 2-([5-{(2-ethyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4oxadiazol-2-yl]thio)acetamid (4b) 31 Hình 3.8 Cơ chế phản ứng ngưng tụ o-phenyldiamin với acid propionic 39 Phụ lục Phổ 13C-NMR chất ( Tiếp theo) Phụ lục Phổ 13C-NMR chất ( Tiếp theo) Phụ lục Phổ 1H-NMR chất 4a Phụ lục Phổ 1H-NMR chất 4a (Tiếp theo) Phụ lục Phổ 1H-NMR chất 4a (Tiếp theo) Phụ lục 10 Phổ 13C-NMR chất 4a Phụ lục 11 Phổ 1H-NMR chất 4b Phụ lục 11 Phổ 1H-NMR chất 4b (Tiếp theo) Phụ lục 11 Phổ 1H-NMR chất 4b (Tiếp theo) Phụ lục 12 Phổ 13C-NMR chất 4b Phụ lục 12 Phổ 13C-NMR chất 4b (Tiếp theo) Phụ lục 13 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào Phụ lục 13 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào (Tiếp theo) Phụ lục 13 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào (Tiếp theo) Phụ lục 13 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào (Tiếp theo)