Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất của 7 amino 2,3 dihydrobenzo 4,5 imidazo 2,1 b thiazol

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ LAN HƯƠNG MÃ SINH VIÊN: 1201274 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 7-AMINO-2,3DIHYDROBENZO[4,5]IMIDAZO[2,1b]THIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2017 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ LAN HƯƠNG MÃ SINH VIÊN: 1201274 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 7-AMINO-2,3DIHYDROBENZO[4,5]IMIDAZO[2,1b]THIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Hải ThS Ngô Quang Trung Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2017 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 tơi vượt qua khó khăn, ân cần quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, bảo cho tơi từ bước chập chững đường nghiên cứu khoa học suốt quãng thời gian tơi thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn ThS Ngô Quang Trung, người thầy thứ hai trực tiếp hướng dẫn dành nhiều quan tâm, động viên,khích lệ để tơi hồn thành khóa luận Tơi vơ 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 cơng việc sống Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Ngọc Chiến, ThS Phạm Thị Hiền, tất thầy cơ, anh chị thuộc Phịng Phân tích, Kiểm nghiệm Tương đương sinh học, Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia vàCN Phan Tiến Thành, Bộ mơn Cơng nghiệp Dược nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình thực khóa luận Tơi xin cảm ơn bạn bè đồng hành suốt năm tháng học tập trường Xin cảm ơn bạn Nguyễn Gia Anh Tuấn bạn, em thực khóa luận phịng thí nghiệm Tổng hợp hóa dược, Bộ mơn Cơng nghiệp Dược ln gắn bó, động viên, giúp đỡ, chia sẻ đường tìm tịi khám phá kiến thức Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ tất người thân gia đình, người ln u thương, ủng hộ để tơi có ngày hơm nay! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2017 Sinh viên Lê Thị Lan Hương 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 kháng khuẩn, kháng nấm 1.2.2 Tác dụng diệt ký sinh trùng 1.2.3 Tác dụng ức chế bơm proton H+/K+-ATPase 1.2.4 Tác dụng gây độc tế bào ung thư 1.2.5 Các tác dụng khác dẫn chất 2MBI 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP 1.3.1 Tổng hợp khung 2MBI 1.3.2 Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 10 1.3.3 Phản ứng nitro hóa 11 1.3.4 Phản ứng khử hóa 11 1.3.5 Phản ứng acyl hóa 12 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 14 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.3.1 Tổng hợp hóa học 16 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết chất tổng hợp 17 2.3.3 Xác định cấu trúc chất tổng hợp 17 2.3.4 Thử hoạt tính kháng khuẩn 17 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC 20 3.1.1 Tổng hợp chất trung gian 20 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất 7-amino-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1b]thiazol 26 3.2 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT 28 3.3 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 29 3.3.1 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) 29 3.3.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) 30 3.3.4 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) 31 3.4 THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 32 3.5 BÀN LUẬN 33 3.5.1 Về tổng hợp hóa học 33 3.5.2 Về cấu trúc sản phẩm 38 3.5.3 Về hoạt tính sinh học 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 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 Cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear magnetic resonance) C-NMR Cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic resonance) 2MBI 2-mercaptobenzimidazol CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DMF N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid GI50 Nồng độ ức chế 50% phát triển (Growth inhibition of 50% ) h Giờ IC50 Nồng độ ức chế 50% (The half maximal inhibitory concentration) IR Bức xạ hồng ngoại (Infrared) KLPT Khối lượng phân tử m/z Tỷ số khối lượng điện tích ion MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration ) MS Phổ khối lượng(Mass spectrometry) OD Mật độ quang học (Optical density) Rf Hệ số lưu giữ(Retention factor) 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 Đường kính vịng vơ khuẩn hợp chất từ 3a – 3h Bảng 1.2 Đường kính vịng vơ khuẩn dẫn chất 3a, 3b, 3c chủng vi khuẩn thử nghiệm Bảng 1.3 CTCT số chất ức chế bơm proton H+/K+-ATPase có khung 2MBI Bảng 2.1 Danh mục dung mơi, hóa chất 14 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 15 Bảng 2.3 Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn 18 Bảng 3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ mol III: HNO3 đến hiệu suất phản ứng nitro hóa 22 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 23 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ mol IV SnCl2 đến hiệu suất phản ứng 24 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng tổng hợp V 25 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ mol V: anhydrid acetic đến hiệu suất phản ứng 26 Bảng 3.6 Kết khảo sát dung môi phản ứng tổng hợp VIb 28 Bảng 3.7 Giá trị Tonc Rf chất tổng hợp 28 Bảng 3.8 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) chất VIa, VIb 29 Bảng 3.9 Kết phân tích phổ 1H-NMR chất V, VIa, VIb 30 Bảng 3.10 Kết phân tích phổ 13C-NMR chất VIa, VIb 31 Bảng 3.11 Kết thử tác dụng kháng khuẩn 32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 CTCT hợp chất 2-mercaptobenzimidazol (2MBI Hình 1.2 Hai dạng tồn 2MBI Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu S Nevade Hình 1.4 CTCT số dẫn chất N, S – dialkyl hóa - MBI Hình 1.5 CTCT triclabendazol Hình 1.6 CTCT dẫn chất theo nghiên cứu P S Kumar J Sahoo năm 2014 Hình 1.7 CTCT số dẫn chất styryl sulfon 2MBI theo M S Vedula cộng Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J A VanAllan B D Deacon từ ophenylendiamin kali ethyl xanthat Hình 1.9 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo J A VanAllan B D Deacon từ ophenylendiamin, carbon disulfid kali hydroxyd Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin amoni thiocyanat Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin thiophosgen thioure Hình 1.12 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D Harrison J T Ralph Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI dẫn chất theo S S Rao cộng 10 Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol lưu huỳnh 10 Hình 1.15 Cơ chế phản ứng tạo dẫn chất chứa khung 2,3- dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Ki-Whan Chi cộng 10 Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Nai SeangThaing 11 Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất nitro hóa 2,3- dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 11 Hình 1.18 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dimethyl-2H-indazol-6-amin theo Arundathyl Nirmalini Pandite 12 Hình 1.19 Sơ đồ khử hóa 7-nitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Nguyễn Văn Thắng 12 Hình 1.20 Sơ đồ tổng hợp paracetamol từ p-aminophenol anhydride acetic 12 Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal 13 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 7-amino-2,3- dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 16 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất II 20 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp chất III 21 Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp chất IV 22 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất V 24 Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp chất VIa 26 Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp chất VIb 27 Hình 3.7 Cơ chế phản ứng tạo IV 34 Hình 3.8 Cơ chế phản ứng khử hóa nhóm nitro thơm tác nhân SnCl2/HCl 35 Hình 3.9 Cơ chế phản ứng tạo VIa 36 Hình 3.10 Cơ chế phản ứng tạo VIb 37 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, nghiên cứu hợp chất dị vòng ngày phát triển mạnh mẽ, thu hút ý nhiều nhà khoa học Người ta quan tâm đến dị vịng khơng tính chất lí hóa học đặc biệt mà cịn ứng dụng quan trọng chúng thực tiễn Một số dị vòng nhận quan tâm nhiều tác giả dị vòng benzimidazol Các dẫn xuất chứa dị vòng benzimidazol trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn dược tính, hoạt tính sinh học ứng dụng chúng Một nhóm dẫn chất quan trọng benzimidazol 2-mecaptobenzimidazol (2-MBI) Trong lâm sàng, số hoạt chất chứa cấu trúc 2-MBI ứng dụng làm thuốc điều trị bệnh như: triclabendazol (trị ký sinh trùng), thuốc ức chế bơm proton H+/K+-ATPase: omeprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol… Bên cạnh nhiều cơng trình nghiên cứu thập kỷ gần tiếp tục tác dụng sinh học đa dạng dẫn chất 2-MBI, điển tác dụng kháng khuẩn [9], kháng nấm [9], chống virus [21], gây độc tế bào ung thư [34], chống viêm [22], giảm đau [22], giảm lipid máu xơ vữa động mạch [18],…Một nghiên cứu cho thấy triển vọng tốt dẫn chất 2,3-dihyrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol, đặc biệt hoạt tính kháng khuẩn mạnh so với 2MBI ban đầu, dẫn chất 7-amino2,3-dihyrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol chứng minh có hoạt tính kháng khuẩn tương đương với chất đối chứng[4].Trên sở đó, để góp phần làm phong phú thêm nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng sinh học nhóm dẫn chất quan trọng này, thực đề tài “Nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng sinh học số dẫn chất 7-amino-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1b]thiazol” với mục tiêu: Tổng hợp hai dẫn chất dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol Thử tác dụng kháng khuẩn dẫn chất tổng hợp 7-amino-2,3- Phụ lục Phổ MS negative chất VIb Phụ lục Phổ1H-NMR chất V Phụ lục Phổ1H – NMR giãn chất V Phụ lục Phổ 1H-NMRcủa chất VIa Phụ lục Phổ 1H – NMR giãn chất VIa Phụ lục Phổ1H – NMR giãn chất VIa (tiếp theo) Phụ lục Phổ 1H – NMR chất VIb Phụ lục 10 Phổ1H – NMR giãn chất VIb Phụ lục 11 Phổ1H – NMR giãn chất VIb(tiếp theo) Phụ lục 12 Phổ 13C - NMR chất VIa Phụ lục 13 Phổ 13C - NMR chất VIb Phụ lục 14 Kết thử hoạt tính kháng khuẩn Phụ lục 15 Kết thử hoạt tính kháng khuẩn (tiếp theo) ... ? ?Nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng sinh học số dẫn chất 7- amino- 2,3- dihydrobenzo[ 4,5] imidazo[ 2, 1b] thiazol? ?? với mục tiêu: Tổng hợp hai dẫn chất dihydrobenzo[ 4,5] imidazo[ 2,1- b] thiazol Thử tác dụng. . .B? ?? Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ LAN HƯƠNG MÃ SINH VIÊN: 1201 274 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT CỦA 7- AMINO- 2, 3DIHYDROBENZO[ 4,5] IMIDAZO[ 2, 1b] THIAZOL. .. Tổng hợp dẫn chất 7- amino- 2,3- dihydrobenzo[ 4,5] imidazo[ 2, 1b] thiazol 3.1.2.1 Tổng hợp N-acetyl-N- (2,3- dihydrobenzo[ 4,5] imidazo[ 2,1- b] thiazol -7- yl)acetamid  Sơ đồ tổng hợp: Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp