Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn,kháng nấm của một số dẫn chất acid 2 amino 4 (1h benzod imidazol 2 YL)Butyric

ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, nhờ những thành tựu của sinh học phân tử, chúng ta đã tìm ra nhiều enzym và protein receptor trong cơ thể. Các nhà khoa học đã và đang làm sáng tỏ nhiều cơ chế hoạt động cũng như vai trò của các enzym, protein receptor đối với các căn bệnh ở người. Điều này hứa hẹn sẽ cho ra đời nhiều thuốc tác động tới đích là các quá trình tổng hợp acid nucleic, protein, enzym của VSV mà không ảnh hưởng tới người bệnh làm tăng hiệu quả điều trị, giảm tác dụng phụ khi dùng thuốc. Việc thiết kế, tổng hợp thuốc tác dụng tại đích có vai trò quan trọng đối với việc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn trong bối cảnh sự đề kháng kháng sinh đang lan rộng và là thách thức lớn của nhân loại. Một hướng thiết kế, tổng hợp thuốc tới đích để tạo ra kháng sinh mới hay được nghiên cứu là kết hợp các nhân trong cấu trúc các hợp chất đang sử dụng. Trong số các cấu trúc kết hợp tiềm năng, phải kể tới một cấu trúc khá đặc biệtđó là sự kết hợp của vòng benzimidazol với các amino acid tự nhiên. Benzimidazol là một dị vòng có trong cấu trúc nhiều thuốc đang sử dụng hiện nay: omeprazol, albendazol, candesartan.... Do có cấu trúc tương tự purin nên benzimidazol có thể hoạt động như purin để tương tác với ADN và protein 28. Bên cạnh đó, các amino acid là thành phần cấu tạo protein nên việc gắn acid amin vào khung benzimidazol có thể tạo ra các hợp chất có tác dụng ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic và protein của các VSV gây bệnh. Dựa trên cơ sở phân tích trên, với mục đích tổng hợp ra các dẫn chất mới mang khung benzimidazol có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, chúng tôi chọn acid glutamic để thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của acid 2amino4(1Hbenzodimidazol2yl)butyric và dẫn chất ” với mục tiêu: 1. Tổng hợp acid 2amino4(1Hbenzodimidazol2yl)butyric và một số dẫn chất. 2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - 0 

VŨ VĂN TUẤN

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI - 0 

VŨ VĂN TUẤN

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID 2-AMINO-4-

LỜI CẢM ƠN

Bằng những nỗ lực của bản thân, dưới sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy, cô của Bộ môn Công nghiệp Dược- Trường Đại học Dược Hà Nội, tôi đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Quá trình thực nghiệm giúp tôi bồi đắp thêm niềm đam mê và tình yêu đối với khoa học

Với lòng biết ơn vô hạn, tôi xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Luyện, TS Nguyễn Văn Hải đã trực tiếp hướng dẫn và cho tôi những lời khuyên

quý giá trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cám ơn thầy ThS Nguyễn Văn Giang, ThS Phạm Thị Hiền, CN Phan Tiến Thành đã dìu dắt, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực nghiệm tại phòng Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội

Cám ơn các thầy, các cô là giảng viên, kĩ thuật viên của trường Đại học Dược Hà Nội- những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ tôi trong suốt 5 năm học

Cám ơn tất cả những người bạn cùng làm thực nghiệm với tôi tại phòng Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội, các bạn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận này

Cám ơn cha mẹ, gia đình- những người luôn ở bên tôi, động viên tôi mỗi khi tôi gặp những khó khăn trong cuộc sống

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Vũ Văn Tuấn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ………1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất……… 2

1.2 Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol……… 2

1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 2

1.2.2 Tác dụng chống viêm 7

1.2.3 Tác dụng chống kí sinh trùng 8

1.2.4 Tác dụng chống virus 9

1.2.5 Tác dụng chống ung thư 10

1.2.6 Tác dụng hạ huyết áp 11

1.2.7 Tác dụng chống loét dạ dày-tá tràng 12

1.3 Một số phản ứng tổng hợp hóa học……… 13

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị……… 16

2.1.1 Hóa chất 16

2.1.2 Thiết bị, máy móc 16

2.2 Nội dung nghiên cứu……….18

2.2.1 Sơ đồ tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất 18

2.2.2 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc các dẫn chất đã tổng hợp 19

2.2.3 Thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số dẫn chất acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl) butyric đã tổng hợp 19

2.3 Phương pháp nghiên cứu ……….19

2.3.1 Tổng hợp hóa học 19

2.3.2 Xác định cấu trúc 20

2.3.3 Thử tác dụng sinh học 20

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21

3.1 Quy trình tổng hợp hóa học ……….21

3.1.1 Tổng hợp acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 21

3.1.2 Tổng hợp acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl) butanoic 22

3.1.3 Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 23

3.1.4 Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 24

3.1.5 Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 25

3.1.6 Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 26

3.2 Kiểm tra độ tinh khiết ……… 27

3.3 Kết quả xác định cấu trúc ………28

3.3.1 Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 28

3.3.2 Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 29

3.3.3 Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 30

3.3.4 Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 32

3.3.5 Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid 33

3.3.6 Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid 34

3.4 Thử tác dụng sinh học ……… 35

3.4.1 Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn 35

3.4.1.1 Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 35

3.4.1.2 Môi trường thử nghiệm 36

3.4.1.3 Nguyên tắc 36

3.4.1.4 Tiến hành 36

3.4.2 Nguyên tắc, cách tiến hành thử hoạt tính kháng nấm 37

3.4.2.1 Các vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 37

3.4.2.2 Môi trường thử nghiệm 37

3.4.2.3 Nguyên tắc 38

3.4.2.4 Tiến hành 38

3.5 Bàn luận… ……… 39

3.5.1 Về các phản ứng tổng hợp hóa học 39

3.5.2 Về thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 41

3.5.3 Về cấu trúc các chất đã tổng hợp 42

3.5.3.1 Phổ hồng ngoại (IR)……… 42

3.5.3.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR)……… 43

3.5.3.3 Phổ khối lượng (MS)……… 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………46 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

1H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H nuclear magnetic resonance) AcOH Acid acetic

CTCT Công thức cấu tạo

EtOH Ethanol

ED50 Nồng độ tác dụng trên 50% đối tượng thử (Effective dose)

HT-29 Tế bào ung thu ruột kết (Colon carcinoma cells)

HL-60 Tế bào ung thư bạch cầu (Human Leukemia Cells)

MIC Nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration)

MS Phổ khối (mass spectroscopy)

MT Môi trường

PC-3 Tế bào ung thư tuyến tiền liệt (Human prostate cancer cells)

PC12 Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal

pheochromocytoma cell line)

Rf Hệ số lưu giữ (retension of factor)

SKLM Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography)

t0nc Nhiệt độ nóng chảy

VSV Vi sinh vật

δ Độ chuyển dịch hóa học

ν Dao động hóa trị

Bảng 2.2 Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ 16

Bảng 2.3 Công thức và danh pháp các chất dự kiến tổng hợp 18

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử benzimidazol 2

Hình 1.2 Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch 2

Hình 1.10 Công thức của các chất 8a-8b 9

Hình 1.11 Công thức của albendazol và mebendazol 9

Hình 1.18 Cấu trúc chung của thuốc ức chế bơm proton 12

Hình 1.19 Công thức của chất 15a và 15b 13

Hình 1.20 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker 13

Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ acid carboxylic 14

Hình 1.22 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT

Hình 1.23 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của VD Patil 14

Hình 1.24 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Arul 15

Hình 2.1 Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp acid

Hình 3.8 Cơ chế phản ứng thế ái điện tử (SE) tổng hợp chất 2 40

Hình 3.9 Cơ chế phản ứng ester hóa sử dụng tác nhân SOCl2 41

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, nhờ những thành tựu của sinh học phân tử, chúng ta đã tìm ra nhiều enzym và protein receptor trong cơ thể Các nhà khoa học đã và đang làm sáng tỏ nhiều cơ chế hoạt động cũng như vai trò của các enzym, protein receptor đối với các căn bệnh ở người Điều này hứa hẹn sẽ cho ra đời nhiều thuốc tác động tới đích là các quá trình tổng hợp acid nucleic, protein, enzym của VSV mà không ảnh hưởng tới người bệnh làm tăng hiệu quả điều trị, giảm tác dụng phụ khi dùng thuốc Việc thiết kế, tổng hợp thuốc tác dụng tại đích có vai trò quan trọng đối với việc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn trong bối cảnh sự đề kháng kháng sinh đang lan rộng

và là thách thức lớn của nhân loại Một hướng thiết kế, tổng hợp thuốc tới đích để tạo ra kháng sinh mới hay được nghiên cứu là kết hợp các nhân trong cấu trúc các hợp chất đang sử dụng Trong số các cấu trúc kết hợp tiềm năng, phải kể tới một cấu trúc khá đặc biệt-đó là sự kết hợp của vòng benzimidazol với các amino acid tự nhiên

Benzimidazol là một dị vòng có trong cấu trúc nhiều thuốc đang sử dụng hiện nay: omeprazol, albendazol, candesartan Do có cấu trúc tương tự purin nên benzimidazol có thể hoạt động như purin để tương tác với ADN và protein [28] Bên cạnh đó, các amino acid là thành phần cấu tạo protein nên việc gắn acid amin vào khung benzimidazol có thể tạo ra các hợp chất có tác dụng ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic và protein của các VSV gây bệnh

Dựa trên cơ sở phân tích trên, với mục đích tổng hợp ra các dẫn chất mới mang khung benzimidazol có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, chúng tôi chọn acid glutamic để thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng

nấm của acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất ” với mục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Đại cương về benzimidazol và các dẫn chất

Benzimidazol là một hợp chất dị vòng, một bicyclic trong tự nhiên, cấu trúc của nó là sự hợp nhất của benzen và imidazol Dẫn chất benzimidazol là những hoạt chất có nhiều hoạt tính sinh học đầy hứa hẹn đối với các nhà nghiên cứu

Hình 1.1: Cấu trúc phân tử benzimidazol

Tính chất vật lý: Benzimidazol là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở 172oC, sôi

ở 360oC Ít tan trong nước, tan trong ethanol Benzimidazol có pKa =12,8; với dạng acid liên hợp pKa = 5,6 Giống như imidazol, benzimidazol có hỗ biến tautomer trong dung dịch [8]:

Hình 1.2: Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch

Benzimidazol có cấu trúc tương tự như purin nên có thể tương tác với các acid nucleic, protein, nhờ đó, dẫn chất benzimidazol thể hiện nhiều tác dụng sinh học giá trị [28] Trong thực tế, hợp chất benzimidazol tự nhiên đáng chú ý nhất là

N-ribosyl-dimethyl benzimidazol Nó đóng vai trò như một cầu nối phối tử với

coban trong phân tử vitamin B12 [6]

1.2 Một số tác dụng của dẫn chất benzimidazol

1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm

Benzimidazol thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng việc ức chế tổng hợp acid nucleic và protein của vi khuẩn Khả năng này của dẫn chất benzimidazol là do sự giống nhau về cấu trúc với purin nên làm gián đoạn quá trình tổng hợp acid nucleic

và protein của vi khuẩn [28] Cùng với đó, hợp chất 5,6-dimethylbenzimidazol còn tham gia vào cấu trúc vitamin B12-một chất rất cần thiết đối với sự phát triển của VSV [26] Thực tế cho thấy, các nhóm thế ở vị trí C2 và N1 của khung benzimidazol tạo ra nhiều dẫn chất có hoạt tính sinh học tốt nên việc thiết kế, tổng hợp, đánh giá tác dụng của các dẫn chất thế ở vị trí C2 và N1 khung benzimidazol rất được quan tâm [25]

Năm 2006, Kumar M và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất

1-(methyl)-2-(phenyl)benzimidazol (hình 1.3) Các hợp chất 1a, 1b và 1c được thử tác dụng

kháng khuẩn trên các chủng S aureus, B pumillus và P aeurugenosa Trong đó,

hợp chất 1a cho thấy MIC (6,25) ở nồng độ 100 µg/mL trên chủng B pumillus

[18]

Hình 1.3: Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c

Nhìn vào tầm quan trọng của benzimidazol và acid

6-fluoro-3,4-dihydro-2H-chroman-2-carboxlic trong các hệ thống sinh học, người ta nghĩ rằng, sẽ rất có giá trị nếu thiết kế và tổng hợp các hợp chất có chứa khung benzimidazol và acid 6-

fluoro-3,4-dihydro-2H-chroman-2-carboxlic để tạo ra một số dẫn chất benzimidazol

mới có các các tác dụng sinh học mạnh Trên cơ sở lập luận đó, các dẫn chất

2-(6-fluorochroman-2-yl)-1-alkyl/acyl/aroyl-1H-benzimidazol đã được tổng hợp:

1a R = piperazin R1 = Cl

1b R = Dimethylamin R1 = Cl

1c R = Diethylamin R1 = Cl

Các hợp chất này đã được đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với Staphylococcus

aureus (Gr+) và Salmonella typhimurium (Gr-) chất đối chiếu được sử dụng là

cephalexin Hầu hết các hợp chất thử nghiệm cho thấy có hoạt tính kháng khuẩn tốt

đối với Salmonella typhimurium Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất thử nghiệm trên S typhimurium được tóm tắt trong bảng 1 [7]

Bảng 1.1: Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella typhimurium

Dẫn chất benzimidazol có hoạt tính chống nấm, do có cấu trúc tương tự purin, các dẫn chất này gắn vào các vi ống nấm và bằng cách đó ngăn chặn sự tăng trưởng của sợi nấm, ngoài ra chúng còn liên kết với các vi ống trục chính và ngăn chặn sự phân chia hạt nhân của các vi nấm Một số dẫn chất nhóm benzimidazol có tác dụng diệt nấm đang được sử dụng như: flubendazol, benomyl, carbendazim, clorfenazol, cypendazol, fuberidazol, furophanat, debacarb, mecarbinzid, rabenzazol, thiabendazol, thiophanat [26].

Năm 2010, Janardhana Gowda, Khadar A và các cộng sự công bố nghiên

cứu tổng hợp dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol và đánh giá

hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất tổng hợp được [15]

Hình 1.5: Dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol từ 3a-3j

Các hợp chất này được thử hoạt tính kháng khuẩn trên các vi khuẩn: Escherichia

coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia Kết

quả thử nghiệm được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (μg/ml )

3j 12,5 12,5 12,5 12,5 Nitro-

K: kháng

Từ bảng 1.2, nhận thấy chỉ có hợp chất 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng kháng khuẩn ở

nồng độ 12,5 μg/ml và tất cả các hợp chất khác không thể hiện tác dụng Các hợp chất

3f, 3i, 3j đều mang nhóm benzyl ở vị trí số 2 của khung benzimidazol và trong đó

có các nhóm hút điện tử trên nhóm phenyl

Các hợp chất này được đánh giá hoạt tính kháng nấm trong cùng điều kiện với các

loài : Penicillium marneffei, Trychophyton mentagrophytes, Aspergillus flavus,

Aspergillus fumigatus Chất đối chiếu sử dụng là fluconazol Kết quả thử nghiệm

được trình bày trong bảng 1.3:

Bảng 1.3: Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (μg/ml )

Vi nấm

Chất

Penicillium Marneffei

Trychophyton mentagrophytes

Aspergillus flavus

Aspergillus fumigatus

Từ kết quả trên bảng 1.3, chỉ có các chất 3b, 3c, 3f, 3i, 3j thể hiện tác dụng ở MIC

12,5 μg/ml, các chất còn lại đều không có tác dụng Dựa trên các dữ liệu thực

nghiệm, có thể kết luận nhóm benzyl ở vị trí số 2 của nhân benzimidazol làm tăng đáng kể hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được[15]

Năm 2009, Deshmukh M.B đã tổng hợp các dẫn chất thế ở vị trí 2,3,4 của

khung 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol (4) và đánh giá hoạt tính chống

nấm của các chất tổng hợp được trên các loài Aspergillus niger MTCC-2255 và

Penicillium chrysogenum–NCIM-723 sử dụng chất đối chiếu là griseofulvin Các

chất thử nghiệm đều có khả năng ức chế sự phát triển của các loài nấm đem thử

nghiệm in vitro [10]

Hình 1.6: Dẫn chất 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol (4)

1.2.2 Tác dụng chống viêm

Năm 2006, Leonard J.T báo cáo tổng hợp và đánh giá tác dụng chống viêm

của dẫn chất phenyl benzimidazol Các dẫn chất 5a, 5b, 5c, 5d được sàng lọc hoạt

tính chống viêm và kết quả ức chế (%) thu được theo thứ tự như sau: 22,1%, 52,2%,

54,6% và 49,6% ở mức 50 mg/kg mỗi liều Những giá trị này cho thấy hợp chất 5c

cho hiệu quả chống viêm cao nhất (54,6 %) so với các chất còn lại ở liều 50 mg/kg [18]

Hình 1.7: Dẫn chất phenyl benzimidazol 5a -5d

Năm 2010, Kavitha C.S và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 2-methyl

amino benzimidazol (6) và đánh giá tác dụng chống viêm ở chuột Tác giả tiến hành

gây đau ở chuột nhắt bằng acid acetic và gây viêm ở chân chuột cống bằng

carrageenan Kết quả cho thấy hợp chất có tác dụng giảm đau (đạt 89% với liều 100mg/kg) và chống viêm mạnh (đạt 100% với liều 100mg/kg) so sánh với chất đối chiếu là nimesulid (100% ở liều 50mg/kg) [20]

Hình 1.8: Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol (6)

1.2.3 Tác dụng chống kí sinh trùng

Năm 2006, Vazquez tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống VSV đơn bào

nguyên sinh của dẫn chất 2-(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl-1H-benzimidazol

(7) trên các động vật nguyên sinh Giardia intestinals và Trichomonas vaginalis có

so sánh với albendazol và metronidazol trong in vitro, cho kết quả IC50 <1 µM [13]

Hợp chất 7 có hoạt tính mạnh hơn albendazol khi thử nghiệm với T.vulgaris, và cho

tác dụng chống sốt rét trung bình khi thử nghiệm với chủng W2 và D6 của

Plasmodium falciparum [33]

Hình 1.9: Dẫn chất 2 -(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl- 1H-benzimidazol (7)

Hàng loạt dẫn chất của 2 -(triflouromethyl)-1H-benzimidazol với vị trí 5 và 6 được

gắn bằng các nhóm thế -Cl , -F, -CF3, -CN đã được tổng hợp dựa trên kết quả thử

nghiệm của hợp chất 7 [33]

Năm 2010, Hernández-Luis F và các cộng sự đã tổng hợp và đánh giá tác dụng

sinh học của các dẫn chất 2-(trifluoromethy)-1H-benzimidazol trên các loài kí sinh

Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis và Trichinella spiralis Kết quả cho thấy, các dẫn chất có hoạt tính cao chống lại các loài kí sinh

trùng đơn bào trong điều kiện in vitro [14]

Hình1.10: Công thức của các chất 8a, 8b

Một số thuốc diệt giun sán là dẫn chất của benzimidazol-2-carbamat như albendazol, mebendazol được dùng chủ yếu để điều trị nhiễm kí sinh trùng giun sán ở người cũng như động vật Những hợp chất này có ưu điểm là chỉ số điều trị cao và độc tính thấp Tuy nhiên, các dẫn chất này cũng có một số nhược điểm là khả năng hòa tan và hấp thu kém [9]

Hình 1.11: Công thức của albendazol và mebendazol

1.2.4 Tác dụng chống virus

Năm 1963, Eggers cùng các đồng nghiệp đã thử tác dụng của các dẫn chất của

2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol Kết quả cho thấy các dẫn chất này có khả năng

ức chế tổng hợp acid ribonucleic của enterovirus, và riconavirus [11]

Hình 1.12: Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b

8a R1= 2,3-Cl2C6H3O R2 = H R3 = CH3

Năm 1967, Sullivan D.G và cộng sự đã tổng hợp được 2 dẫn chất mới của 2-(α-

hydroxy- benzyl) benzimidazol có hoạt tính cao giúp bảo vệ tế bào chống lại 3

chủng poliovirus [31]

Hình 1.13: Công thức của 2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol và dẫn chất 10a-10b

Năm 2011, Fei Xue và cộng sự công bố nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất

của 2-pyridyl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11) và thử tác dụng ức chế trên các

dòng virus: Coxsackie virus A16, Coxsackie virus B3, Coxsackie virus B6,

Enterovirus 71 Kết quả cho thấy, hợp chất có triển vọng nhất là (L)-( pyridin-

2-yl)-N-(2-(4-nitrophenyl)pentan-3-yl)-1H-benzimidazol-4-carboxamid, với khả năng

kháng virus cao (IC50 = 1,76 mg / ml) và có chỉ số chọn lọc đáng chú ý [12]

Hình 1.14: Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11)

1.2.5 Tác dụng chống ung thư

Đặc điểm của ung thu là sự phát triển không kiểm soát nhanh hoặc chậm của các

tế bào trong cơ thể Trên cơ sở đó, nhiều thuốc chống ung thư đã được đưa vào ứng dụng điều trị Năm 2002, Kumar D tìm được dẫn chất carbomethoxy-benzimidazol

từ một số loài Streptomyces Đánh giá khả năng gây độc tế bào của các dẫn chất này

trên 4 dòng tế bào là PC-3, HT-29, MCF-7 và HL-60 thu được kết quả là chỉ có hợp chất methyl-2-[2-(2-hydroxyphenyl)-1,3-benzooxazol-4-yl]-1H-benzimidazol-4-

carboxylat (12) có hoạt tính chống lại các dòng tế bào thử nghiệm ở nồng độ dao

động từ 7,0- 100μM [21]

10a R = -C6H5

10b R = -CH2CHMe2

Hình 1.15: Công thức 2 chất 12 và 13

Năm 2003, Vedula M.S và cộng sự sàng lọc được một số styryl sulfon mới để đánh giá hoạt tính chống ung thư trên nhiều dòng tế bào khác nhau Trong số đó,

chỉ có một chất là

6-cloro-1H-(benzo[d]imidazol-2-yl)methyl[(E)-2-(4-cloro-3-methylphenyl)-1-ethenyl]sulphon (13) ức chế 51% sự phát triển khối u ở chuột có

HT-29 ở liều 400mg/kg dùng đường uống[32]

1.2.6 Tác dụng hạ huyết áp

Dẫn chất biphenyl benzimidazol có hoạt tính chống tăng huyết áp hiệu lực hơn

so với các thuốc có liên quan trước đó do tiện dụng hơn khi dùng đường uống Nhóm biphenyl ở vị trí số 2 của khung benzimidazol rất cần thiết cho hoạt tính [29] Các dẫn chất có vị trí số 5 là aryl hoặc alkyl caboxamido là những tác nhân chống tăng huyết áp hiệu quả do ức chế hoạt động của receptor Angiotensin-II AT1 [15]

Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’-carboxy biphenyl-4-yl)benzimidazol (14) có tác

dụng làm giảm mạnh huyết áp khi dùng đường uống Nhóm thế acid ở vị trí orthor

có mối liên hệ mật thiết với receptor Angiotensin-II và liên quan tới tác dụng chống tăng huyết áp mạnh khi dùng đường uống [27]

Hình 1.16: Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’–carboxy biphenyl-4-yl)

benzimidazol (14)

14 R = Aryl

Năm 2006, Anisimova V.A tổng hợp được 9-dialkyl amino methyl-2-oxy

(dioxy)phenylimidazo[1,2-a]benzimidazol (hình 7). Kết quả liều ED50, LD50 và chỉ

số điều trị LD50/ED50 của 3 chất 15a, 15b và 15c như sau: ( ED50: 2,8 mg/kg, 0,8 mg/kg, 0,13 mg/kg ), ( LD50: 121 mg/kg, 182 mg/kg, 143 mg/kg) và ( LD50/ED50:

43,2; 227,5; 1100), trong đó hoạt chất 15c có hoạt tính vượt trội so với các thuốc

tham khảo là dibazol và apressin (ED50: 22,1 và 4,0) phù hợp với mức độ (ED50) và chỉ số điều trị (LD50/ED50) [5]

ở dạ dày khi gặp phải các tác nhân kích thích Về cấu trúc, nhóm sulfoxid, nhóm methylen và dị vòng có vai trò quan trọng quyết định hoạt tính của thuốc Các thuốc đều có nhóm thế 2-pyridin-methylsulfinyl và khác nhau ở các vị trí R3’, R4’, R5’ và R5 [3]

Hình 1.18: Cấu trúc chung của thuốc ức chế bơm proton

15a R = H 15b R = 1-4 dihydroxymethylbenzen 15c R = 1-3 dihydroxymethylbenzen

Esomeprazol -CH3 -OCH3 -CH3 -OCH3

2,6)-Hình 1.20: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker

Phản ứng phổ biến để tổng hợp dẫn chất benzimidazol là ngưng tụ

o-phenylendiamin với acid carboxylic hoặc sử dụng các dẫn chất của chúng

Hình 1.21: Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ acid carboxylic

Ví dụ: o-phenylendiamin phản ứng với acid formic tạo ra benzimidazol ở 1000C với

hiệu suất trên 80% Vị trí N-amin của o-phenylendiamin có một nhóm thế phản ứng

rất chậm với các acid carboxylic khác nên cần thêm acid clohydric hoặc acid phosphoric

Hiện nay, đã có nhiều phương pháp cũng như nhiều loại xúc tác được phát hiện để sử dụng tổng hợp dẫn chất benzimidazol Dưới đây là một số phương pháp được công bố trong những năm gần đây

Năm 2009, Khan A.T đã đưa ra cách tổng hợp đơn giản và hiệu quả dẫn chất

2-arylbenzimidazol (21) từ o-phenylenediamin (17) với aldehyd thơm (20) sử dụng

xúc tác cobalt (II) clorid hexahydrat: [19]

Hình 1.22: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT Khan

Năm 2010, Patil V.D thực hiện tổng hợp dẫn chất benzimidazol (24) từ dẫn

chất của o-phenylenediamin (22) và aldehyde (23) sử dụng xúc tác kẽm acetat, phản

ứng tiến hành ở nhiệt độ thường, cho hiệu suất cao [23]

Hình 1.23: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của VD Patil

Năm 2011, Guruswamy B mô tả quá trình tổng hợp dẫn chất benzimidazol

(27) từ dẫn chất thế của o-phenylenediamin (25) và acid isonicotinic (26) sử dụng

xúc tác SiO2/H2SO4 và sóng ngắn (M.W) [13]

R = -H, -F, -Cl, -Br, -OCH3

Hình 1.24: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Arul

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

Trong quá trình thực hiện khóa luận, chúng tôi đã sử dụng một số hóa chất, thiết bị của phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược-Bộ môn Công nghiệp Dược, bao gồm: 2.1.1 Hóa chất

Bảng 2.1: Danh mục hóa chất sử dụng trong quá trình thực nghiệm

TT Tên hóa chất, dung môi Xuất xứ

2.1.2 Thiết bị, máy móc

Bảng 2.2: Danh mục máy móc, thiết bị, dụng cụ

2 Bình cầu 50mL, 100mL, 250mL, bình cầu 2 cổ 100mL Đức

3 Bình chiết 50ml, 100ml, 250ml Trung Quốc

4 Bình sắc ký, cốc có mỏ, ống nghiệm, đũa thủy tinh, đĩa petri Trung Quốc

11

Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Brucker AV500MHz

-Phòng Phân tích cấu trúc phân tử -Viện Hóa học -Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Mỹ

12

Máy đo phổ hồng ngoại GX-Perkin Elmer tại Phòng Phân

tích cấu trúc phân tử - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam

Mỹ

13

Máy đo phổ khối lượng LC/MS/MS -Xevo TQ-Phòng Phân

tích cấu trúc phân tử - Viện Hóa học -Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam

Mỹ

14

Máy đo Phổ khối lượng Agilent 6310 Ion Trap- Viện Hóa

học các hợp chất thiên nhiên- Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam,

Mỹ

15 Máy khuấy từ gia nhiệt Wisd Wise stir MSH-20A Hàn Quốc

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Sơ đồ tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn

chất:

Hình 2.1: Sơ đồ các giai đoạn tổng hợp acid

2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất

Bảng 2.3: Công thức và danh pháp các chất dự kiến tổng hợp

(S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic

2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat

4b

(S)-ethyl benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat

2-amino-4-(1H-2.2.2 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các dẫn chất đã tổng hợp 2.2.3 Thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số dẫn chất acid 2-

- Sắc kí lớp mỏng (SKLM) với hệ dung môi thích hợp theo dõi phản ứng và đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm tổng hợp được

- Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy EZ Melt

2.3.2 Xác định cấu trúc

Cấu trúc của các chất đã tổng hợp được khẳng định bằng phương pháp phân

tích các phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng phân tử (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR)

 Phổ hồng ngoại (IR):

- Ghi tại Phòng Phân tích cấu trúc phân tử- Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, trên máy Perkin Elmer với kỹ thuật viên nén KBr trong vùng 4000-400cm-1 Mẫu rắn được phân tán trong KBr đã sấy khô với tỷ lệ khoảng 1: 200 rồi ép dưới dạng viên nén dưới áp lực cao có hút chân không để loại bỏ hơi ẩm

 Phổ khối lượng phân tử (MS):

- Ghi tại Phòng Phân tích phổ- Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam được ghi trên máy LC/MS/MS-Xevo TQ

- Ghi tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, máy đo Agilent 6310 Ion Trap

 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR):

- Ghi trên máy Brucker AV-500MHz tại Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2.3.3 Thử tác dụng sinh học

Các chất đã tổng hợp được đánh giá tác dụng sinh học tiến hành trên 5 vi khuẩn Gram(+), 5 vi khuẩn Gram(-) và 2 vi nấm, thực hiện tại bộ môn Vi sinh- Sinh học, Trường Đại học Dược Hà Nội Các chất tổng hợp được đem thử hoạt tính theo phương pháp khuếch tán trên thạch và sau đó đo kích thước vòng vô khuẩn Chọn chất đối chiếu là penicillin và streptomycin với kháng khuẩn Chọn fluconazol là chất đối chiếu với phương pháp kháng nấm

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Tiến hành: Cho vào bình cầu 5,4g (0,05mol) o-phenylendiamin và 11,1g

(0,075mol) acid glutamic, sau đó thêm từ từ 50ml dung dịch HCl 5,5 N Lắp sinh hàn, đun hồi lưu cách thủy trong 28h

Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi n-BuOH: AcOH: H2O = 9:2:2,5 tới khi hết vết o-phenylendiamin thì tiến hành xử lý phản ứng thu sản phẩm

Xử lý: Kết thúc phản ứng, tắt nhiệt, tiếp tục khuấy hỗn hợp phản ứng cho tới khi

nguội Làm lạnh bên ngoài bình cầu bằng nước đá, nhỏ từ từ dung dịch NaOH 5M vào bình cầu tới pH 8 Hỗn hợp phản ứng được đem chiết với diethyl ether tới khi

lớp diethyl ether trong bình chiết trở nên không màu để loại tạp o-phenylendiamin

(khoảng 3 lần, mỗi lần 15ml) Điều chỉnh pH của pha nước về khoảng 7 bằng dung dịch HCl 20%, khuấy đều, xuất hiện kết tủa trắng Khuấy 30 phút Lọc lấy tủa trên phễu lọc Buchner, rửa tủa bằng ethanol 96% lạnh 3 lần, mỗi lần 15ml Sấy khô tủa

thu được sản phẩm thô

Tinh chế: Sản phẩm thô được hòa tan trong dung dịch ethanol 70%, đun hồi lưu

cách thủy cho tan hoàn toàn Tẩy màu bằng than hoạt, lọc nóng thu dịch lọc Để kết tinh lạnh qua đêm, lọc lấy tinh thể, rửa bằng ethanol 96% lạnh, sấy khô thu được sản phẩm

Kết quả:

- Thu được 8,8g sản phẩm Hiệu suất: 80,4% (tính theo sản phẩm 1)

- Cảm quan: Tinh thể hình kim, màu trắng

Chuẩn bị: bình cầu 1 cổ 50mL, cốc có mỏ 100ml, máy khuấy từ, pipet 1ml,

pipet 5ml, nước đá, khí trơ N2

Tác nhân sulfo-nitric: cho vào ống nghiệm 1,5 ml dung dịch acid HNO3 68% (0,0162 mol) và 1,5ml dung dịch acid H2SO4 98% (0,0276 mol)

Tiến hành: Cân 2,19g (0,01 mol) chất 1 cho vào bình cầu 50mL, thêm 8ml

H2SO4 đặc Khuấy nhẹ nhàng cho tan hết chất 1 Bình cầu được làm lạnh bên ngoài bằng nước đá, sục khí trơ (N2) và đậy nắp bình cầu Sau khi khuấy và làm lạnh được khoảng 6-8 phút, nhỏ từ từ tác nhân sulfo-nitric đã chuẩn bị ở trên vào trong bình

cầu Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi khai triển n-BuOH: AcOH:

H2O = 9: 2: 2,5

Xử lý: Kết thúc phản ứng (khoảng 3h), đổ hỗn hợp phản ứng vào cốc có mỏ

chứa 10ml nước cất đã được làm lạnh, làm lạnh bên ngoài cốc có mỏ bằng nước đá Khuấy đều và thêm từ từ dung dịch Na2CO3 bão hòa tới pH 4,5-5, xuất hiện kết tủa trắng Để yên khoảng 30 phút Lọc lấy tủa trên phễu lọc Buchner, rủa tủa bằng nước cất đã làm lạnh 3 lần, mỗi lần 10ml Sấy khô tủa dưới ánh đèn hồng ngoại thu được sản phẩm

Chuẩn bị: bình cầu 2 cổ 100mL, bình chiết 125ml, cốc có mỏ 100ml, máy

khuấy từ gia nhiệt, nhiệt kế thủy ngân, pipet 5ml, pipet 10ml, nước đá, khí N2

Tiến hành: Cân 1,32 g (5mmol) chất 2 cho vào bình cầu 2 cổ, thêm 30ml

(0,74mol) CH3OH vào bình cầu, bật khuấy từ để phân tán pha rắn 2 vào pha lỏng (CH3OH) , sục khí N2 Bình cầu được làm lạnh bên ngoài bằng nước đá Khi nhiệt

độ của hỗn hợp trong bình cầu đạt 0-50C, thêm rất từ từ 0,8ml (0,011mol) SOCl2 vào bình cầu Lắp sinh hàn, đun hồi lưu cách thủy ở 64-650C trong khoảng 2h Theo

dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi n-BuOH: AcOH: H2O (9: 2: 2,5)

Xử lý: Kết thúc phản ứng, tắt nhiệt, tiếp tục khuấy hỗn hợp cho tới khi nguội

Thêm 0,2 g than hoạt vào hỗn hợp phản ứng để tẩy màu, đun hồi lưu trong 15 phút

Để nguội Lọc hỗn hợp phản ứng để loại than Dịch lọc được đem cô tới kiệt trên máy cất quay chân không Để loại SOCl2 và HCl, thêm 15ml CH3OH vào bình cầu hòa tan cắn rồi đem cất quay tới kiệt Làm tương tự 3 lần Thu được sản phẩm thô sau lần cất cuối cùng

Tinh chế: Thêm 10ml nước cất vào bình cầu hòa tan cắn, sau đó thêm 15 ml CH2Cl2 vào, lắc nhẹ Nhỏ từ từ dung dịch NH3 0,5% vào trong bình cầu tới khi pH của pha nước đạt 5-6 Cho hỗn hợp phản ứng vào bình chiết, lắc đều trong 5 phút

Để phân lớp, gạn lấy pha hữu cơ Chiết với CH2Cl2 3 lần, mỗi lần 10ml Gộp dịch chiết vào bình nón có nút mài Làm khan bằng Na2SO4 khan Dịch chiết đem lọc loại bỏ Na2SO4, cho vào bình cầu khô, đã biết khối lượng đem cô cạn dịch lọc thu được sản phẩm dạng dầu, màu vàng Cân bình cầu tính khối lượng sản phẩm sau tinh chế

Kết quả:

- Thu được 0,7 g sản phẩm Hiệu suất: 50,36% (tính theo sản phẩm 3a)

- Cảm quan: sản phẩm dạng dầu, màu vàng

- SKLM: Rf = 0,68 (n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5)

- Nhận xét: sản phẩm thu được sau khi chiết tồn tại ở dạng dầu, dễ bị oxy hóa Bảo quản trong bình cầu, sục khí N2 đậy kín, tránh tiếp xúc với ánh sáng

3.1.4 Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)

butanoat (3b)

Sơ đồ phản ứng

Hình 3.4: Sơ đồ tổng hợp chất 3b

Chuẩn bị: bình cầu 2 cổ 100mL, bình chiết 125ml, cốc có mỏ 100ml, máy

khuấy từ gia nhiệt, nhiệt kế thủy ngân, pipet 5ml, pipet 10ml, nước đá, khí trơ (N2)

Tiến hành: Cân 1,32g (0,005mol) chất 2 cho vào bình cầu 2 cổ, thêm 30ml

(0,51mol) C2H5OH vào bình cầu, khuấy đều để phân tán pha rắn 2 vào pha lỏng (C2H5OH), sục khí N2 Làm lạnh bên ngoài bình cầu bằng nước đá Khi nhiệt độ đạt 0-50C, thêm từ từ 2ml (0,0275mol) SOCl2 vào bình cầu Lắp sinh hàn, đun hồi lưu

cách thủy ở 76-780C trong khoảng 2h Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung

môi thích hợp

Xử lý: Khi kết thúc phản ứng, tắt nhiệt, tiếp tục khuấy hỗn hợp cho tới khi

nguội Thêm 0,2g than hoạt vào hỗn hợp phản ứng để tẩy màu, đun hồi lưu trong 15 phút Sau đó để nguội, lọc loại than Dịch lọc đem cô cạn trên máy cất quay chân không Thêm 15ml C2H5OH vào bình cầu hòa tan cắn, đem cất tới kiệt dung môi để loại HCl Làm tương tự 3 lần Thu sản phẩm thô sau lần cất cuối cùng

Tinh chế: Thêm 10ml nước cất vào bình cầu hòa tan cắn, sau đó thêm 15ml CH2Cl2 vào, lắc nhẹ Nhỏ từ từ dung dịch NH3 0,5% vào trong bình cầu tới khi pH của pha nước đạt 5-6 Cho hỗn hợp phản ứng vào bình chiết, lắc đều trong 5 phút Gạn lấy pha hữu cơ Chiết với CH2Cl2 3 lần, mỗi lần 10ml Gộp dịch chiết vào bình nón có nút mài Làm khan bằng Na2SO4 khan Bình cầu 1 cổ 100ml được sấy khô, cân khối lượng bình cầu Dịch chiết đem lọc loại bỏ Na2SO4, cho vào bình cầu đem

cô cạn dịch lọc thu được sản phẩm dạng dầu, màu vàng Cân bình cầu

Kết quả:

- Thu được 0,8g sản phẩm Hiệu suất 54,80% (tính theo sản phẩm 3b)

- Cảm quan: sản phẩm dạng dầu, màu vàng

- SKLM: Rf = 0,70 (n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5)

- Bảo quản trong bình cầu, sục khí N2, đậy kín, tránh tiếp xúc với ánh sáng

3.1.5 Tổng hợp (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat(4a)

Sơ đồ phản ứng:

Hình 3.5: Sơ đồ tổng hợp chất 4a

Chuẩn bị: bình cầu 1 cổ 100mL, bình cầu 2 cổ 100mL, máy khuấy từ, nhiệt kế

thủy ngân, pipet 5ml, pipet 10ml, nước đá, khí trơ (N2)

Tiến hành: Cân 1,1g (5mmol) chất 1 cho vào bình cầu 2 cổ, thêm 30ml

(0,74mol) CH3OH vào, khuấy đều, sục khí N2 Làm lạnh bên ngoài bình cầu bằng nước đá Khi nhiệt độ trong bình đạt 0-50C, nhỏ từ từ 0,8ml (11mmol) SOCl2 vào trong bình cầu Lắp sinh hàn, đun hồi lưu ở 64-650C trong khoảng 3h Theo dõi

phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi khai triển n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5

Xử lý: Kết thúc phản ứng, tắt nhiệt, tiếp tục khuấy cho tới nguội Đổ hỗn hợp

phản ứng vào bình cầu 1 cổ 100mL khô đã biết khối lượng, cất hết dung môi Thêm tiếp 15ml CH3OH vào bình cầu, cất kiệt để loại SOCl2 dư và HCl Làm tương tự 3 lần, mỗi lần dùng 15ml CH3OH Sấy chân không ở 800C Thu sản phẩm

Kết quả:

- Thu được 1,50g sản phẩm Hiệu suất: 97,98% (tính theo dạng muối dihydroclorid)

- Cảm quan: bột màu trắng, xốp, hút ẩm rất mạnh

- SKLM: Rf = 0,55 (n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5)

- Bảo quản trong bình cầu, sục khí N2, đậy kín

3.1.6 Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat (4b)

Sơ đồ phản ứng:

Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp chất 4b

Chuẩn bị: bình cầu 1 cổ 100mL, bình cầu 2 cổ 100mL, máy khuấy từ gia nhiệt,

nhiệt kế thủy ngân, pipet 10ml, pipet 5ml, nước đá, khí trơ (N2)

Tiến hành: Cân 1,1g (5mmol) chất 1 cho vào bình cầu 2 cổ, thêm 30 ml

(0,51mol) C2H5OH vào, khuấy đều, sục khí N2 Làm lạnh bên ngoài bình cầu bằng nước đá Khi nhiệt độ trong hỗn hợp phản ứng đạt 0-50C, nhỏ từ từ 0,8ml SOCl2 vào trong bình cầu Lắp sinh hàn, đun hồi lưu cách thủy ở 76-780Ctrong khoảng 3h

Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi khai triển n-BuOH: AcOH: H2O =

9: 2: 2,5

Xử lý: Kết thúc phản ứng, tắt nhiệt, tiếp tục khuấy cho tới nguội Đổ hỗn hợp

phản ứng vào bình cầu 1 cổ đã được sấy khô và cân khối lượng, đem cất hết dung môi Thêm tiếp 15ml C2H5OH vào bình cầu, cất kiệt Làm tương tự 3 lần, mỗi lần dùng 15ml C2H5OH Sau khi cất ở lần cuối cùng, sản phẩm được sấy chân không ở

800C Thu sản phẩm

Kết quả:

- Thu được 1,57g sản phẩm Hiệu suất 98,12% (tính theo dạng muối dihydroclorid)

- Cảm quan: bột màu trắng, xốp, hút ẩm mạnh, khi hút ẩm dễ phân hủy

- SKLM: Rf = 0,61 (n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5)

3.2 Kiểm tra độ tinh khiết

Tiến hành kiểm tra độ tinh khiết của các các chất tổng hợp được bằng SKLM

và đo nhiệt độ nóng chảy:

- SKLM được tiến hành trên bản nhôm tráng silicagel GF254 70-230 mesh, quan sát dưới đèn tử ngoại ở bước sóng 254 nm

- Dung môi hòa tan: EtOH 96%

- Hệ dung môi khai triển: n-BuOH: AcOH: H2O = 9: 2: 2,5

- Đo nhiệt độ nóng chảy các chất đã tổng hợp

Giá trị Rf và t0 nc của các chất đã tổng hợp được trình bày trong bảng 3.1

Nhận xét:

- Kết quả SKLM với hệ dung môi n-BuOH: AcOH: H2O (9: 2: 2,5) thu được 1

vết sản phẩm, gọn, rõ dưới ánh sáng đèn tử ngoại ở bước sóng 254nm, không

có vết lạ

- Nhiệt độ nóng chảy của chất 2 dao động ở khoảng hẹp: 20C

 Sơ bộ kết luận các chất đã tổng hợp được là tinh khiết

 Tiến hành đo phổ để xác định cấu trúc các chất tổng hợp được

3.3 Kết quả xác định cấu trúc

Cấu trúc của sản phẩm tổng hợp được khẳng định bởi các phương pháp phân tích các phổ: hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ khối lượng (MS)

3.3.1 Khẳng định cấu trúc của acid

(S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (chất 1)

Bảng 3.2 dẫn ra kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm 1

Bảng 3.2: Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid

(S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (KBr) (chất 1)

Đỉnh hấp thụ đặc trưng (ῡ, cm -1 )

Nhóm chức

3421 N-H (nhân benzimidazol),

O-H acid 3238-2773 NH3+ (ion lưỡng cực)

Bảng 3.3 dẫn ra kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân của chất 1

Bảng 3.3: Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm acid

(S)-2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (1H-NMR, DMSO-d6) (chất 1)

Độ chuyển dịch hóa học

(δ, ppm)

Dạng proton

2,17-2,27 (2H, m, H-3) -CH2- 2,99-3,05 (2H, m, H-4) -CH2-

3.3.2 Khẳng định cấu trúc của acid

(S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (chất 2)

Bảng 3.4 dẫn ra kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm phản ứng nitro

hóa 2 - (acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (chất 2)

Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (KBr) (2)