YEN RATANAK t NG ợ v t ạt t n g độc t ột s d n c ất SULFONAMID ớ củ 2 (4 METHOXYPHENYL)BENZIMIDAZOL u n t t NG dƣợc s

Tác dụng sinh học của benzimidazol và dẫn chất .... 17 ình Tổng h p 4 dẫn chất sulfonamid mới của benzimidazol từ o-phenylendiamin ..... Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Benzimidazol th

U N T T NG DƢỢC S

HÀ NỘI - 2019

U N T T NG DƯỢC S

Người hướng dẫn:

1 PGS TS Nguyễn Đình uyện Nơi thực hiện:

Bộ môn Công nghiệp Dược -

Trường Đại học Dược Hà Nội

HÀ NỘI - 2019

Ờ CẢ ƠN

Trải qua thờ u tại phòng nghiên c u Tổng hợp Hó Dược, Trườ Đại họ Dược Hà Nội, với sự úp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và bạn bè,

tô đã o t k ó uận tốt nghiệp “Tổng hợp và thử

m t số dẫn chất sulfonamid của 2- (4- e x p e l) e z daz l”

Lờ đầu t tô k trọ v t ơ đ n a uô uô qu t

v tạo đ u k ệ t uậ t ệ o s v ướ o tro v ệ ọ tập v

k o uậ

Tôi xin gửi lời cả ơ t đ t ầ đã ậ

úp ướ v tạo k ệ o tô tro qu tr u tại phòng thí nghiệm

Tổng Hợp Hóa Dược-BM Công Nghi p Dược

Tô ử ờ ơ t đ t ầ TS Nguy Vă Hải v t ầ TS

Nguy Vă a , thầ đã uô uô qu t s t sao và có nhữ ướng d n

quan trọng trong suốt quá trình làm nghiên c u tại bộ môn

Tôi xin chân thành cả ơ ThS Ph m Thị Hiền, ươ H ề ,

D ị v đã ệt t úp đỡ, tạo đ u kiện cho tôi hoàn thành khóa

luận tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện khóa luậ tô đã ậ được nhi u sự úp đỡ từ các

anh chị bên Khoa Hóa học - rườ i họ a Họ ự H

t ả ơ to t ể các thầ ô o đã ạy dỗ tôi trong suốt 5 ă ọc vừa qua

Tôi xin cả ơ đ ô ị, bạ è v đặc biệt là các bạn cùng

nghiên c u tại phòng thí nghiệm Tổng hợp Hóa Dược-BM Công Nghi p Dược đã

gắn bó, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên c u này

Tô t ả ơ

H ộ t 5 ă

Sinh viên

YEN RATANAK

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

N M U - V ẾT TẮT

DANH M C CÁC BẢNG

DANH M C CÁC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

hương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về benzimidazol 2

1.1.1 Cấu trúc, tính chất lý hóa của benzimidazol 2

1.1.2 Các thuốc mang khung benzimidazol 3

1.1.3 Tác dụng sinh học của benzimidazol và dẫn chất 4

1.2 Phương h ổng h nhân benzimidazol 9

1.2.1 Đóng vòng từ o-phenylendiamin với kali ethylxantat trong hỗn h p dung môi ethanol - nước 9

1.2.2 Đóng vòng từ o-phenylendiamin với acid carbocylic 10

1.2.3 Đóng vòng ừ o-phenylendiamin với aldehyd 10

1.3 Kh i quat chung về h ố h ng khu n nhó sulfamid 12

1.3.1 Cấu tạo chung của nhóm sulfamid 12

1.3.2 Tính chất vật lý và hóa học của các sulfamid 13

1.2.3 Một số tác dụng sinh học của sulfonamid 13

1.4 hương h ổng h p sulfonamid 16

1.4.1 Phản ứng clorosulfo hóa 16

1.4.2.Phản ứng sulfonamid hóa 16

1.5 L họn hướng ổng h v h h ạ nh g y ộ h ề i 17

hương 2 N UY N U T ẾT NỘ UN V P ƯƠN P P N N U 18

2.1 Nguyên liệu và thi t bị 18

2.2 Nội dung nghiên cứu 20

2.3 Phương h nghi n ứ 20

2.3.1 Tổng h p ư 4 dẫn chất 20

2.3.2 Kiể r ộ tinh khi t 22

2.3.3 X ịnh cấu trúc 22

2.3.4 Th hoạ nh g y ộ v ứ h ng inh ng hư 23

hương 3 T ỰC NGHI M, KẾT QUẢ 25

3.1 Tổng h p hóa học 25

3.1.1 Tổng h p 2- (4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol (II) 25

3.1.2 Tổng h p 2- (3- (clorosulfonyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonyl clorid (III) 25

3.1.3 Tổng h p 2 (4methoxy3 (Nphenylsulfamoyl)phenyl)Nphenyl1H -benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVa) 26

3.1.4 Tổng h N- (2-ethylphenyl)-2- (3- (N- (2-ethylphenyl)sulfamoyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVb) 27

3.1.5 Tổng h p N- fluorophenyl)-2- (3- (N- (3-cloro-4-fluorophenyl)sulfamoyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVc) 28

3.1.6 Tổng h N- (4-hydroxyphenyl)-2- (3- (N- (4-hydroxyphenyl)sulfamoyl)-4 -methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid 29

3.2 X ịnh cấ r ủ hất tổng h ư c 30

3.2.1 K t quả phân tích phổ khối lư ng (MS) 31

3.2.2 K t quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) 32

3.3.3 K t quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 33

3.3 Th h ạ nh sinh họ 36

hương 4 BÀN LUẬN 37

4.1 Về ổng h h họ 37

4.1.1 Phản ứng óng vòng ạo 2- (4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol 37 4.1.2 Phản ứng clorosulfo hóa 38

4.1.3 Phản ứng sulfonamid hóa 39

4.2 Về ấ r h n 40

4.2.1 hấ V 40

4.2.2 H p chất IVb 40

4.2.3 H p chất IVc 41

4.2.4 H p chất IVd 41

4.3 Về h h ạ nh inh họ 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH 42

TÀI LI U THAM KHẢO 43

P 47

IR Phổ hồng ngoại (Ifra Red)

D N ỤC C C ẢNG

ảng 1.1 ẫn chất của 2- (trifluoromethyl)-1H-benzimidazol 7

ảng 1 2 thuốc ức ch ơ r n 8

ảng 1 3 t quả tổng h p một số dẫn chất 2-arylbenzimidazol 11

ảng 1 4 Th ố l i iể hi zi 14

ảng 1 5 Th ố l i iể hy r hi zi 15

ảng 2.1 nh ục các dung môi, hóa chất 18

ảng 2.2 nh ục các thi t bị, dụng cụ 19

ảng 2.3 nh ục các chất d ki n tổng h p 21

ảng 3.1 t quả tổng h p hóa học 30

ảng 3.2 t quả phân tích phổ khối lư ng của IVa, IVb, IVc, IVd 31

ảng 3.3 K t quả phân tích phổ hồng ngoại của IVa, IVb, IVc, IVd 32

ảng 3.4 t quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 4 chất IVa, IVb, IVc, IVd 33

ảng 3.5 ả h h ạ nh r n -549 ủ hấ IVa, IVb, IVc v IVd 36

D N ỤC C C ÌN

ình Cấu trúc vòng imidazol (a) v 1H-benzo[d]imidazol (b) 2

ình Hỗ bi n tautomer của benzimidazol trong dung dịch 3

ình Một số thuố ã ƣ c tổng h p là dẫn chất của benzimidazol 4

ình Các dẫn chất có hoạt tính kháng khu n ƣ c tổng h p bởi O Olayinka và cộng s tổng h p 4

ình 1 5 Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam 5

ình Công thức các dẫn chất 1a, 1b, 1c 5

ình Sơ ồ Phản ứng tổng h p các chất theo nghiên cứu C S Kavitha 6

ình Công thức một số chất theo nghiên cứu C S Kavitha 6

ình Công hứ l n z l v n z l 6

ình Công thức chung dẫn chất của 2- (trifluoromethyl)-1H-benzimidazol 7

ình CTCT các dẫn chất theo nghiên cứu của M S Vedula và cộng s 8

ình Các dẫn chất ức ch t ng hƣ ƣ c tổng h p bởi A Kamal và cộng s 9

ình Sơ ồ tổng h p khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin và kali ethylxantat 9

ình Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin ngƣng tụ với acid carboxylic thơm 10

ình Sơ ồ phản ứng 4-clor-o- h nyl n i in ngƣng ụ với acid 2-amino benzoic 10

ình Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin óng vòng với aldehyd thơm 10

ình Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin ngƣng tụ với aldehyd 11

ình Sơ ồ tổng h p dẫn chất 4- (benzimidazol-2-yl)phenol 12

ình Công thức cấu tạo chung của dẫn chất p-aminobenzensulfomid 12

ình Sơ ồ hản ứng ổng h r i 14

ình T T ủ ni li 15

ình Sơ ồ phản ứng 2-phenylbenzimidazol với acid clorosulfonic 16

ình Sơ ồ tổng h p các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal 17

ình Tổng h p 4 dẫn chất sulfonamid mới của benzimidazol từ o-phenylendiamin 20

ình Sơ ồ tổng h p 2-(4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol (II) 25

ình Sơ ồ tổng h p 2- (3- (clorosulfonyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonyl clorid (III) 26

ình Sơ ồ tổng h p 2- (4-methoxy-3- (N-phenylsulfamoyl)phenyl)-N-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVa) 26

ình Sơ ồ tổng h p N- (2-ethylphenyl)-2- (3- (N- (2-ethylphenyl)sulfamoyl)-4 methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVb) 27

ình Sơ ồ tổng h p N- fluorophenyl)-2- (3- (N-

ng nghi n ứ ổng h hấ ƣ c dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng sinh học triển vọng, tạo ra nhiều thuốc mới ể ứng dụng r ng việ ứ h v iều trị V vậy h ng

ã v ng n nghi n ứ n hấ ị vòng không chỉ về nh ng tính chất lí hóa

ặc biệt mà còn về nh ng ứng dụng của chúng trong th c tiễn Tr ng ó ị vòng benzimidazol nhận ƣ c s quan tâm của nhiề nh h họ ẫn xuất có hứa dị vòng nzi i z l ã v ng nghi n ứu rở n n hấp dẫn bởi ƣ c tính, hoạt tính sinh học và ứng dụng của chúng Nhiều nghiên cứ h r ng ẫn chất benzimidazol là nhóm chất dị vòng có tác dụng sinh học rấ ạng nhƣ: h ng h n, kháng nấm, chống viêm, chống loét, giả rị giun sán, ức ch virus và chống ng hƣ ng i r òn ụng r n hệ i

ạ h n 9 10] Các ví dụ về các hoạt chất benzimidazol dùng làm thuốc là albendazol, mebendazol, omeprazol, bendamustin B n ạnh ó l n i ng rấ n rọng nó

ó ụng inh họ h ng h ạng v ƣ c một số nhà khoa học quan tâm nghiên cứ

ổng h h ố nhƣ sulfamethoxazol, nimesulid, sulfadiazin, furosemid, hydrothiazid

v ƣ nh h họ hứng inh ộ ố ụng ủ h ng về nh h ng h n h ng

nấ g y ộ iề rị iể ƣờng l i iể giả

Để h gi nghi n ứu về tổng h p và th h ạ nh g y ộ của nhóm dẫn chất quan trọng n y h ng i h hiện ề i Tổng h p và th h ạ nh g y ộ i một số dẫn chất sulfonamid ới ủa 2- (4- h xy h nyl) nzi i z l” với mục tiêu:

 Tổng h p một số dẫn chất sulfonamid mới của 2- (4-methoxyphenyl)benzimidazol

 Th h ạ nh g y ộ củ ộ ố dẫn chất tổng h ƣ c

ình 1 Cấu trúc vòng imidazol (a) v 1H-benzo[d]imidazol (b)

hấ ị vòng n y ư ấ h nh ởi vòng nz n ngưng ụ với vòng i i z l ại vị

r ố 4 v ố 5 r n vòng i i z l V vậy nó ư i như l nzi i z l h y 1

3-benzodiazol H p chất benzimidazol nổi bật nhất trong t nhiên là N-ribosyl

i hyl nzi i z l ư ng như ột phối t cho coban Vitamin B12 nzi i z l ã h hút s nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thể giới ể nh gi tiề n ng rị bệnh của nó Vì vậy benzimidazol là hạt nhân có vai trò quan trọng trong quá trình phát triển thuốc [30]

Trướ y ẫn chấ nzi i z l ư c tổng h p ở vị trí N-H của benzimidazol bởi nhóm th propyl, acetamid, thio, thiazol-amino, tetramethyl piperidin k t quả cho tác dụng chống loét tốt Do s ương ồng với cấu trúc của purin, khả n ng h ng h n của nzi i z l ư c giải thích bởi s cạnh tranh với purin, k t quả là ức ch s tổng h p acid nucleic và protein của vi khu n

1.1.1.2 Tính chất lý hóa

T nh hấ l họ

Benzimidazol là chất rắn màu trắng, sôi ở 360 Í n r ng nước, tan trong dung m i

h n như: ồn n M Về nhiệ ộ nóng hảy th nhiệ ộ nóng hảy ở 172

v nhiệ ộ nóng hảy ủ nzi i z l giả hi h ộ nhó h v vị r ố 1

4

ình 3 Một số thuố ã ư c tổng h p là dẫn chất của benzimidazol

1.1.3 Tác dụng sinh học của benzimidazol và dẫn chất

1.1.3.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm

Benzimidazol thể hiện hoạt tính kháng khu n b ng ức ch sinh tổng h p acid nucleic và

protein của VK Khả n ng này của dẫn chất benzimidazol là do s giống nhau về cấu trúc

với purin nên làm gián oạn quá trình sinh tổng h p acid nucleic và protein của VK [27]

Trong các dẫn chất benzimidazol thì các dẫn chất ư c th ở vị trí C2 v cho tác dụng

ố nhấ , v h các nghiên cứu và tổng h p dẫn chất benzimidazol thường hướng tới th ở vị trí C2 v [11]

Theo nghiên cứu g n y, O Olayinka và các cộng s ã tổng h p một loạt các dẫn chất

benzimidazol với các nhóm th tại vị trí số 2 và vị trí 1, 2 từ phản ứng ngưng tụ của o-

phenylediamin và dẫn xuất của acid carboxylic[21] Sau ó ti n hành nh giá hoạt tính

kháng khu n của các dẫn chất ó trên 4 dòng vi khu n là S.aureus, B licheniformis,

P.vulgaris, P.aeruginosa, s dụng kháng sinh chu n ối chi u là gentamycin K t quả cho

thấy: các dẫn chất 2-arylbenzimidazol cho hoạt tính kháng S.aureus tốt với giá trị MIC

trong khoảng từ 15-30 µg/mL S hiện diện của nhóm benzensulfonamid ở vị trí số 1 của

2-benzynbenzimidazol c ng cho hoạt tính kháng khu n tốt Đặc biệt các h p chất I.a, I.b và I.c (hình 1.4) ư c cho là nh ng chất có tiềm n ng kháng khu n tốt trên cả 4 dòng VK th

nghiệ

ình 4 Các dẫn chất có hoạt tính kháng khu n ư c tổng h p bởi O Olayinka và

cộng s tổng h p

5

N m 2011, Panneer Selvam cùng các cộng s nghiên cứu tổng h p dẫn chất benzimidazol với các nhóm th ở vị trí C2 Các h p chất này ư c th tác dụng trên các vi

khu n: Staphylococus aureus ACTT 9144, Staphylococus epidermidis ACTT 155, Klebsiella

pneumoniae ACTT 29665, Escherichia coli ACTT 25922 và vi nấm Candida albicans ACTT

2091, Aspergilus niger ACTT 9029 b ng phương pháp khu ch tán trên thạch, nồng ộ ức

ch tối thiểu (MIC) ư c xác ịnh b ng phương pháp pha loãng trên thạch nhiều l n liên

ti p K t quả, tất cả các h p chất ều có tác dụng ức ch với các VSV th nghiệm Đặc biệt,

h p chất l có hoạt tính kháng VSV tốt nhất, MIC trên các chủng E.coli, K.pneumoniae,

S.aureus, S.epidermidis, C.albicans và A.niger l n lư t là: 15, 17, 19, 9, 11 và 15 µg/mL

(h nh 1.5) [24]

ình 5 Công thức các chất theo nghiên cứu của Panneer Selvam

N m 2006, Kumar M và cộng s ã tổng h p các dẫn chất

1-methyl-2-phenylbenzimidazol (hình 1.6) Các h p chất 1a, 1b và 1c ư c th tác dụng kháng khu n

trên các chủng S aureus, B pumillus và P aeurugenosa Tr ng ó h p chất 1a cho thấy

MIC (6.25) ở nồng ộ 100 µg/mL trên chủng B pumillus [12]

6

ình 7 Sơ ồ Phản ứng tổng h p các chất theo nghiên cứu C S Kavitha

Các chất tổng h ƣ c sàng lọc tác dụng giả hống viêm do acid acetic gây ra

r n h ột nhắt và carrageenan gây ra viêm ở chân chuột Các h p chất 2a và 2c (hình

1.8) cho tác dụng giả ạnh (89% ở liều 100 mg/kg thể trọng) và chống viêm tốt (100% ở liều 100 mg/kg thể trọng), tác dụng giả ƣ c so với thuố ối chi u nimesulid (100% ở mức 50 mg/kg thể trọng) Các h p chất khác cho thấy tác dụng giả

ình 9 Công hứ l n z l v n z l

Một loạt các dẫn chất của 2- (trifluoromethyl)-1H-benzo[d] midazol (3a-3i) ƣ c th tác

dụng chống các loại ơn bào ký sinh nhƣ: Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica,

Trichomonas vaginalis và Leishmania meixicana K t quả cho thấy, các dẫn chất này ều có

7

tác dụng trên ba ký sinh trùng Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Trichomonas

vaginalis Các dẫn chất này (hình 1.10) c ng ư c mang th in vitro và in vivo diệt giun

xoắn Các h p chất 3b, 3c, 3e diệt ư c tất cả các ký sinh trùng gây bệnh khi th in vitro Khi th in vivo diệt giun xoắn, ở giai oạn giun trưởng thành dẫn chất 3b, 3e cho tác dụng

cao nhất (liều th 75 mg/Kg) Tuy nhiên ở giai oạn ấu trùng chỉ chất 3f thể hiện tác dụng

Viêm loét dạ dày tá tràng là nh ng bệnh cấp hoặc mãn tính tại niêm mạ ường tiêu hoá

do mất cân b ng bảo vệ, do vi khu n, tác dụng phụ của ộ ố thuốc (Piroxicam, Aspirin ),

n ống r r ngư c các chất bài ti t của tụy, mật, axit mật hoặc do hội chứng Zollinger - Ellison Hội chứng Zollingger - Ellison gồm có s ng i t axit của dạ dày, loét

dạ dày tr m trọng và các khối u không thuộc t β ủa tuy n tụy

Hiện nay, ng ó n hấ ư c dùng với tác dụng này là: omeprazol, esomeprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabenprazol Chúng ức ch không thuận nghịch enzym H+/K+-ATPase nên thời gian tác dụng rất lâu (72-96 giờ) Thuốc bắ u có tác dụng sau khi uống

từ 1-6h, thời gian bán thải khoảng 18h Về cấu trúc hóa học, các thuốc ức ch ơ r n l dẫn chất của benzimidazol, ở vị trí số 2 gắn nhóm th 2- yri in hyl l inyl nhưng h nhau ở nhóm th gắn vào các vị trí R1, R2, R3, R4 (như ảng 1.2)

8

ảng 1 2 Các thuốc ức ch ơ r n

1.1.3.5 Tác dụ độ t o u t ư

Ung hư ng l ộ ệnh rấ hó iề rị Ung hư hiện n y vẫn l nối ảnh v nh

ối vối n người v l n ệnh g y v ng nhấ r n h giới V vậy hi n h

nh h họ rấ n v nghi n ứư hương h v h ố ng n hặn các t bào ung

hư

Một vài cấu trúc có chứa khung benzimidazol có khả n ng hống lại s ng inh ng ã

ư c phát triển bởi các nhà khoa họ r ng 5 n g n y

N 2003 M S V l v ộng s ã nghi n ứu tổng h p một số dẫn chất styrylsulfon

của 2-mercaptobenzimidazol (hình 1.11) Các dẫn chất tổng h ư h in-vitro trên

9

K t quả cho thấy c ụng khá mạnh của các dẫn chất khi th halogen ở vị trí Para trên

nhân thơm Đặc biệt là dẫn chất 3d (R=R1= R3= -H, R2= -Br) với nhóm bromo ở vị trí para

trên nhân phenyl cho gía trị GI50 trung bình trên các dòng t bào ung thư ư c th nghiệm

là 8,5 µM và có hoạt tính tốt trên các dòng t bào ung thư vú (MCF7), ung thư th n kinh 251), ung thư buồng trứng (PA1) và ung thư thận (A-498), với giá trị GI50 l n lư t là 2,0;

(U-0,35; 5,0; 3,0 µM H p chất 3h cho giá trị GI50 < 5 µM ối với nhiều dòng t bào ung thư

và có cả tác dụng ức ch dòng t bào ung thư vú kháng doxorubicin (MCF7/ADR) [32] Trong số các dẫn xuất khác nhau củ nzi i z l ư c phát triển bởi A Kamal và cộng

s , các h p chất VII.a và VII.b (hình 1.12) cho thấy có khả n ng g y ộc t ng ể

ối với h u h t các dòng t ng hư với giá trị Gl 50 trong phạm vi 0,79-28,2 µM [17] Các h p chấ ó nhó h xy ư c cho là có hoạt tính chống ng inh bào tố hơn Hoạ nh n y ng bị ảnh hưởng bởi s có mặt của các nhóm kh hoạt tính y như nhó fluor hay s thay th methoxy ở vòng benzimidazol

ình 12 Các dẫn chất ức ch t bào ung thư ư c tổng h p bởi A Kamal và cộng s

1.1.3.7 Các tác dụng khác

Ngoài các tác dụng ã nêu ở trên còn các nghiên cứu khác chỉ ra tác dụng khác của dẫn chất benzimidazol như: hạ huy áp [16], chống co giật [26], chống virus [10, 28, 32] …

1.2 Phương ph p tổng hợp nhân benzimidazol

1.2.1 óng vòng từ o-phenylendiamin v i kali ethylxantat trong hỗn hợp dung môi ethanol - nư c

N m 1950, J A VanAllan và B D Deacon ã nghiên cứu tổng h p 2MBI từ

o-phenylendiamin và kali ethylxantat trong hỗn h p dung môi ethanol - nước:

ình 13 Sơ ồ tổng h p khung 2MBI theo Allan và Deacon từ o-phenylendiamin và

kali ethylxantat

10

Hiệu suất phản ứng khoảng 84-86,5%, kali ethylxantat có thể thay b ng hỗn h p kali hydroxyd và carbon disulfid với hiệu suất ạt ư c tương ương Sản ph m k t tinh lại

trong ethanol 95% thu ư c khoảng 90% sản ph m với nhiệt ộ nóng chảy không ổi [29]

1.2.2 ó vòng từ o-phenylendiamin v i acid carbocylic

Khi o- h nyl n i in ư ngưng ụ với i n r xyli r ng iều kiện phản

ứng loại nước, s dụng i như i ly h h ri i hy r l ri i ri h ặc

acid p-toluensulfonic tạo ra các nhóm th khác nhau ở vị trí số 2 trên nhân benzimidazol

Việc s dụng tác nhân y hơn (như: acid Lewis, muối v ơ i v ơ) cải thiện ư

cả hiệu suấ v ộ tinh khi t của sản ph m [9]

ình 14 Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với acid carboxylic thơm

Trong phương pháp Phillips, dùng HCl 4N un hồi lưu cho phép phản ứng xây ra ở nhiệt

ộ thấp hơn và t ng hiệu suất Với các acid thơm thì hiệu suất thường thấp, ể t ng hiệu suất c n th c hiện phản ứng trong ống kín ở 180oC-185oC [15]

Theo phương pháp của Sharma và cộng s , tổng h p nhân benzimidazol từ phenylendiamin ư c ngưng tụ với acid 2-aminobenzoic s dụng acid polyphosphoric theo

4-cloro-o-sơ ồ sau [25]:

ình 1 15 Sơ ồ phản ứng 4-clor-o-phenylenediamin ngưng tụ với acid 2-amino benzoic

1.2.3 ó vò ừ o-phenylendiamin v i aldehyd

Phản ứng ngưng ụ của o-phenylendiamin với aldehyd c n có chấ xy hó ể tạo nhân

benzimidazol Nh ng chấ xy hó ư c s dụng như: ni r nz n nz in n hủy ngân (I) oxyd, chì ( V) r i ồng (II) acetat, indi r l r n l n … 9]

ình 16 Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin óng vòng với aldehyd thơm

Chất oxy

11

Weidenhagen là người u tiên th c hiện phản ứng gi a diamin và aldehyd s dụng ồng acetat là chất oxy hóa trong dung môi nước hoặc alcol Theo phương pháp của Weidenhagen, nhiều dẫn chất benzimidazol th ở vị trí số 2 ã ư c tổng h p [31]

N 2012 h n v ộng s nghiên cứu tổng h p các dẫn chất ở vị trí C2 trên nhân benzimidazol s dụng chất xúc tác FeCl3/Al2O3 K t quả cho thấy phản ứng diễn ra ở iều kiện nhẹ nh ng hơn hời gian phản ứng ngắn hơn hiệu suấ hơn hất xúc tác không

ộc và rẻ tiền [7]

ình 17 Sơ ồ phản ứng o-phenylendiamin ngưng tụ với aldehyd

N m 2006, Nagawade và cộng s ã nghiên cứu tổng h p một số dẫn chất benzimidazol

từ o-phenylendiamin và dẫn chất với aldehyd s dụng chất xúc tác BF3.OEt2 Phương pháp này, có tác dụng rất tốt với các aldehyd thơm, không no hoặc béo [20] K t quả tổng h p

một số dẫn hấ nzi i z l theo phương pháp này ư c thể hiện Bảng 1.3

ảng 1 3 K t quả tổng hợp m t số dẫn chất 2-arylbenzimidazol

H (%)

tonc (oC)

12

N 2009 S v ll v ộng s nghiên cứu tổng h p dẫn chất 2-arylbenzimidazol s dụng chất xúc tác là natri metabisulfit (Na2S2O5) cho hiệu suất khá cao trên 85% [23]

ình 18 Sơ ồ tổng h p dẫn chất 4- (benzimidazol-2-yl)phenol 1.3 Kh i quat chung về thu c h ng khuẩn nh sulfamid

1.3.1 Cấu t o chung của nhóm sulfamid

Các sulfamid kháng khu n là dẫn chất của p-aminobenzensulfonamid, có công thức cấu

tạo chung là:

ình 19 Công thức cấu tạo chung của dẫn chất p-aminobenzensulfomid

Trong ó thường gặp là H, và c ng chỉ khi là H thì sulfamid mới có hoạt tính kháng khu n, khi ≠H, thì chất ó là tiền thuốc có thể là mạch thẳng, dị vòng Tuy nhiên, n u là dị vòng thì hiệu l c kháng khu n mạnh hơn, thông thường là các dị vòng 2

- 3 dị tố Khi và ều là gốc hidro thì thu ư c sulfamid là có cấu tạo ơn giản nhất sulfanilamid [3]

Sulfamid có công thức cấu tạo g n giống với acid para amino benzoic, là nguồn nguyên liệu c n thi t cho vi khu n tổng h p acid folic ể phát triển Do ó sulfamid tranh chấp với acid para aminobenzoic ng n cản quá trình tổng h p acid folic của vi khu n Sulfamid ng còn ức ch dihydrofolat synthetase, một enzym tham gia tổng h p acid folic Theo lý thuy t, phổ kháng khu n của sulfamid rất rộng, gồm h u h t các c u khu n, tr c khu n gram (+) và (-) Hiện nay, t lệ kháng thuốc và kháng chéo gi a các sulfamid ang rất cao nên ã hạn

ch việc s dụng sulfamid rất nhiều Mặt khác do có nhiều ộc tính v ã có kháng sinh thay th , sulfamid ngày càng ít dùng một mình, thường dùng dạng phối h p sulfamethoxazol với trimethoprim ể t ng khả n ng iều trị của thuốc [3]

- Tính acid (trừ sulfaguanidin): do có H ở N- i linh ộng

- T nh zơ: ó nh iề ó nhó in hơ do, nên tan trong dung dịch acid

1.2.3 M t số tác dụng sinh học của sulfonamid

1.2.3.1 Sulfonamid k k uẩ

Sulfamid là một trong nh ng hấ h ng h n ổng h u tiên ư l i người phát hiện và s dụng Việc tìm thấy l i ã ở ra một k nguyên mới của các thuốc chống nhiễm khu n rước khi có penicilin Do tác dụng củ l i ều giống nhau, việ iều trị

d v ư ộng học của thuố h n n người ta chia các sulfamid làm 4 loại:

- Loại hấp thu nhanh, thải trừ nhanh: nồng ộ tối r ng ống là 2 - 4h t 1/2

=6-8h, thải trừ 95% r ng 24h ng iều trị nhiễm khu n h ường như l i zin sulfisoxazol (Gantrisin), sulfamethoxazol (Gantazol)

- Loại hấp thu rất ít: dùng ch a viêm ruộ vi l é ại r ng như g ni in (Ganidan)

- Loại thải trừ chậ : y r ư c nồng ộ iều trị trong máu lâu, t 1/2 có thể tới 7 - 9 ngày nên chỉ c n uống 1 l n/ngày Hiện dùng sulfadoxin (Fanasil), phối h p với yri h in r ng n i r ể d hòng v iều trị sốt rét kháng cloroquin

- Loại ể dùng tại chỗ: ít hoặ hó n r ng nướ ng iều trị các v hương ại chỗ (mắt, v t b ng) ưới dạng dungdịch hoặc kem Có sulfacetamid, bạc sulfadiazin, mafenid [30]

ình 20 Sơ ồ hản ứng ổng h r i

Các thuốc l i tiểu giống thiazid và thiazid làm giả ng y ơ vong; ột quỵ; iề rị

h do suy tim, xơ g n rối l ạn hứ n ng hận ( hận hư vi hận ấ y hận ạn nh); iề rị ng h y v iề rị i l i hận [38] Nhó n y ư c phát hiện và phát triển vào nh ng n 1950 v l ại thuố ư c phê duyệ i n l hl r hi zi ã ư c bán trên thị rường ưới n hương ại Diuril bắ v n 1958 [39]

ảng 4 Thuố l i iể thiazid

Trichlomethiazid Naqua; Methahydrin -Cl -CHCl2 -H

Methyclothiazid Enduron; Aquatensen -Cl -CH2Cl -CH3

1.2.3.3 u o t ụ ố v ả đ u

Ni li l hấ ó ụng họn lọ r n OX-2 n n ó ụng hạ ố giả v hống vi ố ; ó ụng hụ l n ạ y r ộ v hận Đư hỉ ịnh ng r ng vi

hớ vi hớ xương vi g n ụng inh r ng v vi h y hối ĩnh

ạ h [37] Nimesulid ư c ra mắt l n u tiên ở Ý với n lin v M li v n 1985,

có mặ hơn 50 ốc gia trên toàn th giới C ng hứ ấ ạ ủ nime li như (h nh 1.21)

ình 21 T T ủ ni li

Tr ng ư c ph m, việ ư nhó l nyl v h n thuố l ng ộ hòa tan của nó

r ng nước, thuận tiện cho việc bào ch các thuốc có hiệu l c nhanh.Việ ư nhó -SO3H vào phân t thuốc còn là biện pháp làm giả ộc tính của thuốc

Acid clorosulfuric là tác nhân quan trọng nhất củ nhó n y i l r l ri v ắt nên chỉ dùng r ng rường h ặc biệ ng i l r l ri ể sulfocloro hóa không

c n nhiệ ộ cao, sản ph m tinh khi hơn hi ng i l ri h ặc oleum Acid

l r l ri ư c dùng nhiều trong sản xuất các sulfamid [2]

Tương cho 2- (4-methoxyphenyl)benzimidazol phản ứng với acid clorosulfuric thu

ư c chất trung gian sulfonyl clorid

ình 22 Sơ ồ phản ứng 2-phenylbenzimidazol với acid clorosulfonic

1.4.2.Phản ứng sulfonamid hóa

Phản ứng sulfonamid hóa là phản ứng thay th nguyên t hydro ở nhóm

amino của h p chất h ơ ng nhóm sulfonyl (R-SO2-) Trên th c t , phản ứng ư c ứng dụng nhiều trong các quy trình tổng h p các thuốc sulfamid kháng khu n, ngoài ra trong hóa học tổng h òn h y ư c s dụng ể bảo vệ nhóm amin

17

N 2007 h l v ộng s ã i n hành nghiên cứu tổng h p các dẫn chất

sulfonamid với tác nhân p-toluenesulfonyl clorid hoặc methanesulfonyl clorid trong môi

rường nước ở nhiệ ộ phòng, phản ứng cho hiệu suất từ 85-95% [5]

ình 23 Sơ ồ tổng h p các dẫn chất sulfonamid theo Ahmed Kamal

1.5 Lự chọn hướng tổng hợp v th h ạt t nh g y ộc tế ch ề t i

Theo các tài liệu tham khảo, chúng tôi thấy r ng các dẫn chất sulfonamid mang khung benzimidazol có tác dụng sinh học như kháng khu n, kháng nấm, iệ inh r ng chống viêm, chống ung thư chống loét dạ dày tá tràng…Để với các nghiên cứu ó chúng tôi d ki n tổng h p một số dẫn chất sulfonamid mang khung benzimidazol và th h ạ nh inh họ của chúng

18

Chương 2 NGU N U T T NỘ DUNG V ƯƠNG

NG N CỨU

2.1 Nguyên liệu và thiết bị

Khóa luận ã dụng một số hóa chất, dung môi và thi t bị của phòng thí nghiệm Tổng

h ó ư c - Bộ môn Công Nghiệ ư c - Trường Đại họ ư c Hà Nội

ảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất

5 Cân kỹ thuậ S r ri P 2001S ộ nhạy 10-2 Thụy Sỹ

20

2.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung ti n hành nghiên cứ nhƣ :

 Tổng h p các dẫn chất và kiể r ơ ộ ộ tinh khi t các sản ph m

ình 1 Tổng h p 4 dẫn chất sulfonamid mới của benzimidazol từ o-phenylendiamin

Điều kiện phản ứng: a) 4-methoxybenzaldehyd, DMF, NaHSO3, 90°C, 5-6h; b) acid clorosulfonic (CSA), 70-75°C, 1h; c) anilin, IPA, 75-80°C, 3h; d) ethylanilin, IPA, 75-80°C,

3h; e) 3-cloro-4-fluoroanillin, IPA, 75-80°C, 3h ; f) p-aminophenol, IPA, 75-80°C, 5h

methoxyphenyl)-1H-clorid

IVa

2- (4-methoxy-3- phenylsulfamoyl)phenyl)-N- phenyl-1H-benzo[d]imidazol-

methoxyphenyl)-1H-sulfonamid

IVc N- (3-cloro-4-fluorophenyl)-2-

(3- (N- fluorophenyl)sulfamoyl)-4-

(3-cloro-4- benzo[d]imidazol-5-

methoxyphenyl)-1H-sulfonamid

methoxyphenyl)-7,7a-dihydro-sulfonamid

2.3.2 Kiể ra tinh khi t

S dụng các phản ứng hóa học h ơ ơ ản ể tổng h p các chất trung gian và sản

ph m: phản ứng ngưng ụ óng vòng hản ứng clorosulfo hóa, phản ứng N-acyl hóa, phản

ứng sulfonamid hóa Theo dõi ti n triển của phản ứng b ng hương h ắc kí lớp m ng (SKLM) trên bản m ng silica gel F254 Merck 70-230 mesh, hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254nm S dụng hương h ấ y inh… ể tinh ch sản ph m Kiể r ộ tinh khi t của sản ph ư nh gi ơ ộ qua SKLM d a vào sắ ồ

và nhiệ ộ nóng chảy của sản ph m qua khoảng nhiệ ộ nóng chảy ng y nhiệt

Đư ghi h hương h ES r n y TQ Or i r X ại Phòng Hóa vật liệu-

h ó Đại học Khoa học t nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

• Ch ộ : ES -MS positive và ESI-MS negative

Th hoạ nh g y ộ òng ng hư ủa cả chất: IVa, IVb, IVc và IVd th c hiện

tại Viện Công nghệ sinh học - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam

 D ng tế th nghiệ A549 (Human lung adenocarcinoma epithelial cells -

 hương ph p c ịnh h ạt t nh g y ộc v ức chế ự t ng inh tế ung thư

T ư n i ấy ở nhiệ ộ 37 , C 5% r ng i rường h h : MEM ( l ’ M i i E gl M i ) EMEM (E gl ’ Mini E n i l M i Sig - l ri h US ) h ặ RPM 1640 (Ther i h r W l h r ny) ó ổ

ng -gl in 2M h ng inh (P ni ilin S r y in l ) v h y h nh 10% ị h ó ư nh l n hi n vi lư ng 96 gi ng (1,5 x 105 / gi ng) ủ với ẫ h ở ải nồng ộ ừ 100 6,25 g/ l ối với ẫ hi h ặ 50

5-1 g/ml ối với hấ inh ạ h ỗi nồng ộ lặ lại 3 l n Elli i in h ặ P li x l (T x l)

r ng MSO ư ng l hấ h n ương nh ( ) Sản h h yển h ạng inh

Cho vào bình c u dung tích 100mL hỗn h p: 2,7 g (25,0 mmol) o-phenylendiamin, 1,75

g (12,85 mmol) 4-methoxybenzaldehyd, 5,0 g natri bisufit và 20 mL DMF, rồi n hỗn h p phản ứng ở 90oC trong 5-6 giờ Theo dõi phản ứng b ng SKLM với h ộng CH2Cl2:

MeOH (9:1), hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254 nm

Sau khi k t thúc phản ứng, rót từ từ toàn bộ hỗn h p vào cốc có m chứa khoảng 200 mL nước lạnh, khuấy nhẹ trong 20 phút Lọc lấy tủa ( hứng inh ộ inh hi ủ ản h

ng S M v nhiệ ộ nóng hạy) n ản h òn hứ ạ hấ h n hải lại trong EtOH 40% v ó hể y ng h n h ạ Lọc qua phễu Buchner, r a tinh thể 2

l n với mỗi l n 10 nước, hút kiệt và sấy khô thu sản ph m

(clorosulfonyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-Theo các tài liệu tham khả v iều kiện phòng thí nghiệ h ng i ã i n hành tổng

h p một số dẫn chất sulfonamid củ nzi i z l h ơ ồ sau:

ơ phản ng:

Sau khi k t thúc phản ứng (kiểm tra b ng SKLM với hệ dung môi CH2Cl2: MeOH = 9:1), hỗn h p phản ứng ư ổ v nướ h ấy mạnh Lọc lấy tủa rồi r a b ng nước lạnh 3

l n, mỗi l n 10 mL, hút kiệt thu sản ph m Sản ph m III ư c s dụng tr c ti p cho phản

27

Ti n hành:

Cho tủa III vào bình c u dung tích 50mL chứa 20 mL IPA Rồi h i 0,3 ml (3,30

mmol) anilin v nh hản ứng khuấy nhẹ ó n 75-80 hỗn h p phản ứng trong h ảng 3 giờ Theo dõi ti n triển phản ứng b ng SKLM với h ộng CH2Cl2: MeOH

=9:1, hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254 nm

Sau khi k t thúc phản ứng ể nguội hỗn h p phản ứng ó ấ y Rồi ổ 15 l acid hydroclori 1M v nh hỗn h hản ứng v h ấy nhẹ 15 h ọc qua phễu Buchner và r a tủa 3 l n với ỗi l n 10 nước, thêm Na2CO3 ã hò n 8 ể chuyển từ dạng muối sang dạng base R a tủa 3 l n với nước cất thu tủa base (n ản h

h ư òn ạ hấ h n t tinh lại r ng M -Nướ v y ng h n h ạ ) ấy khô ở 60-70o h ản h m

ơ phản ng:

ình 4 Sơ ồ tổng h p N- (2-ethylphenyl)-2- (3- (N- (2-ethylphenyl)sulfamoyl)-4

methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVb)

Ti n hành:

Cho tủa III vào bình c u dung tích 50mL chứa 20 mL IPA Rồi h i 0,30 ml (2,50

mmol) ethylanilin v nh hản ứng khuấy nhẹ ó n 75-80 hỗn h p phản ứng

28

trong h ảng 3h Theo dõi ti n triển phản ứng b ng SKLM với h ộng CH2Cl2: MeOH

=9:1, hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254 nm

Sau khi k t thúc phản ứng ể nguội hỗn h p phản ứng ó ấ y Rồi ổ 15 l acid hydrocloric 1M v nh hỗn h hản ứng v h ấy nhẹ 15 h ọc qua phễu Buchner và r a tủa 3 l n với ỗi l n 10 nước, thêm Na2CO3 ã hò n 8 ể chuyển từ dạng muối sang dạng base R a tủa 3 l n với nước cất thu tủa base (n ản h

h ư òn ạ hấ h n t tinh lại r ng M -Nướ v y ng h n h ạ ) ấy khô ở 60-70oC, thu sản h m

Cho tủa III vào bình c u dung tích 50 mL chứ 20 P Rồi h i 0,4 g (2,75

mmol) ủ 3-clor -4- l r nilin v nh hản ứng h ấy nhẹ ó un 75-80

29

hỗn h p phản ứng r ng h ảng 3h Th i i n triển phản ứng b ng SKLM với h ộng

CH2Cl2: MeOH =9:1, hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254 nm

Sau khi k t thúc phản ứng ể nguội hỗn h p phản ứng ó ấ y Rồi ổ 15 l acid hydrocloric 1M v nh hỗn h hản ứng v h ấy nhẹ 15 h ọc qua phễu Buchner và r a tủa 3 l n với 10 nước, thêm Na2CO3 ã hò n 8 ể chuyển từ dạng muối sang dạng base R a tủa 3 l n với nước cất thu tủa base (n ản h h ư

òn ạ hấ h n t tinh lại trong DMF-nướ v y ng h n h ạ ) ấy khô ở

ơ phản ng:

ình 6 Sơ ồ tổng h p N- (4-hydroxyphenyl)-2- (3- (N-

(4-hydroxyphenyl)sulfamoyl)-4-methoxyphenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-sulfonamid (IVd)

Ti n hành:

Cho tủa III vào bình c u dung tích 50 mL chứa 20 mL IPA Rồi h i 0,4g (3,60

mmol) p-aminophenol v nh hản ứng khuấy nhẹ ó n 75-80 hỗn h p phản

ứng trong h ảng 3 giờ Theo dõi ti n triển phản ứng b ng SKLM với h ộng CH2Cl2:

MeOH =9:1, hiện màu b ng èn ngoại ước sóng 254 nm

30

Sau khi k t thúc phản ứng ể nguội hỗn h p phản ứng ó ấ y Rồi ổ 15 l acid hydrocloric 1M v nh hỗn h hản ứng v h ấy nhẹ 15 h ọc qua phễu Buchner và r a tủa 3 l n với 10 nước, thêm Na2CO3 ã hò n 8 ể chuyển từ dạng muối sang dạng base R a tủa 3 l n với nước cất thu tủa base (n ản h h ư

òn ạ hấ h n t tinh lại r ng M -Nướ v y ng h n h ạ ) ấy khô ở

60-70oC, thu ản h m

K t quả:

-Khối lư ng: 0,61 g (hiệu suất H = 58,50%, tính từ nguyên liệu II)

-Cảm quan: chất rắn màu nâu

-Rf = 0,40 (CH2Cl2: MeOH =9:1)

-t°nc = 302 oC

S y l ảng tóm tắt k t quả tổng h p hóa học:

ảng 3.1 K t quả tổng h p hóa học

Nhận xét: Với các hệ ng i ã h i riển, các chấ ã ổng h ư c cho 1 v t tròn

rõ, các chất có nhiệ ộ nóng chảy x ịnh ộng trong khoảng hẹp (riêng chất III do

dễ bị phân hủy bởi nhiệt sấy nên không o nhiệt ộ nóng chảy ư c s dụng luôn cho phản ứng sau) Từ ó t luận ơ ộ các chất tổng h ư c là tinh khi t và ti n h nh hổ ể