Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và oxadiazol

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT LAI HÓA CỦA BENZIMIDAZOL VÀ OXADIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Không có thành công nào mà không có sự nỗ lực của những người đầy tâm huyết. Vì vậy, tôi cần phải cảm ơn rất nhiều người tuyệt vời vì sự cống hiến quý báu của họ trong việc hoàn thành đề tài khóa luận này. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện, Ths. Phạm Thị Hiền những người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, cho tôi những lời khuyên quý báu và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đặc biệt là Ths. Nguyễn Văn Giang, TS. Nguyễn Văn Hải và CN. Phan Tiến Thành của phòng thực tập Tổng hợp Hóa dược đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các cán bộ Phòng Phân tích phổ, Phòng Hóa sinh Ứng dụng - Viện Hóa học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học - Trường Đại học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô trong trường, thư viện trường Đại học Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn! Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất đến bố mẹ và bạn bè - những người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập! Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2015 Sinh viên Trần Ngọc Mai MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị ĐẶT VẤN ĐỀ ..........................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................2 1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol ...................................2 1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol .............................................................................................................4 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm .............................................................4 1.2.2 Tác dụng chống viêm ..................................................................................7 1.2.3 Tác dụng chống ung thư ..............................................................................9 1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa ...........................................................................10 1.3 Các phản ứng tổng hợp nhân 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol .........12 1.3.1 Đóng vòng tạo nhân 1H-benzo[d]imidazol và các dẫn chất .....................12 1.3.2 Đóng vòng tạo dẫn chất 1,3,4-oxadiazol ...................................................13 1.3.3 Phản ứng alkyl hóa ....................................................................................14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................................16 2.1 Nguyên liệu và thiết bị .....................................................................................16 2.2 Nội dung nghiên cứu........................................................................................18 2.3 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................19 2.3.1 Tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết..............................................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.....................23 3.1 Tổng hợp hóa học ............................................................................................23 3.1.1 Tổng hợp 2-methyl-1H-benzo[d]imidazol (1) ..........................................24 3.1.2 Tổng hợp ethyl 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetat (2) ..........24 3.1.3 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid (3) ......25 3.1.4 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2-methyl-1Hbenzo[d]imidazol (4) ..........................................................................................26 3.1.5 Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-1,3,4oxadiazol-2-yl]thio)acetonitril (4a) ....................................................................27 3.1.6 Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N-phenyl1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b)...............................................................................28 3.1.7 Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1yl)methyl}-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c) ............................................................29 3.2 Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................................31 3.3 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được ................................................32 3.3.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) .....................................................32 3.3.2 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS)....................................................32 3.3.3 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) ...........33 3.4 Thử tác dụng sinh học ......................................................................................34 3.5 Bàn luận ...........................................................................................................35 3.5.1 Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc các hợp chất ...........................35 3.5.2 Về tác dụng sinh học: Tác dụng gây độc tế bào ........................................39 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, viết tắt 1 H-NMR AcOH COX CTCT CTPT DMF DMSO EC50 ECA EtOH G H HepG2 IC50 IR KLPT LU MeOH MIC MS MT n-BuOH Rf SKLM T0nc TBUT Chú thích Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H nuclear magnetic resonance) Acid acetic Men cyclo-oxygenase Công thức cấu tạo Công thức phân tử Dimethylformamid Dimethyl sulfoxid Nồng độ tác dụng 50% (Half maximal effective concentration) Ethyl cloroacetat Ethanol Gam Giờ Dòng tế bào ung thư gan Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Half maximal inhibitory concentration) Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) Khối lượng phân tử Dòng tế bào ung thư phổi Methanol Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum inhibitory concentration) Phổ khối (Mass spectrometry) Môi trường n-Butanol Hệ số lưu giữ (Retention factor) Sắc ký lớp mỏng Nhiệt độ nóng chảy Tế bào ung thư DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita 8 Rathore Bảng 2.1 Danh mục các dung môi, hóa chất 16 Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị, dụng cụ 17 Bảng 2.3 Công thức các chất dự kiến tổng hợp được 18 Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp hóa học 31 Bảng 3.2 Rf và t0nc của 7 chất tổng hợp được 31 Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của 4a, 4b, 4c 32 Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng của 4a, 4b, 4c 33 Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H- 33 NMR của 4a, 4b, 4c Bảng 3.6 Kết quả thử tác dụng gây độc tế bào 35 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol 2 Hình 1.2 Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol 2 Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol 3 Hình 1.4 Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol 3 Hình 1.5 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari 4 Hình 1.6 Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel 5 Hình 1.7 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của Ankita Rathore 6 7 7 Hình 1.10 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain 9 Hình 1.11 Dẫn chất 10e trong nghiên cứu của S. Rajasekaran 10 Hình 1.12 Các hợp chất được I. Kerimov tổng hợp 11 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 3.1 Các giai đoạn tổng hợp một số dẫn chất lai hóa 1H- 23 benzo[d]imidazol và 1,3,4-oxadiazol. Sơ đồ 3.2 Tổng hợp 2-methylbenzo[d]imidazol (1) 24 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp ethyl (2-methyl-1H-benzo[d]imidazol)acetat (2) 24 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp 2-(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)acetohydrazid 25 (3) Sơ đồ 3.5 Tổng hợp 1-[(2-mercapto-1,3,4-oxadiazol-5-yl)methyl]-2- 26 methyl-1H-benzo[d]imidazol (4) Sơ đồ 3.6 Tổng hợp 2-([5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}- 27 1,3,4-oxadiazol-2-yl)thio)acetonitril (4a) Sơ đồ 3.7 Tổng hợp 5-{(2-methyl-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl}-N- 28 phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4b) Sơ đồ 3.8 Tổng hợp 2-cloro-N-phenylacetamid (6) 28 Sơ đồ 3.9 Tổng hợp N-(3,4-diclorophenyl)-5-((2-methyl-1H- 29 benzo[d]imidazol-1-yl)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amin (4c) Sơ đồ 3.10 Tổng hợp 2-cloro-N-(3,4-diclorophenyl)acetamid (7) 30 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội phát triển, con người ngày càng quan tâm đến vấn đề chăm sóc sức khỏe thì vai trò của ngành y dược ngày càng trở nên quan trọng trong đời sống, nhu cầu sử dụng thuốc trong phòng ngừa và chữa trị ngày càng lớn. Là một nước đang phát triển, Việt Nam tuy đã đạt được nhiều thành tựu tích cực trong cải thiện việc khám chữa bệnh cho người dân, nhưng vẫn còn gặp phải nhiều khó khăn, mức sống bình quân thấp, khả năng chi trả cho y tế còn hạn chế, trong khi giá thuốc nhập khẩu lại cao gấp hàng chục lần so với mặt bằng chung ở trong nước. Tất cả những điều này đòi hỏi ngành Dược trong nước phải tự mình sản xuất và cung ứng các loại thuốc mới để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng chữa bệnh cho người dân. Vì vậy, việc tìm kiếm thuốc mới là rất cần thiết. Hướng nghiên cứu và phát triển thuốc mới dựa vào thuốc sẵn có hoặc các chất có tác dụng sinh học đang chiếm một tỉ lệ chủ yếu trong ngành tổng hợp hóa dược. Benzimidazol và oxadiazol là hai dị vòng đã và đang thu hút nhiều nhà khoa học trên khắp thế giới tiến hành nghiên cứu. Từ hai dị vòng này, rất nhiều các dẫn chất đã được tổng hợp và cho thấy các tác dụng sinh học đa dạng như: kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus, chống ung thư, chống lao, chống co giật… [17, 22, 26, 29]. Với những triển vọng khả quan đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất lai hóa của benzimidazol và oxadiazol” với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp một số dẫn chất lai hóa của 1H-benzo[d]imidazol và 1,3,4oxadiazol. 2. Thử tác dụng gây độc tế bào các dẫn chất tổng hợp được. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung về 1H-benzo[d]imidazol và oxadiazol 1H-benzo[d]imidazol có cấu trúc là một hệ vòng bicyclo, bao gồm vòng benzen 6 cạnh kết hợp với dị vòng 5 cạnh imidazol (Xem hình 1.1). Hình 1.1 Cấu trúc vòng 1H-benzo[d]imidazol Các benzimidazol bắt đầu được chú ý tới nhiều vào những năm 1950 sau phát hiện 5,6-dimethyl-l-(AD-ribofuranosyl)benzimidazol là một phần trong cấu trúc của vitamin B12. Dẫn xuất benzimidazol đầu tiên được phát triển và cấp phép sử dụng cho con người là thiabendazol vào năm 1962. Một số dẫn xuất khác của benzimidazol đã được sử dụng trên lâm sàng như: albendazol, mebendazol (thuốc trừ giun); omeprazol, lansoprazol (thuốc ức chế bơm proton); astemizol (kháng histamin); enviradin (kháng virus); telmisartan (thuốc hạ huyết áp) … [13, 31] (Xem hình 1.2). Hình 1.2 Các thuốc mang khung 1H-benzo[d]imidazol 3 Nhiều nghiên cứu khác cũng đã chứng minh các tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, diệt kí sinh trùng, chống ung thư, chống viêm, kháng lao của 1Hbenzo[d]imidazol và các dẫn chất của nó [11, 18, 19, 28]. Oxadiazol là một dị vòng thu hút được sự chú ý rộng rãi của các nhà hóa dược để phát triển các loại thuốc mới. Oxadiazol có nguồn gốc từ furan bằng sự thay thế của hai nhóm =CH- bằng hai nguyên tử N (Xem hình 1.3). Hình 1.3 Cấu trúc vòng oxadiazol Có bốn đồng phân của oxadiazol: 1,2,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,2,5oxadiazol, 1,2,3-oxadiazol được biết đến. Trong số chúng, các dẫn chất của 1,3,4oxadiazol đã thể hiện một loạt các đặc tính sinh học bao gồm chống vi khuẩn, chống virus, chống nấm, chống ung thư, kháng viêm, chống co giật và tác dụng đường huyết. Những tiềm năng sinh học rất lớn của dị vòng 1,3,4-oxadiazol là do khả năng phản ứng đa dạng và cấu trúc đặc biệt của nó đem lại [14, 10, 17]. Các dẫn xuất của oxadiazol được sử dụng trong các thị trường như Raltegravir, Nosapidil, Furamizol,… (Xem hình 1.4) Hình 1.4 Các thuốc là dẫn chất của dẫn chất oxadiazol Nhìn vào tầm quan trọng của 2 cấu trúc benzimidazol và oxadiazol, người ta nghĩ rằng sẽ có giá trị để thiết kế và tổng hợp một số dẫn xuất benzimidazol mới mang oxadiazol và tìm ra những tác dụng sinh học tiềm năng của chúng. 4 1.2 Tổng quan về tác dụng sinh học các dẫn chất lai hóa của 1Hbenzo[d]imidazol và oxadiazol 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2009, K.F. Ansari cùng cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn chất 1Hbenzo[d]imidazol mang khung oxadiazol (1a÷1l) (xem hình 1.5), sau đó thử tác dụng ức chế in vitro vi sinh vật theo phương pháp pha loãng liên tiếp. Tác dụng kháng khuẩn được thử với 3 dòng Gram(+): Staphylococcus aureus ATCC 29213, Bacillus subtilis MTCC 121, Streptococcus mutans MTCC 890 và 3 dòng vi khuẩn Gram(-) là: Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa MTCC 741, Salmonella typhi MTCC733. Ciprofloxacin và ampicillin được sử dụng làm thuốc đối chiếu. Trong khi đó tác dụng chống nấm được thử với nấm: Candida albicans MTCC 1637, Aspergillus niger, Aspergillus flavus với thuốc đối chiếu là amphotericin B [7]. Hình 1.5 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol được tổng hợp bởi Ansari Kết quả cho thấy các chất tổng hợp được đều có tác dụng kháng khuẩn tốt với nồng độ ức chế tối thiểu MIC<64 𝜇g/ml, trong đó có hai chất 1-{[5-(4clorophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]midazol (1g) và chất 1{[5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2-methyl}-1H-benzo[d]imidazol (1k) có nồng độ ức chế tối thiểu đối với S. aureus rất thấp (MIC=2 𝜇g/ml). Hầu hết các chất đều cho tác dụng tốt với vi khuẩn Gram(+), tuy nhiên không có chất nào có tác dụng với E. coli cũng như P. aeruginosa và S. typhii. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các dẫn chất có chứa nhóm thế ở vị trí para trên vòng benzen có tác dụng tốt hơn so với các chất còn lại. Đối với tác dụng kháng nấm, các chất 1a, 1g, 1l, 1k cho tác dụng tốt hơn với nấm C. albicans. Bên cạnh đó, các chất còn lại ít có tác dụng đối với A. niger và A. 5 flavus. Năm 2012, Rahul V. Patel và cộng sự tiến hành tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất (benzimidazolyl-1,3,4-oxadiazol-2yl)thio-N-phenyl (benzothiazolyl)acetamid (xem hình 1.6). Sử dụng phương pháp khuếch tán trên thạch với 8 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm với các thuốc đối chiếu là ciprofloxacin với các chủng vi khuẩn và ketoconazol với các chủng nấm, kết quả cho thấy nhiều hợp chất có khả năng kháng khuẩn và chống nấm tốt. Kết quả cho thấy các dẫn chất N-benzothiazolylacetamid có tác dụng tốt hơn các dẫn chất N-phenylacetamid [20]. Hình 1.6 Các dẫn chất trong nghiên cứu của R. V. Patel Hai hợp chất 2c (nhóm thế là –Cl), 2d (nhóm thế là –F) có tác dụng ức chế tốt với S. aureus (MIC=3,12 µg/ml), S. typhi (MIC=25 µg/ml), B. cereus ( 2c MIC= 25 µg/ml, 2d MIC=6,25 µg/ml). Các chất 2b, 2c, 2d với nhóm thế halogen cũng có tác dụng mạnh với vi khuẩn P. aeruginosa với giá trị MIC=12,5 µg/ml. Với tác dụng kháng nấm 3f, 3k cho thấy tác dụng tốt chống lại A. niger (MIC=12,5 µg/ml), 3f cũng có hiệu quả chống lại A. clavatus tiềm năng (MIC=25 µg/ml). Đối với C. albican, các hợp chất 3i, 3j và 2i với nhóm thế alkoxy thể hiện tác dụng mạnh nhất với MIC=25 µg/ml. Cũng trong năm 2012, nghiên cứu của Salahuddin cùng cộng sự trong việc tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol mang khung 1H-benzo[d]imidazol trên các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia coli, và nấm men Candida albicans, Aspergillus flavus, thực hiện theo phương pháp 6 khuếch tán trên thạch (ofloxacin và ketoconazol được dùng làm thuốc đối chiếu) [24] (Xem hình 1.7). Hình 1.7 Các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol trong nghiên cứu của Salahuddin Kết quả thu được cho thấy hầu hết các hợp chất đều có tác dụng kháng khuẩn, trong đó các chất 4d, 4f, 4h có tác dụng mạnh nhất chống lại vi khuẩn E. coli ở nồng độ 100 μg/ml, các hợp chất 4d, 4f, 4l hoạt động tốt chống lại S. aureus cũng ở nồng độ này. Về khả năng chống nấm, các chất tổng hợp 4d, 4f, 4l có hoạt tính mạnh nhất chống lại nấm A. flavus và C. albicans ở nồng độ 100 μg/ml. Thử nghiệm cho thấy các hợp chất có các nhóm thế hút điện tử: -NO2; -Br; Cl trên vòng oxadiazol đều không cho tác dụng với E. coli và S. aureus, ngược lại với nhóm thế -CH3 lại có tác dụng mạnh nhất. Thêm vào đó nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dẫn chất có chứa nhóm thế -Cl, -NO2, -Br, -CH3 trên vòng oxadiazol cho tác dụng rất khả quan trên chủng nấm A. flavus và C. albicans. Gần đây nhất, năm 2014, N. C. Desai cùng G. M. Kotadiya đã tổng hợp được một số dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol, đồng thời thử tác dụng ức chế sinh vật in vitro theo phương pháp pha loãng (xem hình 1.8). Tác dụng kháng khuẩn được thử với 2 dòng vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus, Staphylococcus pyogenes, 3 dòng vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa. Tác dụng kháng nấm được thử với 3 dòng: Candida albicans, Aspergillus niger, Aspergillus clavatus. Chất đối chiếu được dùng là cloramphenicol và griseofulvin [8]. Đánh giá các dẫn chất tổng hợp cho kết quả khả quan. Đặc biệt với vi khuẩn E. coli và nấm A. clavatus, dẫn chất 5h cho MIC rất thấp, lần lượt là 6,25 μg/ml và 7 12,5 μg/ml, thấp hơn chất đối chiếu rất nhiều lần (với cloramphenicol có MIC=50 μg/ml, griseofulvin có MIC=100 μg/ml). Các hợp chất 5b, 5c, 5d, 5g, 5h với nhóm thế hút điện tử (nitro, fluoro) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mạnh, trong đó tác dụng sinh học mạnh nhất khi các nhóm thế này ở vị trí para hoặc meta 5d, 5h. Hình 1.8 Công thức cấu tạo các dẫn chất 1H-benzo[d]imidazol mang khung oxadiazol trong nghiên cứu của N. C. Desai 1.2.2 Tác dụng chống viêm Năm 2014, Ankita Rathore cùng đồng sự tiến hành thiết kế và tổng hợp các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol có tác dụng ức chế COX-2 chọn lọc (xem hình 1.9). Các hợp chất tổng hợp được được thử tác dụng in vitro để xác định khả năng ức chế COX-1 và COX-2. Những dẫn chất có tác dụng tốt nhất lại tiếp tục được thử tác dụng chống viêm bằng phương pháp sử dụng mô hình giảm phù chân chuột [23]. Hình 1.9 Các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol trong nghiên cứu của Ankita Rathore 8 Hầu hết các chất có khả năng ức chế COX, và ức chế COX-2 chọn lọc hơn COX-1. Trong các hợp chất tổng hợp được, 6l là chất có tác dụng ức chế COX-2 mạnh và chọn lọc nhất (IC50=8,2 µM). Các chất 6h, 6j, 6k có tác dụng ức chế trung bình (IC50=22,6; 11,6 và 14,3 µM). Nghiên cứu đã chỉ ra tác dụng ức chế phụ thuộc vào tính chất điện tử của các nhóm thế. Các nhóm hút điện tử làm tăng khả năng ức chế và chọn lọc COX-2. Các hợp chất 6m-r có các nhóm thế đẩy điện tử nên có hiệu lực ức chế kém hơn các chất có nhóm thế hút điện tử như 6g-l (IC50=61,6 tới >100 µM). Thứ tự chọn lọc của các nhóm thế p-NO2>p-F>o-NO2>p-Cl>o-F>oCl>p-OCH3>o-OCH3>o-CH3>p-OH>p-CH3>o-OH. Các hợp chất 6a-e thể hiện khả năng ức chế COX-2 trung bình (IC50=20,0–56,1 µM). Trong 18 hợp chất tổng hợp, 6 chất được đem thử hoạt tính chống viêm, kết quả có 3 hợp chất cho thấy có tác dụng chống viêm hứa hẹn so với thuốc đối chứng indomethacin. Chất 6l thể hiện tác dụng chống viêm tốt nhất 68,4%. Các chất 6b, 6j cũng thể hiện khả năng chống viêm đáng chú ý (59,2% và 65,2%) so với indomethacin là 57,9%. Từ kết quả thu được có thể kết luận rằng, các chất có khả năng ức chế COX-2 tốt cũng cho hiệu quả chống viêm đầy hứa hẹn (Xem bảng 1.1). Bảng 1.1 Tỉ lệ ức chế viêm của các chất trong nghiên cứu của Ankita Rathore % Ức chế Hợp chất 3h 4h 6b 47,6 ± 1,3 59,2 ± 1,6 6h 39,5 ± 1,1 52,8 ± 1,0 6i 37,5 ± 1,0 54,3 ± 1,7 6j 51,3 ± 1,1 65,2 ± 0,9 6k 50,5 ± 1,2 56,7 ± 2,0 6l 52,6 ± 1,1 68,4 ± 0,5 Indomethacin 50,0 ± 2,4 57,9 ± 1,9 9 1.2.3 Tác dụng chống ung thư Năm 2012, Asif Husain cùng cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol và triazol-thiadiazol (xem hình 1.10). Các hợp chất tổng hợp được đem thử hoạt tính chống ung thư tại Viện ung thư quốc gia, Mỹ với nồng độ thử duy nhất là 10 µM trên 60 dòng tế bào ung thư: bệnh bạch cầu, ung thư phổi, đại tràng, vú, buồng trứng, thận, tuyến tiền liệt [12]. Hình 1.10 Các dẫn chất trong nghiên cứu của Asif Husain Kết quả của nghiên cứu cho thấy các dẫn chất benzimidazol lai hóa oxadiazol cho tác dụng chống ung thư tốt hơn dẫn chất lai hóa triazol-thiadiazol. Tác dụng chống ung thư được tăng lên bởi sự có mặt của các nhóm hút điện tử như –Br ở các vị trí trên vòng thơm. Hợp chất 7j 3-(5-(4-amino-2,6-dibromophenyl)1,3,4-oxadiazol-2-yl)-1-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)propan-1-on có hai nhóm thế Br ở vị trí ortho làm tăng tính nhạy cảm trên tế bào (70,63%). Trong khi đó các nhóm đẩy điện tử như –OH gắn vào vòng thơm lại làm giảm tác dụng. Trong 14 hợp chất được đánh giá tác dụng chống ung thư in vitro, tất cả các hợp chất đều cho thấy hiệu quả chống ung thư tốt và phổ tác dụng rộng. 7j có tác dụng ức chế tế bào ung thư hiệu quả nhất với giá trị GI50 từ 0,49 đến 48,0 µM và có tác dụng vượt trội trên dòng tế bào NSLC HOP-92 (Non small lung cancer HOP-92). Cùng trong năm đó, tại học viện Hamdard, R. Mohd cùng cộng sự đã tổng hợp thành công và thử tác dụng chống ung thư của 25 dẫn chất 1H- 10 benzo[d]imidazol mang khung 1,3,4-oxadiazol. Tất cả các dẫn chất đã được nghiên cứu tác dụng chống ung thư với 60 dòng tế bào. Trong đó dẫn chất 9a cho hoạt động chống ung thư là tốt nhất. Liên quan định lượng giữa cấu trúc đến tác dụng, nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của các nhóm đẩy điện tử (-NH2, -2-Cl, -2,4diCl) trên vòng phenyl ở vị trí số 5-oxadiazol trong tác dụng chống ung thư. Còn các nhóm thế trên methyl như: -N(C2H5)2, -O-C6H5 ở vị trí số 5-oxadiazol làm cải thiện hoạt tính chống ung thư. Các nhóm thế hút điện tử như -COOH, -C=O không cho thấy vai trò rõ ràng của mình [16]. 1.2.4 Tác dụng chống oxy hóa Năm 2012, S. Rajasekaran cùng đồng sự nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tác dụng chống oxy hóa của một số dẫn xuất của benzimidazol dựa vào khả năng loại bỏ gốc tự do bằng phương pháp khử DPPH, thuốc đối chứng là acid ascorbic (xem hình 1.11). Kết quả các hợp chất đều có khả năng chống oxy hóa, không phụ thuộc vào loại nhóm thế. Tuy nhiên chất 10e với nhóm thế vào vòng oxadiazol là pyridin cho thấy tác dụng tốt nhất với phần trăm ức chế ở các nồng độ 10 µg/ml và 40 µg/ml lần lượt là 34,77% và 52,16% (acid ascorbic đạt 65,03% và 68,55%) [21]. Hình 1.11 Dẫn chất 10e trong nghiên cứu của S. Rajasekaran 11 Cũng trong năm 2012, I. Kerimov và cộng sự đã thiết kế, tổng hợp các dẫn chất 2-amino/5-aryl-1,3,4-oxadiazol lai hóa benzimidazol (xem hình 1.12). Đặc tính chống oxy hóa của các hợp chất này được nghiên cứu in vitro bằng 3 phương pháp: xác định microsom NADPH-phụ thuộc sự ức chế mức độ peroxid hóa lipid (LP), các hoạt động của microsom ethoxyresorufin O-deethylase (EROD), và hiệu quả loại trừ gốc tự do DPPH. Trong số các hợp chất được thử nghiệm, 2-[(2-(4clorophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-1-yl)methyl]-5-(4-florophenyl)-1,3,4-oxadiazol (12e) được nhận thấy là chất hoạt động nhất trong cả 3 hệ thống in vitro [15]. Hình 1.12 Các hợp chất được I. Kerimov tổng hợp Các hợp chất 11a, 12b, 12e và 12k cho thấy hoạt động loại bỏ gốc tự do DPPH khá tốt (tương ứng là 32, 47, 40, và 40%) khi so sánh với BHT (88%). Khả năng dọn dẹp gốc tự do DPPH ở các hợp chất 11b (19%), 11d (26%), 12g (10%), 12h (15%), 12l (10%) và 12o (17%) hạn chế hơn. Hoạt động của microsom ethoxyresorufin O-deethylase (EROD) mạnh mẽ đã được thấy ở hợp chất 12e (70%), 12f (68%), 12g (71%), và 12l (71%) gần với chất đối chứng caffein (85%) ở nồng độ 10-3 M. Hoạt tính ức chế đáng kể cũng đã được quan sát thấy ở các hợp chất khác trong phạm vi 47-66%. Các hợp chất có chứa flo, brom, hoặc methoxy nhóm thế ở vị trí thứ 4 của vòng phenyl có hoạt tính tốt hơn so với các hợp chất khác trừ chất 12l. Các NADPH phụ thuộc sự ức chế quá trình peroxid hóa lipid (LP) được sản xuất bởi các hợp chất mới trong microsom gan chuột được kiểm tra bằng cách đo sự