Tài liệu Tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn,kháng nấm của một số dẫn chất acid 2 - amino - 4-(1H- Benzo[d] imidazol -2-YL)Butyric

BỘ Y TẾ 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 2AMINO-4-(1H-BENZO[d]IMIDAZOL2-YL)BUTYRIC (KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ) HÀ NỘI - 2014 HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ 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(1H-BENZO[d]IMIDAZOL-2YL)BUTYRIC (KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ) Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Hải Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2014 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 2amino-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-2yl)butanoat ..........................................................................................................23 3.1.4. Tổng hợp (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2yl)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-2yl)butanoic ..........................................................................................................28 3.3.2. Khẳng định cấu trúc của acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1Hbenzo[d]imidazol-2-yl)butanoic .........................................................................29 3.3.3. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1Hbenzo[d]imidazol-2-yl)butanoat .........................................................................30 3.3.4. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1Hbenzo[d]imidazol-2-yl)butanoat .........................................................................32 3.3.5. Khẳng định cấu trúc của (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2yl)butanoat dihydroclorid ...................................................................................33 3.3.6. Khẳng định cấu trúc của (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2yl)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 1 H-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) g Gam h Giờ HT-29 Tế bào ung thu ruột kết (Colon carcinoma cells) HL-60 Tế bào ung thư bạch cầu (Human Leukemia Cells) IR n-BuOH LD50 Phổ hồng ngoại (infrared) n-Butanol Liều gây chết trung bình 50% động vật thí nghiệm (Lethal dose) MCF-7 tế bào ung thư vú (Human Breast Cancer Cells) MeOH Methanol 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 Rf SKLM t0nc VSV Dòng tế bào pheochromocytoma thượng thận chuột (rat adrenal pheochromocytoma cell line) Hệ số lưu giữ (retension of factor) Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography) Nhiệt độ nóng chảy Vi sinh vật δ Độ chuyển dịch hóa học ν Dao động hóa trị DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Kết quả thử tác dụng của các hợp chất với Salmonella typhimurium 4 Bảng 1.2 Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (μg/ml) 6 Bảng 1.3 Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu của các chất đem thử (μg/ml) 7 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình thực nghiệm 16 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 Bảng 3.1 Rf và t0nc của 6 chất đã tổng hợp 27 Bảng 3.2 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid (S)-2amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic (KBr) 28 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 29 Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm acid (S)-2amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoic 29 Bảng 3.5 Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm acid (S)-2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2yl)butanoic 30 Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 31 Bảng 3.7 Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm (S)-methyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2yl)butanoat 31 Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-ethyl 2amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat 32 Bảng 3.9 Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm (S)-ethyl 2-amino-4-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol-2yl)butanoat 32 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-methyl Bảng 3.10 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid 33 Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm Bảng 3.11 (S)-methyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid Bảng 3.12 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm (S)-ethyl 2amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid 33 34 Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của sản phẩm Bảng 3.13 (S)-ethyl 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butanoat dihydroclorid. 35 Bảng 3.14 Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 39 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc phân tử benzimidazol 2 Hình 1.2 Hỗ biến tautomer của benzimidazol trong dung dịch 2 Hình 1.3 Công thức các dẫn chất 3 Hình 1.4 Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol 4 Hình 1.5 Dẫn chất (1,3,4-oxadiazol-2-yl)methyl-1H-benzimidazol từ 5 Hình 1.6 Dẫn chất 1,2-dihydropyrimido-[1,2-a]-benzimidazol 7 Hình 1.7 Dẫn chất phenyl benzimidazol 7 Hình 1.8 Dẫn chất 2-methyl amino benzimidazol 8 Hình 1.9 Dẫn chất 2-(trifluoromethyl)-5-trifluoromethyl-1Hbenzimidazol 8 Hình 1.10 Công thức của các chất 8a-8b 9 Hình 1.11 Công thức của albendazol và mebendazol 9 Hình 1.12 Dẫn chất 2-(α-hydroxy-benzyl)benzimidazol 9a, 9b 9 Hình 1.13 Hình 1.14 Công thức của 2-(α-hydroxybenzyl)benzimidazol và dẫn chất 10a-10b Dẫn chất 2-aryl/heteroaryl-1H-benzimidazol-4-carboxamid (11) Hình 1.15 Công thức 2 chất 12 và 13 Hình 1.16 Hình 1.17 Dẫn chất 5-amino-2-phenyl-1-1(2’–carboxy biphenyl-4-yl) benzimidazol (14) Dẫn chất 9-dialkylaminomethyl-2-oxy(dioxy)phenylimidazo[1,2-a]benzimidazol 14a-14c 10 10 11 11 12 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 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất benzimidazol của AT Khan 14 Hình 1.22 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 2-amino-4-(1Hbenzo[d]imidazol-2-yl)butyric và dẫn chất 18 Hình 3.1 Sơ đồ tổng chất 1 21 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp chất 2 22 Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp chất 3a 23 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất 3b 24 Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp chất 4a 25 Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp chất 4b 26 Hình 3.7 Cơ chế phản ứng đóng vòng tạo chất 1 40 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 1 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 tiêu: 1. Tổng hợp acid 2-amino-4-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)butyric và một số dẫn chất. 2. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được 2 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 3 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]. 1a R = piperazin R1 = Cl 1b R = Dimethylamin R1 = Cl 1c R = Diethylamin R1 = Cl 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-2Hchroman-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 6fluoro-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-(6fluorochroman-2-yl)-1-alkyl/acyl/aroyl-1H-benzimidazol đã được tổng hợp: 4 2a R = -CH3 2f R = -COOCH2(CH2 )2CH3 2b R = -C2H5 2g R = -COC6H5 2c R = -C3H7 2h R = -SO2CF3 2d R = -CH2(CH2 )2CH3 2i R = -SO2-C6H5 2e R = COOC2H5 2j R = -SO2C6H4-CH3-p Hình 1.4: Dẫn chất 2-(6-fluorochroman-2-yl)-1H-benzimidazol 2a-2j 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 Nồng độ ( μg/ml ) Chất 0,1 1 10 100 200 500 MIC 2a - + + K ++ ++ 200 2b - + + K ++ ++ 200 2c - + + K ++ ++ 200 2d - + + + K ++ 500 2e + + K K ++ ++ 200 2f + + + K ++ ++ 200 2g - + + K ++ ++ 200 2h - + K + K K > 2i - + + K ++ ++ 200 2j - + K + K K > Cephalexin - + + K ++ ++ 200 Ức chế hoàn toàn: (++) ; phát triển kém so với mẫu chứng (K); phát triển bình thường so với mẫu chứng: (+); không ức chế: (-). 5 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 ) Vi khuẩn E. coli Chất K 3a K 3b K 3c K 3d K 3e 12,5 3f K 3g K 3h 12,5 3i S. aureus K K K K K 12,5 K K 12,5 P. aeruginosa K K K K K 12,5 K K 12,5 K. pneumoniae K K K K K 12,5 K K 12,5 6 12,5 3j Nitro6,25 furazon K: kháng 12,5 12,5 12,5 6,25 6,25 6,25 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 Penicillium Trychophyton Aspergillus Aspergillus Marneffei mentagrophytes flavus fumigatus 3a K K K K 3b 12,5 12,5 12,5 12,5 3c 12,5 12,5 12,5 12,5 3d K K K K 3e K K K K 3f 12,5 12,5 12,5 12,5 3g K K K K 3h K K K K 3i 12,5 12,5 12,5 12,5 3j 12,5 12,5 12,5 12,5 Fluconazol 6,25 6,25 6,25 6,25 Chất K: không ức chế 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 7 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]. 5a -N(C6H5)2 R R1 5b Cl 5c 5d -N(CH3)2 Cl Cl Cl 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 8 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]. 9 8a R1= 2,3-Cl2C6H3O R2 = H R3 = CH3 8b R1= H R2= 2,3-Cl2C6H3O R3 = CH3 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