BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN VĂN THẮNG MÃ SINH VIÊN: 1101486 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA 2,3-DIHYDROBENZO [4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2016 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN VĂN THẮNG MÃ SINH VIÊN: 1101486 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN MỘT SỐ DẪN CHẤT MỚI CỦA 2,3-DIHYDROBENZO [4,5]IMIDAZO[2,1-b]THIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Luyện Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Đình Luyện - người thầy nhiệt tình hướng dẫn, cho lời khuyên quý báu và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công Nghiệp Dược đă ̣c biê ̣t là TS Nguyễn Văn Hải, ThS Nguyễn Văn Giang và CN Phan Tiế n Thành thuộc phòng thí nghiệm Tổ ng hơ ̣p Hóa Dươ ̣c, môn Công Nghiệp Dược, Trường Đại Học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ trình nghiên cứu Trong trình thực khóa luận nhận nhiều giúp đỡ cá nhân đơn vị trường Tôi xin gửi lời cảm ơn đến môn Vi sinh – Sinh học, Trường Đại Học Dược Hà Nội, PGS.TS Nguyễn Ngọc Chiến, ThS Phạm Thị Hiền, ThS Ngô Quang Trung – Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia, TS Mạc Đình Hùng – Phòng thí nghiệm Hóa Dược, khoa Hóa Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Đồng thời xin cảm ơn toàn thể thầy cô trường Đa ̣i ho ̣c Dươ ̣c Hà Nô ̣i Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đế n gia đình bạn bè - người giúp đỡ, động viên, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho suốt quãng thời gian học tập thời gian thực khóa luận Hà Nội, ngày 14 tháng 04 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Văn Thắng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .2 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ 2-MERCAPTOBENZIMIDAZOL 1.1.1 Cấu tạo khung 2-mercaptobenzimidazol 1.1.2 Tính chất hóa lý 2MBI 1.2 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2MBI .3 1.2.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.2.2 Các tác dụng khác dẫn chất 2MBI 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DẪN CHẤT KHUNG 2MBI .11 1.3.1 Tổng hợp 2MBI dẫn chất N,S-alkyl hóa 11 1.3.2 Tổng hợp dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 14 1.3.2.1 Phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 14 1.3.2.2 Phản ứng tạo dẫn chất 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 16 1.4 LỰA CHỌN HƯỚNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CHO ĐỀ TÀI 16 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 18 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.3.1 Tổng hợp hóa học 20 2.3.2 Xác định độ tinh khiết .20 2.3.3 Xác định cấu trúc .20 2.3.4 Thử tác dụng kháng khuẩn 21 2.3.4.1 Giống vi sinh vật kiểm định .21 2.3.4.2 Môi trường thử nghiệm 21 2.3.4.3 Mẫu kháng sinh chuẩn .22 2.3.4.4 Phương pháp tiến hành 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC 24 3.1.1 Tổng hợp chất trung gian 24 3.1.1.1 Tổng hợp 2MBI (II) 24 3.1.1.2 Tổng hợp 2, 3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (III) 25 3.1.2 Tổng hợp sản phẩm IV, V, VI 26 3.1.2.1 Tổng hợp 7-nitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (IV) 26 3.1.2.2 Tổng hợp 6,7-dinitro-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (V) 27 3.1.2.3 Tổng hợp 7-amino-2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol (VI) 28 3.2 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT .30 3.3 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC .31 3.3.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) 31 3.3.2 Kết phân tích phổ khối lượng (MS) 32 3.3.3 Kết phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 33 3.4 THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN 34 3.5 BÀN LUẬN 36 3.5.1 Về tổng hợp hóa học .36 3.5.1.1 Phản ứng tổng hợp 2MBI 36 3.5.1.2 Tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 36 3.5.1.3 Tổng hợp chất IV .38 3.5.1.4 Tổng hợp chất V 38 3.5.1.5 Tổng hợp chất VI .39 3.5.2 Về cấu trúc sản phẩm .39 3.5.3 Về thử tác dụng kháng khuẩn 42 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 44 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT µM Micromol Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng H-NMR hưởng từ hạt nhân proton) CH2Cl2 Dicloromethan CHCl3 Cloroform CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DMF N,N- dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid EtOH Ethanol GI50 Growth inhibition of 50% (Nồng độ ức chế 50% phát triển) HT-29 Dòng tế bào ung thư đại tràng người IC50 Half maximal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế 50%) IR Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) m Khối lượng MeOH Methanol MIC Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu) MS Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phân tử) NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (Phổ tương tác proton gần không gian) Rf Retention factor (Hệ số lưu giữ) SKLM Sắc ký lớp mỏng TEA Triethanolamin to Nhiệt độ tonc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đường kính vòng vô khuẩn chất 1a– 1f Bảng 1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu hợp chất 1a-1j Bảng 1.3 Đường kính vòng vô khuẩn hợp chất 2a-2h Bảng 1.4 Kết thử hoạt tính chống kí sinh trùng dẫn chất 5a-f Bảng 2.1 Danh mục hóa chất 18 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ, thiết bị 19 Bảng 2.3 Môi trường thử nghiệm kháng khuẩn 22 Bảng 3.1 Kết tổng hợp hóa học 30 Bảng 3.2 Giá trị Rf nhiệt độ nóng chảy (tonc) chất 30 Bảng 3.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại (IR) .31 Bảng 3.4 Kết phân tích phổ khối lượng sản phẩm 32 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ 1H-NMR chất 33 Bảng 3.6 Kết thử tác dụng kháng khuẩn 34 Bảng 3.7 Kết thử hoạt tính kháng khuẩn chất III theo Nai SeangThaing 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 CTCT phân tử 2-mercaptobenzimidazol (2MBI) Hình 1.2 Sự đồng phân hóa 2MBI .2 Hình 1.3 CTCT dẫn chất theo nghiên cứu Krunal G Desai cộng .3 Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất theo nghiên cứu Sidram A Nevade cộng Hình 1.5 CTCT dẫn chất theo nghiên cứu M S Vedula cộng Hình 1.6 CTCT dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu Pu Xiang cộng Hình 1.7 CTCT dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu TS Nguyễn Văn Hải cộng Hình 1.8 CTCT dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu Ulf K Junggren cộng 10 Hình 1.9 CTCT dẫn chất 2MBI theo nghiên cứu Y C Sung cộng 11 Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI theo Allan Deacon từ o-phenylendiamin kali ethylxantat .12 Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp khung 2MBI Allan Deacon từ o-phenylendiamin, kali hydroxyd carbon disulfid .12 Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp 2MBI theo H Thakuria cộng .12 Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ o-phenylendiamin thiophosgen thioure 13 Hình 1.14 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2MBI theo D Harrison cộng 13 Hình 1.15 Sơ đồ tổng hợp 2MBI dẫn chất theo S S Rao cộng 13 Hình 1.16 Phản ứng tạo khung 2MBI từ arylcarbamothioyl cyanid o-cloroanilin 14 Hình 1.17 Sơ đồ tổng hợp 2MBI từ benzimidazol lưu huỳnh .14 Hình 1.18 Sơ đồ phản ứng tạo khung 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 14 Hình 1.19 Cơ chế phản ứng tạo dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Ki-Whan Chi cộng 15 Hình 1.20 Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn chất chứa khung 2,3dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Anelia Ts Mavrova cộng .15 Hình 1.21 Sơ đồ tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol theo Nai SeangThaing 16 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp chất IV, V, VI .24 Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp 2MBI 25 Hình 3.3 Tổng hợp 2,3-dihydrobenzo[4,5]imidazo[2,1-b]thiazol 25 Hình 3.4 Sơ đồ tổng hợp chất IV .26 Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp chất V .27 Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp chất VI .28 Hình 3.7 Kết đo phổ NOESY hợp chất IV 34 Phụ lục 1: Phổ hồng ngoại IR chất IV Phụ lục 2: Phổ MS-positive chất IV Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR chất IV Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR giãn rộng chất IV Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR giãn rộng chất IV Phụ lục 6: Phổ NOESY-NMR chất IV Phụ lục 7: Phổ hồng ngoại IR chất V Phụ lục 8: Phổ MS-positive chất V Phụ lục 9: Phổ 1H-NMR chất V Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR giãn rộng chất V Phụ lục 11: Phổ hồng ngoại IR chất VI Phụ lục 12: Phổ MS-positive chất V Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR chất VI Phụ lục 14: Phổ 1H-NMR giãn rộng chất VI Phụ lục 15: Phổ 1H-NMR giãn rộng chất VI