CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN 1.1 Đặc điểm cau tạo Dị vòng benzimidazole là dj vòng ngưng tụ có chứa một vòng benzene kết hợp với một vòng imidazole. H H ` » H N H H H Các nhà hóa học nghiên cứu về benzimidazole đã khám pha ra Š.6- dimethylbenzimidazole nằm trong thành phan cấu trúc của vitamin Bj). Trong lịch sử, di vòng benzimidazole được tìm ra năm 1872 bởi Hoebrecker [10]. Ông đã thu được 2,5 (hoặc 2,6)-dimethylbenzimidazole bằng phản ứng khử 4-metyl-2-nitroacetanilide.
H;C NO; Sn HO NH, —_—_—_—_—_—— NHCOCH, — HCI : " NHCOCH; -HạO »—CH }—CH V : hay Wj ' N H.C N Một vai năm sau đó, Ladenburg [10] cũng thu được một hợp chat tương tự qua phan ứng ngưng tụ của 3,4-diaminotoluen với acid acetic, Trân Thị Cảm Đức — K37.017 l Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công Hy NH; H;C NH, H;C Ñ + cu,coon —_-1S,_ -H;O cu Y > 3 NH; NHCOCH, RA Những hợp chat loại này được hình thành từ sự mat nước nên được gọi là những base khan nước. Benzimidazole được biết đến là như 1a benzoglyoxaline. Chúng cũng được đặt tên từ những dẫn xuất của ø-phenylenediamine.
Khi đó 2-methylbenzimidazole sẽ được gọi là ethenyl-o-phenylenediamine. Chúng cũng được đặt tên như dẫn xuất của nhóm chức trong vòng imidazole. Ví dụ: Benzimidazole cũng được gọi là ø- phenylformamidine. 2(3H)-Benzimidazolone (1) và 2(3H)-benzimidazolethione (2) lan lượt được gọi là o-phenyleneurea vả ø- phenylenethiourea.2 Hiện tượng tautomer hóa ở di vòng benzimidazole Benzimidazole chứa nguyên tử hydrogen liên kết với nitrogen ở vị trí số 1 để bị tautomer hóa.
Điều này được miều tả như sau [10]: N N ) ———=—= ⁄ H ` \N) N Sự tautomer hóa nay tương tự như trong imidazole và amidine. Mac di, có 2 công thức được viết ra nhưng đó chỉ là một chất. Điều này cũng đúng và đã được chứng tỏ với 5-methylbenzimidazole (hoặc 6-methylbenzimidazole). x (3) (4) Tran Thị Cam Đức — K37.017 2 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Tiền Công 5-Methylbenzimidazole (3) đã được chứng minh là một dang tautomer của 6- methylbenzimidazole (4) và cả 2 cau trúc (3 và 4) la của cùng 1 hợp chất. Giới thiệu chung về 2-methylbenzimidazole 1. Đặc điểm cấu tạo Cấu trúc phân tử của 2- methylbenzimidazole được mô tả như sau [2&]: Nw Sern N@) H Trong công thức trên có the xem vòng thơm như là một nhóm thẻ lớn ở vòng imidazole gây hiệu ứng ky nước. Trong khi đó, phân tử lại có sự tôn tại của hai nhóm nitrogen ưa nước (1) và (3).
Các yếu tổ này có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng hòa tan của chất. Tính tan còn phụ thuộc vào khả năng hình thành liên kết hydro giữa các phân tử 2-methylbenzimidazole (N-H.N) với nhau và giữa 2-methylbenzimidazole với dung môi. Xu hướng hình thành liên kết hydro trên được quan tâm trong các quá trình hóa học vả dược lý. Phương pháp tông hợp 2- methylbenzimidazole a, Từ o-phenylenedianine và anhydric acid Phản ứng của anhydride acid va o-phenylenediamine sé tạo thảnh benzimidazole.
Không phải tất cả các anhydride acid đều tham gia phản ứng này. Thực nghiệm đã chứng minh chi có anhydride acetic là tông hợp được benzimidazole. O- phenylenediamine khi đun hôi lưu vài giờ với anhydride acetic sẽ chuyên hoàn toàn thành 2-methylbenzimidazole {23}. Tir o-phenylenediamine va aldehyde Trong điều kiện thích hợp, aldehyde có thé phán ứng với o-phenylenediamine tạo thành benzimidazole với nhóm thé ở vị trí số 2.
Trân Thị Cảm Đức — K37.017 3 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công NH, N=CHR Ñ + RCHO eo =. Cr » R -H;ạ NH;b NH; N Phản ứng này tốt nhất nên thực hiện khi có mặt tác nhân oxi hóa. Quả trình oxi hóa này có thẻ thực hiện ngoài không khí hoặc thuận lợi hơn là sử dụng các tác nhân oxi hoa khác như đồng acetate.
Phan ứng nay được thục hiện đầu tiên bởi Weidenhagen [14]. CI 2HCL + RCHO + 3(CH,;COO],Cu —_> NH, NH, N Cr p-k Cu,Ch + 4 CH,COOH + 2,0 N ec. Từ o-phenylenediamine và nitrile Nitrile khi được đun nóng với ø-phenylene diamine hydrochloride tạo thành 2- alkylbenzimidazole theo sơ đồ sau [23]: NH, NH, NH NH, NH, RCC NH> |- ° NH; HCI N ee NHẠC „ S—r ~——— N NHCR it NH Phan ứng được thực hiện thường ở khoảng 200°C, ở nhiệt độ nay amoni clorua sẽ phân hủy đẻ tạo thêm hydro chloride. Thực nghiệm cho thay, phản ứng sẽ đạt hiệu suất cao hơn trong điều kiện khan.
Giới thiệu chung về 1,3. Đặc điểm cấu tạo Dị vòng 1,3.4-oxadiazole là dị vòng 5 cạnh chứa một nguyên tử oxygen va hai nguyên nitrogen với công thức cấu tạo như sau: _——-RrRrRrRrRiỶẰỶ=-.ơờơ-iẳẳ-ờzyễzyzờợyơợơơợơơờợnơơợơợơơợnơợơơợnơợunng Trân Thị Câm Đức — K37.017 4 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công N— N hà Vẻ mặt cấu trúc, góc vả độ đải liên kết của di vòng 1,3,4-oxadiazole được mô tả như ở bảng 1. Độ dài liên kết và góc liên kết của dị vòng 1,3,4-oxadiazole Độ dài liên kết Góc liên kết 1,3,4-Oxadiazole là một phân tử khá bên nhiệt do các nguyên tô trong dj vòng oxadiazole tương tac với nhau tạo thành hệ thom.
DỊ vòng 1,3,4-oxadiazole đã được báo cáo đầu tiên vào năm 1955 bởi hai phòng thí nghiệm độc lập [26].4- oxadiazole đã thu hút được sự quan tâm dang ké của nhiều nhà khoa học bởi ứng dụng da dạng của chúng trong sinh học và trong hóa dược như: chống viêm [20], kháng khuẩn [7], chong lao phổi [30]. Gần đây, có nghiên cứu dé cập đến việc sử dụng dẫn xuất chứa dj vòng 1,3,4-oxadiazole dé thay thé các thuốc có gốc nucleoside nhằm ức chế sự phát trién của khối u và virus HIV-I [4]. — Trân Thị Cam Đức — K37.017 5 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công 1.
Phương pháp tong hợp di vòng 1,3,4-oxadiazole Năm 1965, Ainsworth đã thu được 1,3,4-oxadiazole khi nhiệt phân ethyl formate hydrazine ở áp suất khí quyền [26]. oO 0 IẾ lỊ HC-HN=~N*CHOC)H, ——— \._ N Các hợp chat 2,5-disubstituted-1,3,4-oxadiazole có thé được tông hợp bằng cách oxy hóa tạo vòng các hợp chất N-acylpyrazolylaldehyde hydrazone khi có mặt của xúc tác iodobenzene diacetate ở nhiệt độ phòng [26]. Ar Ar Ph ý X Sy | \ Phi(OAc);, CH Cl, | Wj, \ |h —————+ ~ fa) Ñ Yj Stirring at room à Nw yf temprature NH Ar Ph Phan ứng của hydrazide với arylisothiocyanate tao thành thiosemicarbazide. Đây có thé xem là sản phẩm trung gian trong tông hợp dị vòng oxadiazole.
Theo tai liệu {26}. V-4-(4-flourophenyl)thiosemicarbazide đã được chuyên hóa thành di vòng 1,3.4-oxadtazole qua phản ứng với (a) Thúy ngân oxit (MgO) trong ethanol hoặc (b) L,/KI trong NaOH. NHNHOUCR (HOH li (a) HgO/C;H;OH or (b) lx/KJ/NaOH R | Ò Phương pháp tổng hợp dị vòng 1,3,4-oxadiazole thuận tiện nhất là vòng hoá các đẫn xuất hydrazin với sự tách loại phan tử HạO khi có mặt tác nhân dehydrat hóa. Trân Thị Câm Đức — K37.017 6 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Tiền Công Chang han, tương tác của diacyl hydrazin với POC], hay SOCI, hoặc H)SO, khi đun nóng, dan tới sự tạo vòng 1,3,4-oxadiazole [5]. RCONHNHCOR' ———> AM, HạO Gan day, các din xuất 2,5-đialkyl-1.3,4-oxadiazole được tông hợp theo phương pháp “một giai đoạn” bằng cách đun nóng acid carboxylic va hydrazine chlohydrat với POCI;; tiếp theo chung cất phân đoạn hỗn hợp phản ứng. Tuy nhiên, phương pháp nay rất khó đạt được hiệu suất tốt [5].2HC! _POCh _ wiOM, Qua trình này có lẽ đã diễn ra qua giai đoạn tao thành chloride acid của acid carboxylic, rồi acyl hóa hydrazin chlohydrat đến dẫn xuất diacylhidrazine, Sau đó phan ứng trở lại như được mô tả ở phương pháp trên. 2-Hydroxybenzohydrazide khi đun nóng với carbon disulfide trong môi trường KOH/C›;H:OH tạo thành Š-(2-hydroxyphenyl)-2-mercapto-l.
OH OH i \ CONHNH; ¬ a EtOH Năm 2012, Rahul V. Patel đã tông hợp các dan xuất của benzimidazole chứa di vòng 1,3,4-oxadiazole và chức amide theo sơ đỗ sau [22]: Tran Thị Cam Đức — K37.017 7 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công oe90% HCOOH C o_C I C H ;—C O O O C ; H ‹ ` N 8 NH›NH; HO | CH;COOC;H; N CS;/'KOH \ 5 — › | àè" } / CH;CONHNH; =Ắ=. N > Ve aneo Á 8 Nf Những hop chat amide tạo thành có kha năng kháng khuân cao cụ the như kháng lại 8 loại vi khuan (Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiell pneumoniae, Salmonella typhi, Proteus vulgaris, Shigella flexneri) và 4 loại nam (Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Aspergillus clavatus, Candida albicans) [22].
Do carbon disulfide là một tác nhân dé gây cháy nd, độc hại và gay 6 nhiễm môi trường, hơn nữa phản ứng lại phải qua hai giai đoạn, vì vậy, Lưu Văn Bôi và cộng sự [1] đã tiễn hành tổng hợp 5-(5-acetamido-2hidroxyary!)-1,3.4-oxadiazole bằng phản ứng thiocarbamoyl hóa 5-acetamido-2-hidroxybenzoyl hydrazide với tác nhân tetramethylthiuram disulfide: OH CONHNH; — + (CH:);NCSSCN(CH;); ———> $s Ss NHCOCH; NHŒCOCH; Trân Thị Câm Đức — K37.017 8 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiền Công Chất trên được tiếp tục chuyên hóa thành một số din xuất. Khi cho 5-(5- acetamidophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol phản ứng với N-a-chloroacetanilit trong môi trường NaOH 10%, ở nhiệt độ 80°C và thời gian 2 giờ thì thu được sản phẩm 2- arylamino-5-(5-acetamido-2-hidroxyary])-|,3,4-oxadiazole: OH N—N Sos OH enum ùSÙ”, NaOH 10% ` s=manxX. ie) ) er ⁄ NHCOCH : X= H, p-CH;, p-NO;, p-Cl, p-Br, p-COCH,:, p-COOCH: NHCOCH;: Theo tai liệu [1], do các yếu 16 trong quá trình phản ứng như nông độ kiểm, nhiệt độ, thời gian phan ứng, tỉ lệ chất tham gia phản ứng mà phản ứng cũng có thé xảy ra theo sơ đô sau: On " oo_" lÌ Ni NS—sen.eonn OH - - V0 NHCOCH; 5 SÚ”, NaOH 10% | ` x Nhóm tác gia [1] cũng đã thir hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định theo phương pháp của Vanden Berghen và Vilict Linh (1994) tiến hành trên bản vi lượng 96 giếng có so sánh với các chat kháng sinh chuẩn: Amphoterilin B, Nystatin, Ampicyline, Teracyline.
Cac chung vi sinh vật kiểm định bao gồm đại diện các nhóm: vi khuẩn Gram (-): E.aereuginosa; vi khuẩn Gram (+): B.aureus: nam mốc: A&P, niger, F.oxysprum và nam men: C. Kết qua thir nghiệm cho thấy. phần lớn các chat điều chế được đều có hoạt tính chống vi khuẩn Gram (+) ở nồng độ 12. — Trân Thị Cam Đức — K37.017 9 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Tiền Công Năm 2013, tác giả Adel A.H Abdel-Rahman [6] và cộng sự đã tong hợp theo quy trình sau: \ CICH,CO,Ht ÑN., N;H,Hạ0 ` N K;CO¿/Áceton N EIOH, Sh 1 H 3 | C HCOOH 3 3 Ì Cc H;CONHNH, N CS2/KOH/10h a c ử OAc °CH, N me© "NŠi NNH,DE dẻ KOH \ -—- OAcA bt v n 3 AcU AcO. br Ae5 Ae(t? AcO Các cau trúc của sản phẩm đều được xác định bởi các phương pháp phân tích quang phô khác nhau và một số hợp chất tổng hợp được cho thay kha năng kháng khuẩn tốt trên các chúng vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) cũng như khả năng kháng nắm trên một số loại nam như sau: S.Coli hz Albicans ee ee ee + ttt EEE +H | +: = - + +++ Đường kính vô khuan 20-25 mm; - Không có sự kháng khuân.