- TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH ĐỐI VỚI TẾ BÀO. - CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT NAPHTHALENYL-BENZIMIDAZOLE Phùng Văn Bình, Lê Trọng Hiếu, Nguyễn Thị Ngọc Yến, Ngô Thị Cẩm Tuyết và Bùi Thị Bửu Huê. - Benzimidazole và các dẫn xuất của chúng đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y học với nhiều hoạt tính dược lý như kháng viêm, kháng khuẩn, kháng virus, chống đái tháo đường và kháng ung thư. - Trong nghiên cứu này, bốn dẫn xuất naphthalene-benzimidazole đã được tổng hợp thành công với hiệu suất tốt qua năm bước bắt đầu từ 2,5-dimethoxybenzaldehyde.. - Phương pháp tổng hợp sử dụng phản ứng ngưng tụ Stobbe, sau đó đóng vòng tạo khung sườn ethyl-4-acetoxy-5,8-dimethoxy-2-napthoate. - Chuyển hóa nhóm chức ethyl ester thành nhóm aldehyde, sau đó ngưng tụ với các dẫn xuất o-phenyldiamine và o-nitroaniline trong những điều kiện khác nhau để tạo thành các dẫn xuất 2-naphthalyl-1H-benzimidazole tương ứng. - Kết quả đánh giá độc tính đối với tế bào ung thư cho thấy hai dẫn xuất 5,8-dimethoxy-3-(5-methyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)naphthalene-1-ol (6a) và 3-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-5,8-dimethoxynaphthalen-1-ol (7a) thể hiện độc tính yếu đối với dòng tế bào ung thư da ác tính Mouse skin B16 melanoma.. - Tổng hợp và đánh giá độc tính đối với tế bào của một số dẫn xuất naphthalenyl- benzimidazole. - Các công trình nghiên cứu về dẫn xuất benzimidazole cho thấy hợp chất này có tác dụng kháng viêm, kháng khuẩn (Sharma et al., 2009), trị giun sán (Valdez-Padilla et al., 2009. - Benzimidazole và các dẫn xuất của nó có khả năng tương tác với DNA trong các rãnh nhỏ. - Bởi vì tầm quan trọng của dẫn xuất benzimidazole, các phương pháp để tổng hợp chúng đã trở thành trọng tâm nghiên cứu của các nhà hóa học hữu cơ.. - Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp nên cấu trúc nhân benzimidazole như sự ngưng tụ giữa hợp chất o-phenylenediamine với benzylamine (Nguyen et al., 2013. - Tuy nhiên, phương pháp đi từ sự ngưng tụ giữa các dẫn xuất diamine với các aldehyde sử dụng tác nhân oxy hóa để ghép vòng tạo dẫn xuất benzimidazole cho thấy sự ưu thế hơn về hiệu suất cũng như điều kiện phản ứng. - Ngoài ra, sự khử/đóng vòng in situ giữa o-nitroaniline với aldehyde sử dụng tác nhân oxy hóa khử Na 2 S 2 O 4 cũng được biết là phương pháp hiệu quả để tổng hợp khung N- H benzimidazole (Yang et al., 2005. - Trong nghiên cứu này, các dẫn xuất 2- naphthalyl-1H-benzimidazole được tổng hợp từ sự ngưng tụ giữa các dẫn xuất o-phenyldiamine và o- nitroaniline với dẫn xuất 4-hydroxy-5,8- dimethoxy-2-naphthaldehyde trong dung môi DMSO với sự hiện diện của các tác nhân oxy hóa như Na 2 S 2 O 5 và Na 2 S 2 O 4 . - Các dẫn xuất 2- naphthalyl-1H-benzimidazole tổng hợp được sẽ là. - 2.2 Tổng hợp. - Tổng hợp (E)-4-(2,5-dimethoxyphenyl)-3- (ethoxycarbonyl)but-3-enoic acid (2a): Thêm từ từ dung dịch gồm 2,5-dimethoxybenzaldehyde (1a) (1,66 g - 10 mmol) và diethyl succinate (3,48 g - 20 mmol) trong 20 mL t-BuOH vào bình cầu đáy tròn chứa t-BuOK (2,8 g - 50 mmol) trong 40 mL t- BuOH. - Tiến hành cô đuổi dung môi ở 45 ºC để đuổi hoàn toàn dung môi t-BuOH. - Acid hóa hỗn hợp sau phản ứng bằng dung dịch CH 3 COOH 15 % (40 mL) đến pH = 5, sau đó chiết với ethyl acetate (EtOAc) (3 30 mL).. - Pha hữu cơ được rửa nhiều lần bằng dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi. - Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 3 : 1) thu được chất rắn kết tinh màu trắng (2,39 g, hiệu suất 81. - Tổng hợp ethyl-4-acetoxy-5,8-dimethoxy-2- napthoate (3a): Khuấy hỗn hợp gồm (2a) (0,294 g - 1 mmol), NaOAc (0,082 g - 1 mmol) và Ac 2 O (0.8 mL - 8 mmol) trong môi trường khí N 2 ở nhiệt độ 130 ºC trong 3 giờ. - Hỗn hợp sau phản ứng được trung hòa bằng dung dịch NaHCO 3 bão hòa đến khi ngừng sủi bọt khí CO 2 , chiết với EtOAc (3 30 mL), tiếp tục rửa dịch chiết với dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi. - Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 5 : 1) thu được tinh thể màu trắng (0,305 g, hiệu suất 96. - Tổng hợp 3-(hydroxymethyl)-5,8- dimethoxynaphthalen-1-ol (4a): Khuấy LiAlH 4. - Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 3 : 1) thu được tinh thể màu trắng (0,182 g, hiệu suất 78. - Tổng hợp 4-hydroxy-5,8-dimethoxy-2- naphthaldehyde (5a): Hỗn hợp gồm pyridinium chlorochromate (PCC) (0,645 g - 3 mmol), celite (0,839 g - 3,9 mmol) trong 15 mL CH 2 Cl 2 được khuấy trong môi trường khí N 2 ở nhiệt độ -20 ºC khoảng 15 phút với tốc độ khuấy 700 vòng/phút.. - Dịch chiết hữu cơ được rửa vài lần bằng dung dịch NaCl bão hòa, làm khan với Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi. - Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 4 : 1) thu được tinh thể màu vàng (0,09 g, hiệu suất 39. - Tổng hợp 5,8-dimethoxy-3-(5-methyl-1H- benzo[d]imidazol-2-yl)naphthalene-1-ol (6a):. - Cô đuổi dung môi sau phản ứng ở 75 ºC để đuổi hoàn toàn dung môi DMSO. - Thu lấy dịch chiết hữu cơ, làm khan bằng Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi thu được sản phẩm thô là chất lỏng màu vàng nhạt.. - Tinh chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 4 : 1), thu được chất rắn kết tinh màu trắng (0,273 g, hiệu suất 82. - Tổng hợp 3-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-5,8- dimethoxynaphthalen-1-ol (7a): Lần lượt cho vào bình cầu 2 cổ đáy tròn dung tích 10 mL hỗn hợp gồm (5a) (0,232 g - 1 mmol), benzene-1,2-diamine (0,216 g - 2 mmol) và Na 2 S 2 O 5 (0,380 g - 2 mmol).. - Sau đó khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 100 ºC trong môi trường khí N 2 với tốc độ khuấy 700 vòng/phút. - Sau thời gian 90 phút, cô đuổi dung môi ở nhiệt độ 75 ºC để loại bỏ hoàn toàn dung môi phản ứng. - Dịch chiết hữu cơ được gom lại, làm khan bằng Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi thu được sản phẩm thô là chất lỏng màu nâu. - Tinh chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 3 : 1), thu được chất rắn kết tinh màu vàng (0,252 g, hiệu suất 79. - Tổng hợp 5,8-dimethoxy-3-(5-nitro-1H- benzo[d]imidazol-2-yl)naphthalene-1-ol (8a):. - vào khoảng 2 mL dung môi DMSO và khuấy cho tan. - Sau thời gian 120 phút, cô đuổi dung môi để loại bỏ hoàn toàn dung môi DMSO trong quá trình thực hiện phản ứng. - Tinh chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc = 3 : 1), thu được chất rắn kết tinh màu vàng (0,277 g, hiệu suất 76. - Tổng hợp 5,8-dimethoxy-3-(5-methoxy-1H- benzo[d]imidazol-2-yl)naphthalene-1-ol (9a):. - Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt trong thời gian 3 giờ ở nhiệt độ 120 ºC trong môi trường khí N 2 với tốc độ khuấy 700 vòng/phút. - Sau đó, cô quay đuổi hoàn toàn dung môi DMSO. - Dịch chiết hữu cơ được gom lại, làm khan bằng Na 2 SO 4 , lọc và cô đuổi dung môi thu được sản phẩm thô là chất lỏng màu vàng nâu. - Tinh chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột (silica gel, Hex : EtOAc. - Phản ứng ngưng tụ Stobbe được biết có độ chọn lọc lập thể cao, trong đó sản phẩm olefin tạo thành ưu tiên có cấu hình E (Hans Stobbe, 1899).. - Phản ứng ngưng tụ Stobbe đối với các aldehyde thơm tiếp theo đó là sự ghép vòng được biết như là một phương pháp hiệu quả để tổng hợp các dẫn xuất naphthalene. - Trong nghiên cứu này, dẫn xuất trung gian 4-hydroxy-5,8-dimethoxy-2- naphthaldehyde (5a) đã được tổng hợp thành công theo quy trình được trình bày trong Sơ đồ 1.. - Sơ đồ 1: Tổng hợp chất trung gian 4-hydroxy-5,8-dimethoxy-2-naphthaldehyde Xuất phát từ tác chất ban đầu là 2,5-. - COOCH 2 CH 3 ) và không còn tín hiệu cộng hưởng của nhóm -CHO cho thấy phản ứng đã được thực hiện thành công. - Sản phẩm (2a) được tiếp tục thực hiện phản ứng ghép vòng sử dụng acetic anhydride (Ac 2 O) làm tác nhân acyl hóa để tạo dẫn xuất trung gian (3a). - Phản ứng đạt hiệu suất rất cao (96. - Các kết quả phổ nghiệm trên xác nhận sản phẩm thu được sau giai đoạn ghép vòng chất (2a). - chính là sản phẩm trung gian (3a) mang khung sườn naphthalene.. - Phản ứng sử dụng tác nhân khử là LiAlH 4 ở nhiệt độ -10 ºC trong dung môi THF. - Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ khoảng -20ºC. - Bột celite được thêm vào hỗn hợp phản ứng để giữ muối chromium, giúp quá trình lọc sau phản ứng dễ dàng và tránh sản phẩm bị lẫn các muối chromium, từ đó góp phần cải thiện hiệu quả phản ứng. - Cấu trúc sản phẩm (5a) được xác định dựa vào phương pháp phổ 1 H-NMR, 13 C- NMR và phổ DEPT. - Điều này cho thấy phản ứng oxy hóa alcohol bậc 1 ở hợp chất (4a) thành nhóm aldehyde trong hợp chất (5a) đã được thực hiện thành công. - Kết hợp các dữ liệu phổ nghiệm cho thấy dẫn xuất 4- hydroxy-5,8-dimethoxy-2-naphthaldehyde (5a) đã được tổng hợp thành công thông qua phản ứng oxy hóa. - Dẫn xuất này là một tiền chất quan trọng cho việc thực hiện phản ứng ghép vòng tạo các dẫn xuất benzimidazole tiếp theo.. - Sơ đồ 2: Tổng hợp các dẫn xuất naphthalene-benzimidazole. - Với tiền chất aldehyde (5a) đã được tổng hợp thành công, điều kiện tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole tiếp tục được nghiên cứu. - Kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy, tác nhân oxy hóa CuSO 4 rất kém hiệu quả, dẫn xuất benzimidazole (7a) được tạo thành với hiệu suất rất thấp (khoảng 10. - Phần lớn tác chất aldehyde (5a) bị phân hủy trong quá trình phản ứng. - Tuy nhiên, bằng cách dùng tác nhân Na 2 S 2 O 5 thay cho CuSO 4 , sản phẩm (7a) thu được với hiệu suất khá cao (79. - Chính vì thế mà Na 2 S 2 O 5 được chọn là tác nhân phản ứng tốt nhất cho việc tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole tương tự như (7a). - Trong một công bố gần đây (Phạm Cảnh Em và Bùi Thị Bửu Huê, 2015), các dẫn xuất 2-(1H-benzimidazol-2-yl)- 4Hquinolizin-4-one được tổng hợp thành công với hiệu suất khá tốt sử dụng hệ dung môi EtOH : H 2 O. - Áp dụng điều kiện này cho việc tổng hợp các dẫn xuất 2-naphthalyl-. - 1H-benzimidazole trong điều kiện gia nhiệt cổ điển thì nhận thấy phản ứng xảy ra rất chậm, lượng sản phẩm tạo thành rất ít. - Nguyên nhân có thể là do hệ dung môi phản ứng này có nhiệt độ sôi thấp không phù hợp cho phản ứng. - Kết quả cho thấy dung môi DMSO cho hiệu suất tốt nhất. - Áp dụng các điều kiện tổng hợp này, bốn dẫn xuất benzimidazole đã được tổng hợp thành công với hiệu suất rất tốt (Sơ đồ 2).. - Cơ chế của phản ứng tổng hợp các sản phẩm (6a), (7a) và (8a) hoàn toàn tương tự nhau và đều diễn ra theo 2 bước. - Bước đầu tiên là quá trình phản ứng giữa Na 2 S 2 O 5 và aldehyde (5a) để tạo ra sản phẩm cộng trung gian. - Sau đó, dẫn xuất o- phenyldiamine phản ứng với sản phẩm cộng để tạo thành dẫn xuất benzimidazole (Sơ đồ 3).. - Sơ đồ 3: Cơ chế phản ứng sử dụng tác nhân oxy hóa Na 2 S 2 O 5. - Từ cơ chế trên có thể nhận thấy tính hiệu quả của phản ứng ngưng tụ giữa aldehyde (5a) và các diamine phụ thuộc nhiều vào tính thân hạch của hai nhóm amine trên vòng benzene. - Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả thu được từ quá trình tổng hợp ba dẫn xuất benzimidazole (6a), (7a) và (8a) trong Sơ đồ 2.. - Sự ngưng tụ giữa o-nitroaniline và aldehyde sử dụng tác nhân Na 2 S 2 O 4 được biết cũng là một phương pháp hiệu quả trong tổng hợp khung benzimidazole (Phạm Cảnh Em và Bùi Thị Bửu Huê, 2015). - Sử dụng phương pháp này, dẫn xuất benzimidazole (9a) đã được tổng hợp thành công với hiệu suất rất cao (93. - Cơ chế của phản ứng tổng hợp (9a) được đề nghị như trong Sơ đồ 4.. - Theo đó, đầu tiên là phản ứng ngưng tụ giữa nhóm amine với aldehyde tạo ra chất trung gian imine tương ứng. - Cấu trúc của các sản phẩm benzimidazole được xác nhận dựa trên các dữ liệu phổ MS, FT-IR và. - Phổ 1 H-NMR của 4 dẫn xuất 2-naphthalyl- 1H-benzimidazole (6a-9a) đều cho thấy sự hiện diện của proton nhóm -NH-, đặc trưng của benzimidazole ở các vị trí cộng hưởng 12,84;. - Các phổ 13 C-NMR, DEPT và MS cũng góp phần xác nhận cấu trúc chính xác của 4 dẫn xuất này.. - Sơ đồ 4: Cơ chế phản ứng sử dụng tác nhân oxy hóa Na 2 S 2 O 4. - Phổ 13 C-NMR của sản phẩm (8a) không đủ tín hiệu carbon chứng tỏ có sự trùng lắp các tín hiệu.. - Điều này cũng được ghi nhận trong nhiều công bố về tổng hợp dẫn xuất benzimidazole (Yi-Sheng Xu et al., 2009. - Hình 1: Hai dạng tautomer của sản phẩm (6a) Bảng 1: Kết quả thử nghiệm độc tính tế bào. - Dựa trên một vài công bố về hoạt tính sinh học của các dẫn xuất benzimidazole, độc tính đối với tế bào ung thư Mouse skin B16 melanoma được tiến hành đánh giá trên hai hợp chất (6a) và (7a). - Nghiên cứu theo hướng tổng hợp nhiều dẫn xuất mới mang khung kết hợp naphthalene và benzimidazole cũng như đánh giá độc tính đối với dòng tế bào ung thư khác như dòng tế bào ung thư vú MFC-7 đang tiếp tục được thực hiện.. - dimethoxybenzaldehyde, thông qua quy trình tổng hợp gồm bốn bước, tiền chất 4-hydroxy-5,8- dimethoxy-2-naphthaldehyde (5a) đã được tổng hợp thành công với hiệu suất toàn bộ quá trình đạt 24. - Bằng việc sử dụng các tác nhân oxy hóa Na 2 S 2 O 4 và Na 2 S 2 O 5 , bốn dẫn xuất mang khung kết hợp naphthalene và benzimidazole đã được tổng hợp thành công với hiệu suất rất tốt. - Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học cho thấy các dẫn xuất benzimidazole mang khung sườn naphthalene mới này thể hiện độc tính yếu đối với dòng tế bào ung thư ác tính (Mouse skin B16 melanoma).. - et al., 2010.. - Tổng hợp dẫn xuất 2-Benzimidazolyl-4-oxo-4H-quinolizine bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng