Tổng hợp và docking phân tử các dẫn xuất Curcumin từ p Methoxybenzaldehyde _ (Đồ án tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
--------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP VÀ DOCKING PHÂN TỬ
CÁC DẪN XUẤT CURCUMIN TỪ
p-METHOXYBENZALDEHYDE
MÃ SỐ KHÓA LUẬN: HC.19.09

SVTH: PHAN ĐĂNG QUỚI TỬ
MSSV: 15128078
GVHD: TS. HỒNG MINH HẢO

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng và nỗ lực của bản thân,
tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ nhiều cá nhân và tập thể.
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả quý Thầy, Cơ Khoa Cơng
nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Trong
quá trình học tập suốt 04 năm tại Trường, tơi đã được các Thầy, Cô truyền đạt rất
nhiều kiến thức đại cương và chuyên ngành, các kỹ năng thực nghiệm và kỹ năng
sống. Tất cả điều này giúp tơi có thể tiếp cận nhanh và ứng dụng vào công việc và
cuộc sống sau này.
Tơi chân thành cảm ơn TS. Hồng Minh Hảo – Giảng viên Bộ mơn Cơng nghệ Hóa
học, Khoa Cơng nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ
Chí Minh. Thầy đã ln hỗ trợ và chỉ dạy tơi rất tận tình từ khi hình thành ý tưởng đến
khi hồn thành khóa luận tốt nghiệp.

Tôi xin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ - Chun viên Phịng Thí nghiệm, Bộ mơn
Cơng nghệ Hóa học. Cô đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi rất nhiều về dụng cụ, máy móc, thiết bị
trong q trình thực hiện khóa luận tại phịng thí nghiệm.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt
nhất để tơi có thể hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp. Tơi hứa sẽ vận dụng những kiến
thức và kỹ năng học được để phục vụ cho mục tiêu nghề nghiệp tương lai. Một lần
nữa, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả, chúc mọi người nhiều sức khỏe và thành cơng.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 07 năm 2019
Sinh viên thực hiện

PHAN ĐĂNG QUỚI TỬ

i


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp
đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 07 năm 2019
Sinh viên thực hiện

PHAN ĐĂNG QUỚI TỬ

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... viii
DANH MỤC VIẾT TẮT................................................................................................ ix
TÓM TẮT........................................................................................................................ x
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 1
1.1. Tổng quan về curcumin ........................................................................................ 1
1.1.1. Sơ lược về nghệ vàng và curcuminoid ......................................................... 1
1.1.2. Hoạt tính sinh học của curcuminoid ............................................................. 2
1.1.3. Pharmacophore của curcumin....................................................................... 5
1.1.4. Các dẫn xuất isoxazole và pyrazole của curcumin ....................................... 7
1.2. Tình hình nghiên cứu về các dẫn xuất curcumin ................................................. 8
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước ................................................................. 8
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................... 10
1.3. Giới thiệu về phương pháp docking ................................................................... 11
1.4. Receptor – Cyclin dependent kinase 2 (CDK2) ................................................ 12
1.5. Docking phân tử các dẫn xuất curcumin đối với 2R3I ...................................... 13
1.6. Điểm mới và tính cấp thiết của đề tài ................................................................ 14
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 15
2.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 15
2.2. Nguyên liệu, trang thiết bị thí nghiệm ............................................................... 15
iii


2.2.1. Nguyên liệu ................................................................................................. 15
2.2.2. Dụng cụ và trang thiết bị ............................................................................ 16
2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 16
2.3.1. Tổng hợp ..................................................................................................... 16
2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc hóa học .................................. 20

2.3.3. Phương pháp docking phân tử .................................................................... 22
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................... 26
3.1. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất curcumin .......................................................... 26
3.1.1. Kết quả tổng hợp (1E,4Z,6E)-5-hydroxy-1,7-bis(4-methoxyphenyl)hepta 1,4,6-trien-3-one (QT01) ...................................................................................... 26
3.1.2. Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)isoxazole (QT02) ............ 28
3.1.3. Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-4H-pyrazole (QT03) ...... 30
3.1.4. Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-1-phenyl-1H-pyrazole
(QT04) .................................................................................................................. 32
3.2. Kết quả docking phân tử các dẫn xuất curcumin .............................................. 34
3.2.1. Kết quả redocking ....................................................................................... 34
3.2.2. Kết quả docking phân tử các dẫn xuất curcumin ........................................ 36
3.3. Cơ chế tổng hợp các dẫn xuất curcumin từ chất nền p-methoxybenzaldehyde. 40
3.3.1. Cơ chế tổng hợp (1E,4Z, 6E)-5-hydroxy-1,7-bis(4-methoxyphenyl)hepta 1,4,6-trien-3-one (QT01) ...................................................................................... 40
3.3.2. Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)isoxazole (QT02) .............. 41
3.3.3. Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-4H-pyrazole (QT03) ........ 42

iv


3.3.4. Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-1-phenyl-1H-pyrazole
(QT04) .................................................................................................................. 42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 44
Kết luận ..................................................................................................................... 44
Kiến nghị ................................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 45
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 50

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Thân, củ nghệ vàng..........................................................................................1
Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của curcuminoid ..................................................................2
Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của curcumin .....................................................................3
Hình 1.4. Cấu trúc curcumin và các dẫn xuất isoxazole và pyrazole curcumin được
tổng hợp. ..........................................................................................................................7
Hình 1.5. Các dẫn xuất curcumin do Ohtsu và cộng sự tổng hợp .................................10
Hình 1.6. Cấu trúc của protein CDK2 ...........................................................................13
Hình 1.7. Tương tác giữa SCF với protein CDK2 (ID: 2R3I) ......................................13
Hình 2.1. Hệ thống phản ứng tổng hợp (1E,4Z,6E) - 5 – hydroxy - 1,7 - bis (4 methoxyphenyl)hepta -1,4,6-trien-3-one. ......................................................................17
Hình 2.2. Các xách định giá trị x, y trên bản mỏng.......................................................21
Hình 2.3. Thơng số redocking .......................................................................................23
Hình 2.4. Thơng số docking ..........................................................................................24
Hình 3.1. Kết quả bản mỏng của hợp chất QT01 với ba hệ dung mơi A, B và C .........26
Hình 3.2. Cơng thức cấu tạo của hợp chất QT01 ..........................................................28
Hình 3.3. Kết quả bản mỏng của hợp chất QT02 với ba hệ dung mơi A, B và C .........28
Hình 3.4. Cơng thức cấu tạo của hợp chất QT02 ..........................................................30
Hình 3.5. Kết quả bản mỏng của hợp chất QT03 với ba hệ dung mơi C, D và E .........30
Hình 3.6. Cơng thức cấu tạo của hợp chất QT03 ..........................................................32
Hình 3.7. Kết quả bản mỏng của hợp chất QT04 với ba hệ dung mơi A, B và C .........32
Hình 3.8. Cơng thức cấu tạo của hợp chất QT04 ..........................................................34
Hình 3.9. Tương tác của ligand SCF với CDK2 (ID: 2R3I) .........................................35
Hình 3.10. Vị trí tương đối của ligand được re-dock (màu đỏ) so với ligand đồng kết
tinh (màu xanh) ..............................................................................................................35
Hình 3.11.Tương tác của các dẫn xuất curcumin được tổng hợp từ chất nền pmethoxybenzaldehyde với CDK2 (ID: 2R3I) ...............................................................38
Hình 3.12. Tương tác của các dẫn xuất curcumin với CDK2 (ID: 2R3I) .....................39
Hình 3.13. Cơ chế phản ứng tổng hợp hợp (1E,4Z,6E) – 5 – hydroxy – 1,7 – bis (4methoxyphenyl)hepta -1,4,6-trien-3-one .......................................................................40
Hình 3.14. Cơ chế phản ứng tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)isoxazole ............41
vi

Hình 3.15. Cơ chế phản ứng tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-4H-pyrazole ....42
Hình 3.16. Cơ chế phản ứng tổng hợp 3,5-bis((E)-4-methoxystyryl)-1-phenyl-1Hpyrazole .........................................................................................................................43

vii


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần các chất trong thân rễ nghệ .........................................................2
Bảng 1.2. Cấu trúc hóa học của curcumin và dẫn xuất ...................................................6
Bảng 2.1. Các hóa chất sử dụng trong quy trình tổng hợp các dẫn xuất curcumin từ
chất nền p-methoxybenzaldehyde .................................................................................15
Bảng 3.1. Điểm số docking và amino acid gắn kết của SCF và các dẫn xuất curcumin
.......................................................................................................................................36

viii


DANH MỤC VIẾT TẮT

ACD

Available Chemical Directory

DNA

Deoxyribonucleic Acid

BDMC

Bisdemethoxycurcumin

CC

Column Chromatography (Sắc ký cột)

CDK2

Cyclin - Dependent Kinase 2

CSD

Cambridge Structural Database

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

DMC

Demethoxycurcumin

DPPH

2,2 - diphenyl - 1 - picryhydrazyl

HSQC

Heteronuclear Single Quantum Correlation

MDA

Malondialdehyde

MDDR

MDL Drug Data Report

MS

Mass Spectrometry (Phổ khối lượng)

NMR

Nuclear Magnetic Resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân)

PDB

Protein Data Bank (Ngân hàng dữ liệu protein)

TBARS

Thiobarbituric Acid Reactive Substances

TLC

Thin Layer Chromatography (Sắc ký lớp mỏng)

UV

Ultraviolet

ix


TÓM TẮT
Curcumin được biết đến như là một hợp chất phenolic – hoạt chất có giá trị về mặt y
học trong củ nghệ vàng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng curcumin có hoạt tính rất đa
dạng như: kháng viêm, kháng oxy hóa, kháng ung thư … Mặc dù curcumin có hoạt
tính hứa hẹn và đa dạng nhưng curcumin khơng bền dược động học và khả năng hấp
thu kém nên có hiệu quả thấp trong y học. Để tìm kiếm các dẫn xuất curcumin khác,
trong phạm vi nghiên cứu của khóa luận, p-mexthoxybenzaldehyde đã được chọn làm
chất nền để tổng hợp các dẫn xuất của curcumin. Hợp chất QT01 được tổng hợp bằng
phản ứng ngưng tụ aldol hóa giữa p-mexthoxybenzaldehyde với 2,4-pentanedione, xúc
tác và n-butylamine. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hai nhóm 1,3-diketone của
curcumin đóng vai trị quan trọng đối với hoạt tính kháng viêm, kháng ung thư. Vì thế,
các dẫn xuất isoxazole (QT02) và pyrazole (QT03, QT04) lần lượt được tổng hợp từ
QT01

với

hydroxylamine

hydrochloride

(NH2OH.HCl),

hydrazine

hydrate

(NH2NH2.H2O) và phenylhydrazine hydrochloride (NH2NHC6H5.HCl) trong acetic
acid tại 80 oC kết hợp khuấy từ. Độ tinh khiết và cấu trúc hóa học của các chất dẫn
xuất được xác định bằng các phương pháp như TLC, đo nhiệt độ nóng chảy, phổ 1H,
13

C-NMR, HSQC, MS.

Các dẫn xuất được tiến hành docking phân tử đối với enzyme cyclin-dependent kinase
2 (CDK2; PDB: 2R3I) để xác định năng lượng và vị trí tương tác của các dẫn chất với
mục tiêu tác động CDK2.

x


MỞ ĐẦU
Curcumin là được biết đến như là một hợp chất phenolic – hoạt chất có giá trị về mặt y
học trong củ nghệ vàng. Curcumin có hoạt tính rất đa dạng như: kháng viêm, kháng
oxy hóa, kháng ung thư … Hoạt tính của curcumin đến từ các nhóm thế trên hai nhân
phenyl, 02 nhóm carbonyl (>C=O) và nối đơi >C=C< nên việc biến đổi curcumin
thành các dẫn xuất khác dựa trên các phản ứng tập trung vào các trung tâm hoạt tính
trên là cần thiết và hứa hẹn. Nghiên cứu này tập trung vào thay đổi các nhóm thế trên
nhân phenyl bằng cách sử dụng dẫn xuất benzaldehyde ban đầu tương ứng. Tiếp theo,
biến đổi hóa học được thực hiện trên 02 nhóm carbonyl ở vị trí 1,3 của dẫn xuất

curcumin vừa được tổng hợp nhằm tìm kiếm các dẫn xuất có hoạt tính tốt hơn.
Curcumin và các dẫn xuất có hoạt tính đa dạng như kháng oxy hóa, kháng viêm, kháng
ung thư,... nên việc hiểu chi tiết hơn các tương tác giữa curcumin và các dẫn xuất lên
các mục tiêu tác động có ý nghĩa quan trọng. Docking phân tử sẽ giúp phân tích cụ thể
hơn về các tương tác, từ việc phân tích docking phân tử sẽ đề xuất các dẫn xuất mới
nhằm nâng cao hiệu quả tương tác giữa phối tử và mục tiêu. Cyclin – dependent kinase
2 (CDK2) là mục tiêu (receptor) được chọn để nghiên cứu docking phân tử vì enzyme
này đóng vai trị quan trọng điều tiết chu kỳ tế bào, vì vậy liên quan trực tiếp đến bệnh
ung thư. Các dẫn xuất curcumin sau khi tổng hợp sẽ tiến hành docking phân tử lên
enzyme CDK2 (PDB: 2R3I) nhằm xác định năng lượng tương tác và trung tâm hoạt
động của các dẫn xuất đối với enzyme – CDK2.
Các phản ứng tổng hợp dẫn xuất curcumin từ chất nền p-methoxybenzaldehyde dựa
trên cơ chế của phản ứng cộng ái nhân vào nhóm carbonyl của aldehyde và ketone.
Phần mềm Molecular Operating Environment (MOE) được sử dụng để thực hiện
docking phân tử. Chemdraw được sử dụng để vẽ các cấu trúc hóa học của các dẫn xuất
curcumin.
Kết quả nghiên cứu thu được sẽ cung cấp thêm thông tin về các dẫn xuất curcumin,
định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo về các dẫn xuất và ứng dụng của chúng trong
y học.

xi


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về curcumin, curcuminoid
1.1.1. Sơ lược về nghệ vàng và curcuminoid
Nghệ, hay còn gọi là nghệ vàng, thuộc họ gừng, thân cao khoảng 0,6 đến 1,0 m. Thân
rễ có dạng hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam do có chứa
chất màu curcuminoid. Lá hình trái xoan, thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn, lá
khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá non hẹp hơn, màu tím nhạt

(Hình 1.1). Củ nghệ có vị đắng, cay, mùi thơm hơi nồng, chứa tinh dầu với hàm lượng
3 – 5 % màu vàng nhạt, thơm. Ngoài ra, thành phần trong củ nghệ cịn có tinh bột,
canxi oxalate (CaC2O4) và chất béo [1].

Hình 1.1. Thân, củ nghệ vàng

Hiện nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các nước vùng nhiệt đới, từ Nam Á
đến Đông Nam Á và Đông Á. Ở Việt Nam, nghệ cũng được trồng ở khắp các địa
phương, từ vùng đồng bằng ven biển đến vùng núi cao như Vĩnh Phúc, Hải Dương,
Hưng Yên, Nghệ An, Quảng Nam, Đồng Nai, Bình Dương,… Phần củ nghệ được sử
dụng trong thực phẩm, dược phẩm.
Thành phần hóa học chính và quan trọng nhất của củ nghệ là curcuminoid (curcumin,
demethoxycurcumin – DMC, bisdemethoxycurcumin – BDMC), chiếm hàm lượng
khoảng 6%, là thành phần tạo màu vàng cho nghệ, trong đó lượng curcumin chiếm
khoảng 70-80% khối lượng. Trong củ nghệ còn chứa tinh dầu (hàm lượng từ 2-7%)
với các thành phần chính là artumeron, zingberen, borneol [2, 3].
Ngồi ra cịn có những thành phần khác trong củ nghệ được trình bày trong Bảng 1.1.
1


Bảng 1.1. Thành phần các chất trong thân rễ nghệ
Thành phần

Khối lượng/100g

Đơn vị

Năng lượng thực phẩm

390

Kcal

Nước

6,0

g

Protein

8,5

g

Chất béo

8,9

g

Carbohydrate

69,9

g

Tro

6,8

g

Canxi

0,2

g

Phospho

260

mg

Natri

30

mg

Kali

2000

mg

Sắt

47,5

g

Thiamine

0,09

mg

Riboflavin

0,19

mg

Niacin

4,8

mg

Acid ascorbic

50

mg

1.1.2. Hoạt tính sinh học của curcuminoid
Curcuminoid có 03 thành phần chính gồm curcumin, DMC và BDMC (Hình 1.2),
trong đó curcumin chiếm thành phần lớn và có hoạt tính sinh học đa dạng, được ứng

dụng trong nhiều lĩnh vực.

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của curcuminoid
2


Curcumin tương đối trơ và không gây độc đối với cả động vật lẫn người ngay cả với
lượng lớn. Theo nghiên cứu, curcumin không gây độc với người khi dùng ở liều lượng
cao [4]. Chính nhờ tính an tồn đó mà curcumin là chất có tiềm năng sử dụng trong
ngành dược.
Curcumin có giá trị hoạt tính sinh học đa dạng là do trong cơng thức cấu tạo của
curcumin có các nhóm hoạt tính (Hình 1.3):

Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của curcumin
1. Nhóm parahydroxyl: hoạt tính chống oxi hố
2. Nhóm keto: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào
3. Nhóm liên kết đơi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào

Hoạt tính sinh học chủ yếu của curcumin là kháng oxy hoá, kháng khuẩn, kháng virus
và kháng một số loại ung thư. Các nghiên cứu cho thấy curcumin có tác dụng tiêu diệt
tế bào ung thư. Tại Mỹ, Đài Loan, người ta đã tiến hành thử lâm sàng dùng curcumin
điều trị ung thư và kết luận rằng curcumin có thể ức chế sự phát triển tế bào ung thư
da, dạ dày, ruột, vòm họng, dạ con, bàng quang. Curcumin cịn có tương tác tốt với dạ
dày, ruột, gan, mật, lọc máu, làm sạch máu, điều trị vết thương, chống viêm khớp, dị
ứng, nấm, chống vi khuẩn. Từ nǎm 1993, các nhà khoa học thuộc Đại học Harvarrd
(Mỹ) đã cơng bố ba chất có tác dụng kìm hãm tế bào HIV-1, HIV-1-RT và một trong
ba chất đó là curcumin [5, 6].
1.1.2.1. Hoạt tính kháng oxy hóa
Gốc tự do là các chất phản ứng mạnh, được tạo ra khi cơ thể thu nhận khí oxy hoặc
chuyển hóa thức ăn để tạo ra năng lượng. Bản thân các gốc tự do góp phần vào q

trình lão hóa của cơ thể. Tuy nhiên, nếu số lượng gốc tự do quá nhiều có thể gây tổn
thương các tế bào lành. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến một số bệnh như ung thư,
3


xơ cứng động mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị nhiễm trùng, làm giảm
trí tuệ, teo cơ quan bộ phận người cao niên [7].
Curcumin là hợp chất tự nhiên có khả năng kháng oxy hóa. Curcumin có khả năng
ngăn cản sự tạo thành gốc tự do như superoxide, hydroxyl. Ngăn cản sự peroxide hóa
các lipid trong cơ thể nhờ vào nhóm OH trên vịng bezene [8]. Tinh dầu và curcumin
tách từ củ nghệ vàng thể hiện hoạt tính quét gốc tự do DPPH cao. Tinh dầu nghệ thể
hiện hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn so với curcumin ở cả hai thử nghiệm kháng
oxy hóa DPPH và MDA [9].
1.1.2.2. Hoạt tính kháng viêm, kháng virus, vi khuẩn và kháng nấm
Viêm nhiễm là một chuỗi phản ứng của cơ thể nhằm chống lại tổn thương mô. Phản
ứng này cần thiết cho quá trình lành viết thương, nhưng đồng thời làm đau, nổi mẫn đỏ
và phồng viết thương. Trong quá trình viêm nhiễm, cơ thể sinh ra arachidonic acid.
Enzyme cylooxygenase chuyển hóa arachidonic acid thành các chất gây viêm. Liên
kết đơi ở C3,4 và C3’,4’ và nhóm OH ở C8,8’ (Hình 1.2) trên vịng benzene của curcumin
có khả năng ức chế enzyme cylooxygenase, từ đó giảm q trình chuyển hóa
arachidonic acid [10]. Curcumin cịn có khả năng ức chế virus HIV [11]. Ngoài ra, hỗn
hợp các curcumin, DMC và BDMC cịn có thể kháng giun [12].
Ngồi ra, tinh dầu nghệ vàng có khả năng kháng mạnh với các chủng vi nấm
Microsporum gypseum, Trichophyton mentagrophytes, Candida albicans [9].
1.1.3.3. Hoạt tính kháng đơng máu
Sự kết tụ của các tiểu huyết cầu trong máu sẽ gây ra hiện tượng đông máu. Curcumin
có khả năng ngăn cản hoạt động của enzyme cyclooxyenase tạo thêm tiểu huyết cầu,
nên curcumin có tác dụng chống đơng máu [13].
1.1.1.4. Hoạt tính kháng ung thư
Ung thư hiện là căn bệnh nan y và hiện chưa có thuốc chữa. Yêu cầu của thuốc trị ung

thư là ức chế sự phát triển và biệt hóa các tế bào ung thư nhằm chặn đứng sự phát triển
và di căn của ung thư. Tuy nhiên nhược điểm chung của đại đa số các thuốc trị ung thư
hiện nay là khơng có sự chọn lọc cao, dễ kháng thuốc và hệ số an toàn giảm dần theo
thời gian sử dụng, ngoài ra chúng có thể gây độc cho các tế bào lành và gây ra các tác
4


dụng phụ như rụng tóc, buồn nơn,… Vì vậy việc tìm ra một hoạt chất có tác dụng
chống ung thư nguồn gốc từ tự nhiên và tăng hoạt tính của các hoạt chất đó đang là
vấn đề được quan tâm hàng đầu.
Curcumin là chất ức chế tế bào ung thư theo cơ chế tự ức chế từng phần các tế bào ác
tính [14]. Curcumin có tác dụng ức chế tế bào ung thư ở cả ba giai đoạn khởi phát, tiến
triển và giai đoạn cuối. Kết quả là các tế bào ung thư bị vơ hiệu hóa nhưng khơng gây
ảnh hưởng đến tế bào lành tính, đồng thời ngăn ngừa sự hình thành tế bào ung thư
mới.
Curcumin có khả năng ức chế sự tạo khối u, tác động đến hầu hết các giai đoạn của
quá trình hình thành và phát triển khối u [13].
Trong giai đoạn đầu của bệnh, các tế bào bình thường bị tác động bởi các gốc tự do và
bị biến đổi thành các tế bào ung thư. Curcumin có thể ngăn chặn q trình này bằng
cách bắt giữ các gốc oxy hóa khác nhau như gốc hydroxyl HO, gốc peroxyl ROO+,
singlet oxygen [15]. Curcumin có khả năng bảo vệ lipid, hemoglobin và AND khỏi
quá trình oxy hóa. Curcumin tinh khiết có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn DMC và
BDMC. Curcumin được chứng minh có khả năng chống di căn đối với một vài loại tế
bào ung thư đồng thời ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Khả năng làm giảm quá
trình di căn này còn phụ thuộc vào nguồn gốc và loại khối u ác tính [13].
Nhóm methoxy (-OCH3) được xác định có vai trị quan trọng trong cơ chế trung hịa
gốc tự do DPPH của curcumin. Curcuminoid và các dẫn xuất thể hiện hoạt tính gây
độc tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3 mạnh. Trong đó, các dẫn xuất pyrazole thể hiện
hoạt tính cao hơn so với curcumin, nổi bật là dẫn xuất methyl pyrazolecurcumincarboxylate có hoạt tính gấp 38 lần curcumin [9].
1.1.3. Pharmacophore của curcumin

Curcumin là một diarylheptanoid với hai nhóm p-OH và m-OCH3 liên kết với một βdiketone bởi hai liên kết olefin đối xứng. Các liên kết đơi olefin được xem là cầu nối
giữa vịng thơm và nhóm diketone và thường khơng được thay đổi khi thiết kế các dẫn
xuất curcumin. Thay vào đó, nhóm diketone, vịng thơm và các nhóm thế là mục tiêu
chính trong thiết kế các dẫn xuất. Vì thế, các nhóm thế đã được thay đổi trên cấu trúc

5


curcumin, bao gồm các dẫn xuất có vịng 1,2 – azole để tạo thành dẫn xuất mới [16].
Khi loại bỏ nhóm p-OH hoặc thêm vào nhóm m-OCH3 dẫn đến hoạt tính chống tăng
sinh tế bào giảm nhẹ [17]. Nếu thay đổi vị trí của nhóm p – phenolic và m – methoxy
cho nhau thì hoạt tính chống tăng sinh tế bào bị mất đi [17].
Mối quan hệ giữa hoạt tính và cấu trúc hóa học của curcumin được thiết lập bằng cách
so sánh hoạt tính sinh học của curcumin với các dẫn xuất của curcumin (Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Cấu trúc hóa học của curcumin và dẫn xuất

A
Curcumin

B
Demethoxycurcumin

Bisdemethoxycurcumin

Tetrahydrocurcumin

Hexahydrocurcumin

C

Octahydrocurcumin
Kết quả cho rằng khả năng kháng viêm và kháng khối u của curcumin có liên quan đến
mức độ hydro hóa, methoxy hóa và độ bất bão hịa của nhóm diketone [18]. Khả năng
lấy gốc tự do của curcumin có liên quan đến số lượng nhóm thế m-OCH3 và mức độ
hydro hóa của nhánh heptadiene trong cấu trúc của curcumin [19, 20]. Glycosyl hóa
6


vòng thơm làm cho curcumin tan trong nước với sự ổn định động học cao và chỉ số
điều trị tốt [21].
1.1.4. Các dẫn xuất isoxazole và pyrazole của curcumin
Trong nhiều năm qua, số lượng lớn các dẫn xuất curcumin đã được tổng hợp bởi các
nhà nghiên cứu trên thế giới. Các dẫn xuất mới này có khả năng ức chế gốc tự do [22],
gây độc tế bào, kháng viêm và các hoạt tính khác [23-25]. Một số dẫn xuất cịn có hoạt
tính chống ung thư [26], chất kích hoạt NF – κB [27], thuốc siêu vi [28],…
Curcumin và 9 dẫn xuất curcumin (Hình 1.4) được tổng hợp để khảo sát hoạt tính.
Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất trên được đánh giá bằng thử nghiệm
sulforhodamine B chống lại năm dòng tế bào ung thư ở người: U – 251 MG, PC – 3
(tuyến tiệt liệt ở người), HTC – 15 (đại trực tràng ở người), K562 (bệnh bạch cầu tủy
xương mãn tính ở người và SKLU – 1 (ung thư phổi). Các dẫn xuất được thử nghiệm,
sàng lọc ở nồng độ 50 µM. [29].

Hình 1.4. Cấu trúc curcumin và các dẫn xuất isoxazole và pyrazole curcumin
được tổng hợp.
Theo kết quả này, methyl hóa nhóm hydroxy ở vịng thơm làm tăng khả năng gây độc
tế bào (trên 90% tế bào bị ức chế). Sự hiện diện nhóm methoxy và nhóm N, N –
dimethylamine làm giảm hoạt tính của chúng. Để khảo sát tác dụng của việc thay thế
nhóm β-diketone bằng vòng 1,2-azole, các dẫn xuất isoxazole và pyrazole đã được
7

tổng hợp [30]. Kết quả cho thấy rằng các dẫn xuất này tăng hoạt tính của dẫn xuất so
với curcumin. Các kết quả tương tự về hoạt tính các dẫn xuất của curcumin chống lại
các dòng ung thư khác nhau cũng được công bố trong các tài liệu tham khảo [16, 31].
Điều đáng chú ý, khi nhóm liên kết olefin được hydro hóa thì hoạt tính các dẫn xuất
giảm so với curcumin [30].
Hoạt tính kháng oxy hóa của curcumin và các dẫn xuất isoxazole, pyrazole curcumin
còn được đánh giá khả năng kháng oxy hóa bằng thử nghiệm in vitro. Kết quả cho
thấy, tất cả các hợp chất có hoạt tính kháng oxy hóa đầy hứa hẹn. Trong đó, dẫn xuất
pyrazole được đánh giá có hoạt tính tốt hơn curcumin do có sự hiện diện của vịng
pyrazole [32].
Isoxazole và pyrazole curcumin có tác dụng ức chế COX-2 tốt hơn curcumin. Ngồi
thử nghiệm in vitro, curcumin và các dẫn xuất isoxazole, pyrazole curcumin cịn được
đánh giá hoạt tính kháng viêm in vivo bằng cách thử nghiệm phù chân chuột. Kết quả
cho thấy, pyrazole cho hoạt tính cao nhất [32]. Bên cạnh đó, khi nhóm chức isoxazole
được thay thế bởi pyrazole, hoạt tính của dẫn xuất này tăng lên đáng kể, chứng tỏ sự
hiện diện của nhóm –NH trong dẫn xuất pyrazole đóng vai trị quan trọng lên hoạt tính
kháng viêm [33].
1.2. Tình hình nghiên cứu về các dẫn xuất curcumin
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Curcumin và các dẫn xuất curcumin đã và đang trở thành mục tiêu nghiên cứu của
nhiều nhà khoa học trên thế giới trong lĩnh vực thiết kế, tổng hợp các chất kháng ung
thư, kháng oxy hóa, …
Nhóm tác giả W.F. Chen, S.L. Deng, B. Zhou, … đã nghiên cứu về khả năng kháng
oxy hóa của curcumin và các dẫn xuất của nó chống lại sự peroxid hóa gốc tự do của
lipoprotein (LDL) [34]. Sự peroxy hóa được bắt đầu bằng một chất khởi đầu hòa tan
trong nước 2,2′-azobis (2-amidinopropane hydrochloride) (AAPH) hoặc ion cupric
(Cu2+). Quá trình oxy hóa lipoprotein của curcumin và các dẫn xuất curcumin nhưng
khơng có nhóm phenolic:1,7-bis(3,4-dimethoxyphenyl)-1,6-heptadiene 3,5-dione (1),
1,7-bis(4-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione

(2)

và

1,7-

diphenyl-1,6-

heptadiene-3,5-dione (3) được theo dõi thơng qua động lực học của quá trình. Kết quả
8


cho thấy, hoạt tính kháng oxy hố của các chất (1), (2), (3) đều yếu hơn các dẫn xuất
curcumin nhiều lần. Do đó, nhóm nghiên cứu cho rằng nhóm phenolic đóng vai trị
quan trọng tạo nên hoạt tính của các dẫn xuất curcuminoid.
Shim và công sự đã tổng hợp thành cơng các dẫn xuất hydrazinocurcuminoids. Trong
đó, dẫn xuất hydrazinocurcumin được xem là một chất tiềm năng ức chế sự tăng sinh
tế bào nội mô ở động mạch chủ ở dạng nano, không gây độc tế bào. Nghiên cứu này
cho thấy đây có thể là một tác nhân chống ung thư hứa hẹn [35].
Flynn và cộng sự đã tổng hợp các dẫn xuất curcumin. So sánh hoạt tính kháng oxy hóa
5 – lipoxygenase (5-LO) trên tế bào đa nhân của người, dẫn xuất B có hoạt tính ức chế
giảm 8 lần so với curcumin. Pyrazole curcumin (A) là một chất ức chế tiềm năng đối
với 5 – LO. Trong khi đó, dẫn xuất C được báo cáo rằng có hoạt tính giảm 53 lần so
với pyrazole curcumin. Điều này chỉ ra rằng, sự hiện diện của hệ liên hợp trên mạch
carbon làm tăng hoạt tính của các dẫn chất [35, 36].

Ohtsu và cộng sự cũng đã tổng hợp hàng loạt dẫn xuất curcumin, trong đó có 5 dẫn
xuất (Hình 1.5) cho thấy hoạt tính kháng ung thư tốt hơn so với hydroxyflutamide hiện
có sẵn để điều trị ung thư tuyến tiền liệt và các hợp chất này có thể được phát triển hơn

nữa để kiểm soát ung thư tuyến tiền liệt. Các nghiên cứu SAR chỉ ra rằng bis(3,4dihydroxy phenyl), hệ β-diketone liên hợp và tính đối xứng của nội phân tử của các
phân tử dẫn xuất là các yếu tố quan trọng liên quan đến hoạt tính chống oxy hóa.
Ngồi ra, sự hiện diện của β-diketone và nhóm cho hydrogen rất quan trọng đối với
hoạt tính kháng ung thư [35, 37, 38].

9


Hình 1.5. Các dẫn xuất curcumin do Ohtsu và cộng sự tổng hợp
Vankatessan và cộng sự đã sử dụng ba mơ hình để nghiên cứu tầm quan trọng của các
nhóm hydroxy phenolic cũng như các nhóm thế khác trên 2 vịng benzene của dẫn xuất
curcumin đến hoạt tính kháng oxy hóa. Kết quả cho thấy rằng, dẫn xuất curcumin với
nhóm phenolic có hoạt tính mạnh hơn các dẫn xuất khơng chứa nhóm phenolic. Vì
vậy, nhóm thế phenolic trên vịng benzene có đóng góp quan trọng đối với hoạt tính
kháng oxy hóa của các dẫn xuất curcumin [35, 39].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về
curcumin và các dẫn xuất curcumin.
Theo nghiên cứu của Phan Thị Hồng Anh [9], “Nghiên cứu quy trình tách chiết, tổng
hợp dẫn xuất và xác định tính chất, hoạt tính của tinh dầu và curcumin từ cây nghệ
vàng (Curcuma longa. L) Bình Dương”, 30 dẫn xuất curcuminoid đã được tổng hợp
(có 10 dẫn xuất hồn tồn mới), bao gồm 22 dẫn xuất của curcumin, 01 dẫn xuất của
demethoxycurcumin và 07 dẫn xuất của bisdemethoxycurcumin. Trong đó, các dẫn
xuất từ phenylpyrazole curcuminoid chiếm phần lớn. Các dẫn xuất này được thiết kế
và tổng hợp bằng cách thay đổi các nhóm thế trên vịng benzene của nhóm
phenylpyrazole bởi các nhóm mang hoạt tính (-NO2, -F, -Cl, -Br, …) tại các vị trí
ortho, meta và para. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học cho thấy, các dẫn xuất đều có
hoạt tính kháng oxy hóa, kháng ung thư, nổi bật là các dẫn xuất isoxazole, pyrazole
curcumin thể hiện hoạt tính gây độc cao hơn curcumin, dẫn xuất methyl
10

pyrazolecurcumincarboxylate có hoạt tính mạnh trong thử nghiệm gây độc tế bào ung
thư tuyến tiền liệt PC3 cao gấp 38 lần curcumin, rất có tiềm năng trong sản xuất thuốc
chữa ung thư tuyến tiền liệt.
Đặng Thị Mỹ Lệ và Đỗ Thị Xuân Vui đã thực hiện đề tài “Điều chế và khảo sát hoạt
tính sinh học của các dẫn xuất 2-hydrazinobenzothiazolcurcumin và 2,4diflourophenylhydrazinocurcumin từ curcumin” [40]. Kết quả cho thấy, 2hydrazinobenzothiazolcurcumin (HBTC) và 2,4-diflourophenylhydrazinocurcumin
(DFPHC) đều thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa ở hai thử nghiệm DPPH và MDA.
DFPHC cịn thể hiện hoạt tính kháng ung thư đối với dịng tế bào Hep – G2. HBTC và
DFPHC đều có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm đối với các chủng Salmonella typhi
(-), Shigella dysenteriae (-), Candida albicans.
Nghiên cứu của tác giả Lê Xuân Tiến (2009), “Nghiên cứu tổng hợp
hydrazinocurcumin và isoxazolecurcumin - Khảo sát hoạt tính sinh học của chúng” đã
cơng bố rằng hydrazinocurcumin và isoxazolecurcumin có hoạt tính kháng oxy hóa
tương tự như curcumin [41]. Ngồi ra, hydrazinocurcumin và isoxazole cịn có khả
năng gây độc tế bào đối với dịng tế bào ung thư Hep – G2, trong đó,
hydrazinocurcumin có hoạt tính cao gấp 02 lần curcumin.
Tác giả Cao Thị Kim Anh và Lưu Thị Ngọc Vĩnh đã tổng hợp thành cơng dẫn xuất
3,5-diflourophenylhydrazinocurcumin và 4-flourophenylhydrazinocurcumin và khảo
sát hoạt tính của chúng. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học cho thấy, cả 02 dẫn xuất
đều có hoạt tính kháng ung thư trên dòng tế bào Hep-G2, LU và RD. So sánh hoạt tính
kháng oxy hóa với curcumin, 4-flourophenylhydrazinocurcumin thể hiện hoạt tính
mạnh hơn curcumin nhưng 3,5-diflourophenylhydrazinocurcumin lại có hoạt tính yếu
hơn [42].
1.3. Giới thiệu về phương pháp docking
Số lượng protein với cấu trúc ba chiều được biết đến ngày càng tăng và được công bố
rộng rãi trên ngân hàng protein (Protein Data Bank - PDB) [43, 44]. Sự gia tăng này là
do sự phát triển của các kỹ thuật xác định cấu trúc, nổi bật là kỹ thuật X-ray [45]. Sau
khi cấu túc protein và phối tử (ligand) đồng kết tinh được công bố, cùng với sự hỗ trợ
hiệu quả của máy tính thì hàng loạt các thuốc đã được thiết kế dựa trên cấu trúc của

11


hợp chất dẫn đầu. Việc thiết kế thuốc mới dựa trên kết quả của phương pháp docking
phân tử. Các phân tử thuốc được “gắn” vào khoang gắn kết của protein, từ đó năng
lượng gắn kết của các cấu dạng của từng phân tử thuốc được tính tốn. Kết quả từ
phương pháp docking phân tử sẽ định hướng cho việc thiết kế các thuốc mới có năng
lượng gắn kết tốt nhất với protein, nghĩa là có hoạt tính tốt hơn [46].
Trong mơ hình docking phân tử, tương tác giữa phối tử và mục tiêu tác động (protein,
enzyme) là các tương tác van der Waals, tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tương
tác ưa nước, kỵ nước… Trong kỹ thuật docking phân tử, mục tiêu tác động thường
đưa vào dưới dạng cấu trúc cứng, trong khi phối tử có thể chuyển động tương đối và
thay đổi cấu hình để phù hợp với các khoang gắn kết của mục tiêu tác động.
Docking phân tử là kỹ thuật mơ hình hóa nhằm dự đốn vị trí và cấu hình tối ưu nhất
mà phối tử có thể gắn kết trên mục tiêu. Docking phân tử có vai trị quan trọng trong
việc dự đốn ái lực và hoạt tính của các hoạt chất đối với protein, enzyme, từ đó có thể
dự đốn khả năng hoạt hóa hoặc ức chế mục tiêu. Ngoài ra, docking phân tử cịn giúp
dự đốn được tâm hoạt động, vị trí và cấu hình tối ưu của phối tử tham gia phản ứng
khi xem xét cơ chế xúc tác của enzyme. Từ đó giúp thiết kế các thuốc mới có hoạt tính
tốt hơn phục vụ trong y dược.
1.4. Receptor – Cyclin dependent kinase 2 (CDK2)
Cyclin-dependent kinases (CDKs) là một họ protein kinases tham gia vào quá trình
điều tiết chu kỳ của tế bào. CDKs là các protein tương đối nhỏ, có trọng lượng phân tử
từ 34 đến 40 kDa [47, 48]. Thông thường, một CDK sẽ liên kết với một protein điều
tiết là Cyclin, nếu khơng có Cyclin thì CDK gần như bất hoạt. Tuy nhiên, khi tạo thành
phức Cyclin-CDK thì trở nên hoạt hóa. Phức chất này sẽ xúc tác cho q trình
phosphate hóa các protein từ Adenosine triphosphate (ATP). Hầu hết các phức CyclinCDK điều tiết chu kỳ sống của tế bào. Tế bào động vật có ít nhất 09 loại protein CDK
(CDK1-9), trong đó CDK1-4 tham gia trực tiếp vào quá trình điều tiết chu kỳ sống của
tế bào. Vì vậy, các CDK liên quan trực tiếp đến các bệnh ung thư.
CDK2 (Hình 1.6) là một protein ở người được mã hóa bởi gen CDK2.

12


Hình 1.6. Cấu trúc của protein CDK2
Cấu trúc tinh thể của CDK2 được tìm kiếm và tải về từ ngân hàng dữ liệu protein
(PDB – Protein Data Bank). Có nhiều cấu trúc tinh thể kết tinh của CDK2 được tìm
thấy. Protein được lựa chọn phải có độ phân giải cao và ligand đồng kết tinh với
protein là chất có hoạt tính ức chế CDK2 mạnh. Ngồi ra, mục tiêu tác động phải có
khoang gắn kết đủ lớn thực hiện docking phân tử các dẫn xuất isoxazole và pyrazole
curcumin. Vì thế, tinh thể đồng kết tinh của CDK2 với 5-(2-fluorophenyl)-N-(pyridin4-ylmethyl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-7-amine (SCF) có độ phân giải 1.28 Å (PDB2R3I), IC50 = 1000 nM được chọn làm đích tác động trong nghiên cứu này. Tương tác
giữa SCF với amino acid của protein được thể hiện trong Hình 1.7

Hình 1.7. Tương tác giữa SCF với protein CDK2 (ID: 2R3I)
1.5. Docking phân tử các dẫn xuất curcumin đối với 2R3I
Curcumin tương tác với các mục tiêu khác nhau trong quá trình phát triển của tế bào
ung thư, trong đó có cả protein kinases [49]. Curcumin ức chế hoạt động của protein
kinase C bằng cách hình thành liên kết hydrogen với Leu251 và Gln257. Ngoài ra,
curcumin còn tương tác tốt với glycogen synthase kinase – 3b thông qua các liên kết
với Val135, Ile62 và Arg141 [50]. Curcumin cịn được xem là chất ức chế khơng cạnh
tranh của photphorylase kinase [49].
13