LUẬN ÁN TIẾN SĨ 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 LONG L.) BÌNH DƯƠNG

 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA







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 LONG L.) BÌNH DƢƠNG










2013
 HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA





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 LONG L.) BÌNH DƢƠNG



Chuyên ngành: 
 62 52 75 05
 
 
 
 
 

 
1. PGS. 
2. GS. TSKH. 
i

LỜI CAM ĐOAN








__________________________________


ii

TÓM TẮT LUẬN ÁN
au:
              
vàng (Curcuma longa L.)  sát quy trình tách curcuminoid 
 
   curcuminoid là: curcumin, demethoxycurcumin và
            

 
 
MS, IR, NMR.


19 có
ng



iii

ABSTRACT
In this thesis, the content and composition of essential oil and curcuminoids from
Curcuma longa L.rhizomes collected in Binh Duong province were determined. The

combining process for extraction of curcuminoids and essential oil from the rhizomes
was studied. The separation and purification of three curcuminoid components was
investigated. Thirty derivatives of curcuminoids including 22 curcumin derivatives, 1
demethoxycurcumin derivative and 7 bisdemethoxycurcumin derivatives were
synthesized, characterized and determined the structure by the MS, IR, NMR
spectroscopy. Among 30 synthesized compounds, there were 10 novel derivatives.
Some biological activities including anti-bacterial, anti-fungal, antioxidant and
cytotoxic activites of curcuminoids and their derivatives were also examined.
Curcuminoids and their derivatives showed potentials in the cytotoxicity against
prostate cancer PC3 cell line. Derivative 19, which exhibited thirty-eightfold higher
cytotoxicity than curcumin against PC3 cell line, high selectivity index SI=26 and
 as a good candidate for further research in
finding drug for prostate cancer treatment.
.

iv

LỜI CẢM ƠN




             





















v

MỤC LỤC

 1
1  3
1.1  3
1.2  3
1.2.2  7
1.2.3  13
1.2.4  16
1.3  18
1.3.1  19
1.3.2  24
1.4 
 29
1.4.1  vàng (Curcuma longa L.) 29

1.4.2 Tng quan mt s nghiên cu v trích ly curcuminoid t c Ngh
vàng 31
2  34
2.1  34
2.2  34
2.2.1  34
2.2.2  34
2.2.3  35
2.3  36
2.3.1            
 36
2.3.2 
 40
2.3.3  41
2.3.4     
 48
3 -  53
3.1  53
3.1.1           
 53
vi

3.1.2 
-MS, HPLC và LC-MS 54
3.1.3 
 57
3.2 
 60
3.2.1  60
3.2.2  62

3.2.3  62
3.2.4  64
3.3  66
3.3.1  66
3.3.2  68
3.4      
 115
3.4.1 
 115
3.4.2 
 117
3.4.3 
 118
3.4.4 
 124
4  129
5 CÁC TÀI LIU CÔNG B CA TÁC GI 131
6 TÀI LIU THAM KHO 132


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cu trúc ca các thành phn curcuminoid [1] 3
Hình 1.2. a) Ph UV-Vis ca curcumin.
___
dung dch curcumin 3.09×10
-5
M
trong NaOH 0.5M, dung dch curcumin 3.04 × 10

-5
M trong acid acetic
 UV-Vis ca dung dch curcumin 4.99 × 10
5
M trong NaOH
0.091M theo thi gian [7] 4
Hình 1.3. Các sn phm phân hng kim [8] 5
Hình 1.4. Phn  xu> 400 nm) 6
Hình 1.5. S phân hy ca curcumin trong isopropanol (> 400 nm) [11] 6
n khác nhau trong quá trình phát
tri 8
Hình 1.7.   ngh cho phn ng to phc ca curcumin-Fe
2+
10
Hình 1.8. DHZ( 4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-buten-2-one )  half
curcumin 11
Hình 1.9. Phn ng trung hòa gc t do ca curcumin. 13
Hình 1.10. Chuyn hóa sinh hc và các sn phm chuy   ngh cho
curcumin trong huyt thanh chung i.p. [63] 15
  -di-O-(glycinoyl-di-N-  -di-O-acetyl
-di-O-piperoyl curcumin [108] 24
Hình 1.12. Diester ca curcumin vi valine, glycine, glutamic acid và
demethylen piperic acid [109] 25
Hình 1.13. Các dn xut ca curcumin trong nghiên cu ca nhóm Chen [39] 25
Hình 1.14. S hình thành gc t do ortho-hydroxyphenol [39] 26
Hình 1.15. Các dn xut trong nghiên cu ca nhóm Selvam [101] 26
Hình 1.16. Các dn xut trong nghiên cu ca nhóm Zang [93] 27
Hình 1.17. Các dn xut (4)-(9) trong nghiên cu nhóm Ishida [91] 27
Hình 1.18. Các dn xut trong nghiên cu [95] 28
Hình 2.1. Quy trình 1 37

Hình 2.2.  lp ráp h thng trích ly có s h tr ca vi sóng 40
Hình 2.3. Phn ng quét gc t do DPPH ca cht kháng oxy hoá [138] 49
Hình 3.1. Ph HPLC  MS ca mc t quy trình 1 56
Hình 3.2. Kt qu SKBM cu và sau kt tinh 61
Hình 3.3. S HPLC (ph lc 7a ) ca mu (A) 61
Hình 3.4. n sau chy ct (CH
2
Cl
2
:CH
3
OH:98:2 (v/v)) 62
Hình 3.5. (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC 62
Hình 3.6. S HPLC ca (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC (ph lc 8) 63
viii

Hình 3.7. Ph UV-vis (trong ethanol) ca (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC 63
Hình 3.8. a) Cu trúc dn xut 8 (4FPHC), b) SKBM ca curcumin (vt 1) và
4FPHC (v dung môi DCM:EA 96/4, c) SKBM hin
màu b 68
Hình 3.9. Cu trúc ca dn xut isoxazole curcumin (dn xut 1). 68
Hình 3.10. Cu trúc ca dn xut pyrazole curcumin (dn xut 2) 70
Hình 3.11. Hot tính quét gc t do DPPH (so sánh IC
50
) ca curcumin, DMC,
BDMC và mt s dn xut ca curcumin và BDMC 119
  ngh trong phn ng trung hòa gc t do ca curcumin 120
 trung hòa gc t do DPPH thông qua tách H methylene [40] 120
Hình 3.14. Cu trúc c ng ca gc t do curcumin khi tách H ca OH
phenol [56] 121

Hình 3.15. Liên kt H ni phân t gia OH và OCH
3
trên vòng phenyl ca
curcumin 121






ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bng 1.1. Các thông s hoá lý ca các thành phn curcuminoid [6] 4
Bng 1.2. T l ca các thành phn curcuminoid trong mt s sn phm curcumin
trên th ng (phân tích HPLC) [1] 33
Bng 2.1. Danh mc tác chu kin phn  tng dn
xut 43
Bng 3.1. Kt qu kho sát quy trình tách curcuminoid và tinh du t c ngh 53
Bng 3.2. Các ch s hóa lý ca tinh du Ngh vàng  54
Bng 3.3. Kt qu phân tích thành phn hóa hc tinh du Ngh vàng 
và tinh du trích t Ngh vàng ng Nai, Qung Nam, Ngh An (ph
lc 3) 55
Bng 3.4. Kt qu khu kin trích ly curcuminoid có s h tr ca vi sóng 57
Bng 3.5. Kt qu kh
c tip có s h tr vi sóng 60
Bng 3.6. Kt qu quá trình kt tinh li 60
Bng 3.7. Kt qu tính HPLC ca hn hp curcuminoid 62
Bng 3.8: Tính cht va các curcuminoid 63
B dch chuyn hóa hc (ppm) trong ph

1
H-NMR (dung môi DMSO-
d
6
) ca curcumin, DMC và BDMC phân lp t hn hp curcumin 64
B dch chuyn hóa hc (ppm) trong ph
13
C-NMR ca curcumin,
DMC và BDMC phân lp t hn hp curcumin 65
Bng 3.11. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn xut
1 68
Bng 3.12. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn xut
2 71
Bng 3.13. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl

3
) ca dn xut 3 72
Bng 3.14. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 4 74
Bng 3.15. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 5 76
Bng 3.16. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 6 77
Bng 3.17. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 7 79

Bng 3.18. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 8 81
Bng 3.19. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 9 83
Bng 3.20. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 10 84
Bng 3.21. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 11 85
Bng 3.22. D liu ph
1

H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 12 86
Bng 3.23. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 13 88
x

Bng 3.24. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn
xut 14 89
Bng 3.25. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn
xut 15 91

Bng 3.26. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 16 93
Bng 3.27. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn
xut 17 94
Bng 3.28. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn
xut 18 96
Bng 3.29. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 19 98

Bng 3.30. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 20 100
Bng 3.31. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
21 101
Bng 3.32. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CDCl
3
) ca dn xut 22 . 103
Bng 3.33. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn xut
23 104

Bng 3.34. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
24 107
Bng 3.35. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
25 108
Bng 3.36. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi DMSO-d
6
) ca dn xut
26 109
Bng 3.37. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3

OD) ca dn xut
27 111
Bng 3.38. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
28 112
Bng 3.39. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
29 113
Bng 3.40. D liu ph
1
H-NMR và
13
C-NMR (dung môi CD
3
OD) ca dn xut
30 114
Bng 3.41. N c ch ti thing) ca tinh du Ngh
vàng ng Nai, Qung Nam, Ngh i vi mt s
chng vi khun, vi nm 115
Bng 3.42. Giá tr IC

50
trong th nghim ho
pháp DPPH và MDA ca tinh du Ngh vàng 
vùng khác 116
Bng 3.43. N c ch ti thing) ca các thành phn
curcuminoid và mt s dn xui vi mt s chng vi khun, vi
nm 117
xi

Bng 3.44. Giá tr IC
50
ca curcuminoid và dn xut trong th nghim hot tính
kháng oxy hóa DPPH 119
Bng 3.45. Hoa curcuminoid và
dn xut 123
Bng 3.46. Hoc t bào vi 3 dòng t bào Hep-G2, RD, Lu ca
curcuminoid và các dn xut 124
Bng 3.47. Giá tr IC
50
(M) và SI trong th nghim hoc t bào vi
dòng t n tin lit PC3 và t bào lành NFF 126

xii

DANH MỤC ĐỒ THỊ
 th 3.1. ng ca n ethanol 58
 th 3.2. ng ca t l R/L 58
 th 3.3. ng ca thi gian trích ly 59
 th 3.4. Hoa curcuminoid
và dn xut 118

xiii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Cur: curcumin
DMC: demethoxycurcumin
BDMC: bisdemethoxycurcumin
THC: tetrahydrocurcumin
IR: infrared
UV-Vis: ultraviolet - visible
MS: mass spectrometry
NMR: nuclear magnetic resonance
HPLC: high performance liquid chromatography
LC-MS: liquid chromatography  mass spectrometry
SKBM: s
SKC: s
DCM: dichloromethane
MeOH: methanol
EA: ethyl acetate
PE: petroleum ether
DMSO: dimethyl sulfoxide
-azobis(-amidinopropane) dihydrochloride
DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl
ABTS: -azinobis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate)
t
nc

1

MỞ ĐẦU
Cây  Curcuma longa  Zingiberaceae
, Indonesia, Jamaica,
 . 


ghiên
 
các oid 
.
 
            
 

  

   
 

  
 Nghiên cứu quy trình tách chiết,
tổng hợp dẫn xuất và xác định tính chất, hoạt tính của tinh dầu và curcumin trích từ
cây Nghệ vàng (Curcuma longa L.) Bình Dương oid 
oid 
               
curcuminoid   
vàngoid 




2

  
oid 



 
t

           tính     
curcumin, r n in vitro và in vivo 
     , pyrazole


--
            

nhau.
Chính vì vậy trong đề tài nghiên cứu này, các dẫn xuất isoxazole và pyrazole
curcuminoid được định hướng tổng hợp, đồng thời khảo sát một số hoạt tính sinh học
của các dẫn xuất này so với curcumin như hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa và
kháng ung thư.

3

1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về curcumin
        Curcuma longa    
(Zingiberaceae  

               

             Curcuma
longa L. là curcuminoid (2-          
          
(DMC) và bisdemethoxycurcumin (BDMC) (Hình 1.1
17%, 3% [1-4].

(1) R
1
=R
2
=OCH
3
(Curcumin)
(2) R
1
=OCH
3
, R
2
=H (Demethoxycurcumin)
(3) R
1
=R
2
=H (Bisdemethoxycurcumin)
Hình 1.1 curcuminoid [1]
     -bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-
diene-3,5-


1.2 Một số tính chất hóa lý của curcumin
             
           
 10 
o
C). Tro
[1, 4, 5].

-430 nm (B.


4

1.1. thà curcuminoid [6]
Thông số
Đặc trƣng
Curcumin
DMC
BDMC

o
C)
UV-
max
trong ethanol (nm)
184
429
172
424

222
419
1.2.1.1 Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm
D có màu 
 acid, dung d 
 
 hình 1.2 [7]

Hình 1.2. a) -
___

-5
M trong
NaOH 0.5M,  × 10
-5
-
curcumin 4.99 × 10
5
[7]
[8, 9]
 [9]. K


a)
b)
5


Hình 1.3. [8]
[8] 

SKBM 
  - 

HPLC    
feruloylmethane là vanilin và acetone (Hình 1.3). 

   
o

         
 
  

-6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2,4-dioxo-5-hexenal, vanilin, ferulic
acid và feruloylmethane [9].
1.2.1.2 Độ bền quang hóa của curcumin
Curcumin  [10]. Tuy nhiên

. Ngoài ra, curcumin  
 [11].
SKBM  mg/100 
400-
f

Sản phẩm ngưng tụ
6

 
 hình 1.4).

Hình 1.4.  > 400 nm) [11]
ng
MS và HPLC,           -
vinylguaiacol (Hình 1.5).

Hình 1.5> 400 nm) [11]
-
Sau 100 phút . KC-
       
curcumin.
Sa dung môi [11]. T
             
7

acetonitrile, iên k 
-ung môi.
T-các tác nhân
     - c DABCO (1,4-diazabicylco-(2,2,2)octane),
  blue xúc tác, 
               
-600 t oxy 
 
 t oxy singlet  
 
               
 trong các bình màu nâu v
oxy singlet khác.
1.2.2 Hoạt tính sinh học của curcumin
 
làm    


                
 


ng.
in vitro, in vivo 

             


               
(Alzheimer)

 
8

oxy hóa và kháng ung t và 

 này.
1.2.2.1 Hoạt tính kháng ung thư của curcumin

 
: 
Hình 1.6)[3].

Hình 1.6. quá trình phát trin
[3]

  
           ên mã, các cytokine, các
enzyme,    [12].

[12-14].
    
 
Hoạt hóa cấu trúc các
nhân tố phiên mã:

 STAT3, AP-1, NF-B
 Các gen ức chế khối u



Biểu hiện quá mức của:
 Các gen sinh ung thƣ
 HER2
 Các nhân tố tăng
trƣởng
(e.g: EGF, PDGF, FGF)

 Thụ thể nhân tố tăng
trƣởng
 Các nhân tố sống sót
(e.g: Survivin, Bcl-2, Bcl-xl
 Gen Cyclin D1
 Thụ thể bẫy

Biểu hiện quá mức của:
 Enzyme Matrix
metalloproteases
 Enzyme Cylooxygenase-2
 Các phân tử kết dính
 Các chemokine
 Yếu tố hoại tử khối u
TNF


Tế bào
lành
Sự biến đổi
Tế bào
ung thƣ
Tăng trƣởng
Khối u
Khối u

Xâm lấn
CURCUMIN
9


      
trong cá  [12, 14].
in vitro

vú [15-17]-29, HCT-15) [18][16, 18,
19] (apoptosis) ào
[20][21, 22]
LoVo [23, 24]-cell và T-cell 
-60 [25-30][31]
[32, 33][19]
[34, 35][36]  

   


1.2.2.2 Hoạt tính kháng oxy hóa của curcumin
l

 

   
 
 khác nhau.
      . Peroxide hóa

  ng (ROS: reactive oxygene species      


             

2+
[39].
  g/ml (20 
10

acid .5%),

-tocopherol (84.6%) và trolox (95.6%) và 
% g/ml (BHA: butylate hydroxyanisole, BHT:
butylate hydroxytoluene - các    
m) [40]. Cvi
  in vitro  [41].  
Nghiên
 Srinivasan 

         
2+
    
thân oxy hóa (pro-oxidant)


Curcumin   Fe
2+
 Curcumin,

 
T
2+
- nm, 
     Fe

2+
         

-
tocopherol và trolox [40]. Các nhóm OH phenol
 (Hình 1.7) [40].

Hình 1.7. cho -Fe
2+

in vitro và
in vivo 
anion superoxide, H
2
O
2

-Tuba Ak 
        
2
O
2
       


-
2
O
2
cao