Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất alkyl hóa của curcumin

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI





NGUYỄN THỊ QUỲNH

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH
HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT ALKYL
HÓA CỦA CURCUMIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ





HÀ NỘI – 2015
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




NGUYỄN THỊ QUỲNH

TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH
HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT ALKYL
HÓA CỦA CURCUMIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:
1. Th.S. Phạm Thị Hiền
2. DS. Nguyễn Thị Hải Quỳnh
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược Hà Nội.


HÀ NỘI – 2015



LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.S.Phạm Thị Hiền và DS.
Nguyễn Thị Hải Quỳnh, những người đã trực tiếp hướng dẫn, cho tôi những lời
khuyên quý báu và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công Nghiệp Dược đặc
biệt là PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện, TS. Nguyễn Văn Hải, Th.S. Nguyễn Văn
Giang, và CN. Phan Tiến Thành của tổ môn Tổng hợp Hóa dược đã nhiệt tình
giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các
cán bộ Phòng Phân tích phổ - Viện Hóa học - Viện Công nghệ Sinh học - Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bộ môn Vi Sinh - Sinh học - Trường Đại học
Dược Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô trong trường, thư viện trường Đại học
Dược Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn!

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất đến bố mẹ và bạn bè - những
người luôn động viên, khích lệ tôi trong cuộc sống và học tập!

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Thị Quỳnh






MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1.

TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN 2

1.1.1.

Cấu trúc phân tử curcumin 2

1.1.2. Tính chất hóa lý 3

1.1.3. Phương pháp điều chế 6

1.1.4. Độ ổn định 7

1.1.5. Tác dụng sinh học của curcumin 9

1.2.

TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN CÁC DƯỢC CHẤT MỚI THÔNG QUA
VIỆC BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC PHÂN TỬ CURCUMIN. 10

1.3.

CÁC PHẢN ỨNG ALKYL HÓA CURCUMIN 13

1.3.1. Phương pháp alkyl hóa 13

1.3.2. Một số nghiên cứu bán tổng hợp dẫn chất alkyl hóa của curcumin đã
được thực hiện 13

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1.

NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT 15

2.2.

DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 16

2.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16

2.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17




2.4.1. Phân lập curcumin từ bột curcuminoid. 17

2.4.2. Tổng hợp hóa học 17

2.4.3. Kiểm tra độ tinh khiết 18

2.4.4. Xác định cấu trúc hóa học 18

2.4.5. Thử hoạt tính sinh học 18

Chương 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20

3.1. PHÂN LẬP CURCUMIN 20

3.2. TỔNG HỢP HÓA HỌC 21

3.1.1. Tổng hợp dẫn chất 4,4-dimethoxycarbonylmethyl-O,O’-
dimethoxycarbonylmethyl-curcumin 21

3.1.1.1. Tổng hợp methyl cloroacetat 21

3.1.1.2. Tổng hợp dẫn chất 4,4-dimethoxycarbonylmethyl-O,O’-
dimethoxycarbonylmethyl-curcumin (QH-1) 21

3.1.2. Tổng hợp dẫn chất 4,4-diethoxycarbonylmethyl-O,O’-
diethoxycarbonylmethyl-curcumin 25

3.1.2.1. Tổng hợp ethyl cloroacetat 25

3.1.2.2. Tổng hợp dẫn chất 4,4-diethoxycarbonylmethyl-O,O’-
diethoxycarbonylmethyl-curcumin (QH-2) 25

3.1.3. Tổng hợp dẫn chất (2-hydroxylethyl)-curcumin (QH-3) 28

3.1.4. Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học 30

3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 31

3.3.1. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-1 31

3.3.2. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-2 33

3.3.3. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-3 35

3.3. THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, CHỐNG NẤM 37




3.3.1. Tiến hành: 37

3.3.2. Kết quả thực nghiệm 38

3.4. BÀN LUẬN 38

3.4.1. Về tổng hợp hóa học 38

3.4.2. Về xác định cấu trúc 40

3.4.2.1. Về cấu trúc của QH-1 40

3.4.2.2. Về cấu trúc của QH-2 42

3.4.2.3. Về cấu trúc của QH-3 43

3.4.3. Về thử hoạt tính sinh học 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT
1
H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
(
1
H - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)
BDMC Bisdemethoxycurcumin
COX Cyclooxygenase
CTPT Công thức phân tử
DMC Demethoxycurcumin
DMF Dimethylformamid
đvC Đơn vị cacbon
EtOH Ethanol
h Giờ
H. pylori Helicobacter pylori
HIV Virus gây suy giảm miễn dịch ở người
(Human immunodeficiency virus)
HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao
(High-performance liquid chromatography)
H
pư
Hiệu suất phản ứng
IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
KL
sp
Khối lượng sản phẩm
LOX Lipoxygenase
MeOH Methanol
MS Phổ khối lượng (Mass spectrometry)

PMA phorbol myristate acetate
R
f
Hệ số lưu giữ (Retension factor)
SKLM Sắc ký lớp mỏng
t Thời gian
T°
nc
Nhiệt độ nóng chảy
LHRL Luteinizing Hormone Releasing Hormone




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2. 1. Danh mục các nguyên liệu – hóa chất 15

Bảng 2. 2. Danh mục các dụng cụ thiết bị 16

Bảng 3. 1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng 23

Bảng 3. 2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân đến hiệu suất phản ứng23

Bảng 3. 3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng 26

Bảng 3. 4. Kết quả khảo sát tỉ lệ ethylacetat:curcumin 27

Bảng 3. 5. Kết quả khảo sát tỉ lệ 2-cloroethanol : curcumin 29

Bảng 3. 6. Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học 30

Bảng 3. 7. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-1 31

Bảng 3. 8. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-1 32

Bảng 3. 9. Kết quả phân tích phổ
1
H-NMR (500 MHz, aceton-d
6
) của QH-1 32

Bảng 3. 10. Kết quả phân tích phổ IR (KBr)của QH-2 33

Bảng 3. 11. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-2 34

Bảng 3. 12. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl
3
) của QH-2 34

Bảng 3. 13. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-3 35

Bảng 3. 14. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-3 36

Bảng 3. 15. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CD
3
OD) của QH-3 36

Bảng 3. 16. Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, chống nấm 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1.Cấu trúc phân tử của curcumin 2

Hình 1. 2. Các đồng phân enol – ceton của curcumin 2

Hình 1. 3. Dạng hỗ biến ceton – enol của curcumin trong dung dịch 3

Hình 1. 4. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch 4

Hình 1. 5. Phản ứng của curcumin với gốc tự do 5

Hình 1. 6. Sơ đồ phản ứng khử curcumin thành tetrahydrocurcumin 5

Hình 1. 7. Phản ứng imin hóa β-diceton của curcumin 6

Hình 1. 8. Công thức cấu tạo của curcumin (A), demethoxycurcumin(B),
bisdemethoxycurcumin (C) 6

Hình 1. 9. Sơ đồ tổng hợp curcumin 7

Hình 1. 10. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm 8

Hình 1. 11. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng 8

Hình 1. 12. Khả năng sửa đổi cấu trúc của curcumin – sửa đổi chuỗi bên aryl (A),
sửa đổi chức diceton (B), sửa liên kết đôi (C), sửa chức hoạt động methylene (D),
tạo phức hợp kim loại – curcumin (E) 11

Hình 1. 13. Một số hợp chất bán tổng hợp từ curcumin 12

Hình 2. 1. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2-hydroxyethyl, methoxycarbonylmethyl và
ethoxycarbonylmethyl của curcumin 17

Hình 3. 1. Dạng hỗ biến ceton - enol của di-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin 43

1



ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây Nghệ vàng Curcuma longa L. thuộc họ gừng (Zingiberaceae), được
trồng nhiều ở những vùng khí hậu nóng ẩm như Trung Quốc, Ấn Độ,
Indonesia, Jamaica, Peru… và Việt Nam. Củ nghệ từ lâu đã được sử dụng rộng rãi
làm gia vị, chất bảo quản và chất tạo màu trong thực phẩm [23]. Bên cạnh đó, củ
nghệ còn được sử dụng trong y học cổ truyền để trị mụn nhọt, làm liền sẹo, giải độc
cơ thể, cân bằng tiêu hóa và chữa bệnh đau dạ dày Trong những thập kỷ gần đây,
rất nhiều các nghiên cứu đã được công bố về hoạt tính sinh học và dược học của củ
Nghệ vàng cũng như các thành phần chiết xuất từ củ nghệ, trong đó curcuminoid là
nhóm hoạt chất chính tạo nên các tác dụng sinh học quan trọng của củ nghệ. Hoạt
tính sinh học của curcumin rất đa dạng: chống oxy hóa, chống viêm, chống đái tháo
đường, ức chế phát triển khối u…[2]. Hiện nay curcumin được sử dụng như dược
chất trong nghiên cứu lâm sàng cho các bệnh nhân ung thư trực tràng, bệnh vảy
nến, [28]. Không những thế, các nghiên cứu cũng chỉ ra curcumin có độ an toàn
cao, không gây ra bất cứ tác dụng phụ nào, dung nạp tốt đối với cơ thể, không độc
đến liều 8g/ngày [21].
Với các ưu điểm trên, curcumin mang lại tiềm năng rất lớn trong việc phát
triển các hợp chất tương tự curcumin dùng làm thuốc. Nhiều tác giả đã thực hiện

việc biến đổi trong cấu trúc của curcumin như sửa đổi chuỗi bên aryl, chức diceton,
các liên kết đôi, thay đổi chức methylen hoạt động, tạo phức kim loại của curcumin.
Những nghiên cứu này đã đạt được một số thành công nhất định trong việc nâng
cao hoạt tính sinh học hoặc sinh khả dụng của curcumin [1], [10].
Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp và thử tác
dụng sinh học một số dẫn chất alkyl hóa của curcumin”. Mục tiêu của đề tài này
là:
1. Tổng hợp một số dẫn chất alkyl hóa của curcumin. Khảo sát 1 số yếu tố ảnh
hưởng đến phản ứng alkyl hóa.
2. Thử tác dụng kháng khuẩn và chống nấm của các dẫn chất tổng hợp được.
2



Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN
1.1.1. Cấu trúc phân tử curcumin
- Cấu trúc phân tử (Hình 1.1)

Hình 1. 1.Cấu trúc phân tử của curcumin
- Tên khoa học: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6-dien-
3,5-dion.
- Tên khác: Diferuloylmethan, curcumin I.
- CTPT: C
21
H
20
O
6
.

- Khối lượng phân tử: 368,39 đvC.

Hình 1. 2. Các đồng phân enol – ceton của curcumin
Curcumin và các dẫn chất là những β-diceton tồn tại ở dạng đồng phân hỗ biến:
cis – diceton hoặc trans– diceton và dạng enol (cis– enol) [20]. (Hình 1.2)
Trong dung dịch, curcumin và các dẫn chất tồn tại ở dạng cân bằng hỗ biến của
dạng diceton đối xứng và dạng ceton – enol được ổn định bằng liên kết hydro nội
phân tử. (Hình 1.3) [18].
3



MeO
HO
OMe
OH
O O
MeO
HO
OMe
OH
O
O
H

Hình 1. 3. Dạng hỗ biến ceton – enol của curcumin trong dung dịch
Trong dung dịch nước, ở pH acid và trung tính, curcumin tồn tại chủ yếu dưới
dạng diceton; ngược lại, ở pH > 8, dạng enol chiếm ưu thế hơn [9]. Tùy theo từng
dung môi thích hợp, có thể có trên 95% curcumin tồn tại ở dạng enol [18].
1.1.2. Tính chất hóa lý

a. Tính chất vật lý
 Dạng thù hình: Curcumin tồn tại dưới dạng bột vô định hình hoặc tinh thể
hình kim màu vàng cam. Theo các báo cáo của Samphui và cộng sự, tinh thể
curcumin có 3 dạng thù hình khác nhau tùy thuộc vào dung môi và tốc độ kết tinh
[20].
 Điểm chảy: 183
o
C [25].
 Sự hấp thụ ánh sáng:
- Các phân tử curcuminoid có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến, tạo ra màu
vàng. Tính chất hấp thụ ánh sáng của chúng gần giống nhau với cực đại hấp thụ
khác nhau rất ít: 429 nm đối với curcumin, 424 nm với demethoxycurcumin (DMC)
và 419 nm với bisdemethoxycurcumin (BDMC) [15].
- Chúng có khả năng phát huỳnh quang (520 nm) khi hấp thụ bức xạ tử ngoại có
bước sóng 350 nm [20].
b. Tính chất hóa học
 Sự điện ly theo pH:
Sự điện ly của curcumin trong khoảng pH = 1-11 đã được nghiên cứu bằng
phương pháp HPLC và cho kết quả như sau:
- Ở pH < 1, dung dịch nước của curcumin có màu đỏ và tồn tại ở dạng ion
H
4
A
+
.
- Ở khoảng pH = 1 – 7, curcumin rất ít tan trong nước. Ở khoảng pH này, dung
dịch nước của curcumin có màu vàng và tồn tại chủ yếu ở dạng trung tính H
3
A.
4

- Ở pH > 7,5, dung dịch có màu đỏ, curcumin tồn tại ở các dạng ion H
2
A
-
,
HA
2-
và A
3-
lần lượt tương ứng với các giá trị pka là 7,8; 8,5 và 9,0 (Hình 1.4) [18].
MeO
HO
OMe
OH
MeO
HO
OMe
OH
O
MeO
HO
OMe
O
MeO
O
OMe
O

O
MeO
HO
OMe
OH
H
4
A
+
OH OH
O
H
3
A
H
2
A
-
O
O
OH
O
HA
2
-
A
3-
O

Hình 1. 4. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch

 Phản ứng của nhóm hydroxyl trên vòng benzen
Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với vòng
benzen làm cho nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động hơn. Điều
này giải thích tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do của curcumin.
Ngoài ra, phản ứng với các gốc tự do còn liên quan đến sự chuyển nguyên tử hydro
của nhóm methylen ở carbon giữa mạch, làm giảm hay mất hoạt tính của các gốc
này. Hai hướng phản ứng này góp phần giải thích tính chống oxy hóa mạnh của
curcuminoid khi ứng dụng nó trong ngành dược (Hình 1.5).
5




Hình 1. 5. Phản ứng của curcumin với gốc tự do
 Phản ứng hydro hóa
Trong công thức cấu tạo của curcumin có chứa các hydrocarbon chưa no, do đó
có khả năng tham gia phản ứng cộng hợp 1 hoặc nhiều phân tử hydro khi có mặt
xúc tác kim loại hay oxyd kim loại (Ni, PtO
2
…) tạo thành các dẫn chất
dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin, thậm chí khử ceton. Các sản phẩm này cũng
là các chất chống oxy hóa (Hình 1.6).

Hình 1. 6. Sơ đồ phản ứng khử curcumin thành tetrahydrocurcumin
 Phản ứng imin hóa
Do có nhóm diceton nên curcumin phản ứng với các amin (Y-NH
2
) như
hydroxylamin (Y = -OH), hoặc phenylhydrazin (Y = C
6

H
5
-NH-) tạo sản phẩm lần
lượt là 3,5-bis(3-methoxy-4-hydroxystiryl)isoxazol và 3,5-bis(3-methoxy-4-
6



hydroxystiryl)-1-phenylpirazol. Các sản phẩm này đều có hoạt tính chống nấm và
chống oxy hóa tốt (Hình 1.7) [3].
MeO
HO
OMe
OH
O O
Y-NH
2
MeO
HO
OMe
OH
Y N

Hình 1. 7. Phản ứng imin hóa β-diceton của curcumin
 Phản ứng tạo phức
Curcuminoid có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại khác nhau: Mn
2+
,
Fe
2+

, Cu
2+
…Curcumin có khả năng cho đi một hay nhiều cặp electron tự do trên các
nguyên tử oxy của cấu trúc ceton – enol và chất nhận là các ion kim loại với lớp vỏ
electron còn trống. Do vậy, liên kết cộng hóa trị giữa curcuminoid và kim loại được
hình thành. Phức của kim loại và curcuminoid có nhiều màu sắc khác nhau.
1.1.3. Phương pháp điều chế
a. Chiết xuất từ củ nghệ
Curcuminoid là tên gọi chung của một nhóm dẫn xuất diarylheptan có trong
củ nghệ vàng Curcuma longa L., bao gồm curcumin, demethoxycurcumin (DMC),
bisdemethoxycurcumin (BDMC) và một ít cyclocurcumin. Chúng là những hợp
chất phenolic, các dẫn xuất đều khác nhau ở nhóm thế trên gốc phenyl (Hình 1.8).

Hình 1. 8. Công thức cấu tạo của curcumin (A), demethoxycurcumin(B),
bisdemethoxycurcumin (C)
7



Năm 1977, Nguyễn Khang (Đại học Dược Hà Nội) đã chiết từ bột củ nghệ,
thu được 0,76-1,1% curcumin I tinh khiết, độ chảy 182-183°C [4].
Một trong các phương pháp để chiết curcumin là chiết bằng siêu âm. Bột
nghệ được chiết bằng dung môi thích hợp thu sản phẩm thô và tinh chế bằng sắc ký
cột silicagel, thu được curcumin tinh khiết [6].
b. Tổng hợp toàn phần curcumin
Curcumin được tổng hợp bằng phương pháp hóa học lần đầu tiên vào năm
1913 bởi Lampe [26]. Phương pháp thông thường sử dụng để tổng hợp curcumin là
phương pháp đi từ valinin và aceton [11]. Sơ đồ phản ứng chung được trình bày
trong Hình 1.9.

Hình 1. 9. Sơ đồ tổng hợp curcumin
1.1.4. Độ ổn định
 Phân hủy trong môi trường kiềm:
Curcumin tương đối ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở
pH>7. Tonnesen và Karlsen (1985) đã nghiên cứu sự phân hủy của curcumin ở pH
= 7 – 10, sản phẩm phân hủy được xác định bằng phương pháp HPLC. Sản phẩm
phân hủy chính là acid ferulic và feruloylmethan, ngoài ra còn có các sản phẩm
ngưng tụ (Hình 1.10) [18].
8




Hình 1. 10. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm
 Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng:
Dưới tác dụng của ánh sáng, curcumin phân hủy thành vanillin, acid vanillic,
aldehyd ferulic, acid ferulic. Curcumin cũng không bền ngay cả khi có và không có
mặt của oxy. Khi có mặt oxy và ánh sáng, curcumin bị phân hủy tạo thành 4-
vinylguaialcol và vanillin (Hình 1.11) [18]. Trong điều kiện không có oxy,
curcumin có thể bị vòng hóa.

Hình 1. 11. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng
9



1.1.5. Tác dụng sinh học của curcumin
Curcumin đã được chứng minh có hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống
viêm, chống tăng sinh, ngăn ngừa ung thư, chống kí sinh trùng, chống sốt rét hiệu
quả. Các nghiên cứu trên động vật cho thấy curcumin có hiệu quả trên một số bệnh

như tiểu đường, béo phì, bệnh thần kinh, rối loạn tâm thần [2]. Dưới đây là một số
hoạt tính sinh học nổi bật của curcumin.
 Tác dụng chống oxy hóa
Các nghiên cứu đã chỉ ra khả năng chống oxy hóa của curcumin mạnh tương
đương với vitamin C, vitamin E và β-caroten. Tác dụng chống oxy hóa của
curcumin thông qua khả năng dọn các gốc tự do như anion superoxid (O
2-
) và gốc
tự do hydroxyl (OH
·
), từ đó ngăn cản sự peroxy hóa lipid [10].
 Tác dụng phòng và điều trị ung thư
Curcumin là chất hủy diệt tế bào ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế tự hủy
diệt từng phần các tế bào ác tính, có tác dụng kìm hãm tế bào ung thư ở cả ba giai
đoạn khởi phát, tiến triển và giai đoạn cuối [24]. Nhiều thử nghiệm lâm sàng đã
được thực hiện trên các tác động của curcumin trên các ung thư như ung thư đại
trực tràng (CRC), ung thư tuyến tụy, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, đa u tủy,
ung thư phổi…[15]. Một ưu điểm nổi bật của curcumin đó là tính an toàn cao.
Những thử nghiệm trên lâm sàng cho thấy không có giới hạn liều dùng độc tính khi
dùng liều tới 8 gam/ngày [7].
 Tác dụng chống viêm
Curcumin có khả năng ức chế một số lượng lớn các phân tử khác nhau liên quan
đến phản ứng viêm, bao gồm phospholipase, LOX, COX-2, leukotrien, thromboxan,
prostaglandin (PG)…Curcumin có tác dụng như một tác nhân kháng viêm bằng
cách ức chế sản xuất các cytokin tiền viêm trong PMA hay bạch cầu đơn nhân trong
máu ngoại vi và các đại thực bào phế nang [25]. Các thử nghiệm lâm sàng đã cho
thấy hiệu quả của curcumin trong việc điều trị bệnh viêm khớp do gout, viêm xương
khớp và viêm khớp dạng thấp [25].
 Tác dụng điều trị viêm loét dạ dày - tá tràng
10

Nghệ có tác dụng làm giảm tiết dịch vị và bảo vệ niêm mạc dạ dày - tá tràng;
tăng gastrin, secretin, bicarbonat, và bài tiết enzym tuyến tụy. Nghệ cũng đã được
chứng minh là ức chế hình thành loét, chống lại tác động của các yếu tố gây loét
như stress, rượu, một số thuốc như indomethacin, reserpin, làm tăng đáng kể chất
nhầy ở thành dạ dày của chuột [8].
Curcumin ức chế quá trình tạo kháng nguyên gây viêm và ngăn chặn sự phát
triển của vi khuẩn H. pylori. Điều đó cho thấy curcumin rất có tiềm năng trong điều
trị viêm loét dạ dày khởi phát từ H. pylori [8].
 Tác dụng khác
Các nghiên cứu in vitro đã chỉ ra rằng dịch chiết nghệ và curcumin có tác dụng
ức chế sự phát triển của một số loài vi khuẩn, trong đó điển hình là trực khuẩn lao
(Plasmodium falciparum), tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus), Salmonella
paratyphi, Microcus pyogenes, [6]. Curcumin còn có tiềm năng lớn trong việc điều
trị viêm gan B, viêm gan C, HIV [10].
Curcumin được sử dụng trong mỹ phẩm giúp nhanh lành vết thương, liền sẹo.
Có được tác dụng này là nhờ khả năng chống oxy hóa, dọn các gốc tự do gây viêm
loét. Kết hợp với khả năng kích thích tăng sinh tế bào của collagen, curcumin đã hỗ
trợ đáng kể trong quá trình điều trị vết thương ở mô [2].
Trong các nghiên cứu in vitro, curcumin được chứng minh là gián tiếp ảnh
hưởng tới bệnh Alzheimer thông qua 8 cơ chế khác nhau [10].
1.2. TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN CÁC DƯỢC CHẤT MỚI THÔNG QUA
VIỆC BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC PHÂN TỬ CURCUMIN.
Curcumin được biết đến với ưu điểm nổi bật về tác dụng sinh học cũng như
độ an toàn cao. Tuy nhiên, việc sử dụng curcumin qua đường uống để điều trị gặp
phải một số khó khăn như sinh khả dụng của curcumin rất thấp do độ tan kém, bị
chuyển hóa nhanh khi vào cơ thể, một số hoạt tính sinh học chưa có ý nghĩa lâm
sàng [10]. Gần đây, hướng tạo ra hợp chất mới từ khung curcuminoid có sẵn đã

11



nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Việc biến đổi trong cấu trúc của
curcumin bao gồm sửa đổi chuỗi bên aryl, chức diceton, các liên kết đôi, thay đổi
chức methylen hoạt động, tạo phức kim loại của curcumin (Hình 1.12) [7]. Những
nghiên cứu này đã đạt được một số thành công nhất định trong việc nâng cao hoạt
tính sinh học hoặc sinh khả dụng của curcumin. Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về
các dẫn chất bán tổng hợp từ curcuminoid.

Hình 1. 12. Khả năng sửa đổi cấu trúc của curcumin – sửa đổi chuỗi bên aryl (A),
sửa đổi chức diceton (B), sửa liên kết đôi (C), sửa chức hoạt động methylene (D),
tạo phức hợp kim loại – curcumin (E)
Fuchs và cộng sự đã thực hiện việc biến đổi trên chức –OH của chuỗi aryl và
đánh giá tác dụng của chúng chống lại dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt và ung
thư vú. Hợp chất 1, 2 được đánh giá là chất gây độc tế bào mạnh chống lại tế bào
ung thư tuyến tiền liệt thể phụ thuộc androgen cũng như thể không phụ thuộc
androgen. Các hợp chất này cũng ức chế dòng tế bào ung thư vú thể phụ thuộc
estrogen và không phụ thuộc estrogen [13].
Aggrwal và cộng sự đã tổng hợp phức [DLys6 ]-LHRH-curcumin (3) và
nghiên cứu tác dụng chống ung thư tuyến tụy trên cả in vivo và in vitro. Kết quả cho
thấy trên in vitro, [DLys6 ]-LHRH-curcumin ức chế sự tăng sinh tế bào ung thư một
cách phụ thuộc vào. So sánh tác dụng của curcumin và [DLys6 ]-LHRH-curcumin ở
các nồng độ như nhau cho thấy hoạt động của curcumin và [DLys6 ]-LHRH-
curcumin là tương đương. Trên in vivo, [DLys6]-LHRH-curcumin ngăn chặn sự
12

tăng trưởng của tế bào ung thư tuyến tụy ở chuột, làm giảm trọng lượng và khối
lượng khối u một một cách đáng kể so với curcumin [7].
Al-Hujaily đã tổng hợp và nghiên cứu tác dụng chống ung thư của hai chất
tương tự curcumin là (4) và (5), qua thực nghiệm cho thấy tác dụng chống ung thư
của (4) và (5) gấp 5 lần curcumin ở liều 40 mM. Bên cạnh đó các hợp chất này ổn
định trong máu và cho sinh khả dụng cao hơn curcumin khi nghiên cứu trên chuột
thí nghiệm [9].
Handler và cộng sự đã tổng hợp các chất tương tự curcumin trong đó hợp
chất (6), (7) đã được chứng minh có khả năng ức chế mạnh enzym COX-1 và COX-
2 [14]. Jankun và cộng sự đã thực hiện các nghiên cứu để xác định khả năng ức chế
vượt trội của các dẫn xuất curcumin tổng hợp so với curcumin. Hơn 75% các dẫn
xuất của curcumin đã đến được đích tác dụng, ức chế P-12-LOX, trong khi các
curcuminoid đã không thể tiếp cận được đích tác dụng và do đó không thể ức chế P-
12-LOX [19].

Hình 1. 13. Một số hợp chất bán tổng hợp từ curcumin

13



1.3. CÁC PHẢN ỨNG ALKYL HÓA CURCUMIN
1.3.1. Phương pháp alkyl hóa
a. O-alkyl hóa
Bao gồm các phản ứng alkyl hóa nhóm –OH alcol hoặc phenol, sản phẩm là
ether; nhóm –OH của acid carboxylic, sản phẩm là ester [5]. Curcumin là một hợp
chất diphenolic, để alkyl hóa sẽ sử dụng phản ứng tổng hợp ether (phản ứng
Williamson). Đây là một phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử SN
2
, trong đó một ion

alkoxid thay thế một halogen, sulfonyl hoặc một nhóm sulfat tùy thuộc vào tác nhân
alkyl hóa được sử dụng. Alkyl halogenid thường được sử dụng nhiều nhất [22].
b. C-alkyl hóa
C-alkyl hóa thường là phản ứng alkyl hóa các hợp chất chứa nhóm methylen
hoạt động (là các hợp chất có nguyên tử hydro gần các nhóm hút điện tử mạnh) [5].
Trong phân tử curcumin, C-4 thuộc cấu trúc ß-diceton nên 2 nguyên tử hydro ở vị
trí C-4 trở lên rất linh động, liên kết C-H ở đây dễ dàng bị cắt đứt. Chính vì vậy mà
vị trí C-4 trong phân tử curcumin có khả năng bị tấn công bởi các tác nhân alkyl
hóa, tạo ra dẫn chất C-alkyl hóa của curcumin.
1.3.2. Một số nghiên cứu bán tổng hợp dẫn chất alkyl hóa của curcumin đã
được thực hiện
a. Phản ứng tổng hợp diethyl-curcumin của Hemanta Chowdhury và cộng sự
(2000)
Sơ đồ phản ứng:

Phản ứng được tiến hành trong môi trường aceton khan có mặt kali carbonat,
sử dụng tác nhân ethylbromid, đun hồi lưu trong 24-48h [16]. Sau phản ứng, lọc và
cất loại dung môi, chiết cắn bằng dung môi hữu cơ. Pha hữu cơ được rửa sạch bằng
nước. Làm khan và bốc hơi dung môi thu được sản phẩm.
14



Hiệu suất phản ứng đạt 86,0%.
b. Phản ứng tổng hợp dẫn chất methoxycarbonylmethyl-curcumin của Hironori
Ohtsu và cộng sự (2002) [17]
Sơ đồ phản ứng:

Phản ứng được tiến hành trong môi trường aceton khan có mặt kali carbonat
và kali iodid, sử dụng tác nhân methyl cloroacetat, đun hồi lưu trong 24h. Sản phẩm

được tách ra bằng sắc ký cột, thu được mono-O-methoxycarbonylmethyl-curcumin
và di-O- methoxycarbonylmethyl-curcumin với hiệu suất đều là 20%.
c. Phản ứng tổng hợp dẫn chất hydroxyethyl curcumin của Changtam và cộng
sự (2010) [12].
Sơ đồ phản ứng:

Phản ứng được tiến hành trong môi trường aceton khan có mặt kali carbonat,
sử dụng tác nhân 2-bromoethanol, đun hồi lưu trong 5h. Sản phẩm được tách ra
bằng sắc ký cột, mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin và di-O-(2-hydroxyethyl)-
curcumin với hiệu suất lần lượt 47% là 32%.

15



Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT
Nguyên liệu ban đầu được sử dụng là bột curcuminoid chiết xuất từ củ nghệ
vàng tại Bộ môn Công nghiệp dược – Đại học Dược Hà Nội.
Các nguyên vật liệu và hóa chất khác đã sử dụng trong khóa luận được trình
bày trong Bảng 2.1:
Bảng 2. 1. Danh mục các nguyên liệu – hóa chất
STT
Tên hóa chất Xuất xứ
1 Acid-2-cloroacetic Trung Quốc
2
2-cloroethanol Đức
3
Acid sulfuric Trung Quốc
4 Kali iodid Trung Quốc

5
Kali carbonat Trung Quốc
6 Natri carbonat Trung Quốc
7
Natri sulfat Trung Quốc
8 Natri hydroxyd Đức
9 Acid hydrochloric Trung Quốc
10
Ethylacetat Trung Quốc
11
Dicloromethan Trung Quốc
12 Aceton Trung Quốc
13
Ethanol Trung Quốc
14 Methanol Trung Quốc
15
n-hexan Trung Quốc
16
Diethyl ether Trung Quốc
17
Nước cất Việt Nam

16



2.2. DỤNG CỤ - THIẾT BỊ
Các dụng cụ và thiết bị đã sử dụng trong khóa luận được trình bày trong Bảng 2.2
Bảng 2. 2. Danh mục các dụng cụ thiết bị
STT Thiết bị, dụng cụ Xuất xứ

1 Bản mỏng silicagel GF
254
Đức
2 Bếp bọc Hàn Quốc
3 Bộ lọc hút chân không Buchner Trung Quốc
4 Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S Thụy Sĩ
5 Đèn soi UV sắc ký CN6 Đức
6 Máy cấy quay chân không Buchi B480 Thụy Sĩ
7 Máy đo nhiệt động nóng chảy EZ-Melt Mỹ
8
Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-
NMR) Bruker AV-500
Mỹ
9 Máy đo phổ hồng ngoại GX-Perkin Elmer Mỹ
10 Máy đo phổ khối lượng 1100 Series LC/MSD Trap Mỹ
11 Máy khuấy từ có bộ phận gia nhiệt IKA Đức
12 Máy sấy đèn hồng ngoại Đức
13 Tủ sấy Memmert Đức
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Phân lập curcumin từ bột curcuminoid.
Tổng hợp một số dẫn chất alkyl hóa của curcumin thiên nhiên chiết từ củ
nghệ vàng và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng.
Sơ bộ kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm bằng SKLM với hệ dung môi
thích hợp và đo nhiệt độ nóng chảy.
Xác định cấu trúc các sản phẩm tổng hợp được bằng cách đo phổ hồng ngoại
(IR), phổ khối lượng (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (
1
H-NMR).