Nghiên cứu bán tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất curcumin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HẢI QUỲNH

NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN,
KHÁNG NẤM CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
CURCUMIN
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HẢI QUỲNH

NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP
VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN,
KHÁNG NẤM CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
CURCUMIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC

MÃ SỐ: 60720402
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Văn Hải
PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện

HÀ NỘI 2016


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn
Hải - giảng viên bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội và
PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện - trưởng Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại
học Dược Hà Nội - những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các anh chị kĩ thuật
viên của Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội - đã luôn giúp
đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi để hoàn thành đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể các thầy cô giáo
trường Đại học Dược Hà Nội đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá
trình học tập tại trường.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn là chỗ dựa tinh thần vững
chắc, là nguồn động viên to lớn đối với tôi trong cuộc sống cũng như trong quá
trình thực hiện đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên

Nguyễn Thị Hải Quỳnh

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ĐẶT VẤN ĐỀ
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CURCUMIN ......................................................... 3
1.1.1. Cấu trúc phân tử curcumin ................................................................................ 3
1.1.2. Tính chất hóa lý ................................................................................................. 3
1.1.3. Độ ổn định ......................................................................................................... 4
1.1.4. Sinh khả dụng của curcumin ............................................................................. 6
1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT CURCUMIN ............................ 7
1.2.1. Tác dụng chống oxy hóa ................................................................................... 7
1.2.2. Tác dụng kháng khuẩn, chống ký sinh trùng .................................................... 8
1.2.3. Tác dụng chống ung thư .................................................................................. 12
1.2.4. Tác dụng ức chế enzym integrase HIV–1 ....................................................... 13
1.2.5. Tác dụng chống viêm ...................................................................................... 14
1.3. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI HÓA HỌC CẢI THIỆN ĐỘ TAN
CỦA CURCUMIN .................................................................................................. 15
1.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HƢỚNG NGHIÊN CỨU ................................... 19
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 21
2.1. NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT ...................................................................... 21
2.2. DỤNG CỤ - THIẾT BỊ .................................................................................... 22
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................ 23
2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................... 23
2.4.1. Tổng hợp hóa học, tinh chế sản phẩm............................................................. 23
2.4.2. Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết ............................................................................ 25
2.4.3. Xác định cấu trúc hóa học ............................................................................... 25
2.4.4. Xác định độ tan ............................................................................................... 25

2.4.5. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm .......................................................... 26
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................. 28
3.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC .................................................................................. 28
3.1.1. Tổng hợp dẫn chất 4,4-dimethoxycarbonylmethyl-O,O’-dimethoxycarbonylmethyl-curcumin (QH-1) ......................................................................................... 28
3.1.2. Tổng hợp dẫn chất

4,4-diethoxycarbonylmethyl-O,O’-diethoxycarbonyl-

methyl-curcumin (QH-2) .......................................................................................... 29
3.1.3. Tổng hợp dẫn chất 4,4-bis(carboxymethyl)-O,O’-bis(carboxymethyl)curcumin (QH-4) ...................................................................................................... 29
3.1.4. Tổng hợp tetranatri 4,4-bis(carboxylatomethyl)-O,O’-bis(carboxylatomethyl)curcumin (QH-5) ...................................................................................................... 31
3.1.5. Tổng hợp di-O-(2-hydroxylethyl)-curcumin (QH-3) ..................................... 32
3.1.6. Tổng hợp di-O-acetyl curcumin (QH-6)......................................................... 34
3.1.7. Tổng hợp di-O- propionyl curcumin (QH-7).................................................. 35
3.1.8. Tổng hợp di-O-butyryl curcumin (QH-8)....................................................... 36
3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC .................................................................................. 36
3.2.1. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-1.................................................................. 36
3.2.2. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-2.................................................................. 38
3.2.3. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-3.................................................................. 40
3.2.4. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-4.................................................................. 41
3.2.5. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-5.................................................................. 44
3.2.6. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-6.................................................................. 46
3.2.7. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-7.................................................................. 47
3.2.8. Xác định cấu trúc sản phẩm QH-8.................................................................. 49
3.3. XÁC ĐỊNH ĐỘ TAN ....................................................................................... 51
3.4. THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM ............................... 52
3.4.1. Tiến hành ......................................................................................................... 52
3.4.2. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 53
3.5. BÀN LUẬN ....................................................................................................... 57

3.5.1. Về tổng hợp hóa học ....................................................................................... 57


3.5.1.1. Về bán tổng hợp QH-1 và QH-2 ................................................................. 57
3.5.1.2. Về phản ứng thủy phân tạo QH-4 và tạo muối natri QH-5 ......................... 58
3.5.1.3. Về phản ứng tổng hợp dẫn chất QH-3 ......................................................... 59
3.5.1.4. Về phản ứng tạo dẫn chất QH-6, QH-7, QH-8 ........................................... 59
3.5.2. Về xác định cấu trúc ........................................................................................ 59
3.5.2.1. Về cấu trúc của QH-1 và QH-2 ................................................................... 59
3.5.2.2. Về cấu trúc của QH-3 .................................................................................. 60
3.5.2.3. Về cấu trúc của QH-4 .................................................................................. 62
3.5.2.4. Về cấu trúc của QH-5 .................................................................................. 63
3.5.2.5. Về cấu trúc của QH-6, QH-7, QH-8 ........................................................... 64
3.5.3. Về xác định độ tan và hoạt tính sinh học ........................................................ 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 67
1. Kết luận ................................................................................................................. 67
2. Kiến nghị ............................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
AAPH

2,2-azobis(2-amidinopropan)

AR

Loại dùng cho phân tích
(Analytical grade)

1

H-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
(1H - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)

13

C-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13
(13C - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)

BDMC

Bisdemethoxycurcumin

COX

Cyclooxygenase

CTPT

Công thức phân tử

DMC

Demethoxycurcumin

DMF

Dimethylformamid

DMSO

Dimethyl sulfoxide

DPPH

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

đvC

Đơn vị cacbon

EC50

Nồng độ tác dụng 50% đối tượng thử
(Effective concentration)

eq.

Đương lượng
(Equivalent)

EtOH

Ethanol

h

Giờ

H. pylori

Helicobacter pylori

HHC

hexahydrocurcumin

HIV

Virus gây suy giảm miễn dịch ở người
(Human immunodeficiency virus)

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao
(High-performance liquid chromatography)

Hpư

Hiệu suất phản ứng


IC50

Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử

(Inhibitory concentration)

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)

LOX

Lipoxygenase

MC

Mẫu chuẩn

MeOH

Methanol

MS

Phổ khối lượng (Mass spectrometry)

OHC

octahydrocurcumin

PEG

polyethylenglycol

Rf

Hệ số lưu giữ (Retension factor)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

t

Thời gian

T°nc

Nhiệt độ nóng chảy

THC

Tetrahydrocurcumin

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hoạt tính kháng M.tuberculosis H37Ra của một số dẫn chất demethyl
hóa, alkyl hóa của curcuminoid ................................................................................. 9
Bảng 1.2. Hoạt tính ức chế Trypanosoma và Leishmania (EC50) của một số dẫn chất
curcuminoid trong nghiên cứu C. Changtam và cộng sự .......................................... 11

Bảng 1.3. Giá trị IC50 của các dẫn chất của Curcumin trong nghiên cứu của
Mazumder và cộng sự ............................................................................................... 14
Bảng 2.1. Nguyên vật liệu ........................................................................................ 22
Bảng 2.2. Danh mục thiết bị, dụng cụ thí nghiệm .................................................... 22
Bảng 2.3. Giống vi sinh vật kiểm định ..................................................................... 27
Bảng 3.1. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-1 .............................................. 37
Bảng 3.2. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-1 ................................ 37
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, aceton-d6) của QH-1.......... 38
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ IR (KBr)của QH-2 ............................................... 39
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-2 ................................ 39
Bảng 3.6. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) của QH-2 .............. 40
Bảng 3.7. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-3 .............................................. 40
Bảng 3.8. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-3 ................................ 41
Bảng 3.9. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CD3OD) của QH-3 ........... 41
Bảng 3.10. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-4 ............................................ 42
Bảng 3.11. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-4 .............................. 42
Bảng 3.12. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, aceton-d6) của QH-4........ 43
Bảng 3.13. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6) của QH-4 ..... 43
Bảng 3.14. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-5 ............................................ 44
Bảng 3.15. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-5 .............................. 44
Bảng 3.16. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500MHz, D2O) của QH-5................. 45
Bảng 3.17. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, D2O) của QH-5 .............. 45
Bảng 3.18. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-6 ............................................ 46
Bảng 3.19. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-6 .............................. 46


Bảng 3.20. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500MHz, MeOD) của QH-6............. 47
Bảng 3.21. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-7 ............................................ 48
Bảng 3.22. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-7 .............................. 48
Bảng 3.23. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500MHz, MeOD) của QH-7............. 49

Bảng 3.24. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của QH-8 ............................................ 50
Bảng 3.25. Kết quả phân tích phổ ESI-MS (MeOH) của QH-8 .............................. 50
Bảng 3.26. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500MHz, MeOD) của QH-8............. 51
Bảng 3.27. Kết quả xác định độ tan .......................................................................... 52
Bảng 3.28. Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ..................................... 54
Bảng 3.29. Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn của QH-3 ở các nồng độ 10, 50, 100,
170 µg/mL ................................................................................................................ 55
Bảng 3.30. Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn của QH-4 ở các nồng độ 10, 50, 100
µg/mL ........................................................................................................................ 56
Bảng 3.31. Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn QH-5 ở các nồng độ 10, 50, 100
µg/mL ........................................................................................................................ 57
Bảng 3.32. Tóm tắt kết quả xác định độ tan, logP và hoạt tính kháng khuẩn .......... 65


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của curcumin ................................................................ 3
Hình 1.2. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch .................................... 4
Hình 1.3. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm .......................................... 5
Hình 1.4. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng ............................ 6
Hình 1.5. Một số dẫn chất demethyl hóa, alkyl hóa của curcuminoid trong nghiên
cứu của C. Changtam và cộng sự ............................................................................... 8
Hình 1.6. Các dẫn chất demethyl hóa và alkyl hóa của curcuminoid trong nghiên
cứu của C. Changtam và cộng sự ............................................................................. 10
Hình 1.7. Một số dẫn chất của Curcumin được tổng hợp trong nghiên cứu của A.
Mazumder và cộng sự ............................................................................................... 13
Hình 1.8. Các vị trí biến đổi cấu trúc của curcumin ................................................. 15
Hình 1.9. Dẫn chất lai hóa O-β-glucosylcurcumin (34) ........................................... 16
Hình 1.10. Dẫn chất lai hóa O,O-di-β-glucosylcurcumin (35)................................. 16
Hình 1.11. Dẫn chất PVP-curcumin (36) ................................................................. 17
Hình 1.12. Các hợp chất lai hóa curcumin và polyethylenglycol của Pandey và cộng

sự ............................................................................................................................... 17
Hình 1.13. Các hợp chất lai hóa curcumin và polyethylenglycol của Safavy và
cộng sự ...................................................................................................................... 18
Hình 1.14. Các dẫn xuất lai hóa curcumin và acid amin .......................................... 18
Hình 1.15. Các hướng biến đổi cấu trúc curcumin được lựa chọn trong nghiên cứu19
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2-hydroxyethyl, methoxycarbonylmethyl và
ethoxycarbonylmethyl của curcumin ........................................................................ 23
Hình 2.2. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất carboxymethyl curcumin và muối natri ........... 24
Hình 2.3. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất O-acetyl, O-propionyl và O-butyryl của
curcumin .................................................................................................................... 24
Hình 3.1. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-1 ............................................................... 28
Hình 3.2. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-2 ............................................................... 29
Hình 3.3. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-4 từ QH-1 ................................................ 30


Hình 3.4. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-4 từ QH-2 ................................................ 31
Hình 3.5. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-5 ............................................................... 31
Hình 3.6. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-3 với tác nhân 2 - cloroethanol ................ 32
Hình 3.7. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-3 với tác nhân 2 - bromoethanol.............. 33
Hình 3.8. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-6 ............................................................... 34
Hình 3.9. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-7 ............................................................... 35
Hình 3.10. Sơ đồ phản ứng tổng hợp QH-8 ............................................................. 36
Hình 3.11. Dạng hỗ biến ceton-ceto-enol của QH-3 ............................................... 61
Hình 3.12. Cấu trúc enol với liên kết hydro nội phân tử của QH-6, QH-7, QH-8 . 64


ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ xa xưa, củ Nghệ đã được sử dụng phổ biến ở một số nước châu Á như một
thứ gia vị chính giúp điều hương, tạo mùi vị và màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm.
Không những thế, nghệ còn được biết đến như một loại thuốc quý dùng để trị mụn

nhọt, làm liền sẹo, làm lành vết thương,… và đặc biệt dùng để chữa các bệnh có
liên quan đến dạ dày. Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, người ta
đã phát hiện ra nhóm chất màu curcuminoid - nhóm hoạt chất chính tạo nên các tác
dụng sinh học quan trọng của củ nghệ. Các curcuminoid có trong củ Nghệ là
curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin; trong đó curcumin là thành
phần chủ yếu [4].
Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh curcumin có phổ hoạt tính rộng như
chống oxy hóa mạnh, kháng viêm, chống đái tháo đường, kháng virus, kháng khuẩn
và ức chế phát triển khối u... [3]. Hiện nay, curcumin được sử dụng như dược chất
trong nghiên cứu lâm sàng cho các bệnh nhân ung thư phổi, viêm khớp dạng thấp,
bệnh Alzheimer, ung thư trực tràng, bệnh vảy nến... [35]. Các nghiên cứu cũng chỉ
ra curcumin có độ an toàn cao, dung nạp tốt với cơ thể, không độc đến liều 8 g/kg
thể trọng [3,10].
Tuy nhiên, tác dụng điều trị của curcumin bị hạn chế đáng kể bởi sinh khả dụng
thấp khi dùng đường uống (1%) do hấp thu kém, chuyển hóa và đào thải nhanh khỏi
cơ thể. Một trong các yếu tố hóa - lý quan trọng ảnh hưởng đến điều này là tính tan
kém trong nước của curcumin [10,25,30]. Để tăng tính tan trong nước của
curcumin, nhiều nghiên cứu sử dụng các phương pháp tiếp cận vật lý như: tạo nhũ
tương nano dầu trong nước, tạo phức với β-cyclodextrin, hệ phân tán rắn, hoặc
methoxypoly(ethylenglycol)-palmitat. Hầu hết các phương pháp này đều chỉ ra
rằng, hoạt tính hệ thu được cao hơn so với curcumin ban đầu [25]. Tuy nhiên các
phương pháp trên không giải quyết một nhược điểm khác của curcumin là kém ổn
định với ánh sáng và dễ phân hủy trong môi trường kiềm mà nguyên nhân chủ yếu
là 2 nhóm -OH phenol trong phân tử.
Một cách tiếp cận khác là dùng phương pháp hóa học để cải thiện tính tan của

1


curcumin - tạo dẫn chất có khung curcumin và nhóm thân nước như: lai hóa

curcumin với acid amin, với các phân tử đường, hoặc polyme tan trong nước... [25].
Các phương pháp biến đổi hóa học này không chỉ tăng độ tan, cải thiện độ ổn định
của curcumin mà còn có thể tạo ra hợp chất có dược tính mới, nhiều trường hợp độc
tính giảm. Đây là hướng có nhiều triển vọng, nhiều dẫn chất curcumin thu hút sự
chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu thuốc hiện nay [33,34].
Từ thực tế nói trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu bán tổng
hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất curcumin” với 2
mục tiêu chính:
1. Tổng hợp một số dẫn chất curcumin.
2. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của một số dẫn chất tổng hợp
được.

2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CURCUMIN
1.1.1. Cấu trúc phân tử curcumin
Curcumin (curcumin I, diferuloylmethan) là hợp chất thiên nhiên được phân
lập từ củ nghệ (Curcuma longa L., họ gừng - Zingiberaceae), có tên khoa học là
(1E,6E)-1,7-bis(4’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion. Về mặt cấu
trúc, curcumin thuộc dãy diarylheptanoid chứa 1,3-diketon, trong đó mỗi nhóm
carbonyl liên hợp với nối đôi (xem hình 1.1) [32]:

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của curcumin
KLPT: 368,38 đvC

CTPT: C21H20O6.
1.1.2. Tính chất hóa lý

 Dạng thù hình: Curcumin tồn tại dưới dạng bột vô định hình hoặc tinh thể
hình kim màu vàng cam [17].
 Điểm chảy: 183oC [29].
 Sự hấp thụ ánh sáng: Curcumin có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến, tạo ra
màu vàng. Các cực đại hấp thụ ở trong các dung môi khác nhau dao động ở bước
sóng từ 408 nm (carbon tetraclorid) đến 430 nm (DMSO) [14,21].
Chúng có khả năng phát huỳnh quang (504 nm) khi bị kích thích bởi bước sóng 424
nm trong aceton [13].
 Tính tan: Curcumin thực tế không tan trong nước ở pH acid và trung tính
(<0,1 µg/mL [37]), tan được trong kiềm. Curcumin hòa tan được trong nước khi có
mặt các chất hoạt động bề mặt như: natri dodecylsulfat, cetylpyridin bromid,
gelatin, polysaccharid, polyethylenglycol, cyclodextrin [12]. Curcumin tan được
trong acid acetic, ethanol (20 mg/mL), methanol, aceton (1 mg/mL),
dimethylsulfoxid, dicloromethan, cloroform, ethyl acetat, ít tan trong n-hexan,
không tan trong ether [1,32].
3


 Sự điện ly theo pH:
- Ở pH < 1, dung dịch nước của curcumin có màu đỏ và tồn tại ở dạng ion
H4A+.
- 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 H3A.
- Ở pH > 7,5, dung dịch có màu đỏ, curcumin tồn tại ở các dạng ion H2A-,
HA2- và A3- lần lượt tương ứng với các giá trị pka là 7,8; 8,5 và 9,0 (Xem hình 1.2)
[12].

-

Hình 1.2. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch

 Về mặt hóa học curcumin chứa các nhóm chức -OH phenol, β-diceton, alken,

nhân thơm, vì vậy curcumin có các phản ứng hóa học đặc trưng của các nhóm chức
này: phản ứng hydro hóa, imin hóa, tạo phức với ion kim loại...[2,33].
1.1.3. Độ ổn định
Phân hủy trong môi trƣờng kiềm
Curcumin tương đối ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH
4


>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 1.3) [12].

Hình 1.3. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm
Phân hủy dƣới 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 4vinylguaialcol và vanillin (Hình 1.4) [12]. Trong điều kiện không có oxy, curcumin
có thể bị vòng hóa.

5


Hình 1.4. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng
1.1.4. Sinh khả dụng của curcumin
Sinh khả dụng của curcumin đã được nghiên cứu khá đầy đủ cả trên động vật và
người. Một nghiên cứu trên chuột của Salem M. và cộng sự [28] đã chứng minh
rằng khi curcumin được dùng đường uống cho chuột ở liều 500 mg/kg, nồng độ

đỉnh được phát hiện trong huyết tương là 1,8 ng/mL, trong khi curcumin tiêm tĩnh
mạch không cho thấy có dấu vết nào của thuốc trong huyết tương trong vòng 1 giờ.
Tiêm phúc mạc 0,1 g/kg ở chuột cho thấy nồng độ trong huyết tương là 2,25 mg/mL
sau 15 phút, với nồng độ 177,04; 26,06; 26,90 và 7,51 mg/mL tương ứng trong ruột,
lá lách, gan và thận. Tính chất dược động học của curcumin trên người đã được
nghiên cứu bởi Lao C. D. và cộng sự [16] . Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi dùng
curcumin đường uống với liều 0,50 - 8,00 g thì không phát hiện vết curcumin trong
huyết tương sau 1, 2, 4 h. Khi tăng liều lên đến 10,00 g, nồng độ curcumin trong
huyết tương lần lượt là 66, 91, 121 nM sau 1, 2, 4 h. Tương tự với liều 12,00 g,
nồng độ curcumin đo được là 81, 156, 139 nM. Một nghiên cứu khác chỉ ra rằng sau
khi uống curcumin với liều 8,00 g thì curcumin sẽ được hấp thu vào máu và đạt
đỉnh trong vòng 1 - 2 h, nồng độ đỉnh là 1,77 - 1,87 µM, nồng độ này nhỏ hơn rất
nhiều so với LC50 của curcumin (21±17 µM); mặt khác sự chuyển hóa curcumin ra
khỏi cơ thể cũng diễn ra một cách nhanh chóng [8]. Các nghiên cứu trên đều đưa
đến kết luận curcumin có sinh khả dụng thấp, điều này giải thích vì sao mặc dù
nhiều nhà khoa học đã khẳng định giá trị hữu ích của curcumin đối với sức khỏe
con người nhưng cho đến nay curcumin vẫn chưa có mặt một cách độc lập trong
danh mục dược chất chính thức của y học hiện đại.

6


1.2. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CURCUMIN VÀ DẪN CHẤT
Curcumin đã được chứng minh có hoạt tính sinh học rõ ràng, đa dạng, nổi bật
như tác dụng chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống viêm, chống tăng sinh tế bào,
ngăn ngừa ung thư.... Curcumin hiện đang được sử dụng trong hơn 100 nghiên cứu
lâm sàng để điều trị nhiều bệnh khác nhau như: ung thư phổi, trực tràng, viêm khớp
dạng thấp, bệnh Alzheimer, vảy nến... [10,26]. Dưới đây là một số hoạt tính sinh
học nổi bật của curcumin và dẫn chất.
1.2.1. Tác dụng chống oxy hóa

Năm 2007, P. Somparn và cộng sự đã nghiên cứu so sánh hoạt tính chống oxy
hóa của curcumin cùng các dẫn xuất của nó, bao gồm: dẫn xuất tự nhiên
demethoxycurcumin (DMC), bisdemethoxycurcumin (BDMC) và các dẫn xuất
hydro hóa của curcumin như tetrahydrocurcumin (THC),

hexahydrocurcumin

(HHC), octahydrocurcumin (OHC). Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa thông qua
khả năng dọn gốc tự do DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) và khả năng ức chế
AAPH (2,2-azobis(2-amidinopropan)dihydroclorid) - một tác nhân gây ra quá trình
peroxy hóa lipid. Nghiên cứu cho thấy THC thể hiện khả năng dọn gốc tự do DPPH
cao nhất với giá trị IC50 = 18,7 µM. Hoạt tính này giảm dần theo thứ tự: THC >
HHC = OHC > curcumin > DMC > BDMC. Đồng thời, THC cũng có khả năng ức
chế mạnh nhất đối với AAPH. Lý giải cho những điều này, các tác giả cho rằng
chính sự có mặt của nhóm methoxyphenyl và đặc biệt là sự hydro hóa hệ nối đôi
liên hợp trong mạch carbon trung tâm đã làm tăng hoạt tính của curcumin lên một
cách đáng kể [31].
Năm 2008, M. Majeed và cộng sự đã tiến hành tổng hợp tetrahydrocurcumin và
nghiên cứu trên in vitro so sánh tác dụng chống oxy hóa của tetrahydrocurcumin và
các curcuminoid. Nghiên cứu thực hiện trên tế bào hồng cầu thỏ và gan chuột, sử
dụng acid linoleic là chất nền trong hệ ethanol/nước, được phân tích bằng phương
pháp thiocyanat và phương pháp TBA. Kết quả cho thấy rằng tetrahydrocurcumin
có hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất trong tất cả các curcuminoid [18]. Giải thích
về cơ chế tác dụng và đặc tính chống oxy hóa mạnh hơn của THC so với curcumin,
các tác giả cho rằng THC là chất chuyển hóa chính của curcumin ở đường tiêu hóa.
7


Nhóm phenolic đóng vai trò dọn các gốc tự do trong giai đoạn đầu của quá trình
chống oxy hóa. Tuy nhiên, sự phân cắt liên kết C-C trong khung β-diceton cũng

được quan sát thấy trong quá trình này. Như vậy, nhóm β-diceton đóng vai trò dọn
các gốc tự do trong giai đoạn sau [18].
1.2.2. Tác dụng kháng khuẩn, chống ký sinh trùng
Năm 2010, C. Changtam và cộng sự đã tiến hành tổng hợp 55 dẫn chất từ các
curcuminoid lấy từ củ nghệ (curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin) [7], bao gồm các dẫn chất demethyl hóa; dẫn chất ether hóa nhóm -OH
của nhân thơm; dẫn chất acetat; dẫn chất dihydro, tetrahydro, octahydro; dẫn chất
isoxazol… Các dẫn chất đã được đánh giá tác dụng kháng khuẩn Mycobacterium
tuberculosis H37Ra. Công thức cấu tạo của một số dẫn chất demethyl hóa, alkyl
hóa được minh họa ở hình 1.5 và kết quả thử hoạt tính của các dẫn chất này được
trình bày ở bảng 1.1.

Hình 1.5. Một số dẫn chất demethyl hóa, alkyl hóa của curcuminoid trong nghiên cứu
của C. Changtam và cộng sự [7]

8


Bảng 1.1. Hoạt tính kháng M.tuberculosis H37Ra của một số dẫn chất demethyl hóa,
alkyl hóa của curcuminoid [7]
Chất

MIC (µg/mL)

Chất

MIC (µg/mL)

1

100

9

25

2

50

10

200

3

25

11

200

4

200

12

200

5

100

13

100

6

200

14

Không hoạt động

7

50

15

12.5

8

100

16

100

Kết quả cho thấy các dẫn chất demethyl hóa 4, 5, 6 đều có tác dụng kháng
M.tuberculosis, tuy nhiên tác dụng kém hơn so với curcuminoid ban đầu. Các nhà
nghiên cứu dự đoán rằng khi tăng nhóm phân cực gắn với nhân thơm đã làm giảm
tác dụng kháng M.tuberculosis. Các dẫn chất alkyl hóa đều có tác dụng kháng
M.tuberculosis, đáng chú ý là dẫn chất 9 ( mono-O-n-propylcurcumin ) và dẫn chất
15 (mono-O-n-pentylcurcumin ) có tác dụng mạnh hơn curcumin lần lượt 4 lần và 8
lần [7].
Tiếp tục nghiên cứu theo hướng đi từ các curcuminoid, C. Changtam và cộng sự
đã tổng hợp được 46 dẫn chất và 8 cặp chất với tỷ lệ 1:1 [6]. Các chất này được thử
hoạt tính chống ký sinh trùng Trypanosoma và Leishmania. Công thức cấu tạo của
một số dẫn chất demethyl hóa và alkyl hóa được trình bày trong hình 1.6:

9


Hình 1.6. Các dẫn chất demethyl hóa và alkyl hóa của curcuminoid trong nghiên cứu
của C. Changtam và cộng sự [6]
Kết quả thử hoạt tính ức chế Trypanosoma và Leishmania của các dẫn chất
được thể hiện trong bảng 1.2 :

10


Bảng 1.2 Hoạt tính ức chế Trypanosoma và Leishmania (EC50) của một số dẫn chất
curcuminoid trong nghiên cứu C. Changtam và cộng sự [6]
EC50(µM)

T. brucei

L. Major

L. mexicana

strain 247

promastigotes

amastigotes

1

2,5 ± 0,4

33 ± 4

16 ± 3

37 ± 6

2

4,6 ± 0,8

37 ± 1

27 ± 4

40 ± 5

3

7,7 ± 1,1

72 ± 3

63 ± 3

200 ± 40

4

0,87 ± 0,006

4,3 ± 0,5

3,2 ± 0,5

36 ± 4

5

1,8 ± 0,1

26 ± 0,1

12 ± 3

39 ± 7

6

0,65 ± 0,02

22 ± 2

21 ± 2

30 ± 3

7a

0,45 ± 0,07

2,8 ± 0,4

10 ± 1

200 ± 50

7b

1,7 ± 0,7

23 ± 3

38 ± 6

79 ± 8

7c

1,6 ± 0,4

23 ± 6

61 ± 3

690 ± 230

7d

8,9 ± 1,4

87 ± 5

32 ± 2

400 ± 0

10

1,3 ± 0,4

28 ± 2

34 ± 0,2

>500

12

1,8 ± 0,8

33 ± 8

37 ± 5

20 ± 1

13

2,4 ± 0,1

5,7 ± 0,7

12 ± 4

270 ± 130

14

1,6 ± 0,1

25 ± 9

>100

>500

17

1,4 ± 0,2

7,6 ± 0,7

21 ± 4

>500

18

1,2 ± 0,2

> 100

27 ± 0,8

>1000

19

1,9 ± 0,3

48 ± 9

27 ± 7

>500

20

2,9 ± 1,1

22 ± 4

30 ± 4

25 ± 3

21

0,7 ± 0,3

9,7 ± 1,5

32 ± 0,7

46 ± 3

Chất

HEK*

* HEK: tế bào phôi thận người

- Tác dụng ức chế T.brucei 427:
Kết quả nghiên cứu cho thấy trong 3 curcuminoid tự nhiên thì curcumin có tác
dụng kháng T.brucei 427 mạnh hơn 2 đến 3 lần so với hai chất còn lại. Các dẫn chất
demethyl hóa 4, 5, 6 đều có tác dụng ức chế mạnh hơn các curcuminoid, trong đó 4

có tác dụng mạnh hơn 2 lần so với curcumin, 6 có tác dụng mạnh hơn 7 lần so với 2

11


(bisdemethoxycurcumin). Trong các dẫn chất methyl hóa, chỉ có 7d là có tác dụng
yếu hơn, còn các dẫn chất 7a, 7b, 7c đều có tác dụng mạnh hơn curcuminoid ban
đầu, tuy nhiên nhìn chung các dẫn chất methyl hóa có tác dụng yếu hơn dẫn chất
demethyl hóa. Kết quả này đưa đến sự dự đoán rằng khi tăng nhóm phân cực trong
phân tử thì hoạt tính kháng T.brucei 427 cũng tăng lên [6].
Để đánh giá ảnh hưởng của nhóm alkyl tạo ether ở R2, R4, các dẫn chất từ 10
đến 21 được tổng hợp và thử hoạt tính. Kết quả cho thấy các dẫn chất này đều có tác
dụng mạnh hơn curcuminoid ban đầu [6].
- Tác dụng ức chế Lesishmania:
Hầu hết các dẫn chất demethyl hóa và methyl hóa đều có tác dụng mạnh hơn so
với curcuminoid ban đầu. Đặc biệt dẫn chất demethyl hóa 4 có hoạt tính ức chế
L.major và L.mexica với EC50 < 5µM. Ảnh hưởng của việc demethyl hóa hay alkyl
hóa có thể gây ra sự tăng hoặc giảm tác dụng so với curcuminoid ban đầu [6].
- Tác dụng trên HEK:
Để đánh giá tác dụng ức chế Trypanosoma và Leishmania là tác dụng gây độc
chung hay tác dụng ức chế riêng trên Trypanosoma và Leishmania, tác giả đã tiến
hành thử tác dụng ức chế HEK của các dẫn chất tổng hợp được. Kết quả cho thấy
giá trị EC50 khi thử trên HEK cao hơn nhiều so với khi thử trên Trypanosoma và
Leishmania [6].
1.2.3. Tác dụng chống ung thƣ
Năm 2012, M. K. Kim và cộng sự đã tiến hành tổng hợp dẫn chất chứa nhóm
acetoxy gắn vào C4 của curcuminoid với mục tiêu cải thiện độ tan trong nước so với
curcuminoid ban đầu [15]. Các dẫn chất acetoxy-curcuminoids (từ 23 đến 29) trong
nghiên cứu của M. K. Kim bao gồm:

12


Các dẫn chất được thử tác dụng chống ung thư trên ba dòng tế bào: tế bào ung
thư đại trực tràng (HCT116), tế bào ung thư tiền liệt tuyến (LNCap) và tế bào ung
thư biểu mô tế bào gan (Huh-7). Số lượng tế bào sống còn lại được xác định bằng
phương pháp thử nghiệm MTT muối tetrazolium. Kết quả nghiên cứu cho thấy các
dẫn chất từ 23 đến 26 đều có độ tan cao hơn so với các curcuminoid ban đầu, đồng
thời có tác dụng ức chế cả ba dòng tế bào ung thư tốt. Đáng chú ý là dẫn chất 26 với
giá trị EC50 khi thử trên ba dòng HCT116, LNCap, Huh-7 lần lượt là 16.9, 19.3,
21.1 (µM) thấp hơn 2,5 lần so với EC50 của curcumin. Kết quả này đưa được giải
thích là do dẫn chất 26 có chứa nhóm meta - methoxy gắn với vòng thơm và cấu
trúc catechol trong phân tử [15].
1.2.4. Tác dụng ức chế enzym integrase HIV-1
Năm 1997, A. Mazumder và cộng sự đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất của
curcumin và thử tác dụng ức chế enzym hợp nhất (integrase) của virus HIV - 1 [20].
Một số dẫn chất tổng hợp được liệt kê trong hình 1.7:

Hình 1.7. Một số dẫn chất của curcumin được tổng hợp trong nghiên cứu của
A. Mazumder và cộng sự
Kết quả đánh giá tác dụng ức chế enzym này (IC50) được trình bày trong bảng
1.3.

13