Tổng hợp và khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của một số dẫn chất Flavonoid

Nghiên cứu Y học

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019

TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT FLAVONOID
Trần Thành Đạo*, Vũ Thúy Tuyền*, Thái Khắc Minh*

TÓMTẮT
Mở đầu và mục tiêu: Gốc tự do đã được xem như là nguyên nhân của các bệnh lý thoái hóa như rối
loạn chức năng não, ung thư, suy giảm hệ thống miễn dịch. Flavonoid - một nhóm hợp chất lớn thường gặp
trong thực vật - có tác dụng sinh học đa dạng như kháng viêm, kháng dị ứng, chống ung thư và làm giảm
nguy cơ mắc các bệnh tim mạch; những hoạt tính sinh học này chủ yếu liên quan đến khả năng chống gốc
tự do của flavonoid. Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu: tổng hợp các dẫn chất flavonoid, xác định
hoạt chất chống oxy hóa và phân tích liên quan cấu trúc và tác dụng chống oxy hóa các chất thử nghiệm.
Đối tượng - Phương pháp nghiên cứu: Tổng cộng 213 hợp chất có khả năng trung hòa gốc tự do
được chọn lọc qua nhiều bài báo khoa học. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp đánh
bắt gốc tự do DPPH.
Kết quả: Từ kết quả thử nghiệm được cho thấy F1 (quercetin), F2 và F3 (luteolin) là 3 chất chống oxy
hóa có hoạt tính tốt, có thể so sánh gần tương đương với vitamin C và BHT (butylated hydroxytoluen). Khả
năng chống oxy hóa của các chalcon là thấp (F5, F6) hoặc gần như không có hoạt tính. Đối với curcumin
(F9), đây là chất có khả năng chống oxy hóa tốt hơn dẫn chất chalcon đã thử nghiệm.
Kết luận: Việc ứng dụng mô hình QSAR xây dựng được để dự đoán hoạt tính chống oxy hóa của các
dẫn chất giúp tạo nền tảng cho việc sàng lọc, thiết kế, lựa chọn tổng hợp và xác định hoạt tính chống oxy
hóa in vitro nhằm tìm ra các chất có hoạt tính chống oxy hóa tốt.
Từ khóa: gốc tự do, hoạt tính chống oxy hóa, flavonoid, QSAR

ABSTRACT
SYNTHESIS AND INVESTIGATION OF ANTIOXIDANT ACTIVITY OF FLAVONOIDS
Tran Thanh Dao, Vu Thuy Tuyen, Thai Khac Minh
* Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 2- 2019: 354 – 359

Background and objectives: Reactive oxygen species (ROS) have been implicated as a cause of degenerative
diseases such as brain dysfunction, cancer, immune system depletion. Flavonoids - a large group of common
compounds in plants - have diverse biological effects such as anti-inflammatory, anti-allergy, anti-cancer and
reduce the risk of cardiovascular disease. These biological activities are mainly related to the anti free radical
potential of flavonoids. This study was performed with the aims as follows: synthesis of flavonoid derivatives,
identification of antioxidant activity and analysis of structure-activity relationships.
Materials and methods: A total of 213 compounds with ability to neutralize free radicals were
collected form literatures. The antioxidant activity was assessed by DPPH radical scavenging.
Results: In vitro assays indicated that F1 (quercetin), F2 and F3 (luteolin) are three good antioxidants
and comparable to vitamin C and BHT (butylated hydroxytoluene). The antioxidant capacity of the chalcone
*

Khoa Dược, Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh
Tác giả liên lạc: PGS. TS. Thái Khắc Minh
ĐT: 0909680385

354

Email:

Chuyên Đề Dược


Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019

Nghiên cứu Y học

is quite low (F5, F6) or almost inactive. Curcumin (F9) is resulted in a better antioxidant activity than that
of tested chalcones.
Conclusion: The application of the QSAR models to predict the antioxidant activity of the derivatives

provides the basis for screening, design, selective synthesis and in vitro determination of antioxidant
activity to identify powerful antioxidant novels.
Key words: reactive oxygen species, antioxidant activity, flavonoids, QSAR

ĐẶT VẤNĐỀ
Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng
minh flavonoid có tác dụng sinh học đa
dạng như kháng viêm, kháng dị ứng, chống
ung thư và làm giảm nguy cơ mắc các bệnh
tim mạch; những hoạt tính sinh học này chủ
yếu liên quan đến khả năng chống gốc tự do

hoạt tính chống oxy hóa của một số dẫn
chất. Kết quả được kiểm tra bằng việc khảo
sát hoạt tính chống oxy hóa của một số dẫn
chất flavonoid tổng hợp theo phương đánh
bắt

gốc

tự

do

DPPH

(1,1-diphenyl-2-

picrylhydrazyl) của 5-7 dẫn chất flavonoid
tổng hợp.

của flavonoid(1-4). Từ đó, đã có nhiều đề tài

ĐỐITƯỢNG-PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU

nghiên cứu về liên quan cấu trúc và tác

Cơ sở dữ liệu

dụng chống oxy hóa của flavonoid (SAR),

Qua nhiều bài báo khoa học,chọn lọc
được 213 hợp chất có khả năng trung hòa
gốc tự do thuộc nhiều khung cấu trúc khác
nhau(1-16) Cấu trúc 2D của các chất được vẽ
bằng phần mềm ChemBioDraw Ultra 11.0.
Hoạt tính trung hòa gốc tự do (IC50 ) của các
hợp chất được đánh giá bằng phương pháp
đánh bắt gốc tự do DPPH gồm 123 chất.
Các cấu trúc hóa học với hoạt tính đánh bắt
gốc tự do DPPH được thu thập từ 9 bài
báo. Các nhóm cấu trúc chính và số lượng
các chất trong từng nhóm cấu trúc được xác
định trong Bảng 1. Giá trị hoạt tính chống
oxy hóa IC50 của nhóm chất nghiên cứu
nằm trong khoảng 2,95 – 2551,02 μM.
Trong cơ sở dữ liệu, chất có hoạt tính
chống oxy hóa tốt nhất là JMC-2006-254319 có IC50 = 2,95 μM thuộc cấu trúc
hexahydropyridoindol và yếu nhất là BKC2006-1537 (6,2',3'-Trimethoxyflavon) với
IC50 = 2551,02 μM thuộc nhóm cấu trúc

flavon. Giá trị hoạt tính IC50 (μM) đươc đổi
sang pIC50 = -logIC50 để sử dụng trong
nghiên cứu QSAR.

tuy nhiên có rất ít công trình nghiên cứu
liên quan cấu trúc và tác dụng chống oxy
hóa mang tính chất định lượng (QSAR) và
nếu có cũng chỉ xây dựng mô hình QSAR
trên một vài nhóm hợp chất của flavonoid
như flavon, flavonol hay flavanon với số
lượng hợp chất không nhiều(5,8-10,15). Chalcon,
một nhóm phụ của flavonoid và là dẫn chất
trung gian của quá trình sinh tổng hợp ra
các flavonoid khác. Trong thời gian gần đây
rất nhiều hợp chất chalcon được báo cáo là
có hoạt tính sinh học như tác dụng kháng
viêm, kháng khuẩn, kháng nấm, chống tăng
sinh tế bào ung thư, chống oxy hóa, trung
hòa các gốc tự do(7,15). Tuy nhiên khả năng
chống oxy hóa của chalcon còn chưa được
nghiên cứu nhiều. Trong nghiên cứu này,
mô hình dự đoán hoạt tính chống oxy hóa
của dẫn chất flavonoid được xây dựng và
ứng dụng trong việc dự đoán và thử nghiệm

Chuyên Đề Dược

355

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019

Nghiên cứu Y học

Bảng 1: Cơ sở dữ liệu các chất có hoạt tính chống oxy hóa xác định bằng phương pháp DPPH
Cấu trúc

Tên

Số chất Tài liệu tham
khảo

Tên

Số
chất

Tài liệu
tham khảo

Flavon

50

(9,12,14,16)

Dẫn xuất của
benzensulfonamid

13

(3)

Chalcon và
dẫn xuất

13

(3)

Dẫn xuất của 1,5benzothiazepin

3

(4)

Flavonol

26

(3,6,14,16)

Dẫn xuất của
hexahydropyridoindol

18

(11)

Catechin

2

(14)

Phương pháp đánh bắt gốc tự do DPPH
Hoạt tính chống oxy hóa của các chất trong
thư viện tổng hợp tại Bộ môn Hóa Dược được
tiến hành xác định theo phương pháp đánh
bắt gốc tự do DPPH(1-3) Phương pháp thử
nghiệm được tiến hành như sau :

Pha dung dịch DPPH mẹ
Cân 13 mg DPPH pha trong 100 mL
methanol (nồng độ 330 μM). Từ dung dịch mẹ,
pha các dung dịch DPPH nồng độ 33 μM để thử
nghiệm bằng cách pha loãng 10 lần (dùng 10 mL
dung dịch DPPH mẹ pha thành 100 mL).
Pha dung dịch thử
Từ các giá trị pIC50 dự đoán từ mô hình, suy
ra IC50 của các chất, sau đó lựa chọn các chất có
giá trị IC50 dự đoán nhỏ hơn 100 μM để thử
nghiệm. Pha 5 mẫu dung dịch thử với bình 1 có
nồng độ lớn nhất (gấp 4 lần giá trị IC50 dự đoán)
rồi từ bình 1, lần lượt pha loãng 2 lần được các
bình 2, 3, 4, 5. Trong đó, bình 3 là bình có nồng
độ trùng với giá trị IC50 dự đoán.
Thêm 10 mL dung dịch DPPH vào 5 ml
dung dịch thử tương ứng của 5 bình, làm
tương tự đối với mẫu chuẩn nhưng không sử

dụng dung dịch thử. Hỗn hợp được lắc đều và
để ổn định ở nhiệt độ phòng trong 30 phút.

Đo quang
Dùng dung dịch DPPH nồng độ 33 μM để
quét phổ, xác định bước sóng cực đại λmax =

356

Cấu trúc

515 nm. Đo độ hấp thu của các mẫu dung dịch
thử và chuẩn tại 515 nm. Phần trăm của hoạt
tính bắt giữ gốc tự do DPPH được tính bằng
công thức sau:
.

Giá trị IC50 được xác định bằng phép nội
suy từ đường biểu diễn phần trăm hoạt tính
bắt giữ các gốc tự do và nồng độ của mẫu thử.
Nếu phần trăm hoạt tính bắt giữ gốc tự do của
bình 5 > 50% thì pha loãng tiếp tục bình 5 và
làm tương tự cho đến khi có được 2 bình có
phần trăm hoạt tính bắt giữ gốc tự do < 50%
(để đảm bảo cho việc vẽ đường biểu diễn và
giá trị IC50 được xác định chính xác. Nếu phần
trăm hoạt tính bắt giữ gốc tự do của bình 1 <
50% thì tiến hành ngược lại.

KẾTQUẢ

Mô hình 2D-QSAR
Tổng cộng 123 chất được thu thập từ 9 bài
báo khoa học được sử dụng để xây dựng mô
hình 2D QSAR trên hoạt tính chống oxy hóa
bằng thuật toán bình phương tối thiểu từng
phần

(PLS)

trong

phần

mềm

MOE

(www.chemcomp.com) và kết quả được trình
bày ở Bảng 1. Sau khi lựa chọn từ 184 thông số
mô tả được tính toán từ MOE được 4 thông số
để xây dựng mô hình. Bốn thông số đó là

Chuyên Đề Dược


Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019

Nghiên cứu Y học

b_double [Số liên kết đôi (trừ liên kết đôi

đúng 95% của mô hình như trình bày ở Hình 1

trong nhân thơm)]; PEOE_VSA+1 [Diện tích bề

cho thấy tất cả các chất của tập ngoại đều nằm

mặt van der Waals có điện tích [0,05, 0,10)];

trong khoảng dự đoán đúng 95%. Kết quả

PEOE_VSA_PPOS [Diện tích bề mặt van der

phân tích và đánh giá cho thấy mô hình có khả

Waals phân cực dương, điện tích >

0,2];

năng dự đoán tốt các chất trong cơ sở dữ liệu

SMR_VSA6 [Tổng diện tích bề mặt van der

và có khả năng ứng dụng để dự đoán hoạt

Waals có độ khúc xạ trong vùng (0,485, 0,56]].

tính các chất tương đồng.
Bảng 2: Kết quả mô hình QSAR

Mô hình xây dựng được trên tập huấn
luyện gồm 100 chất có sai số nhỏ RMSE = 0,39
và R2 = 0,74; đánh giá chéo bỏ-1-ra LOO cho kết
quả tốt với kết quả giá trị Q2 = 0,72 và RMSE =
0,40. Phân tích trên tập kiểm tra gồm 25 dẫn
chất cho kết quả R2 = 0,85 và RMSE = 0,35.
Đồng thời, phân tích dựa vào khoảng dự đoán

Phương trình QSAR: pIC50 = + 4,10382 – 0,34413*
b_double – 0,00841* PEOE_VSA+1 + 0,02963*
PEOE_VSA_PPOS + 0,01869* SMR_VSA6
Giá trị
Tập huấn
Đánh giá Tập kiểm tra
luyện
chéo LOO
Số chất (n)
100
100
25
RMSE
0,39
0,40
0,35
2
2
R /Q
0,74
0,72
0,85

Hình 1: Đường thẳng tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa pIC50 thực nghiệm và dự đoán
Hoạt tính chống oxy hóa dự đoán và thực
nghiệm của các dẫn chất flavonoid

flavonoid có tại thư viện chất của Bộ môn Hóa

Mô hình QSAR được ứng dụng để dự đoán

oxy hóa in vitro theo phương pháp đánh bắt gốc

hoạt tính chống oxy hóa của các dẫn chất

Chuyên Đề Dược

Dược. Các chất được xác định hoạt tính chống
tự do DPPH và kết quả trình bày ở Bảng 3.

357


Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019

Nghiên cứu Y học

Bảng 3: Cấu trúc hóa học và hoạt tính chống oxy hóa thực tế - dự đoán từ mô hình QSAR
Tên

IC50 dự IC50 thực
đoán

nghiệm
(µM)
(µM)

Cấu trúc

Tên

Cấu trúc

IC50 dự đoán
(µM)

IC50 thực
nghiệm
(µM)

OH

F1
(Quercetin)

HO

O

OH

12,57

6,71

F7

191,55

> 500

F2

23,00

14,68

F8

121,34

> 513

F3
(luteolin)

59,23

45,65

F9
(Curcumin)

165,88

175,06

F4

56,13

>500

Vitamin C

7,35

5,86

BHT
(butylated
hydroxytolu
en)

58,33

74,58

OH
OH

O

F5

56,13

470,60

F6

21,70

418,82

BÀNLUẬN
Cấu trúc hóa học, giá trị hoạt tính chống
oxy hóa IC50 dự đoán và IC50 thực nghiệm 11
chất thử nghiệm được trình bày ở Bảng 3.
Trong các flavonoid (trừ chalcon), chỉ có 3 chất
là F1 (quercetin), F2 và F3 (luteolin) có IC50 dự
đoán nhỏ hơn 100 μM được lựa chọn và thử
nghiệm hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả thử
nghiệm được cho thấy F1, F2 và F3 là 3 chất
chống oxy hóa có hoạt tính tốt, có thể so sánh
gần tương đương với vitamin C và BHT
(butylated hydroxytoluen). Đối với các
chalcon có tại thư viện chất của Bộ môn, kết
quả dự đoán từ mô hình cho kết quả IC50 dự
đoán là nhỏ hơn 100 μM. Kết quả thực nghiệm
cho thấy khả năng chống oxy hóa của nhóm
này là thấp (F5, F6). Curcumin (F9) chứng
minh là chất có khả năng chống oxy hóa tốt

hơn dẫn chất chalcon đã thử nghiệm.
Kết quả cho thấy mô hình QSAR có khả
năng dự đoán tốt hoạt tính chống oxy hóa của
các chất flavonoid và kết quả của mô hình có

358

thể so sánh được các mô hình đã được công
bố(5,7-10) và có nhiều ưu điểm hơn như phổ hoạt
tính chống oxy hóa rộng và cơ sở dữ liệu lớn.
Mô hình QSAR được sử dụng để dự đoán khả
năng chống oxy hóa của các nhóm dẫn chất
flavon, flavonol, chalcon… Từ đó, lựa chọn
những chất có khả năng chống oxy hóa cao và
có trong thư viện chất ở Bộ môn Hóa Dược để
thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa đồng thời
đánh giá lại độ đúng của mô hình. Kết quả thử
nghiệm xác định được hai chất F1 (quercetin)
và F2 (thuộc nhóm cấu trúc flavonol) có khả
năng chống oxy hóa tốt, gần tương đương với
vitamin C và quercetin được nghiên cứu nhiều
về khả năng chống oxy hóa.

KẾTLUẬN
Việc ứng dụng mô hình QSAR xây dựng
được để dự đoán hoạt tính chống oxy hóa của
các dẫn chất giúp tạo nền tảng cho việc sàng
lọc, thiết kế, lựa chọn tổng hợp và xác định
hoạt tính chống oxy hóa in vitro nhằm tìm ra
các chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh.

Chuyên Đề Dược


Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019
Trong nghiên cứu này, F1 (quercetin), F2 và F3
(luteolin) được thử nghiệm và có hoạt tính
chống oxy hóa tốt, có thể so sánh gần tương
đương với vitamin C và BHT. Khả năng chống
oxy hóa của các chalcon là thấp (F5, F6) hoặc
gần như không có hoạt tính. Đối với curcumin
(F9), đây là chất có khả năng chống oxy hóa
tốt hơn dẫn chất chalcon đã thử nghiệm.
Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển
khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài
mã số 106-YS.05-2015.31.

8.

9.

10.

11.

12.

TAILIỆUTHAMKHẢO
1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Alexiou P, Demopoulos VJ (2010). A diverse series of
substituted benzenesulfonamides as aldose reductase
inhibitors with antioxidant activity: design, synthesis, and
in vitro activity. J Med Chem, 53: pp.7756-7766.
Ansari FL, Umbreen S, Hussain L, Makhoor T (2005).
Syntheses and Biological activities of chalcone and 1,5Benzothiazepine derivatives: Promising new free-radical
scavengers, and esterase, urease, and alpha-Glucosidase
inhibitors. Chem Biodiver, 2: pp.487-496.
Belsare DP, Pal SC, Kazi AA, Kankate RS, Vanjari SS
(2010). Evaluation of Antioxidant Activity of Chalcones
and Flavonoids. Inter J ChemTech Res, 2: pp.1080-1089.
Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt KV (2003).
Antioxidants, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation
Stress: a Review. Annals Botany, 91 : pp.179-194.
Farkas O, Jakus J, Héberger K (2004). Quantitative
Structure–Antioxidant Activity Relationships of Flavonoid
Compounds. Molecules, 9: pp.1079-1088.
Ishige K., Schubert D, Sagara Y (2001). Flavonoids protect

neuronal cells from oxidative stress by three distinct
mechanisms. Free Rad Biol Med, 30: pp.433-446.
Liao HR, Chang YS, Lin YC, Yang LL, Chou YM, Wang BC
(2006). QSAR Analysis of the Lipid Peroxidation Inhibitory
Activity with Structure and Energetics of 36 Flavonoids
Derivatives. J Chinese Chem Soc, 53 : pp.1251-1261.

Chuyên Đề Dược

13.

14.

15.

16.

Nghiên cứu Y học

Lien EJ, Ren S, Bui HH, Wang R (1999). Quantitative
structure-activity relationship analysis of phenolic
antioxidants. Free Rad Biol Med, 26: pp.285-294.
Lucić B, Amić D, Trinajstić N. (2008). Antioxidant QSAR
Modeling as Exemplified on Polyphenols. Methods Mol
Biol, 477: pp.207-18. 10
Maher P (2006). A comparison of the neurotrophic
activities of the flavonoid fisetin and some of its
derivatives. Free Radic Res, 40: pp.1105-11.
Phosrithong
N,

Samee
W,
Nunthanavanit
P,
Ungwitayatorn J (2012). In Vitro Antioxidant Activity
Study of Novel Chromone Derivatives. Chem Biol Drug Des,
79: pp.981-9
Park Y, Lee YU, Kim H, Lee YS, Yoon YA, Mun BH, Jeong
YH, An JH, Shim YH, Lim YH (2006). NMR Data of
Flavone Derivatives and Their Anti-oxidative Activities.
Bull Korean Chem Soc, 27(10) : pp.1537-1541.
Porcal W, Hernández P, González M, Ferreira A, OleaAzar C, Cerecetto H, Castro A (2008). Heteroarylnitrones
as drugs for neurodegenerative diseases: synthesis,
neuroprotective properties, and free radical scavenger
properties. J Med Chem, 51: pp.6150–6159.
Qin CX, Chen X, Hughes RA, Williams SJ, Woodman OL
(2008). Understanding the Cardioprotective Effects of
Flavonols: Discovery of Relaxant Flavonols without
Antioxidant Activity. J Med Chem, 51: pp.1874-1884.
Rackova L, Snirc V, Majekova M, Majek P, Stefek M (2006).
Free Radical Scavenging and Antioxidant Activities of
Substituted
Hexahydropyridoindoles.
Quantitative
Structure-Activity RelationshipS. J Med Chem, 49 : pp.25432548.
Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G (1996). Structureantioxidant activity relationships of flavonoids and
phenolic acid. Free Rad Biol Med, 20 : pp.933-956.

Ngày nhận bài báo:

18/10/2018

Ngày phản biện nhận xét bài báo:

01/11/2018

Ngày bài báo được đăng:

15/03/2019

359