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

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.


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


3.3. 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

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

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

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
.

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

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

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+

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

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

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

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

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).