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

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


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)


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


(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


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

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

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


 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

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


9

25

2

50

10

200

3

25

11

200

4

200

12

200

5


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


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


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


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


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: