BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

NGUYỄN ĐÌNH QUÝ
MSV: 1101434

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO
MỘT SỐ DẪN CHẤT
HALOGENOETHYL HÓA CỦA
CURCUMIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2016


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
----------

NGUYỄN ĐÌNH QUÝ
MSV: 1101434

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
THỬ TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO
MỘT SỐ DẪN CHẤT
HALOGENOETHYL HÓA CỦA
CURCUMIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:

Do thời gian làm thực nghiệm cũng như kiến thức của bản thân còn hạn chế, nên
khóa luận không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của
các thầy cô, bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2016
Sinh viên
Nguyễn Đình Quý


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 .......................................................................................3
1.1.

TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN ...................................................................3

1.1.1. Cấu trúc phân tử curcumin ......................................................................3
1.1.2. Tính chất hóa lý .......................................................................................4
1.1.3. Phương pháp điều chế .............................................................................6
1.1.4. Độ ổn định ...............................................................................................7
1.1.5. Tác dụng sinh học của curcumin .............................................................8
1.2.

TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN CÁC DƯỢC CHẤT MỚI THÔNG QUA

2.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................16

2.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................16

2.4.1. Tổng hợp hóa học ..................................................................................17
2.4.2. Kiểm tra độ tinh khiết ............................................................................17
2.4.3. Xác định cấu trúc hóa học .....................................................................17
2.4.4. Thử hoạt tính sinh học ...........................................................................18
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................21
3.1

TỔNG HỢP HÓA HỌC...............................................................................21

3.1.1

Tổng hợp dẫn chất di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) ......................22

3.1.2

Tổng hợp dẫn chất di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) ....................24

3.2

XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC .............................................................................25

3.2.1. Xác định cấu trúc sản phẩm SP1 ...........................................................25


1

H - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton)
13

C-NMR

13

C - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon)
BDMC

Bisdemethoxycurcumin

COX

Cyclooxygenase

CTPT

Công thức phân tử

DMC

Demethoxycurcumin


MCF-7

Michigan Cancer Foundation-7
(Dòng tế bào ung thư vú)

MeOH

Methanol

MS

Mass spectrometry
(Phổ khối lượng)

Rf

Retension factor
(Hệ số lưu giữ)

đvC

Đơn vị cacbon

H%

Hiệu suất phản ứng

SKLM


Hình 1.6. Sơ đồ phản ứng khử curcumin thành tetrahydrocurcumin........................6
Hình 1.7. Phản ứng imin hóa β-diceton của curcumin..............................................6
Hình 1.8. Phức của curcumin và dẫn chất với kim loại ............................................6
Hình 1.9. Công thức cấu tạo của curcumin (A), demethoxycurcumin(B),
bisdemethoxycurcumin (C) .......................................................................7
Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp curcumin ..........................................................................7
Hình 1.11. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm .........................................8
Hình 1.12. Sự phân hủy curcumin dưới tác dụng của ánh sáng khi không có mặt O28
Hình 1.14. 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) ..............................................10
Hình 1.15. Phản ứng tổng hợp hydrazinocurcumin ..................................................11
Hình 1.16. Phản ứng tổng hợp hydrazinobenzoylcurcumin .....................................11
Hình 1.17. Dẫn chất thay đổi tại nhóm methylen hoạt động của curcumin ..............11
Hình 1.18. Một số dẫn chất thay đổi chuỗi gắn với aryl của curcumin ....................12
Hình 1.19. Sơ đồ tổng hợp diethyl-curcumin của Hemanta Chowdhury và cộng sự
.................................................................................................................13
Hình 1.20. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất methoxycarbonylmethyl-curcumin của Hironori
Ohtsu và cộng sự .....................................................................................13
Hình 1.21. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất hydroxyethyl curcumin ...................................13
Hình 1.22. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất ethoxycarbonylmethyl-curcumin .................... 14
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp dẫn halogenoethyl của curcumin ................................... 17


Hình 3.1. Sơ đồ quá trình bán tổng hợp dẫn chất halogenoethyl hóa của curcumin
.................................................................................................................21
Hình 3.2. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất di-O-(2-cloroethyl)-curcumin .........................22
Hình 3.3. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất di-O-(2-bromoethyl)-curcumin .......................24
Hình 3.4. Cơ chế phản ứng SN2 ..............................................................................30



2

Bên cạnh đó, nhiều dẫn chất dạng alkyl-halogen có hoạt tính chống ung rất tốt
điển hình là Melphalan, Clorambucil, Meclorethamin... với các biệt dược nổi tiếng
như Alkeran Sarcoclorin, Amboclorin, Mustargen... [8].
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng
hợp và thử tác dụng gây độc tế bào một số dẫn chất halogenoethyl hóa của
curcumin” với 2 mục tiêu là:
1. Tổng hợp một số dẫn chất halogenoethyl hóa của curcumin
2. Thử tác dụng gây độc tế bào của các dẫn chất tổng hợp được


3

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-3,5dion [36].
- Tên khác: Diferuloylmethan, curcumin I [36].
- Công thức phân tử: C21H20O6.
- Khối lượng phân tử: 368,39 đvC [36].

Hình 1.2. Các đồng phân enol - ceton của curcumin



5

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 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 [23] (Hình 1.4).
 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. Vì vậy
mà curcumin có tính acid và có khả năng phản ứng với các gốc tự do. Phản ứng với
các gốc tự do của curcumin còn liên quan đến sự di chuyển hydro của nhóm
methylen hoạt động (C-4). Nhờ 2 cơ chế trên mà curcumin có thể làm giảm hay làm
mất hoạt tính của các gốc này nên có tác dụng chống oxy hóa mạnh [34] (Hình 1.5).

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, PtO2…) tạo các dẫn chất dihydrocurcumin,
tetrahydrocurcumin, thậm chí khử ceton. Các sản phẩm này cũng là các chất chống
oxy hóa (Hình 1.6).


6


không đổi, thu được 0,76-1,1% curcumin I tinh khiết, độ chảy 182-183°C [6].
Một phương pháp khác để chiết tách curcumin là chiết bằng siêu âm. Bột nghệ
được chiết với dung môi thích hợp thu sản phẩm thô và tinh chế bằng sắc ký cột
silicagel, thu được curcumin tinh khiết [10].
1.1.3.3. Tổng hợp toàn phần curcumin
Phương pháp thông thường sử dụng để tổng hợp curcumin là phương pháp đi từ
valinin và aceton [16]. Sơ đồ phản ứng chung được trình bày trong Hình 1.10.

Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp curcumin
1.1.4. Độ ổn định
 Phân hủy trong môi trường kiềm:
Curcumin tương đối bền 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
và xác định sản phẩm phân hủy bằng phương pháp HPLC. Ban đầu sản phẩm phân
hủy là acid ferulic và feruloylmethan; sau đó feruloylmethan tiếp tục phân hủy
thành vanillin và aceton, acid ferulic phân hủy thành vinylguaiacol và CO2; ngoài ra
còn có các sản phẩm ngưng tụ [23] (Hình 1.11).


8

Sản phẩm ngưng tụ

Hình 1.11. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm
 Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng:
Curcumin kém bền với ánh sáng ngay cả khi có và không có mặt của O2. Khi có
mặt O2, curcumin bị phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic và acid
ferulic. Trong điều kiện không có O2, curcumin có thể bị vòng hóa [23] (Hình 1.12).

Hình 1.12. Sự phân hủy curcumin dưới tác dụng của ánh sáng khi không có mặt O2

 Tác dụng điều trị viêm loét dạ dày - tá tràng
Nghệ đã được chứng minh là có tác dụng làm giảm tiết dịch vị, làm tăng chất
nhầy ở thành dạ dày, ức chế sự hình thành loét và chống lại tác động của các yếu tố
gây loét như stress, rượu, thuốc reserpin... Do đó Nghệ có tác dụng bảo vệ niêm
mạc dạ dày - tá tràng. Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng curcumin có tác dụng
ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn H. pylori. [14]
 Tác dụng khác
Các nghiên cứu in vitro đã chỉ ra rằng dịch chiết nghệ và curcumin gây ức chế sự
phát triển của một số loài vi khuẩn, điển hình là trực khuẩn lao (Plasmodium
falciparum), tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus), Salmonella paratyphi, Microcus
pyogenes... [10]. Curcumin có tác dụng hạ cholessterol và triglycerid máu, ức chế
kết tập tiểu cầu, làm giảm tình trạng tắc ống dẫn mật đồng thời làm chậm và cải
thiện tình trạng tổn thương và xơ hóa tế bào gan... [3] [14]


10

1.2.

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

Mặc dù có nhiều ưu điểm nổi bật về tác dụng sinh học cũng như độ an toàn cao
nhưng việc sử dụng curcumin qua đường uống để điều trị gặp phải một số khó khăn
như sinh khả dụng rất thấp, bị chuyển hóa nhanh khi vào cơ thể và một số hoạt tính
chưa có ý nghĩa lâm sàng [15]. Có nhiều nghiên cứu biến đổi cấu trúc của curcumin
được tiến hành và đã đạt được những thành công nhất định với việc nâng cao hoạt
tính sinh học hay sinh khả dụng của curcumin. 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 [13] (Hình 1.13). Sau

Fuchs và cộng sự đã thực hiện việc biến đổi trên chức –OH của chuỗi aryl thu
được dẫn chất (1) và (2) (Hình 1.17) đồng thời đánh giá tác dụng của chúng trên
dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt và dòng tế bào ung thư vú. Kết quả cho thấy
chúng có tác dụng chống lại tế bào ung thư tuyến tiền liệt mạnh 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 [18].
Aggrwal và cộng sự đã tổng hợp phức [DLys6 ]-LHRH-curcumin (dẫn chất (3)
Hình 1.17) và nghiên cứu tác dụng chống ung thư tuyến tụy trên cả in vivo và in
vitro. Kết quả cho thấy [DLys6 ]-LHRH-curcumin ức chế sự tăng sinh tế bào ung


12

thư trên in vitro. Trên in vivo, [DLys6]-LHRH-curcumin ngăn chặn sự tăng sinh
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 [13].
Handler và cộng sự đã tổng hợp các chất tương tự curcumin trong đó hợp chất
(4), (5) (Hình 1.17) đã được chứng minh có khả năng ức chế mạnh enzym COX-1
và COX-2 [19].

Hình 1.17. Một số dẫn chất thay đổi chuỗi gắn với aryl của curcumin
1.3.

CÁC PHẢN ỨNG ALKYL HÓA CURCUMIN

1.3.1. Phương pháp alkyl hóa
1.3.1.1. 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) [7]. Curcumin là một hợp
chất diphenolic, để alkyl hóa curcumin cần sử dụng phản ứng tổng hợp ether (phản


Hình 1.20. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất hydroxyethyl curcumin


14

Phản ứng được tiến hành trong môi trường aceton khan có mặt K2CO3, sử dụng
tác nhân 2-bromoethanol, đun hồi lưu trong 5h. Sản phẩm được tách ra bằng sắc ký
cột, thu được mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin và di-O-(2-hydroxyethyl)curcumin với hiệu suất lần lượt 47% là 32%.
1.3.2.4. Phản ứng tổng hợp dẫn chất ethoxycarbonylmethyl-curcumin [5]

Hình 1.21. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất ethoxycarbonylmethyl-curcumin
Phản ứng được tiến hành trong môi trường aceton khan có mặt K2CO3 và KI, sử
dụng tác nhân ethyl cloroacetat, đun hồi lưu trong 14h. Sản phẩm được tách bằng
cách chiết với ethyl acetat và acid HCl 1M, và được tinh chế bằng cách kết tinh lại
trong EtOH 70o, thu được sản phẩm với hiệu suất là 60,57%.
1.4.

LỰA CHỌN HƯỚNG NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC
DỤNG SINH HỌC

Như đã nói trong phần đặt vấn đề, có rất nhiều hợp chất alkyl-halogen có tác
dụng gây ức chế sự nhân lên và làm ngừng sự phát triển của tế bào ung thư. Cơ chế
tác dụng của chúng là alkyl hóa đôi base nitơ của AND, làm rối loạn tổng hợp acid
nhân, dẫn đến làm ngừng sự phát triển và nhân lên của tế bào ung thư [8].
Nu−H +

Alkyl−Cl

→

STT

2.2.

Xuất xứ

1

1,2-dibromoethan

Mỹ

2

1,2-dicloroethan

Trung Quốc

3

Aceton

Trung Quốc

4

Cloroform

Trung Quốc


11

n-hexan

Trung Quốc

12

Natri hydroxyd

13

Natri sulfat

14

Nước cất

Merck
Trung Quốc
Việt Nam

DỤNG CỤ - THIẾT BỊ

Các dụng cụ, 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



5

Bộ lọc hút chân không

6

Cân kỹ thuật Sartorius BP 2001S

7

Cốc có mỏ 100mL, 250mL, 500mL

Đức

8

Đèn soi UV sắc ký

Đức

9

Đĩa petri

Trung Quốc

10

Đũa thủy tinh


Máy sấy đèn hồng ngoại

Đức

17

Nhiệt kế thủy ngân (0-200oC)

Trung Quốc

18

Ống đong 25mL, 50mL

Trung Quốc

19

Pipet chia vạch 1mL, 2mL, 5mL, 10mL

Đức

20

Sinh hàn hồi lưu

Đức

21