Nghiên cứu bán tổng hợp một số dẫn chất curcumin nhằm cải thiện độ tan trong nước hướng ứng dụng trong dược phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT CURCUMIN NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ TAN TRONG NƯỚC HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT CURCUMIN NHẰM CẢI THIỆN ĐỘ TAN TRONG NƯỚC HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM & BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 62720402 Người hướng dẫn khoa học: GS TS Nguyễn Đình Luyện TS Nguyễn Văn Hải HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn GS TS Nguyễn Đình Luyện TS Nguyễn Văn Hải Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác NCS Phạm Thị Hiền LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc GS.TS Nguyễn Đình Luyện TS Nguyễn Văn Hải, hai người Thầy tận tình dìu dắt, bảo, hướng dẫn, giúp đỡ có động viên sâu sắc tơi để tơi có động lực hồn thành luận án Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến GS TS Nguyễn Ngọc Chiến, PGS TS Đinh Thị Thanh Hải tồn thể thầy giáo, đồng nghiệp Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại Học Dược Hà Nội hỗ trợ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn đến anh chị Quý quan: Viện Hóa học hợp chất tự nhiên, Viện Hóa học, Viện Cơng nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam, Khoa hóa học - Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ tơi cơng tác chun mơn q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Phịng chức năng, Bộ mơn Chun ngành Cơng nghệ Dược phẩm Bào chế thuốc Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ q trình học tập hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn đến học viên cao học, hệ sinh viên dược K65, K66, K67, K68, K69, K70, K71 làm việc để hoàn thành kết luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến chồng hai tôi, bố mẹ, người thân, bạn bè người động viên động lực giúp tơi phấn đấu để hồn thành luận án NCS Phạm Thị Hiền MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN .3 1.1.1 Cấu trúc hóa học tính chất curcumin .3 1.1.2 Độ ổn định curcumin 1.1.3 Tác dụng sinh học curcumin 1.1.4 Nghiên cứu dược động học curcumin 11 1.1.5 Sinh khả dụng curcumin .13 1.2 CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC CURCUMIN 14 1.2.1 Hướng nghiên cứu biến đổi chuỗi bên aryl .15 1.2.2 Hướng nghiên cứu biến đổi cầu nối β-dicetonheptadien 25 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC CẢI THIỆN ĐỘ TAN CỦA MỘT DƯỢC CHẤT 31 1.3.1 Phương pháp acyl hóa với anhydrid diacid .31 1.3.2 Phương pháp phosphat hóa .32 1.3.3 Phương pháp hydroxyethyl hóa 34 1.3.4 Phương pháp liên hợp với L-valin .35 1.3.5 Phương pháp sulfonat hóa 36 1.3.6 Phương pháp sulfat hóa .37 1.4 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 39 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .43 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .43 2.1.1 Nguyên vật liệu 43 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ .45 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 47 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 2.3.1 Phương pháp tổng hợp hóa học 47 2.3.2 Các phương pháp đánh giá độ tinh khiết dẫn chất .51 2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc dẫn chất 52 2.3.4 Phương pháp thử độ tan dẫn chất 52 2.3.5 Phương pháp đánh giá số đặc tính sinh dược học dẫn chất tiềm 53 2.3.6 Phương pháp đánh giá tác dụng sinh học dẫn chất 56 2.3.7 Phương pháp đánh giá hoạt tính chống viêm in vivo dẫn chất tiềm 60 2.3.8 Phương pháp đánh giá độc tính cấp dẫn chất tiềm 61 2.3.9 Phương pháp docking .62 2.3.10 Phương pháp dự đốn tính giống thuốc 63 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 64 3.1 BÁN TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT MỚI CỦA CURCUMIN HƯỚNG CẢI THIỆN ĐỘ TAN TRONG NƯỚC VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CÁC DẪN CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 64 3.1.1 Tổng hợp dẫn chất acid carboxylic curcumin tạo muối natri carboxylat 64 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất dinatri O,O′-bis(2-sulfonatoethyl)curcumin (PH5) 67 3.1.3 Tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-hydroxyethyl)curcumin (PH6) di-O(2-hydroxyethyl)curcumin (PH7) curcumin .69 3.1.4.Tổng hợp dẫn chất curcumin thông qua chất trung gian PH6 71 3.1.5.Tổng hợp dẫn chất curcumin thông qua chất trung gian PH7 77 3.1.6 Tóm tắt kết tổng hợp hóa học .83 3.1.7 Tóm tắt kết phân tích phổ dẫn chất 84 3.1.8 Đánh giá sơ độ tan dẫn chất 88 3.1.9 Đánh giá tác dụng sinh học dẫn chất 88 3.2 LỰA CHỌN, NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP DẪN CHẤT TIỀM NĂNG VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH SINH DƯỢC HỌC 92 3.2.1 Lựa chọn dẫn chất tiềm 92 3.2.2 Xây dựng quy trình tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin (PH6) 97 3.2.3 Xây dựng quy trình tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-(succinyloxy)ethyl)- curcumin (PH9) .107 3.2.4 Đánh giá số tiêu chất lượng dẫn chất mono-O-(2(succinyloxy)ethyl)curcumin (PH9) đề xuất tiêu chuẩn sở 113 3.2.5 Đánh giá số đặc tính sinh dược học dẫn chất mono-O-(2(succinyloxy)ethyl)curcumin (PH9) .115 3.3 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG VIÊM VÀ ĐỘC TÍNH CẤP TRÊN CHUỘT CỦA DẪN CHẤT MONO-O-(2-(SUCCINYLOXY)ETHYL)CURCUMIN (PH9) 117 3.3.1 Đánh giá hoạt tính kháng viêm tai chuột theo đường bơi ngồi da 117 3.3.2 Đánh giá độc tính cấp chuột 118 CHƯƠNG BÀN LUẬN .121 4.1 BÀN LUẬN VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC 121 4.1.1 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất acid carboxylic (PH3) muối carboxylat (PH4) 121 4.1.2 Bàn luận phản ứng tạo muối dinatri O,O′-bis(2-sulfonatoethyl)curcumin (PH5) .122 4.1.3 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất hydroxyethyl curcumin (PH6 PH7) 124 4.1.4 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất monoester glutarat (PH8) succinat (PH9 PH10) .126 4.1.5 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất diester glutarat (PH14) succinat (PH15) 127 4.1.6 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất phosphat PH11 PH12 129 4.1.7 Bàn luận phản ứng tạo dẫn chất sulfat PH13 .130 4.1.8 Bàn luận phản ứng tạo liên hợp PH16 .131 4.2 BÀN LUẬN VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CÁC DẪN CHẤT 133 4.2.1 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH1 PH2 133 4.2.2 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH3 134 4.2.3 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH4 136 4.2.4 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH5 137 4.2.5 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH6 138 4.2.6 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH7 139 4.2.7 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH8 141 4.2.8 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH9 142 4.2.9 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH10 .148 4.2.10 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH11 .149 4.2.11 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH12 .150 4.2.12 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH13 .152 4.2.13 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH14 .153 4.2.14 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH15 .154 4.2.15 Bàn luận cấu trúc dẫn chất PH16 .156 4.3 BÀN LUẬN VỀ HOẠT TÍNH SINH HỌC IN VITRO CỦA CÁC DẪN CHẤT .156 4.4 BÀN LUẬN VỀ DẪN CHẤT TIỀM NĂNG MONO-O-(2(SUCCINYLOXY)ETHYL)CURCUMIN (PH9) 159 4.4.1 Bàn luận xây dựng quy trình tổng hợp dẫn chất tiềm PH9 .159 4.4.2 Bàn luận đặc tính sinh dược học dẫn chất PH9 161 4.4.3 Bàn luận hoạt tính chống viêm độc tính cấp chuột dẫn chất tiềm PH9 .163 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 165 KẾT LUẬN 165 KIẾN NGHỊ 166 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .167 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu 13 C-NMR 10 11 12 13 14 15 16 Ac AR BDMC COSY CTCT CTPT DCC DCM DCU dd DDMC DEPT DMAP DMC 17 DMEM 18 19 20 21 22 23 24 25 26 DMF DMSO DPPH đvC EPP eq Et FBS H% 27 Hela 28 HEPES 29 HepG2 H-NMR Chú giải Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) Acetyl (CH3CO-) Hóa chất tiêu chuẩn phân tích (Analytical reagent) Bisdemethoxycurcumin (curcumin III) Phổ tương quan (Correlation spectroscopy) Công thức cấu tạo Công thức phân tử N,N′-Dicyclohexylcarbodiimid Dicloromethan N,N′-Dicyclohexylurea Dung dịch Di-O-Demethylcurcumin Phổ DEPT (distortionless enhancement by polarization transfer) 4-Dimethylaminopyridin Demethoxycurcumin (curcumin II) Môi trường nuôi cấy Dulbecco (Dulbecco′s Modified Eagle′s Medium) Dimethylformamid Dimethyl sulfoxid 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl Đơn vị carbon Ethyl phenylpropiolat Đương lượng (Equivalent) Ethyl (C2H5-) Huyết bào thai bò (Fetal bovine serum) Hiệu suất phản ứng (%) Dòng tế bào ung thư tử cung người (Human cervix carcinoma cell lines) Acid 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinethansulfonic Dòng tế bào ung thư gan người (Human hepatocellular carcinoma cell lines) 30 HIV 31 HL-60 32 HPLC 33 HMBC 34 HSQC 35 IC50 36 37 IPA IR 38 IUPAC 39 K562 40 41 42 43 44 45 KL LD100 LD50 L-NMMA logP LPS 46 MCF7 47 48 49 50 51 Me MS MTT OD PEG 52 PH1 53 PH2 Virus gây suy giảm miễn dịch người (Human immunodeficiency virus) Dòng tế bào ung thư bạch cầu người (Human leukemia cell lines) Sắc ký lỏng hiệu cao (High-performance liquid chromatography) Phổ tương quan đa liên kết dị nhân (Heteronuclear multiple bond correlation) Phổ tương quan đơn lượng tử dị nhân (Heteronuclear single quantum coherence) Nồng độ ức chế 50 % đối tượng thử (Inhibition concentration at 50 %) Isopropanol Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) Danh pháp Hóa học theo Liên minh Quốc tế Hóa học túy Hóa học ứng dụng (International Union of Pure and Applied Chemistry Nomenclature) Dòng tế bào ung thư bạch cầu cấp người (Human myelogenous leukemia cell lines) Khối lượng Liều thấp gây chết 100 % động vật thí nghiệm Liều gây chết 50 % động vật thí nghiệm NG-methyl-L-arginin acetat Hệ số phân bố dầu nước Lipopolysaccharid Các dòng tế bào ung thư vú người (Human breast carcinoma cell lines) Methyl (CH3-) Phổ khối lượng (Mass spectrometry) 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazoli bromid Mật độ quang học (Optical density) Polyethylen glycol Dimethyl 3,3-bis((E)-3-(3-methoxy-4-(2-methoxy-2oxoethoxy)phenyl)acryloyl)pentandioat (4,4,O,O′-tetra(methoxycarbonyl-methyl)curcumin) Diethyl 3,3-bis((E)-3-(4-(2-ethoxy-2-oxoethoxy)-3methoxyphenyl)acryloyl)pentandioat (4,4,O,O′-tetra(ethoxycarbonyl-methyl)curcumin)