Nghiên cứu bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin

Curcumin đã được nghiên cứu và chứng minh với các tác dụng dược lý như: chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng virus, chống ung thư, làm lành vết thương, làm liền sẹo,...[3], [9].

NGUYỄN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP TETRAHYDROCURCUMIN TỪ

CURCUMIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2014

NGUYỄN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP TETRAHYDROCURCUMIN TỪ

CURCUMIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

LỜI CẢM ƠN

Trước hết cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân

thành nhất đến thầy PGS.TS Nguyễn Đình Luyện - nguời đã trực tiếp hướng dẫn,

truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo mọi điều kiện giúp

đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Hải, ThS Nguyễn Văn Giang,

ThS Phạm Thị Hiền, DS Nguyễn Thị Phượng và CN Phan Tiến Thành cùng

các thầy giáo, cô giáo, các anh chị kĩ thuật viên của bộ môn Công nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Ban giám hiệu cùng toàn thể các thầy

cô giáo Trường Đại học Dược Hà Nội đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình học tập tại trường

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn là chỗ dựa vững chắc, là nguồn động viên to lớn đối với em trong cuộc sống và trong học tập

Do thời gian làm thực nghiệm cũng như kiến thức của bản thân còn có hạn, nên khóa luận không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót Em 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 13 tháng 5 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Vân

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương I: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN 3

1.1.1 Cấu trúc, tính chất 3

1.1.2 Tác dụng dược lý 7

1.2 TỔNG QUAN VỀ TETRAHYDROCURCUMIN 10

1.2.1 Cấu trúc, tính chất 10

1.2.2 Nguồn gốc tetrahydrocurcumin 11

1.2.3 Tác dụng dược lý 11

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BÁN TỔNG HỢP TETRAHYDROCURCUMIN 15

1.3.1 Phương pháp khử hóa với khí hydro có xúc tác 15

1.3.2 Phương pháp khử hóa với kẽm 17

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 NGUYÊN LIỆU 19

2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 20

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.4.1 Bán tổng hợp hóa học 21

2.4.2 Kiểm tra độ tinh khiết 22

2.4.3 Xác định cấu trúc 22

2.4.4 Thử tác dụng sinh học 22

Chương 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 23

3.1 BÁN TỔNG HỢP HÓA HỌC 23

3.1.1 Phản ứng khử hóa với tác nhân khử là khí hydro có xúc tác Pd/C 5% 23

3.1.2 Phản ứng khử với tác nhân là kẽm trong môi trường acid 26

3.1.3 Tóm tắt kết quả 30

3.2 KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT 31

3.3 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 32

3.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 32

3.3.2 Phổ khối lượng (MS) 32

3.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( 1 H-NMR) 33

3.4 THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 33

3.5 BÀN LUẬN 36

3.5.1 Về bán tổng hợp hóa học 36

3.5.2 Về xác định cấu trúc 38

3.5.2 Về tác dụng sinh học 40

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40

1 Kết luận 40

2 Kiến nghị 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT

APPH 2,2-azobis(2-amidinopropan)dihydroclorid

BDMC Bisdemethoxycurcumin

13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon

(13C - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) CTCT Công thức cấu tạo

HIV Virus gây suy giảm miễn dịch ở người

(Human immunodeficiency virus)

1H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

(1H - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao

(High-performance liquid chromatography)

Hpư Hiệu suất phản ứng

IC50 Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử

MS Phổ khối lượng (Mass spectrometry)

OD Mật độ quang (Optical density)OHC Octahydrocurcumin

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số công trình nghiên cứu bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ

curcumin 16

Bảng 2.1 Danh mục các nguyên liệu 19

Bảng 2.2 Danh mục các dụng cụ, thiết bị 20

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng bán tổng hơp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là H2/Pd(C) 25

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là H2/Pd(C) 26

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của acid đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là Zn/acid 28

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là Zn/HCl 29 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol kẽm/curcumin đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là Zn/HCl 30

Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của sản phẩm 32

Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ khổi lượng của sản phẩm 33

Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của sản phẩm 33

Bảng 3.9 Bố trí thí nghiệm đánh giá tác dụng dọn gốc tự do DPPH 34

Bảng 3.10 Bố trí thí nghiệm đánh giá tác dụng dọn gốc tự do SOD 35

Bảng 3.11 Tác dụng dọn gốc tự do DPPH ở nồng độ 300, 100, và 10 µg/ml và IC50 của mẫu thử 36

Bảng 3.12 Tác dụng dọn gốc tự do SOD ở nồng độ 300, 100, và 10 µg/ml và IC50 của mẫu thử 36

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của curcumin 3

Hình 1.2 Bột curcumin 3

Hình 1.3 Phản ứng amin hóa β-diceton của curcumin 4

Hình 1.4 Dạng hỗ biến ceto – enol của curcumin trong dung dịch 4

Hình 1.5 Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch 5

Hình 1.6 Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm 6

Hình 1.7 Công thức cấu tạo của tetrahydrocurcumin 10

Hình 1.8 Cơ chế chống oxy hóa của curcumin trong cơ thể sống 14

Hình 3.1 SKLM của THC trên hệ dung môi CH2Cl2: MeOH = 20:1 31

Hình 3.2 SKLM của THC trên hệ dung môi AcOEt: n-hexan = 7:3 31

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 nhọt, làm liền sẹo, làm lành vết thương,… và đặc biệt dùng để chữa các bệnh có liên quan đến dạ dày Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, người ta

đã phát hiện ra nhóm chất màu curcuminoid – tuy chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ nhưng là nhóm hoạt chất chính tạo nên các tác dụng sinh học quan trọng của củ nghệ

Trong những năm gần đây, cùng với xu hướng quay trở về sử dụng các sản phẩm từ thiên nhiên, việc phát triển những hoạt chất có nguồn gốc thảo dược ngày càng trở thành mối quan tâm lớn đối với ngành Dược Việt Nam Trong đó, nhóm

chất màu curcuminoid được chiết xuất từ thân rễ của cây Nghệ vàng (Curcuma

longa) đã thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học bởi các tác dụng sinh học

quan trọng Curcumin là thành phần chính được tìm thấy trong thân rễ cây Nghệ vàng, ngoài ra còn có các curcuminoid khác là demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin Curcumin đã được nghiên cứu và chứng minh với các tác dụng dược lý như: chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng virus, chống ung thư, làm lành vết thương, làm liền sẹo, [3], [9]

Mặc dù curcumin có nhiều tác dụng quan trọng, tuy nhiên lại có nhược điểm là khó tan trong nước, độ ổn định kém, bị chuyển hóa nhanh chóng khi sử dụng theo đường uống; do đó sinh khả dụng của curcumin thấp Mặt khác, curcumin lại có màu vàng và khó rửa sạch nên nhu cầu sử dụng curcumin bị hạn chế, đặc biệt trong

mỹ phẩm Với những hạn chế của curcumin thì việc sử dụng curcumin trong các chế phẩm dùng ngoài da và mỹ phẩm dần được thay thế bằng tetrahydrocurcumin, một chất được bán tổng hợp từ curcumin Tetrahydrocurcumin không có màu nên được sử dụng rộng rãi hơn, hơn nữa các nghiên cứu cũng cho thấy tetrahydrocurcumin có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và chống ung thư tốt hơn curcumin [17], [19], [25] Tetrahydrocurcumin được coi là chất chuyển hóa

cuối cùng của curcumin trong cơ thể, do đó nếu sử dụng tetrahydrocurcumin thay thế thì có thể khắc phục được nhược điểm sinh khả dụng kém của curcumin [19]

Để góp phần nghiên cứu tổng hợp nguyên liệu làm thuốc và làm phong phú

thêm các dẫn chất curcuminoid, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu bán tổng

hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin” với các mục tiêu sau:

1 Bán tổng hợp được tetrahydrocurcumin từ curcumin ở quy mô phòng thí nghiệm và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng

2 Thử tác dụng chống oxy hóa của dẫn chất bán tổng hợp được

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của curcumin

- Tên khoa học: 3,5-dion

(1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6-dien Tên khác: Diferuloylmethan

- Công thức phân tử: C21H20O6

- Khối lượng phân tử: 368,37 đvC [29]

b Tính chất vật lý

Dạng thù hình: Tinh thể hình kim hoặc bột

vô định hình màu vàng cam

Độ tan:

- Curcumin thực tế không tan trong nước ở pH

acid và trung tính, tan được trong kiềm Curcumin

hòa tan được trong nước khi có mặt các chất hoạt

động bề mặt như: natri dodecylsulfat, cetylpyridin

bromid, gelatin, polysaccharid, polyethylenglycol,

cyclodextrin [13]

Hình 1.2 Bột curcumin

- Curcumin tan được trong acid acetic, ethanol, methanol, aceton, dimethylsulfoxid, dicloromethan, cloroform, ethyl acetat, ít tan trong n-hexan, không tan trong ether [2], [29]

- Điểm chảy: 183oC [2], [29]

c Tính chất hóa học

Tính chất của nhóm polyphenol:

- Tan trong dung dịch kiềm

- Tác dụng với các tác nhân oxy hóa: nhóm –OH hoạt hóa nhân thơm, làm nhạy cảm đối với các tác nhân oxy hóa nên curcumin rất dễ bị oxy hóa [1]

- Tác dụng với dung dịch muối kim loại tạo phức chất có màu: với Fe3+ tạo phức màu xanh đen, với thiếc (Sn), kẽm (Zn), đồng (Cu), canxi (Ca), magnesi (Mg) tạo hợp chất có màu từ vàng cam đến nâu đen

Tính chất của nhóm diceton:

Trong môi trường acid acetic, curcumin dễ phản ứng với các amin (Y-NH2) như hydroxylamin (Y = -OH), hoặc phenylhydrazin (Y = C6H5-NH-) tạo sản phẩm lần lượt là 3,5-bis(3-methoxy-4-hydroxylstiryl)isoxazol và 3,5-bis(3-methoxy-4-hydroxylstiryl)-1-phenylpirazol Các sản phẩm này đều có hoạt tính kháng nấm và chống oxy hóa tốt [4]

Hình 1.3 Phản ứng amin hóa β-diceton của curcumin

Hiện tượng hỗ biến:

Curcumin và các dẫn chất tồn tại trong dung dịch ở dạng cân bằng hỗ biến của dạng diceton đối xứng và dạng ceto – enol được ổn định bằng liên kết hydro nội

Trong dung dịch nước, ở pH acid và trung tính, curcumin tồn tại chủ yếu dưới dạng diceton; ngược lại, ở pH > 8, dạng enol chiếm ưu thế hơn [29] Tùy theo từng dung môi thích hợp, có thể có trên 95% curcumin tồn tại ở dạng enol [13]

Ảnh hưởng của pH trong dung dịch nước:

Động học của phản ứng thủy phân curcumin trong dung dịch nước trong khoảng

pH = 1 – 11 đã được nghiên cứu bằng phương pháp HPLC

- 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 trongnước 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 (Hình 1.5) [13]

Độ ổn định:

Curcumin tương đối ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH>7 Các sản phẩm phân hủy curcumin ở pH = 7 – 10 được xác định bằng phương pháp HPLC Các sản phẩm tạo thành ban đầu là acid ferulic và feruloylmethan, ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ Sau đó feruloylmethan nhanh chóng bị chuyển màu (chủ yếu là từ vàng đến vàng nâu) rồi bị phân hủy thành vanillin và

aceton (Hình 1.6) [13]

Hình 1.6 Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm

Đặc biệt, curcumin không bền dưới tác dụng của ánh sáng, nhất là trong dung dịch Sau khi chiếu bức xạ quang học, các sản phẩm được xác định giống như các sản phẩm phân hủy là acid ferulic, acid vanillic và vanillin [13]

và liền sẹo,… [3], [9], [29]

Tác dụng chống oxy hóa:

Curcumin có tác dụng chống oxy hóa mạnh ở pH acid và trung tính Cơ chế hoạt động của nó bao gồm ức chế một số đường tín hiệu tế bào ở nhiều cấp độ, tác động lên các enzym màng tế bào như enzym cyclooxygenase và glutathion-S-transferase, điều biến miễn dịch, các tác động trên thành mạch và sự kết dính tế bào-tế bào [29] Peroxynitrit là chất trung gian có tính độc tế bào được tạo ra bởi phản ứng giữa anion superoxid (O2-) và oxyd nitơ (NO) Các curcuminoid, bao gồm curcumin (1), demethoxycurcumin (2) và bisdemethoxycurcumin (3), có tác dụng dọn gốc tự do

peroxynitrit Các hợp chất trên đã thể hiện hoạt tính dọn gốc tự do peroxynitrit với IC50 lần lượt là 4,0 ± 0,04; 6,4 ± 0,30 và 29,7 ± 1,29 µM [3]

Curcumin có tác dụng dọn các gốc tự do như anion superoxid (O2-) và gốc tự do hydroxyl (OH.), là các tác nhân gây ra sự peroxy hóa lipid [14] Trong các nghiên cứu sự bảo vệ quá trình peroxy hóa lipid, curcumin đã thể hiện sự ức chế mạnh (18-80%) tùy thuộc liều dùng [3]

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, curcumin có tác dụng chống oxy hóa mạnh, tương tự như vitamin C, vitamin E và β – caroten [9]

Tác dụng chống viêm:

Nghệ có tác dụng chống viêm mạnh Hoạt tính chống viêm của nghệ có thể là do

sự kết hợp của ba đặc tính sau:

- Thứ nhất, nghệ làm giảm sản xuất các chất gây viêm như histamin

- Thứ hai, nó làm tăng và kéo dài tác động của hormon tuyến thượng thận - cortisol, một chất có tác dụng chống viêm tự nhiên trong cơ thể

- Thứ ba, nghệ giúp cải thiện tuần hoàn, do đó các chất độc dễ bị loại khỏi các khớp nhỏ - nơi các chất thải của tế bào và các chất gây viêm thường tích tụ [9] Nghiên cứu của Nita Chainani-Wu và cộng sự đã khẳng định curcumin có khả năng ức chế một số lượng lớn các phân tử khác nhau liên quan đến phản ứng viêm, bao gồm phospholipase, lipooxygenase, cyclooxygenase 2, leukotrien, thromboxan, prostaglandin, nitrơ oxid, collagenase, elastase, hyaluronidase, monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), protein cảm ứng interferon, yếu tố hoại tử khối

u (TNF), và interleukin-12 (IL-12) [33]

Tác dụng phòng và điều trị ung thư:

Các nghiên cứu trên động vật cũng như các nghiên cứu in vitro sử dụng các

dòng tế bào của người đã chứng minh rằng, curcumin có khả năng ức chế sinh ung thư ở ba giai đoạn: Khởi phát u, hình thành mạch và phát triển khối u Nghệ và curcumin cũng có khả năng ức chế hoạt động của một số chất gây đột biến phổ biến

và chất gây ung thư trong nhiều loại tế bào trong cả in vivo và in vitro Những tác

động chống ung thư của curcumin có thể là do khả năng chống oxy hóa và dọn gốc

tự do, cũng như khả năng làm tăng gián tiếp nồng độ glutathion, do đó giúp giải độc gan và ức chế hình thành nitrosamin [9]

Curcumin là chất gây độc tế bào vào loại mạnh nhất theo cơ chế diệt các tế bào

ác tính, vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành tế bào ung thư mới mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành tính Trong khi đó, nhiều thuốc khi diệt tế bào ác tính cũng diệt luôn tế bào lành tính, làm cơ thể suy kiệt Những thử nghiệm trên lâm sàng cho thấy không có giới hạn liều dùng độc tính khi dùng liều tới 10 gam/ngày Do đó, curcumin hiện nay được nghiên cứu sử dụng phổ biến trong các chế phẩm ngăn chặn sự khởi phát, phát triển và di căn của khối u [5]

Tác dụng bảo vệ dạ dày, chống loét dạ dày - tá tràng:

Nghệ đã được chứng minh 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 [9]

Helicobacter pylori là vi khuẩn gây viêm loét trên tế bào biểu mô thành dạ dày

Tế bào biểu mô nhiễm vi khuẩn này dẫn tới sự hoạt hóa yếu tố sao chép kappaB, gây cảm ứng các gen cytokin/chemokin - là các gen kích thích gây viêm,

và đáp ứng gen động tế bào (sự phát tán tế bào) Curcumin ức chế sự hoạt hóa kappaB và sự phát tán tế bào, do đó hạn chế quá trình tạo kháng nguyên gây viêm

NF-và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn Điều đó cho thấy curcumin rất có tiềm

năng trong điều trị viêm loét dạ dày khởi phát từ Helicobacter pylori [3], [9]

Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, làm lành vết thương và liền sẹo:

Các nghiên cứu in vitro đã chứng minh 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, [9], [20] Dịch chiết ethanol của nghệ có tác dụng

chống lại Entamoeba histolytica [20]

Dịch chiết nghệ và curcumin có tác dụng ức chế in vitro việc sản xuất các độc tố aflatoxin từ nấm mốc (Aspergillus parasiticus) Ảnh hưởng của dịch chiết nghệ và

curcumin trên aflatoxin gây ra tổn thương gan đã được nghiên cứu trên vịt Aflatoxin làm giảm trọng lượng cơ thể và số lượng bạch cầu, đồng thời làm tăng nồng độ enzym glutamat pyruvat transaminase trong huyết thanh Cho vịt (đã phơi nhiễm với aflatoxin) ăn dịch chiết nghệ và curcumin, kết quả cho thấy đã ngăn chặn được việc giảm trọng lượng cơ thể và số lượng bạch cầu, hoạt tính của glutamat pyruvat transaminase cũng trở về bình thường [20]

Chiếu xạ làm chậm sự co hẹp và thời gian làm lành vết thương ở chuột nhắt Điều trị với curcumin, tùy thuộc liều dùng, làm tăng sự co hẹp so với nhóm chứng Quá trình làm lành vết thương là do sự giải phóng chậm các chất chống oxy hóa và

sự hỗ trợ tái tạo mô của collagen Một số nghiên cứu tạo liên kết giữa curcumin với collagen cho thấy: Hoạt tính chống oxy hóa của curcumin có hiệu quả trong việc 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 [3]

Các tác dụng khác:

Curcumin từ nghệ vàng có tác dụng kháng virus, có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C Đặc biệt, curcumin đã được nghiên cứu về tác dụng ức chế integrase HIV-1, ức chế protease HIV-1 và HIV-2 để triển khai các chất chống HIV, “chặt đứt” một trong tám mắt xích của quá trình nhiễm HIV [28]

Dịch chiết nghệ có tác dụng làm giảm cholesterol và triglycerid, giảm tính nhạy cảm của LDL đối với sự peroxy hóa lipid và ức chế kết tập tiểu cầu Những tác dụng này được ghi nhận ngay cả ở liều thấp curcumin [3], [9]

Curcumin làm giảm đáng kể tổn thương gan cấp tính ở chuột thí nghiệm so với đối chứng Curcumin có tác dụng bảo vệ gan, dự phòng nhiễm độc gan cấp do paracetamol gây ra, tăng cường chức năng bài tiết dịch mật [7] Curcumin có khả năng làm co ngắn túi mật, tăng co bóp túi mật, kích thích bài tiết mật và tăng khả năng hòa tan của mật, do đó có thể giúp ích cho việc dự phòng và điều trị sỏi mật [3], [9]

Curcumin có thể liên kết với các kim loại nặng như cadimium và chì, do đó làm giảm độc tính của các kim loại nặng, bảo vệ tế bào não Curcumin cũng tăng cường khả năng miễn dịch, [9]

Hình 1.7 Công thức cấu tạo của tetrahydrocurcumin

- Tên khoa học: 1,7-Bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)heptan-3,5-dion

- Tên khác: Tetrahydrodiferuloylmethan

- Công thức phân tử: C21H24O6

- Khối lượng phân tử: 372,2 đvC

- Bột kết tinh màu trắng, không mùi, không vị

- Độ tan: tan trong aceton, ethanol, DMSO, DMF Tan nhẹ trong nước nóng

1.2.2 Nguồn gốc tetrahydrocurcumin

THC có thể được phân lập trực tiếp từ nghệ Byeoung-Soo Park và cộng sự đã tiến hành phân lập THC và các curcuminoid khác từ củ nghệ khô bằng phương pháp sắc ký cột silica gel Từ 5 kg bột nghệ khô thu được 38mg THC, 380mg curcumin, 79mg demethoxycurcumin và 71mg bisdemethoxycurcumin [23]

Các nghiên cứu cho thấy, trong cơ thể, tetrahydrocurcumin, hexahydrocurcumin,

và octahydrocurcumin là những chất chuyển hóa của curcumin ở đường tiêu hóa [12], [15] Hexahydrocurcumin được tìm thấy ở mô gan cả chuột cái và chuột đực, trong khi đó ở chuột đực hình thành octahydrocurcumin nhiều hơn là THC, còn ở chuột cái, THC lại được hình thành nhiều hơn so với octahydrocurcumin [12] THC cũng có thể được bán tổng hợp từ curcumin bằng phản ứng khử hóa với các tác nhân khử khác nhau Nhiều tác giả đã bán tổng hợp được THC từ curcumin bằng phản ứng hydrogen hóa với sự có mặt của chất xúc tác

1.2.3 Tác dụng dược lý

Tác dụng chống viêm:

Curcumin và 4 dẫn xuất tổng hợp được nghiên cứu đánh giá tác dụng chống viêm trong mô hình gây phù chân chuột bằng carragenin và mô hình gây viêm u hạt

bằng dầu hạt bông trên chuột cống Hoạt lực chống viêm của curcumin, các dẫn xuất của curcumin và phenylbutazon được sắp xếp theo thứ tự giảm dần như sau: Natri curcumin > tetrahydrocurcumin > curcumin > phenylbutazon> triethylcurcumin

Khi so sánh curcumin và các dẫn xuất của nó trong các mô hình viêm cấp và bán cấp thì kết quả cho thấy các dẫn xuất của curcumin có tác dụng chống viêm mạnh hơn curcumin [19]

Tác dụng chống oxy hóa:

Hoạt tính chống oxy hóa của THC đã được nghiên cứu cả trên in vivo và in

vitro Các nghiên cứu đều chỉ ra rằng THC có khả năng chống oxy hóa mạnh hơn

curcumin, các curcuminoid khác và vitamin E [22], [25]

Poorichaya S và cộng sự đã nghiên cứu so sánh hoạt tính chống oxy hóa của curcumin cùng các dẫn xuất của nó đối với gốc tự do DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) và chỉ ra rằng 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 Nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng THC có khả năng ức chế mạnh nhất đối với AAPH (2,2-azobis(2-amidinopropan)dihydroclorid)

- một tác nhân gây ra quá trình peroxy hóa lipid 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 [24]

Một nghiên cứu in vitro so sánh tác dụng chống oxy hóa của tetrahydrocurcumin

và các curcuminoid khác đã được 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 [19], [22]

Tác dụng ức chế của curcumin và tetrahydrocurcumin đối với quá trình peroxy hóa lipid trên màng hồng cầu gây bởi tert-butylhydroperoxid đã được nghiên cứu

gần đây Kết quả đã chứng minh rằng THC cho thấy hiệu quả tốt hơn curcumin Các tác giả kết luận rằng, THC có khả năng dọn các gốc tự do như tert-butoxyl và peroxyl một cách triệt để [19]

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 Họ cho rằng THC đóng vai trò quan trọng trong cơ chế chống oxy hóa của curcumin trong cơ thể, khi mà curcumin được chuyển hóa thành THC Nhóm phenolic đóng vai trò dọn các gốc tự do trong giai đoạn đầu của quá trình chống oxy hóa bằng THC Mặt khác, nhóm β-diceton cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính chống oxy hóa của THC, bởi vì sự phân cắt liên kết C–C trong khung β-diceton được quan sát thấy trong quá trình chống oxy hóa Như vậy, nhóm β-diceton đóng vai trò dọn các gốc tự do trong giai đoạn sau của quá trình chống oxy hóa [19], [22]

Tác dụng chống ung thư:

Nhiều công trình nghiên cứu cũng đã chứng minh THC có khả năng ức chế một

số tác nhân gây ra nhiều bệnh ung thư như: ung thư da, ung thư máu, ung thư ruột kết, ung thư đại tràng,…[17], [32]

Nghiên cứu của Ching-Shu Lai và cộng sự đã chứng minh THC có tác dụng tốt hơn curcumin trong việc ức chế azoxymethan (AOM) – một tác nhân gây ung thư đại tràng ở chuột [17]

Sử dụng tetrahydrocurcumin trong mỹ phẩm:

Với vai trò chống oxy hóa đã được khẳng định, THC giúp bảo vệ các tế bào sừng của con người chống lại các tổn thương do hypoxanthin/xanthin oxidase trong

các nghiên cứu in vivo THC có thể được đưa vào các chế phẩm dùng ngoài da như

là những chất chống oxy hóa có chức năng bảo vệ da Các phản ứng chuỗi tạo gốc

tự do thường xảy ra trong hầu hết các phản ứng thoái hóa sinh học Các gốc tự do trên bề mặt da được tạo ra do tiếp xúc với tia tử ngoại, hóa chất và các yếu tố môi trường, làm lão hóa da THC có khả năng làm sạch các gốc tự do, ức chế sự nhân lên của các gốc tự do, do đó làm chậm quá trình lão hóa da Mặt khác, THC còn có thể làm chậm quá trình tạo sắc tố da, do đó làm sáng da THC cũng được chứng minh là ức chế hoạt động của tyrosinase – chất tham gia vào quá trình tổng hợp melanin [19]

Như vậy, THC có thể sử dụng làm thành phần của các chế phẩm chống lão hóa

và dùng ngoài để duy trì sức khỏe và sự mịn màng của da [19]

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BÁN TỔNG HỢP TETRAHYDROCURCUMIN

Tetrahydrocurcumin có thể được tổng hợp toàn phần Tuy nhiên, trong phạm vi

đề tài chỉ giới thiệu một số phương pháp bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin, bao gồm:

1.3.1 Phương pháp khử hóa với khí hydro có xúc tác

Nhiều tác giả đã tiến hành khử hóa curcumin với khí hydro có xúc tác trong các điều kiện phản ứng khác nhau

Sơ đồ phản ứng chung như sau:

H2/xt

tetrahydrocurcumin

Một số công trình nghiên cứu đã công bố được tóm tắt trong bảng 1.1.

Bảng 1.1 Một số công trình nghiên cứu bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ

curcumin

TT Tác giả

Năm công

bố

Điều kiện phản ứng

TLTK Dung môi Xúc tác T

o

pư

( o C)

P (atm)

ceton tạo thành hexahydrocurcumin hoặc octahydrocurcumin Tùy theo điều kiện phản ứng mà tỷ lệ các sản phẩm thu được thay đổi

Từ các nghiên cứu trên, có thể thấy xúc tác Pd/C cho hiệu suất phản ứng tốt hơn Nghiên cứu của tác giả Ramachandra và cộng sự, sử dụng xúc tác Pd/C, dung môi ethyl acetat, thời gian phản ứng 1h, cho hiệu suất cao nhất là 80%

1.3.2 Phương pháp khử hóa với kẽm

Phương pháp này trên thế giới chưa có tác giả nào công bố Tại Việt Nam, Trần Khắc Vũ và cộng sự đã tiến hành khử hóa curcuminoid thành tetrahydrocurcuminoid với tác nhân là kẽm, trong sự có mặt của muối NiCl2

Việc tổng hợp các tetrahydrocurcuminoid được mô tả ở sơ đồ dưới đây:

R1 R2

1' OCH3 OCH3

2' OCH3 H

3' H H

Hỗn hợp curcuminoid được phân lập bằng phương pháp sắc ký cột silicagel với

hệ dung môi rửa giải dicloromethan: methanol tăng dần từ 100:0 đến 90:10, thu

được curcumin (1), demethoxycurcumin (2) và bisdemethoxycurcumin (3)

Ở sơ đồ trên, các curcuminoid (1, 2, và 3) được hòa tan trong hệ dung môi

(ethanol: nước), sau đó hòa tan muối NiCl2 và cuối cùng bột kẽm được cho vào từ

từ, đồng thời tiến hành siêu âm Theo dõi quá trình phản ứng cho thấy, trong khoảng 30 phút đầu, khí hydro mới sinh thoát ra mạnh và sau khoảng thời gian này các curcuminoid dần dần bị mất màu, chuyển hóa thành các tetrahydrocurcuminoid Quá trình chuyển hóa được kiểm tra bằng SKLM, hệ dung môi n-hexan: ethylaxetat Để tránh bột kẽm nhanh bị ngộ độc bề mặt vì nhiều lý do dẫn đến mất hoạt tín, lượng kẽm được cho vào thành nhiều đợt trong khoảng thời gian 30 phút Hiệu suất quá trình khử hóa các curcuminoid thành các tetrahydrocurcuminoid cao nhất là 82% đối với curcumin trong thời gian 2 giờ với tỷ lệ mol của curcumin: Zn: NiCl2 là 1: 6: 1,5 Cấu trúc của sản phẩm được khẳng định bởi phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR Cơ chế chính xác của quá trình khử hóa này vẫn

chưa rõ Tuy nhiên các công bố chỉ ra vai trò quan trọng của NiCl2 trong việc hoạt hóa bột kẽm để giải phóng hydro mới sinh dưới tác dụng của năng lượng siêu âm, còn sự có mặt của nước giúp hòa tan tốt hơn muối NiCl2 [6]