Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng gây độc tế bào một số dẫn chất halogenoethyl hóa của curcumin

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: TS Nguyễn Văn Hải Th.S Ngô Quang Trung Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội Bộ môn Công nghiệp Dược Viện Công nghệ dược phẩm quốc gia HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Lời cho phép bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Hải Th S Ngô Quang Trung, người trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt cho kiến thức, lời khuyên quý báu tạo mọi điều kiện giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công Nghiệp Dược đặc biệt PGS.TS Nguyễn Đình Luyện, TS Nguyễn Văn Hải, Th.S Nguyễn Văn Giang, CN Phan Tiến Thành tổ môn Tổng hợp Hóa dược nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường toàn thể thầy cô giáo Trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện tốt cho chúng suốt trình học tập trường Trong trình thực hiện khóa luận nhận giúp đỡ cán Khoa Hóa học trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, toàn thể thầy cô trường, thư viện trường Đại học Dược Hà Nội, xin chân thành cảm ơn! Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình bạn bè - người động viên, khích lệ sống học tập! Do thời gian làm thực nghiệm kiến thức thân hạn chế, nên khóa luận không tránh khỏi nhiều thiếu sót Tôi mong nhận góp ý thầy cô, bạn bè để khóa luận hoàn thiện 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 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN 1.1.1 Cấu trúc phân tử curcumin 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 curcumin .8 1.2 TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN CÁC DƯỢC CHẤT MỚI THÔNG QUA VIỆC BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC PHÂN TỬ CURCUMIN .10 1.2.1 Thay đổi nhóm chức diceton 10 1.2.2 Thay đổi nhóm methylen 11 1.2.3 1.3 Thay đổi chuỗi gắn với aryl 11 CÁC PHẢN ỨNG ALKYL HÓA CURCUMIN 12 1.3.1 Phương pháp alkyl hóa 12 1.3.2 Một số nghiên cứu bán tổng hợp dẫn chất alkyl hóa curcumin thực 13 1.4 LỰA CHỌN HƯỚNG NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 14 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT 15 2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 15 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 3.2.2 Xác định cấu trúc sản phẩm SP2 27 3.3 THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO .28 3.4 BÀN LUẬN 29 3.4.1 Về tổng hợp hóa học 29 3.4.2 Về xác định cấu trúc 32 3.4.3 Về thử hoạt tính sinh học .36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT H-NMR 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 EtOH Ethanol EtOAc Ethyl acetat FBS Huyết phôi bò h Giờ IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) LOX Lipoxygenase LU-1 Human lung carcinoma (Dòng tế bào ung thư phổi) 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 Sắc ký lớp mỏng T°nc Nhiệt độ nóng chảy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu - hóa chất .15 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ thiết bị 15 Bảng 3.1 Khảo sát thời gian phản ứng phản ứng (1) .23 Bảng 3.3 Kết phân tích phổ IR (KBr) SP1 .25 Bảng 3.4 Kết phân tích phổ ESI-MS (MeOH) SP1 26 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) SP1 26 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, CDCl3) SP1 .26 Bảng 3.7 Kết phân tích phổ IR (KBr) SP2 .27 Bảng 3.8 Kết phân tích phổ ESI-MS (MeOH) SP2 27 Bảng 3.9 Kết phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) SP2 28 Bảng 3.10 Kết phân tích phổ 13C-NMR 125 MHz, CDCl3) SP2 28 Bảng 3.11 Kết thử gây độc tế bào dòng tế bào MCF-7 LU-1 .29 Bảng 3.13 Kết phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6) curcumin 34 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc phân tử curcumin Hình 1.2 Các đồng phân enol - ceton curcumin Hình 1.3 Dạng hỗ biến ceton-enol curcumin dung dịch Hình 1.4 Các dạng tồn curcumin theo pH dung dịch Hình 1.5 Phản ứng curcumin với gốc tự .5 Hình 1.6 Sơ đồ phản ứng khử curcumin thành tetrahydrocurcumin Hình 1.7 Phản ứng imin hóa β-diceton curcumin Hình 1.8 Phức curcumin dẫn chất với kim loại Hình 1.9 Công thức cấu tạo curcumin (A), demethoxycurcumin(B), bisdemethoxycurcumin (C) .7 Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp curcumin Hình 1.11 Sự phân hủy curcumin môi trường kiềm Hình 1.12 Sự phân hủy curcumin tác dụng ánh sáng mặt O28 Hình 1.14 Khả sửa đổi cấu trúc 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 nhóm methylen hoạt động curcumin 11 Hình 1.18 Một số dẫn chất thay đổi chuỗi gắn với aryl curcumin 12 Hình 1.19 Sơ đồ tổng hợp diethyl-curcumin Hemanta Chowdhury cộng 13 Hình 1.20 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất methoxycarbonylmethyl-curcumin Hironori Ohtsu cộng .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 curcumin 17 Hình 3.1 Sơ đồ trình bán tổng hợp dẫn chất halogenoethyl hóa 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 ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa, củ Nghệ sử dụng phổ biến số nước châu Á thứ gia vị giúp điều hương, tạo mùi vị màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm Không thế, nghệ biết đến loại thuốc quý dùng để trị mụn nhọt, làm liền sẹo, làm lành vết thương… đặc biệt dùng để chữa bệnh có liên quan đến dày Ngày nay, người ta phát nhóm chất màu curcuminoid nhóm hoạt chất tạo nên tác dụng sinh học quan trọng củ nghệ Curcuminoid tên gọi chung chất mang khung diarylheptadien phân lập từ thân rễ Nghệ vàng (Curcuma longa, họ Gừng - Zingiberaceae), bao gồm curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin số chất khác, curcumin thành phần chủ yếu [12] Các nghiên cứu gần chứng minh curcumin có tác dụng chống oxy hóa mạnh, kháng viêm, chống đái tháo đường, kháng virus, kháng khuẩn ức chế phát triển khối u [3] Hiện nay, curcumin sử dụng dược chất nghiên cứu lâm sàng cho bệnh nhân ung thư phổi, viêm khớp dạng thấp, bệnh Alzheimer, ung thư trực tràng, bệnh vảy nến [37] Với nhiều ưu điểm; nguồn nguyên liệu dồi dào, sẵn có; xu hướng ngày ưa chuộng sản phẩm nguồn gốc từ thiên nhiên việc phát triển hoạt chất từ curcumin hướng nghiên cứu có tiềm Nhiều tác giả giới nghiên cứu việc biến đổi cấu trúc curcumin đạt thành công định việc nâng cao hoạt tính sinh học hay sinh khả dụng Trong nghiên cứu biến đổi chuỗi gắn với Aryl curcumin thu dẫn chất có hoạt tính chống ung thư tốt [1] [15] Hiện nay, curcumin nghiên cứu sử dụng phổ biến chế phẩm ngăn chặn khởi phát, phát triển di khối u Curcumin có khả diệt tế bào ác tính, ngăn chặn hình thành tế bào ung thư mà không làm ảnh hưởng đến tế bào lành [29] Phụ lục 2: Phổ MS di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR giãn rộng di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR giãn rộng di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 6: Phổ 13C-NMR di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 7: Phổ 13C-NMR giãn rộng di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) Phụ lục 8: Phổ IR di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) Phụ lục 9: Phổ MS di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR giãn rộng di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) Phụ lục 12: Phổ 13C-NMR di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2) Phụ lục 13: Kết thử tác dụng gây độc tế bào di-O-(2-cloroethyl)-curcumin (SP1) di-O-(2-bromoethyl)-curcumin (SP2)