Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất nhằm tăng độ tan của curcumin bằng phương pháp alyl hóa

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN ĐÌNH KHÁNH Mã sinh viên: 1101266 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT NHẰM TĂNG ĐỘ TAN CỦA CURCUMIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ALKYL HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2016 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN ĐÌNH KHÁNH Mã sinh viên: 1101266 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT NHẰM TĂNG ĐỘ TAN CỦA CURCUMIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ALKYL HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS Phạm Thị Hiền Ds Nguyễn Thị Hải Quỳnh Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược Trường Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2016 LỜI CẢM ƠN Trước hết cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến ThS Phạm Thị Hiền Ds Nguyễn Thị Hải Quỳnh - người trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Đình Luyện, TS Nguyễn Văn Hải, ThS Nguyễn Văn Giang CN Phan Tiến Thành thầy cô giáo, anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Công Nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập nghiên cứu Bộ môn Em 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 em suốt trình học tập trường Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè luôn bên cạnh động viên em sống học tập Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Trần Đình Khánh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN 1.1.1 Cấu trúc hóa học .3 1.1.2 Tính chất lý hóa 1.1.3 Độ ổn định 1.1.4 Tác dụng sinh học curcumin .9 1.2 TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN CÁC DƯỢC CHẤT MỚI THÔNG QUA VIỆC BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC PHÂN TỬ CURCUMIN .12 1.3 CÁC PHẢN ỨNG ALKYL HÓA CURCUMIN 14 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 NGUYÊN LIỆU – HÓA CHẤT 18 2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ .18 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .19 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.4.1 Tổng hợp hóa học tinh chế sản phẩm 20 2.4.2 Kiểm tra độ tinh khiết .21 2.4.3 Xác định cấu trúc hóa học 21 2.4.4 Xác định độ tan 22 2.4.5 Thử hoạt tính sinh học .22 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC 25 3.1.1 Tổng hợp dẫn chất 4,4-dimethoxycarbonylmethyl-O,O’dimethoxycarbonylmethyl-curcumin (KT-1) .25 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất 4,4-bis(carboxymethyl)-O,O’-bis(carboxymethyl)curcumin (KT-2) 26 3.1.3 Tổng hợp tetra natri 4,4-bis(carboxylatomethyl)-O,O’bis(carboxylatomethyl)-curcumin (KT-3) 27 3.1.4 Tổng hợp dẫn chất (2-hydroxylethyl)-curcumin (KT-4) 27 3.2 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 29 3.2.1 Xác định cấu trúc sản phẩm KT-2 29 3.2.2 Xác định cấu trúc sản phẩm KT-3 32 3.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TAN .35 3.4 THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN 35 3.4.1 Tiến hành .36 3.4.2 Kết thực nghiệm 36 3.5 BÀN LUẬN .38 3.5.1 Về tổng hợp hóa học 38 3.5.2 Về xác định cấu trúc 39 3.5.3 Về độ tan hoạt tính sinh học 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (13C - Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) AR Tinh khiết phân tích (Analytical reagent) COX Cyclooxygenase CTPT Công thức phân tử DMSO Dimethyl sulfoxid đvC Đơn vị carbon EtOH Ethanol h Giờ H pylori Helicobacter pylori HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao (High-performance liquid chromatography) IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) m Khối lượng LOX Lipoxygenase MeOH Methanol MS Phổ khối lượng phân tử (Mass spectrometry) Rf Hệ số lưu giữ (Retension factor) SKLM Sắc kí lớp mỏng KT-1 4,4-dimethoxycarbonylmethyl-O,O’-dimethoxycarbonylmethylcurcumin KT-2 4,4-bis(carboxymethyl)-O,O’-bis(carboxymethyl)-curcumin KT-3 4,4-bis(carboxylatomethyl)-O,O’-bis(carboxylatomethyl)-curcumin KT-4 (2-hydroxylethyl)-curcumin Tonc Nhiệt độ nóng chảy VSV Vi sinh vật DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Danh mục nguyên liệu – hóa chất .18 Bảng 2 Danh mục dụng cụ thiết bị 19 Bảng Kết phân tích phổ IR (KBr) KT-2 30 Bảng Kết phân tích phổ ESI-MS (MeOH) KT-2 31 Bảng 3 Kết phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6) KT-2 31 Bảng Kết phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6) KT-2 32 Bảng Kết phân tích phổ IR (KBr) KT-3 .33 Bảng Kết phân tích phổ ESI-MS (MeOH) KT-3 33 Bảng Kết phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, D2O) KT-3 34 Bảng Kết phân tích phổ 13C-NMR (125 MHz, D2O) KT-3 34 Bảng Kết xác định độ tan 35 Bảng 10 Kết thử tác dụng kháng khuẩn KT-4 nồng độ 10, 50, 100 µg/mL 36 Bảng 11 Kết thử tác dụng kháng khuẩn KT-2 nồng độ 10, 50, 100, 150 µg/mL 37 Bảng 12 Kết thử tác dụng kháng khuẩn KT-3 nồng độ 10, 50, 100, 150 µg/mL 37 Bảng 13 Tóm tắt kết xác định độ tan, logP hoạt tính kháng khuẩn 43 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Công thức cấu tạo curcumin .3 Hình Phản ứng curcumin với gốc tự .4 Hình Dạng hỗ biến ceto-enol dung dịch Hình Sơ đồ phản ứng khử curcumin thành tetrahydrocurcumin Hình Phản ứng imin hóa β-diceton curcumin Hình Các dạng tồn curcumin theo pH dung dịch Hình Sự phân hủy curcumin môi trường kiềm Hình Sự phân hủy curcumin tác dụng ánh sáng Hình 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 methylen (D), tạo phức hợp kim loại – curcumin (E) .12 Hình 10 Một số hợp chất bán tổng hợp từ curcumin 14 Hình Sơ đồ tổng hợp dẫn chất 2-hydroxyethyl, methoxycarbonylmethyl ethoxycarbonylmethyl curcumin 20 Hình 2 Sơ đồ tổng hợp dẫn chất carboxymethyl curcumin muối natri 21 Hình Sơ đồ phản ứng tổng hợp KT-1 .25 Hình Sơ đồ phản ứng tổng hợp KT-2 26 Hình 3 Sơ đồ phản ứng tổng hợp KT-3 27 Hình Sơ đồ phản ứng tổng hợp KT-4 với tác nhân 2-cloroethanol 28 Hình Sơ đồ phản ứng tổng hợp KT-4 với tác nhân 2–bromoethanol .29 ĐẶT VẤN ĐỀ Nghệ hay nghệ nhà, nghệ trồng, khương hoàng (Curcuma longa) thân thảo lâu năm thuộc họ Gừng (Zingiberaceae), có củ (thân rễ) mặt đất Nó trồng chủ yếu Ấn Độ, Trung Quốc số nước Châu Á khác [17] Từ lâu, củ nghệ đưa vào sử dụng loại thực phẩm, mỹ phẩm thuốc Trong gia vị, sử dụng để tạo màu vàng hương vị riêng biệt cho bột cà-ri, phomat, bơ thực phẩm khác [23] Trong y học truyền thống, nghệ biết đến loại thuốc quý dùng để trị bệnh rối loạn đường hô hấp (hen suyễn, viêm phế quản,…), thấp khớp, chán ăn, mụn nhọt, làm liền sẹo, làm lành vết thương, chữa bệnh có liên quan đến dày,…[10,14] Cùng với phát triển khoa học đại, thập kỷ gần đây, nhiều nghiên cứu công bố hoạt tính sinh học dược học củ nghệ thành phần chiết xuất từ củ nghệ, curcuminoid (chủ yếu curcumin (77%), demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin) nhóm hoạt chất tạo nên tác dụng sinh học quan trọng củ nghệ Hoạt tính sinh học curcumin đa dạng: chống oxy hóa, chống viêm, chống đái tháo đường, ức chế phát triển khối u…[3] Cơ sở thuyết phục cốt lõi để tiếp tục sử dụng curcumin điều trị tính an toàn gần tuyết đối Ngày nay, chưa có nghiên cứu động vật người độc tính liên quan tới việc sử dụng curcumin, kể sử dụng với liều cao 8g/kg thể trọng [14] Curcumin sử dụng 100 nghiên cứu lâm sàng để điều trị nhiều bệnh khác như: ung thư phổi, trực tràng, viêm khớp dạng thấp, bệnh Alzheimer, vảy nến,…[43] Tuy nhiên, curcumin chưa có mặt cách độc lập danh mục dược chất thức y học đại Điều lý giải đặc tính sinh khả dụng thấp curcumin hấp thu kém, chuyển hóa đào thải nhanh khỏi thể Một yếu tố hóa - lý quan trọng ảnh hưởng đến điều khả tan nước curcumin [21,32,35] Do có nhiều hướng tiếp cận khác tiến hành để tăng sinh khả dụng hợp chất Phụ lục 2: Phổ ESI-MS-positive chất KT-2 Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR chất KT-2 Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR giãn chất KT-2 Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR giãn chất KT-2 Phụ lục 6: Phổ 13C-NMR chất KT-2 Phụ lục 7: Phổ 13C-NMR giãn chất KT-2 Phụ lục 8: Phổ 13C-NMR giãn chất KT-2 Phụ lục 9: Phổ IR chất KT-3 Phụ lục 10: Phổ ESI-MS-positive chất KT-3 Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR chất KT-3 Phụ lục 12: Phổ 1H-NMR giãn chất KT-3 Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR giãn chất KT-3 Phụ lục 14: Phổ 13C-NMR chất KT-3 Phụ lục 15: Phổ 13C-NMR giãn chất KT-3