Đề tài nghiên cứu khoa học: Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcumin từ m-hydroxybenzaldehyde

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcumin từ m-hydroxybenzaldehyde" nhằm tổng hợp dẫn xuất pyrazole/isoxazole curcumin từ m- hydroxybenzaldehyde; Xác định cấu trúc hóa học của các dẫn xuất tổng hợp được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcumin từ m-hydroxybenzaldehyde

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỔNG HỢP DẪN XUẤT PYRAZOLE/ISOXAZOLE CURCUMIN TỪ m-HYDROXYBENZALDEHYDE S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: SV2020-57 S KC 0 0 7 3 5 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỔNG HỢP DẪN XUẤT PYRAZOLE/ISOXAZOLE CURCUMIN TỪ m-HYDROXYBENZALDEHYDE SV2020 - 57 Chủ nhiệm đề tài: LÊ THANH HUY TP. Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỔNG HỢP DẪN XUẤT PYRAZOLE/ISOXAZOLE CURCUMIN TỪ m-HYDROXYBENZALDYHEDE SV2020 - 57 Thuộc nhóm ngành khoa học: Tự nhiên SV thực hiện: Lê Thanh Huy Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp: 181280C Khoa: Công nghệ Hóa học và Thực phẩm Năm thứ: 02 Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Người hướng dẫn: TS. Hoàng Minh Hảo TP. Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2020
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................... v DANH MỤC VIẾT TẮT................................................................................................. vi THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.............................................. vii ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................................ 3 1.1 Tổng quan về Curcumin..............................................................................................3 1.1.1 Sơ lược về nghệ vàng và curcuminoid............................................................. 3 1.1.2 Cấu trúc phân tử Curcumin.............................................................................. 5 1.1.3 Hoạt tính đáng chú ý liên quan đến cấu trúc phân tử......................................7 1.1.3.1 Hoạt tính kháng oxy hóa......................................................................... 7 1.1.3.2 Hoạt tính kháng ung thư......................................................................... 8 1.1.3.3 Hoạt tính chống nhồi máu cơ tim......................................................... 10 1.1.3.4 Hoạt tính kháng viêm, kháng khuẩn, kháng nấm................................. 10 1.1.4 Pyrazole và isoxazole của curcumin...............................................................11 1.2 Tình hình nghiên cứu về các dẫn xuất curcumin......................................................14 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài...................................................................14 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước................................................................... 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 18 2.1 Đối tượng nghiên cứu............................................................................................... 18 2.2 Nguyên liệu, trang thiết bị thí nghiệm............................................................... 18 2.2.1 Nguyên liệu......................................................................................................18 2.2.1.1 Nguyên liệu dùng trong tổng hợp......................................................... 18 2.2.1.2 Nguyên liệu dùng trong kiểm nghiệm................................................... 19 2.2.2 Dụng cụ và trang thiết bị................................................................................ 19 2.2.2.1 Dụng cụ và trang thiết bị dùng trong tổng hợp....................................19 2.2.2.2 Dụng cụ và trang thiết bị dùng trong kiểm nghiệm..............................19 2.3 Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 19 2.3.1 Tổng hợp......................................................................................................... 19 2.3.1.1 Tổng hợp (1E,6E)-1,7-bis(3-hydroxyphenyl)hepta-1,6-diene-3,5-dione i
(HL01)................................................................................................................19 2.3.1.2 Tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl)isoxazole (HL02).....................22 2.3.1.3 Tổng hợp 3,5-bis((E)-3-methoxystyryl)-4,5-dihydro-1H-pyrazole (HL03)................................................................................................................23 2.3.1.4 Tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl)-1-phenyl-4,5-dihydro-1H- pyrazole (HL04).................................................................................................24 2.3.2 Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc hóa học......................................25 2.3.2.1 Phương pháp sắc kí lớp mỏng.............................................................. 25 2.3.2.2 Phương pháp phổ.................................................................................. 26 2.3.2.3 Phương pháp đo điểm nóng chảy......................................................... 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................................................... 27 3.1 Kết quả tổng hợp dẫn xuất curcumin........................................................................27 3.1.1 Kết quả tổng hợp(1E,6E)-1,7-bis(3-hydroxyphenyl)hepta-1,6-diene-3,5- dione (HL01)............................................................................................................ 27 3.1.1.1 Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất tổng hợp.... 27 3.1.1.2 Xác định cấu trúc hóa học.................................................................... 27 3.1.2 Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl)isoxazole (HL02).................29 3.1.2.1 Tính chất, độ tinh khiết và hiệu suất tổng hợp..................................... 29 3.1.2.2 Xác định cấu trúc hóa học.................................................................... 29 3.1.3 Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-3-methoxystyryl)-4,5-dihydro-1H-pyrazole (HL03)...................................................................................................................... 30 3.1.3.1 Tính chất, độ tinh khiết và hiệu suất tổng hợp..................................... 30 3.1.3.2 Xác định cấu trúc hóa học.................................................................... 30 3.1.4 Kết quả tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl)-1-phenyl-4,5-dihydro-1H- pyrazole (HL04)....................................................................................................... 32 3.1.4.1 Tính chất, độ tinh khiết và hiệu suất tổng hợp..................................... 32 3.1.4.2 Xác định cấu trúc hóa học.................................................................... 33 3.2 Cơ chế tổng hợp dẫn xuất curcumin từ chất nền m-hydroxybenzaldehyde............ 34 3.2.1 Cơ chế tổng hợp (1E,6E)-1,7-bis(3-hydroxyphenyl)hepta-1,6-diene-3,5- dione (HL01)............................................................................................................ 34 3.2.2 Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl) isoxazole (HL02).................. 36 3.2.3 Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-3-methoxystyryl)-4,5-dihydro-1H-pyrazole ii
(HL03)...................................................................................................................... 37 3.2.4 Cơ chế tổng hợp 3,5-bis((E)-3-hydroxystyryl)-1-phenyl-4,5-dihydro-1H- pyrazole (HL04)....................................................................................................... 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 42 PHỤ LỤC........................................................................................................................ 46 iii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Thân và củ nghệ vàng Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của Curcuminoid Hình 1.3: Ba vùng cấu trúc chính của phân tử Curcumin Hình 1.4: Hỗ biến keto- enol của Curcumin Hình 1.5: Sự phân ly proton của Curcumin ở các điều kiện pH khác nhau Hình 1.6: Sơ đồ giải thích khả năng ức chế tế bào ung thư của Curcumin Hình 1.7: Liên quan cấu trúc- tác dụng của Curcumin Hình 1.8: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất Curcumin 1-11 Hình 1.9: Cấu trúc phân tử Curcumin PEG hóa dạng I-a, I-b, I-c, I-d. Hình 1.10: Quy trình tổng hợp N-(nhóm thế) phenylcurcumin pyrazole Hình 2.1: Hệ thống phản ứng tổng hợp (1E,6E)-1,7-bis(3-hydroxyphenyl)hepta-1,6- diene-3,5-dione (HL01) Hình 2.2: Quy trình tổng hợp HL02, HL03, HL04 từ HL01 Hình 2.3: Cách xác định giá trị x, y trên bản mỏng Hình 3.1: Kết quả bản mỏng hợp chất HL01 với ba hệ dung môi A, B và C Hình 3.2: Kết quả bản mỏng hợp chất HL02 với ba hệ dung môi A, B và C Hình 3.3: Kết quả bản mỏng hợp chất HL03 với ba hệ dung môi B, C và D Hình 3.4: Kết quả bản mỏng hợp chất HL04 với ba hệ dung môi A, B và C Hình 3.5: Cơ chế tổng hợp HL01 Hình 3.6: Cơ chế tổng hợp HL02 Hình 3.7: Cơ chế tổng hợp HL03 Hình 3.8: Cơ chế tổng hợp HL04 iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần các chất trong củ nghệ Bảng 1.2 Các thông số vật lý của Curcumin Bảng 1.3: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất 1 đến 11 dựa trên phần trăm sự tăng độ ngăn chặn ác dòng ung thư. Bảng 2.1. Các hóa chất sử dụng trong quy trình tổng hợp các dẫn xuất curcumin từ chất nền m-hydroxybenzaldehyde v
DANH MỤC VIẾT TẮT AD: Alzheimer’s disease COX-1: Cyclooxygenase 1 (Enzim tổng hợp ra loại Prostaglandin gây bảo vệ niêm mạc dạ dày và hỗ trợ đông máu) COX-2: Cyclooxygenase 2 (Enzim tổng hợp ra loại Prostaglandin gây viêm, sốt) DPPH: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl EC50: Effective Concentration 50% HAT: Hydrogen atom transfer MS: Mass Spectrometry NF- KB: Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B NMR: Nuclear Magnetic Resonance Nrf2: Nuclear factor erythroid 2- related factor 2 PEG: Polyetylen Glycol PKC: Protein kinase C ROS: Reactive oxygen species RPA: Random Phase Approximation SET-PT: Single electron transfer followed by proton transfer SPLET: Sequential proton losselectron transfer TLC: Thin layer chromatography UV: Ultra Violet vi
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/isoxazole curcumin từ m- hydroxybenzaldehyde. - Chủ nhiệm đề tài: Lê Thanh Huy Mã số SV: 18128020 - Lớp: 181280C Khoa: Công nghệ Hóa học và Thực phẩm - Thành viên đề tài: Năm thứ/số SV thực hiện MSSV Lớp Khoa năm đào tạo Lê Thanh Huy 18128020 181280C Công nghệ hóa học 02/04 Nguyễn Trát Đình Vỹ 18128088 181280C và Thực phẩm 02/04 - Người hướng dẫn: TS. Hoàng Minh Hảo Mục tiêu đề tài: - Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/isoxazole curcumin từ m- hydroxybenzaldehyde - Xác định cấu trúc hóa học của các dẫn xuất tổng hợp được. Tính mới và sáng tạo: Tổng hợp dẫn xuất curcumin từ chất nền m- hydroxybenzaldehyde. Tiếp tục cho dẫn xuất vửa được tổng hợp phản ứng với hydrazine hydrate (NH2-NH2.H2O), phenylhydrazine hydrochloride (NH2-NH-C6H5.HCl), hydroxylamine (NH2-OH) để thu được các dẫn xuất pyrazole/isoxazole curcuminoid. Kết quả nghiên cứu: Sau khi thực hiện đề tài, chúng tôi thu được những kết quả sau: vii
- Tổng hợp và xác định cấu trúc hóa học của các dẫn chất pyrazole curcumin (HL01, HL03, HL04). Hợp chất isoxazole curcumin (HL02) không bền nên không thể xác định được cấu trúc hóa học. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Curcumin và dẫn xuất isoxazole curcumin được tổng hợp thành công là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo cho việc tổng hợp nhiều dẫn xuất curcumin, hơn nữa nhằm khai thác hết tiềm năng sinh học của curcumin và các dẫn xuất. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Không Ngày 20 tháng 09 năm 2020 Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài Nhận xét của người hướng dẫn về đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi): viii
Ngày 20 tháng 09 năm 2020 Xác nhận của Trường Người hướng dẫn (kí tên và đóng dấu) (kí, họ và tên) ix
ĐẶT VẤN ĐỀ Giai đoạn gần đây, lĩnh vực y tế sức khỏe có nhiều nỗ lực đáng kể trong việc nghiên cứu, điều trị, song tỷ lệ nhiễm các bệnh phức tạp như các bệnh lý về tim mạch, thần kinh, bệnh chuyển hóa, ung thư, suy giảm hệ miễn dịch, … vẫn không có nhiều dấu hiệu khởi sắc, tỷ lệ người mắc bệnh vẫn không giảm đáng kể. Điều đó trở thành mối quan tâm hàng đầu của giới Y- Sinh học hiện nay. Một số thuốc “thông minh” tác động một mục đích duy nhất (monotargeted) đã được phát triển; tuy nhiên loại thuốc này lại không đạt được kết quả như mong muốn do các bệnh nói trên là sự nhiễu loạn tín hiệu nên việc chỉ tấn công một đường (một đích) là rất khó có hiệu quả. Bên cạnh đó, loại thuốc này khá tốn kém và có thể gây một số tác dụng phụ. Chính vì vậy, trong những năm gần đây, các nghiên cứu về hoạt chất mới đang rất được đề cao, đặc biệt là các hoạt chất tự nhiên vì sự tiềm năng, gần gũi với đời sống con người cũng như sự đa dạng và phong phú, hạn chế tối đa độc tính cũng như các tác dụng phụ không mong muốn. Tuy nhiên, bài toán khó đặt ra là các hợp chất thiên nhiên thường có hàm lượng thấp đến rất thấp, nên quá trình phân lập gặp nhiều khó khăn cũng như khó bảo quản. Cùng với sự kém ổn định của hoạt chất cũng có thể làm gia tăng độc tính do sự biến đổi thành một chất khác; hoặc đơn giản là tính chất không phù hợp để phát triển thành thuốc (tính tan, tính ổn định, chuyển hóa nhanh, không bền, …). Trong nhiều nghiên cứu gần đây, curcumin được chú ý đến như một hoạt chất đầy hứa hẹn. Curcumin là một hợp chất tự nhiên, thành phần chủ yếu trong củ nghệ (Curcuma longa L.). Từ lâu, con người đã biết sử dụng nghệ như một gia vị, chất nhuộm màu, hay một vị thuốc quanh nhà. Trong Y học cổ truyền và dân gian, nghệ được sử dụng chữa các bệnh như cảm lạnh, ho, chữa đau dạ dạy, chứng thiếu máu, loét ngoài da, hen suyễn, bỏng, ... Trong Y học hiện đại, nhiều công trình nghiên cứu đã nhận thấy curcumin trong nghệ có tác dụng diệt khuẩn, diệt kí sinh trùng, kháng nấm, bảo vệ da, chống viêm nhiễm. Đặc biệt, một số nghiên cứu cho thấy curcumin còn có tác dụng ức chế tế bào ung thư và ức chế tế bào HIV-1, HIV-1-RT. Curcumin được xem là chất tiêu biểu cho các chất phòng chống ưng thư hiện nay, vì nó an toàn và không gây ra tác dụng phụ, chỉ tác dụng lên tế bào ung thư và không ảnh hưởng tới các tế bào lành. Tuy nhiên, với các hạn chế nhất định để phát triển thành thuốc, cách tiếp cận curcumin của các nhà nghiên cứu đang chuyển sang một hướng đi khác: tổng hợp các chất tương đồng curcumin để có thể tùy chỉnh, thêm vào đó nhiều khung cấu trúc khác nhau với 1
mong muốn tăng cường hoạt tính, tính chọn lọc, tính ổn định, giảm độc tính,… Vì thế, để tìm ra nhiều thêm nữa những dẫn xuất từ curcumin, tôi quyết định chọn và tiến hành thực hiện đề tài “Tổng hợp dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcumin từ m- hydroxybenzaldehyde”. Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu khoa học, các dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcumin được tổng hợp từ chất nền m- hydroxybenzaldehyde dựa trên cơ chế phản ứng cộng ái nhân vào nhóm carbonyl của aldehyde và ketone. Tiếp tục cho dẫn xuất vừa được tổng hợp phản ứng với hydrazine hydrate (NH2-NH2.H2O), phenylhydrazine hydrochloride (NH2-NH-C6H5.HCl), hydroxylamine (NH2.OH) để thu được các dẫn xuất pyrazole/ isoxazole curcuminoid. Kỹ thuật sắc ký cột, sắc ký bản mỏng được áp dụng để tinh chế sản phẩm. Cấu trúc của sản phẩm được xác định bằng phổ nghiệm 1H, 13 C-NMR, HSQC và MS. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về Curcumin 1.1.1 Sơ lược về nghệ vàng và curcuminoid Nghệ, hay còn gọi là nghệ vàng, uất kim, khương hoài, khinh lương, có tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là cây thân thảo lâu năm, có thân rễ dưới mặt đất. Thân rễ có dạng hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam do có chứa chất màu curcuminoid. Lá hình trái xoan, thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn, lá khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá non hẹp hơn, màu tím nhạt. Có vị cay, đắng, tính mát, có tác dụng hành huyết, phá ứ, hành khí, giải uất, và thường được dùng để chữa các bệnh: dạ dày, tá tràng, gan, cảm cúm, ho,… Trong thành phần của nghệ còn chứa tinh bột, canxi oxalate (CaC2O4) và chất béo. Nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các nước vùng nhiệt đới, từ Nam Á đến Đông Nam Á và Đông Á như Ấn Độ, Cam-pu-chia, In-đô-nê-xi-a, Trung Quốc,… Ở Việt Nam, nghệ cũng được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng đồng bằng ven biển đến vùng núi cao như Vĩnh Phúc, Hải Dương, Hưng Yên, Nghệ An, Quảng Nam, Đồng Nai, Bình Dương… Phần củ nghệ được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm. Hình 1.1: Thân, củ nghệ vàng Nghệ là cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể chịu nóng, cây có biên độ sinh thái rộng, thích nghi được với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau. Nhiệt độ phù hợp để cây sinh trưởng và phát triển là 20- 25℃, lượng mưa trung bình năm vào khoảng 2000- 2500mm, độ ẩm không khí 80-90% [1]. Với mùa đông lạnh kéo dài, nghệ vẫn tồn tại và sinh trưởng phát triển tốt và thường được thu hoạch vào mùa thu. Thành phần hóa học chính và quan trọng nhất của củ nghệ là curcuminoid (curcumin, 3
demethoxycurcumin – DMC, bisdemethoxycurcumin – BDMC), chiếm hàm lượng khoảng 6%, là thành phần tạo nên màu vàng cho nghệ; trong đó curcumin chiếm khoảng 70-80% về khối lượng [2,3]. Bên cạnh đó, trong nghệ còn chứa một số thành phần khác với hàm lượng nhỏ hơn, được trình bày trong bảng 1.1: Bảng 1.1: Thành phần các chất trong củ nghệ Thành phần Khối lượng / 100g Đơn vị Acid ascorbic 50 mg Canxi 0.2 g Carbohydrate 69.9 g Chất béo 8.9 g Kali 2000 mg Năng lượng thực phẩm 390 Kcal Natri 30 mg Niacin 4.8 mg Nước 6.0 g Phospho 260 mg Protein 8.5 g Riboflavin 0.19 mg Sắt 47.5 g Thiamine 0.09 mg Tro 6.8 g 4
1.1.2 Cấu trúc phân tử Curcumin Curcumin hay deferuoylmethan có tên IUPAC là (1E, 6E) 1,7-bis (4- hydroxy- 3- methoxyphenyl) -1,6-heptadiene-3,5-dione) là một hợp chất tự nhiên thuộc nhóm polyphenol. Curcuminoid có 03 thành phần chính gồm curcumin (77%), DMC (demethoxycurcumin, 17%) và BDMC (bisdemethoxycurcumin, 6%), trong đó curcumin chiếm thành phần lớn và có hoạt tính sinh học đa dạng, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Curcumin: R1= R2= OCH3 Demethoxycurcumin: R1= H, R2= OCH3 Bisdemethoxycurcumin: R1= R2= H Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của Curcuminoid Bảng 1.2 Các thông số vật lý của Curcumin Công thức phân tử C21H20O6 Phân tử khối 368.37 g/mol Nhiệt độ nóng chảy 183℃ pKa 8,5 (enol); 10-10,5 (phenol) Cấu trúc phân tử của Curcumin có 3 vùng chức năng chính bao gồm hai hệ thống nhân thơm chứa nhóm m- methoxy phenol, liên kết thông qua cầu nối gồm 7 carbon và khung 1,3- diketone như hình 1.3 [4]. 5
Hình 1.3: Ba vùng cấu trúc chính của phân tử Curcumin - Hệ thống vòng thơm (A): Hai khung vòng thơm phenyl kỵ nước được liên kết với nhau bởi một cầu nối linh hoạt, có thể tham gia vào tương tác π- π Van der Waals với các amino acid thơm. -Khung 1,3- diketone (B): Bởi vì khung β-diketone, curcumin có thể tồn tại dạng hỗ biến keto- enol và tồn tại chủ yếu ở dạng enol ngay cả trong dung dịch hay ở dạng tinh thể. Dạng hỗ biến keto- enol cho phép phần trung tâm của cấu trúc thể hiện được cả vai trò cho- nhận liên kết hydro. Dạng enol cũng có thể tạo một hợp chất phức vòng càng lý tưởng cho các ion kim loại mang điện tích dương. -Nhóm liên kết đôi (C): Nối vòng thơm với khung 1,3-diketone, cho phép phân tử đóng vai trò như một chất nhận kiểu Michael đối với các tác nhân nucleophile. Hình 1.4: Hỗ biến keto- enol của Curcumin Trong điều kiện môi trường acid- trung tính (pH=3 - 7), curcumin tồn tại chủ yếu dưới 6
dạng diketone, do đó nó dễ dàng cho proton bởi hai Hα của nhóm methylene rất linh động do chịu ảnh hưởng của hai nhóm carbonyl rút điện tử. Trong điều kiện mà dạng enolate là chủ yếu (pH > 8) thì curcumin lại thể hiện tính chất cho electron, một tính chất quan trọng đối với khả năng bắt giữ gốc tự do [5]. Hình 1.5: Sự phân ly proton của Curcumin ở các điều kiện pH khác nhau Curcumin thể hiện nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý là kháng oxy hóa, kháng viêm, kháng ung thư, kháng HIV, bảo vệ hệ thần kinh,… Hiệu quả trị liệu của curcumin là do nó tác động trên nhiều đích khác nhau và theo các chuyên gia nghiên cứu cho rằng curcumin tương đối khá trơ cũng như không gây độc cho cả người và động vật ngay cả khi dùng với liều lượng cao (8 g/ngày ở người) nên rất có tiềm năng sử dụng trong ngành dược [6]. 1.1.3 Hoạt tính đáng chú ý liên quan đến cấu trúc phân tử 1.1.3.1 Hoạt tính kháng oxy hóa Gốc tự do là các chất phản ứng mạnh, được tạo ra khi cơ thể trao đổi O2 hoặc chuyển hóa thức ăn tạo năng lượng cho cơ thể. Sự tương tác giữa các gốc tự do và các chất oxy hóa là yếu tố quan trọng để duy trì sức khỏe. Sự tăng các gốc tự nhiên dẫn đến sự mất cân bằng oxy hóa trong cơ thể, nếu quá trình tạo các gốc tự do vượt quá tác dụng bảo vệ của các chất oxy hóa dẫn đến các bệnh liên quan đến lão hóa [7]. Curcumin là một hợp chất polyphenol có tính kháng oxy hóa, và nó được nhiều chuyên gia chú ý đến. Curcuminoid là chất chống oxy hoá tự nhiên, có tác dụng trung hòa các gốc tự do và tăng cường các hệ thống phòng chống oxy hóa của cơ thể. 7