Tóm tắt luận án tiến sĩ Hóa lý thuyết và Hóa lý: Nghiên cứu cấu trúc, khả năng chống oxy hóa của một số polyphenol và dẫn xuất trên nền fullerene (C60) bằng phương pháp hóa tính toán

ĐẠI HỌC HUẾ<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC<br /> <br /> NGUYỄN MINH THÔNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, KHẢ NĂNG CHỐNG<br /> OXY HÓA CỦA MỘT SỐ POLYPHENOL VÀ DẪN<br /> XUẤT TRÊN NỀN FULLERENE (C60) BẰNG<br /> PHƯƠNG PHÁP HÓA TÍNH TOÁN<br /> <br /> Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý<br /> Mã số: 62.44.01.19<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ<br /> <br /> HUẾ, NĂM 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa<br /> học, Đại học Huế.<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> <br /> 1. PGS.TS. Phạm Cẩm Nam<br /> 2. PGS.TS. Trần Dương<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> <br /> Phản biện 2:<br /> <br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Huế chấm luận<br /> án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> vào hồi<br /> <br /> giờ<br /> <br /> ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:.....................................................<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Sự thoái hóa của tế bào là nguyên nhân chính gây nên các bệnh tật<br /> trong cơ thể con người. Bệnh ung thư cũng có liên quan đến sự thoái<br /> hóa của tế bào, các tế bào ác tính nói chung hoạt động hơn tế bào bình<br /> thường trong việc tạo ra superoxide (các hợp chất chứa liên kết đơn<br /> O−O). Các bệnh tật này là kết quả của sự tạo ra quá nhiều tác nhân<br /> phản ứng chứa oxy (Reactive Oxygen Species−ROS) trong các hoạt<br /> động trao đổi chất của tế bào, dẫn đến sự hư tổn tế bào bao gồm peroxy<br /> hóa lipid, hình thành sản phẩm cộng DNA, quá trình oxy hóa protein,<br /> làm mất hoạt tính enzyme và cuối cùng có thể dẫn đến chết tế bào. Cơ<br /> thể động vật hay con người thường lưu giữ các hợp chất có tính chống<br /> oxy hóa cao như gluthathione, vitamin E, vitamin C... Khi hàm lượng<br /> các chất chống oxy hóa trong cơ thể giảm xuống sẽ làm tăng nguy cơ<br /> hủy hoại các tế bào. Tuy nhiên, những ảnh hưởng bất lợi của ROS có<br /> thể được ngăn ngừa bằng cách bổ sung chế độ ăn giàu thực phẩm có<br /> chứa chất chống oxy hóa (các loại đậu, rau và trái cây tươi…) với tác<br /> dụng có lợi cho sức khỏe con người. Các chất chống oxy hóa tự nhiên<br /> như các hợp chất polyphenol có khả năng loại bỏ gốc tự do, ngăn chặn<br /> quá trình oxy hóa rất hiệu quả. Trong tự nhiên, cây sa kê và vỏ măng<br /> cụt được biết đến là một nguồn hợp chất polyphenol rất dồi dào. Vấn<br /> đề nghiên cứu thực nghiệm về hoạt tính chống oxy hóa của các hợp<br /> chất chiết xuất từ cây sa kê và vỏ măng cụt yêu cầu trải qua nhiều giai<br /> đoạn phức tạp: Sàn lọc từ các hợp chất tự nhiên, phân lập, xác định<br /> cấu trúc, thử nghiệm hoạt tính sinh học... đòi hỏi một khối lượng công<br /> việc rất lớn. Thực tế cho thấy trên thế giới xu hướng kết hợp nghiên<br /> cứu giữa các nhóm tính toán lý thuyết và thực nghiệm phát triển rất<br /> mạnh mẽ. Các tính toán lý thuyết có thể cung cấp các thông tin nền<br /> tảng như các thông số cấu trúc, năng lượng và một số tính chất quan<br /> trọng khác góp phần định hướng làm thực nghiệm và ngược lại kết quả<br /> thực nghiệm sẽ làm sáng tỏ và chứng minh tính đúng đắn của tính toán<br /> lý thuyết. Do đó, việc bố trí nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu<br /> hóa tính toán đan xen nhau một cách hợp lý sẽ giúp giảm thiểu được<br /> khối lượng thực nghiệm và kết quả thu được cũng được lý giải một<br /> cách logic và khoa học hơn. Mặc dù, các kết quả thực nghiệm về hoạt<br /> tính sinh học của các hợp chất chiết xuất từ cây sa kê và vỏ măng cụt<br /> đã được báo cáo, nhưng việc mô phỏng đánh giá khả năng chống oxy<br /> hóa bằng hóa học tính toán là một bước mới, chưa có nghiên cứu lý<br /> 1<br /> <br /> thuyết nào phân tích khả năng chống oxy hóa của các hợp chất này<br /> cũng như xác định cơ chế của phản ứng dập tắt gốc tự do.<br /> Ngoài hợp chất polyphenol thì gần đây nhiều nghiên cứu đã chứng<br /> minh rằng fullerene (C60) phản ứng với các gốc tự do và hoạt động như<br /> một chất dập tắt gốc tự do hiệu quả. Điều này đã được thử nghiệm cả in<br /> vitro và in vivo. Hiệu quả chống oxy hóa của chúng được chứng tỏ cao<br /> hơn so với vitamin E trong việc ngăn cản sự oxy hóa của lipid bởi các<br /> tác nhân superoxide và gốc tự do hydroxyl. Tuy nhiên, việc ứng dụng<br /> fullerene trong lĩnh vực làm chất chống oxy hóa còn hạn chế bởi vì nó<br /> chỉ đóng vai trò như chiếc lồng thu nhận các gốc tự do có trung tâm phản<br /> ứng ở nguyên tử carbon chứ không phải là chất chống oxy hóa xảy ra<br /> theo cơ chế ngắt mạch. Do vậy, fullerene không có hiệu quả trong việc<br /> dập tắt phản ứng của các gốc tự do peroxyl trong giai đoạn phát triển<br /> mạch của phản ứng dây chuyền. Để cải thiện điều này, một số phương<br /> pháp chức năng hóa fullerene đã được đề xuất tạo ra một loạt các dẫn<br /> xuất C60 với những tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Cho đến nay<br /> đã có nhiều chất được sử dụng làm chất chống oxy hóa trong nhiều lĩnh<br /> vực khác nhau. Một vấn đề đang được quan tâm hiện nay là làm sao tạo<br /> ra các chất chống oxy hóa hiệu quả cao không độc hại đến môi trường<br /> và con người để có thể sử dụng trong y học, thực phẩm, dược phẩm…<br /> Một trong những cách tốt nhất để lợi dụng cấu trúc độc đáo của fullerene<br /> là dùng nó để làm nền cho các phân tử thuốc đính tử vào. Trong những<br /> năm qua, một số lượng lớn các nghiên cứu thực nghiệm đã tập trung vào<br /> tính chất chống oxy hóa của dẫn xuất fullerene-polyphenol. Tuy nhiên,<br /> một nghiên cứu lý thuyết có tính hệ thống về mối quan hệ giữa đặc điểm<br /> cấu trúc và khả năng chống oxy hóa của dẫn xuất fullerene-polyphenol,<br /> cũng như nghiên cứu định hướng để thiết kế và hỗ trợ cho quá trình bán<br /> tổng hợp các phân tử có hoạt tính sinh học cao hơn so với hợp chất tự<br /> nhiên chưa được thực hiện.<br /> Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài luận án tiến sĩ:<br /> “Nghiên cứu cấu trúc, khả năng chống oxy hóa của một số<br /> polyphenol và dẫn xuất trên nền fullerene (C60) bằng phương pháp<br /> hóa tính toán“.<br /> Mục tiêu của luận án:<br /> - Nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của các hợp chất polyphenol<br /> có nguồn gốc từ cây sa kê, vỏ măng cụt và một số dẫn xuất fullerenepolyphenol bằng phương pháp hóa tính toán.<br /> 2<br /> <br /> - Thiết kế các hợp chất có khả năng chống oxy hóa từ dẫn xuất<br /> malonate có nguồn gốc từ cây sa kê và vỏ măng cụt trên nền fullerene<br /> thông qua phản ứng Bingel-Hirsch.<br /> Ý nghĩa khoa học của luận án:<br /> Triển khai một hướng nghiên cứu mới, phù hợp với xu thế chung<br /> trên thế giới cũng như các điều kiện của Việt Nam: Tìm kiếm chất<br /> chống oxy hóa xanh thân thiện môi trường. Bên cạnh đó, luận án còn<br /> có vai trò đóng góp vào việc khẳng định khả năng tổng hợp các chất<br /> chống oxy hóa trên nền fullerene đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu và<br /> hướng tới việc ứng dụng trong nước.<br /> Những đóng góp mới của luận án:<br /> - Đã tiến hành nghiên cứu một cách có hệ thống khả năng chống<br /> oxy hóa của một số hợp chất polyphenol có nguồn gốc từ cây sa kê và<br /> vỏ măng cụt thông qua 3 cơ chế HAT, SET−PT và SPLET. Trong đó,<br /> hợp chất S12, M10 và M11 được xem là những chất chống oxy hóa<br /> tiềm năng với giá trị BDE(O−H) trong pha khí lần lượt là 77,3; 82,3;<br /> 82,8 kcal/mol.<br /> - Đã làm rõ được cơ chế phản ứng Bingel − Hirsch giữa ion âm<br /> dimethyl bromomalonate và fullerene (C60). Trong bốn đường phản<br /> ứng thì đường phản ứng đi qua trạng thái chuyển tiếp TS(6,6)-1 để hình<br /> thành sản phẩm ở vị trí liên kết (6,6) là thuận lợi về mặt nhiệt động,<br /> điều này cũng phù hợp với kết quả thực nghiệm.<br /> - Đã thiết kế các hợp chất chống oxy từ một số dẫn xuất malonate<br /> của altilisin J và mangostin trên nền fullerene bằng phương pháp hóa<br /> tính toán. Các hợp dẫn xuất fullerene mới có khả năng chống oxy hóa<br /> cao hơn so với hợp chất ban đầu, được đánh giá thông qua các thông<br /> số đặc trưng như: BDE, IE và EA.<br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU<br /> Phần tổng quan giới thiệu về các hợp chất polyphenol, cơ chế<br /> chống oxy hóa của hợp chất polyphenol, hợp chất chất fullerene và hóa<br /> học tính toán ứng dụng trong nghiên cứu các hợp chất polyphenol và<br /> dẫn xuất fullerene.<br /> CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 3<br /> <br />