Tài liệu Nghiên cứu sự tạo phức của curcumin với các kim loại calci, sắt, đồng, kẽm

BỘ Y Tế TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI v ũ Hà KHUê NGHIÊN CỨU Sự TẠO PHỨC CỦA CURCUMIN VỚI CÁC KIM LOẠI CALCI, SẮT, ĐỔNG, KẼM (KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược s ĩ KHÓA 2004-2009) - Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Túy ThS. Lê Đình Quang - Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Đại cương-Vô cơ Trường Đại học Dược Hà Nội - Thời gian thực hiện: từ 01/02/2009-16/05/2009 HẢ NỘI-2009 LỜI CẢM ƠN Trước hết, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS. Phan Túy, người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Ths. Lê Đình Quang, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian làm khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo TS. Nguyễn Thị Kiều Anh đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Đại cươngVô cơ đã chỉ bảo, cho em những góp ý và nhận xét sâu sắc để em hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị kỹ thuật viên trong bộ môn Hóa Đại Cương- Vô cơ, bộ môn Hóa Phân tích đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình làm thực nghiệm. Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các bạn cùng thực nghiêm đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận của mình. Hà Nội, tháng 5 năm 2009 Sinh viên Vũ Hà Khuê MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN Đ Ể ................................................................................................ 3 PHẨN I- TỔNG QUAN............................................................................... 4 1.1. VÀI NÉT VỀ CURCUMIN................................................................... 4 1.1.1. Cấu tạo................................................................................................... 4 1.1.2. Tính chất hóa lý ..................................................................................... 5 1.1.3. Tác dụng dược lý.................................................................................. 9 1.1.4. Công dụng............................................................................................. 10 1.2. VÀI NÉT VỀ PHỨC CHẤT................................................................... 12 1.2.1. Một số khái niệm .................................................................................. 12 1.2.2. Các phương pháp xác định thành phần của phức chất dạng tinh thể................................................................................................... 13 1.3. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI............................................................ 14 1.3.1. Calci....................................................................................................... 14 1.3.2. Sắt............................................................................................................ 14 1.3.3. Đồng........................................................................................................ 15 1.3.4. Kẽm......................................................................................................... 16 1.4. CÁC NGHIÊN c ứ u VỀ PHỨC CHấ T CURCUMIN-KIM LOẠI.. 1.4.1. Các nghiên cứu về tổng hợp phức curcumin-kim loại..................... 16 16 1.4.2. Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của phức curcumin-kim loại. 19 PHẦN II-THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ............................................ 21 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM......... 21 2.1.1. Nguyên liệu............................................................................................ 21 2.1.2. Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất..................................................... 22 2.1.3. Nội dung nghiên cứu............................................................................. 23 1 2.1.4. Phương pháp thực nghiệm.................................................................... 23 2.2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT.................................. 26 2.2.1. Tổng hợp phức curcumin-kim loại..................................................... 26 2.2.2. Xác định tỷ lệ của phức....................................................................... 31 2.2.3. Đo phổ hồng ngoại của các phức....................................................... 38 2.3. BÀN LUẬN........................................................................................... 39 PHẦN m - KẾT LUẬN............................................................................... 41 3.1. KẾT LUẬN............................................................................................. 41 3.2. ĐỀ XUẤT................................................................................................ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 42 PHỤ LỤC 2 ĐẶT VẤN ĐỂ Trong kỷ nguyên hiện đại ngày nay, đặc biệt là trong thế kỷ XXI, khi xu hướng của thế giới ngày càng ưa chuộng những sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên với ít tác dụng phụ và có hiệu quả không kém các thuốc có nguồn gốc từ tổng hợp hóa dược thì nền y học cổ truyền của các dân tộc trên thế giới ngày càng được quan tâm và phát triển, trong đó có một bộ phận quan trọng là dựa trên việc sử dụng cây cỏ để chăm sóc sức khỏe và chữa bệnh. Ở thời điểm hiện tại, nghệ vàng (Curcuma longa L) nổi lên như một vấn đề thời sự khoa học. Có rất nhiều các công trình khoa học nghiên cứu chất curcumin trong nghệ vàng để sử dụng làm chất màu thực phẩm, làm thuốc chữa các bệnh ung thư, chống oxy hóa, chống viêm nhiễm... Curcumin là một polyphenol, do đó nó có khả năng tạo phức với các ion kim loại. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có công trình nghiên cứu tạo phức curcumin với các kim loại tương ứng để tạo thành các hợp chất có khả năng làm chất màu thực phẩm. Hiện nay, để đưa các nguyên tố vi lượng vào cơ thể, chủ yếu sử dụng các muối gluconat kim loại. Nguồn gluconat sử dụng chủ yếu được lấy từ tổng hợp hóa dược. Với ý tưởng là liệu có thể thay thế gluconat bằng một dẫn chất của curcumin, có thể sử dụng các phức chất curcumin-kim loại ứng dụng vào công nghiệp dược phẩm, với nguồn nguyên liệu tự nhiên, dễ kiếm và phù hợp với xu hướng phát triển của xã hội ngày nay cũng như phù hợp với điều kiện nước ta, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : “Nghiên cứu sự tạo phức của curcumin với các kim loại Calci, sắt, đồng, kẽm” với 2 mục tiêu sau: 1. Nghiên cứu tổng hợp phức của curcumin với 4 kim loại: Ca2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+ 2. Xác định thành phần phức chất tạo thành. 3 PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1. VÀI NÉT Về CURCUMIN 1.1.1. Cấu tạo: Curcumin là một hỗn hợp màu vàng gồm 3 chất: curcumin I chiếm tỷ lệ 60%, curcumin II chiếm 24% và curcumin III chiếm 14% [5], [14]. 1.1.1.1. Công thức phân tử, phân tử khối [14]: Curcumin I: C21H 20O6, phân tử khối: 368. Curcumin II: C20H 18O5, phân tử khối: 338. Curcumin III: C 19H 160 4, phân tử khối: 308. 1.1.12. Công thức cấu tạo, tên khoa học [23]: ^ - OH Hình 1: Công thức cấu tạo của curcuminoid Trong đó: I: R, = R 2 = OCH 3 1.7-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6-dien-3,5-dion = diferuloylmethan II: Rị = OCH3, R2 = H 1 -(4-Hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6-dien-3,5- dion= p-hydroxycinnamoylferuloylmethan III: Rj = R2 = H 1.7-Bis-(4-hydroxyphenyl)hepta-1,6-dien-3,5-dion = p,p-dihidroxydicinnamoylmethan 4 1.1.1.3. Đồng phân: Do trong phân tử có liên kết đôi liên hợp nên curcumin có đồng phân hình học. Curcumin I có đồng phân Z-E ở dạng trans-trans có điểm chảy thấp hơn, kém ổn định hơn trong dung dịch và không bền dưới tác dụng của ánh sáng hơn so với các đồng phân khác [23]. Hình 2 : Đồng phân hình học cis-trans của curcumin I 1.1.2. Tính chất hóa lý: 1.12.1. Tính chất vật lý: a) Tính tan: - Curcumin là một chất nhuộm màu tan trong dầu, thực tế không tan trong nước ở pH acid và pH trung tính, tan được trong kiềm. Curcumin hòa tan được trong nước khi có mặt các chất hoạt động bề mặt như: natri dodecyl sulfat, cetylpyridin bromid, gelatin, polysaccharid, polyethylenglycol, cyclodextrin [23], [27]. -T a n được trong methanol, ethanol, tan trong dung môi hữu cơ: dichloromethan, cloroform, ethylacetat, dầu béo, tan ít trong n-hexan [14], [22]. Tan trong acid acetic băng, thực tế không tan trong ether [4] b) Điểm chảy: khoảng 183°c (182-183 °C) [4], [14]. c) Dạng thù hình [7]: - Curcumin I: dạng tinh thể hình kim, màu vàng có ánh đỏ nâu. 5 - Curcumin II: tinh thể hình kim hay bột vô định hình màu vàng. - Curcumin III: tinh thể hình kim hay bột vô định hình màu vàng cam. d) Phổ hấp thụ tử ngoại [18]: Hấp thụ tia tử ngoại ở bước sóng ?imax=426 nm Hệ số hấp thụ riêng E Ị =1600 1.12.2. Tính chất hóa học: a) Hiện tượng hỗ biến: Tùy theo dung môi thích hợp, có thể có trên 95% hợp chất màu tồn tại dưới dạng enol [28]. b) Ảnh hưởng của pH trong dung dịch nước: Động học của phản ứng thủy phân curcumin I trong khoảng pH 1-11 đã được nghiên cứu bằng phương pháp HPLC [28]. Ở p H cl, dung dịch nước của curcumin I có màu đỏ và tồn tại ở dạng ion H 4A+. Ở khoảng pH 1-7, curcumin I rất ít tan trong nước, tạo dung dịch màu vàng và tồn tại ở dạng H 3A. ở pH>7.5, dung dịch có màu đỏ, các dạng tồn tại là H 2A , HA2' và A3' lần lượt tương ứng với các giá trị pH 7.8, 8.5 và 9.0 [23]: HO^ H4A+ ^ ^^O H + ỴX J OH OH o OH H3A 6 H-A" h 3cd HO HA2' h 3co c) Độ ổn định: Curcumin ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH>7 [28]. Sự phân hủy của curcumin I: các sản phẩm phân hủy ở pH 7-10 được xác định bằng phương pháp HPLC [28], [29]. Sản phẩm tạo thành ban đầu là acid ferulic và feruloylmethan, feruloylmethan nhanh chóng bị chuyển màu (chủ yếu là từ vàng đến vàng nâu). Ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ. Sau đó, feruloylmethan bị thủy phân thành vanillin và aceton (Hình 3) [29]: 7 ịOH- vanillin aceton Hình 3 : Sản phẩm phân hủy của curcumin I Curcumin được ủ trong môi trường đệm phosphat 0,1M, pH 7,2 ở 37°c, và có trên 90% bị phân hủy trong vòng 30 phút, đã xác định được trans-6-(4hydroxy 3-methoxyphenyl)-2,4-dioxo-5-hexenal là sản phẩm chính. Còn vanillin, acid ferulic acid và feruloylmethan là các sản phẩm phụ [29]. Ở pH 10,2, hợp chất curcumin III ít bị phân hủy hơn so với curcumin I và II [23]. Đặc biệt, curcumin không bền dưới ảnh hưởng của ánh sáng nhất là trong dung dịch. Sau khi chiếu bức xạ quang, các sản phẩm được xác định cho thấy chúng giống các sản phẩm phân hủy như acid vanillic, vanillin, ferulic acid [22]. 8 d) Tính chất của polyphenol [1]: Các curcuminoid là polyphenol và là chất tạo màu chủ yếu cho nghệ. Do đó, curcumin và dãn chất còn mang tính chất của polyphenol: - Tan trong kiềm. - Tác dụng với các tác nhân oxy hóa: do nhóm -OH hoạt hóa nhân thơm đối với các tác nhân oxy hóa nên rất dễ bị oxy hóa ngay cả khi tác dụng với oxy của không khí. - Thế ái điện tử: hướng nhóm thế vào vị trí ortho, para. - Thế ái nhân. - Tác dụng với dung dịch muối kim loại: tạo phức chất có màu. Với Fe3+ tạo muối màu xanh đen [25], với Sn, Zn, Cu, Ca, Mg tạo hợp chất màu [15]. 1.1.3. Tác dụng dược lý: Curcumin là chất độc hại tế bào vào loại mạnh nhất theo cơ chế diệt bớt các tế bào ác tính, làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành các tế bào ung thư mới mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành tính bên cạnh. Trong khi đó, nhiều thuốc khi diệt tế bào ác tính cũng diệt luôn tế bào lành, làm cơ thể suy kiệt. Curcumin có khả năng loại bỏ gốc tự do và các loại men gây ung thư có trong thức ăn, nước uống, giúp cho cơ thể vừa phòng ngừa vừa chống ung thư một cách tích cực [15], [19]. Curcumin và dẫn chất là những thành phần có hoạt tính chôhg viêm, tác dụng này có thể do khả năng thu dọn những gốc oxy có liên quan đến quá trình viêm. Thử nghiệm lâm sàng chứng minh curcumin là một thuốc chống viêm có hiệu quả. Nghiên cứu lâm sàng trên bệnh nhân viêm khớp dạng thấp cho thấy curcumin có tác dụng cải thiện đối với sự cứng khớp buổi sáng và sưng khớp [20 ], [21 ]. Curcumin dự phòng và cải thiện những thương tổn ở dạ dày do kích thích sản sinh chất nhầy [20]. Tuy vậy, curcumin cho uống liều 100mg/kg trong 6 ngày liên tục đã gây loét dạ dày ở chuột cống trắng [5]. 9 Curcumin có khả năng kháng các loại virus, vi khuẩn như vi khuẩn gây loét dạ dày Helicobacter pylori, virus viêm gan B, c . Curcumin I gây ức chế in vitro sự phát triển của trực khuẩn lao ở nồng độ tối thiểu 25|ig/ml, ngoài ra còn có tác dụng ức chế Samonella paratyphi ở 50(ig/ml, tụ cầu vàng ở 50|ig/ml [5]. Đáng chú ý là khả năng kháng virus H IV -l-RT gây AIDS. Curcumin “chặt đứt” một trong tám mắt xích của quá trình nhiễm HIV [15], [20], [21]. Curcumin với liều 125mg/kg cho vào dạ dày chuột làm tăng lưu lượng mật và liều 250mg/kg làm tăng lượng cholesterol và acid mật do mật tiết ra [5], [20]. Dịch chiết nghệ bằng ether ethylic thấy có tác dụng tăng sự bài tiết mật và chất curcumin có tác dụng co bóp túi mật [5]. Curcumin chiết từ nghệ có tác dụng ức ch ế sự tan hồng cầu gây bởi hydrogen peroxyd ở nồng độ thấp nhưng không ức chế ở nồng độ cao [5]. Curcumin cho chuột cống trắng ăn có tác dụng kích thích hoạt tính của men arylhydroxylase là men phụ thuộc vào cytochrom P450 của ty lạp thể trong tế bào gan, giúp giải độc và bảo vệ tế bào gan. Tác dụng chống oxy hóa của bột nghệ có thể do tính chất phenolic của curcumin [5], [20]. Curcumin i n có hoạt tính chống ung thư và chống oxy hóa mạnh hơn curcumin I, II thể hiện rõ trong việc chúng gây độc và ức chế ung thư báng Ehrlich trên chuột (ILC 74,1%).[17] Curcumin chiết từ nghệ không có tác dụng làm giảm số lượng bạch cầu da nhân trung tính với nồng độ đã thử nghiệm [5]. 1.1.4. Công dụng: Trong lĩnh vực Dược phẩm, dùng curcumin làm tá dược màu để bao viên có màu vàng chanh sáng đẹp, màu bền vững [6 ]. Curcumin được coi là chất tiêu biểu nhất cho thế hệ mới các chất chống ung thư vừa rất hiệu lực, vừa an toàn, không gây tác dụng phụ. Curcumin có khả năng loại bỏ các loại enzym gây ung thư như: COX-1, COX-2 có trong 10 thức ăn, nước uống, vô hiệu hóa các gốc tự do hình thành trong cơ thể, do bức xạ độc hại cũng như do các loại sock thần kinh, thể lực..., các độc tố hóa học (DDT, dioxin...)- Bởi vậy, curcumin giúp cơ thể vừa phòng ngừa, vừa chống ung thư một cách tích cực trong khi thế hệ thuốc cũ không có tác dụng phòng ngừa. [19], [20]. Curcumin có khả năng mạnh mẽ giải độc và bảo vệ tế bào gan, bảo vệ và làm tăng hồng cầu, loại bỏ cholesterol LDL, điều hòa huyết áp, hạ cholesteron máu, ngăn chặn béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi mồi, trứng cá, chống rụng tóc, giúp mau chóng mọc tóc, làm cho da dẻ hồng hào ...[19]. Curcumin là một trong những chất chống viêm, chống oxy hóa điển hình. Nó hỗ trợ điều trị cho các bệnh ung thư, loét dạ dày, hành tá tràng, đại tràng, bệnh Parkinson, nhũn não. Curcumin có hiệu quả cao với các bệnh rối loạn hệ miễn dịch như viêm toàn thân, viêm đa khớp (bệnh gout), viêm lõi cầu khớp, viêm màng bồ đào mắt, bệnh đa xơ cứng, bệnh khô cứng (mắt, âm đạo...), bệnh xơ cứng bì, loãng xương, nhược cơ, vẩy nến, basedo, lupus ban đỏ hệ thống, viêm đa ổ bụng, đa u hạt hệ tiêu hóa, rối loạn tuyến giáp, u máu, chảy máu, máu khó đông, hắc tố, suy giảm trí nhớ, mất trí nhớ.... Nhờ hoạt tính chống viêm, có thể sử dụng curcumin như một corticoid như phenylbutazon trong điều trị bệnh mà không sợ gây loãng xương hay loét dạ dày. Curcumin là một chất có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, c, yếu gan mật, xơ gan cổ chướng, HIV [15]. Nhiều nước trên thế giới coi curcumin vừa là thuốc, vừa là thực phẩm (fooddrug) điều trị gần 20 loại ung thư khác nhau (hãng dược phẩm Sabina của Mỹ đã sử dụng curcumin bào chế thuốc chữa trên 20 loại ung thư). Riêng đối với ung thư máu, các nhà khoa học cho biết curcumin có tác dụng tăng hồng cầu và chống suy kiệt. ..[15] 11 1.2. VÀI NÉT VỂ PHỨC CHẤT 1.2.1. Một số khái niệm [16]: 1.2.1.1 .Định nghĩa phức chất: Những hợp chất được tạo nên bởi sự kết hợp giữa ion (kim loại hoặc phi kim) với các ion hoặc phối tử khác bằng liên kết phối trí và có thể tồn tại trong tinh thể cũng như trong dung dịch gọi là phức chất. VD: K 2[HgI4], [Zn(NH 3)4](OH)2... 1.2.1.2.Thành phần của phối tử phức: Phức chất gồm các thành phần quan trọng sau: cầu nội, cầu ngoại, ion trung tâm, phối tử. - Cầu nội: thường là ion phức, cầu nội gồm có ion trung tâm (chất tạo phức), phối tử (được viết trong ngoặc vuông). Điện tích cầu nội bằng tổng điện tích ion trung tâm và điện tích phối tử. - Cầu ngoại: là ion dương hoặc âm để ngoài ngoặc vuông. - Ion trung tâm hay chất tạo phức là ion của các kim loại chuyển tiếp. Trường hợp phức chất được hiểu một cách khái quát như định nghĩa đã nêu, thì ion trung tâm có thể là ion của bất kỳ nguyên tố nào trong bảng tuần hoàn. - Phối tử: là ion hoặc phân tử có cặp electron tự do có thể tạo liên kết phối trí với ion trung tâm. 1.2.1.3.Dung lượng phối trí của phối tử: Là số liên kết của một phối tử liên kết với ion trung tâm 12.1.4. S ố phối trí: Là số liên kết của một ion trung tâm liên kết với các phối tử VD: v[Zn(N H ,U (OH), lon trung tâm phối tử Điện tích cầu nội = +2 Dung lượng phối trí của NH 3 là 1, số phối trí của Zn2+ là 4. 12 1.2.2. Các phương pháp xác định thành phần của phức chất dạng tinh thể[8] 1.22.1. Phương pháp hóa học - Xác định hàm lượng nguyên tố: Phân tích định lượng: Dùng phản ứng hóa học để chuyển các nguyên tố trong phức chất thành các chất vô cơ đơn giản như kim loại, ion kim loại, oxid kim loại, muối, N2, C 0 2, H20 hoặc một hợp chất đặc trưng rồi định lượng các sản phẩm đó bằng phương pháp khối lượng, phương pháp thể tích, phương pháp chuẩn độ hay các phương pháp hóa lý: phổ hấp thụ nguyên tử, sắc ký khí... Từ đó xác định hàm lượng ion trung tâm và phối tử trong phân tử phức. 1.2.2.2. Phương pháp phân tích nhiệt: Là phương pháp nghiên cứu dựa trên sự thay đổi của 1 tham số vật lý nào đó của hệ phụ thuộc nhiệt độ: thường áp dụng với phức chất rắn. VD: phương pháp phân tích trọng lượng nhiệt: theo dõi sự biến đổi khối lượng của mẫu phân tích theo nhiệt độ nhờ thiết bị “cân nhiệt”. Từ đó xác định được khối lượng ion trung tâm và khối lượng phối tử trong phân tử phức. Hình 4: Sơ đồ thiết bị phân tích trọng lượng nhiệt 1.2.2.3. Các phương pháp vật lý hiện đại: a. Phương pháp p h ổ hấp thụ electron: phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến b. Phương pháp p h ổ dao động: phổ hồng ngoại, phổ Raman (phổ khuếch tán tổ hợp). 13 c. Các phương pháp hóa lý hiện đại: phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, phương pháp phổ khối lượng, phương pháp phổ khối lượng ion hóa ở áp suất khí quyển (API M S )... 1.3. ĐẠI CƯƠNG VỂ KIM LOẠI 1.3.1. Calci [9]: Cấu hình electron: [Ar]4s2 Ca2+ có lớp vỏ electron của khí hiếm nên trong các hợp chất Calci chỉ thể hiện số oxy hóa + 2 Khả năng tạo phức: thực tế, ion Ca2+không có obital trống để tạo liên kết cho nhận, cũng không có các cặp electron để tạo liên kết cho n . Do đó, phức chất của Ca2+ chỉ được hình thành nhờ tương tác ion-ion hoặc ion-lưỡng cực giữa nguyên tử trung tâm và phối tử. Calci không tạo thành phức chất bền với các phối tử 1 càng. Tuy nhiên, tạo phức chất khá bền với các phối tử vòng càng (có thể được giải thích nhờ hiệu ứng chelat). Vai trò sinh hoc: Điều chỉnh quá trình trao đổi chất trong cơ thể động vật. Muối calci rất quan trọng khi hình thành xương và răng. Cơ chế đông máu là quá trình bậc thang, nhiều giai đoạn của nó phụ thuộc vào sự có mặt của ion Calci trong vai trò hoạt hóa các men tương ứng. 1.3.2. Sát [10]: Cấu hình electron: [Ar]3d64s 2 Sắt thể hiện các mức oxy hóa từ -2—>+6 . Trong đó các mức từ -2—>+1 thể hiện trong phức chất với các phối tử n , các mức còn lại thể hiện chủ yếu trong các hợp chất thông thường. Trong các mức oxy hóa >1 thì mức +2, +3 quan trọng hơn cả. Hai mức oxy hóa này có thể chuyển hóa qua lại tùy theo môi trường. Khả năng tạo phức: Fe(II) tạo phức với hầu hết các phối tử, trong đó đặc biệt quan trọng là những phức chất với hệ vòng porphyrin. Trong các phức 14 chất với đa số các phối tử thông thường, Fe(II) có số phối trí 6 với cấu tạo bát diện. Một số ít phối tử như halogenua X- , SCN"... tạo thành các phức chất tứ diện. [5] Fe(III) tạo phức chất với hầu hết các phối tử. Dạng hình học của các phức chất chủ yếu là bát diện. Với cấu hình d5, có tính bền đặc biệt, các phức chất của Fe(HI) hấp thụ mạnh ánh sáng trong vùng khả kiến. Vai trò sinh hoc: Cơ thể người có khoảng 5gam sắt tập trung chủ yếu ở Hemoglobin của máu. Khi thiếu sắt có thể mắc các bệnh thiếu máu, sức khỏe suy giảm, da xanh. Sắt(II) cũng tạo thành nhiều phức chất sinh học quan trọng có vai trò vận chuyển oxy, vận chuyển electron, là enzym xúc tác cho các phản ứng khác nhau: oxidase, hydrogenase, reductase, dehydrogenase, deoxynase... sắt (III): transferin, feritin, hemosidesin và một số cytochrom, enzym oxy hóa khử như nitrogenase... 1.3.3. Đồng:[10] Cấu hình electron: [Ar]3d 104s'. Thể hiện 3 mức oxy hóa chính: +1, +2, +3. Trong đó mức +2 là bền nhất. Khả năng tạo phức: ion Cu2+ với cấu hình electron d9 có thể tạo thành một số lượng lớn phức chất với số phối trí thay đổi từ 3-8. Trong đó số phối trí 4 (cấu trúc vuông phẳng hoặc tứ diện) và 6 (cấu trúc bát diện lệch) là phổ biến nhất. Vai trò sinh hoc: Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc cao. Tham gia vào các trung tâm hoạt động của các phân tử sinh học: Nhóm enzym xúc tác cho các phản ứng oxy hóa cytochromoxidase: xúc tác cho giai đoạn cuối của quá trình hô hấp. 15 khử: Protein: hemocyanin có khả năng hấp thụ thuận nghịch oxy giống Hemoglobin và mioglobin. Thiếu đồng trong cơ thể dẫn đến phá vỡ sự trao đổi sắt giữa huyết tương và hồng cầu do đó dẫn đến bệnh thiếu máu. Thiếu đồng cũng dẫn đến chứng bạc tóc. 1.3.4. Kẽm [10]: Cấu hình electron: [Ar]3d'°4s2 Thể hiện 1 mức oxy hóa bền duy nhất là +2 do phân lớp 3d đã bão hòa electron. Khả năng tạo phức: ion Zn2+ với cấu hình electron d 10 thể hiện các số phối trí và dạng hình học đa dạng tùy thuộc vào tương quan giữa lực tương tác tĩnh điện, lực cộng hóa trị và các yếu tố không gian, lập thể. Nói chung, Zn có các số phối trí từ 2-7, trong đó, các số phối trí 4, 5, 6 là phổ biến hơn cả. Vai trò sinh hoc : Kẽm là nguyên tố cần thiết để duy trì sự sống của con người và động vật. Kẽm là trung tâm hoạt động của các enzym: andolase, peptidase, carboxipeptidase, phophatase, transphotphorylase, insulin, AND và ARNpolymerase... Đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những cấu trúc đặc trưng của các protein và mạch xoắn của các phân tử ADN Zn cần thiết cho quá trình tạo thành mô xương, đặc biệt là ở thời kỳ đầu của sự phát triển của con người Thiếu kẽm, trẻ em biếng ăn, chậm lớn, xương giòn, tóc mọc chậm Vitamin A chỉ phát huy hiệu quả khi có mặt kẽm. 1.4. CÁC NGHIÊN CỨU VỂ PHỨC CHẤT CURCUMIN-KIM LOẠI: 1.4.1. Tổng hợp phức curcumin-kim loại: * Đã có một số công trình nghiên cứu tổng hợp phức curcumin-kim loại: 16 a) Nghiên cứu trong dung môi methanol: Hòa tan curcumin trong hỗn hợp methanol và aceton, hòa tan muối kim loại (kẽm, thiếc, calci, magnesi clorid và đồng sulfat) trong methanol rồi nhỏ từ từ vào hỗn hợp curcumin. Độ pH của hỗn hợp được điều chỉnh từ 7,5 đến 9,5 bằng dung dịch amoniac đặc để kết tủa phức kim loại. Chất kết tủa được lọc, rửa bằng nước và rửa lại bằng methanol, làm khô ở 70-80°C. Màu của các phức curcumin-kim loại [15]: Bảng 1: Màu của phức curcumin-kim loại STT Curcumin-kim loại Màu sản phẩm 1. Zn2+ Vàng cam 2. Sn2+ Cam đỏ 3. Ca2+ Ca cao 4. Mg2+ Vàng nghệ 5. Cu2+ Nâu b) Nghiên cứu trong dung môi ethanol: Hòa tan curcumin và muối kim loại (kẽm acetat, đồng(II) acetat hydrat, sắt(II) acetat, mangan acetat tetrahydrat) trong cồn ethylic. Dung dịch muối kim loại được thêm dần vào dung dịch curcumin, hỗn hợp được đặt cách thủy ở 37°c. Kết tủa phức hợp sau đó được lọc, rửa và sấy khô ở 70-80°C [26]. c) Nghiên cứu trong dung dịch nước: m ethanol=l:l Curcumin có thể tạo phức chelat với Fe(III): Tương tác của Fe3+ với curcumin trong dung dịch nước:methanol= 1: 1, tạo thành phức [FeH 2CU(OH)2] (H2CU =curcumin) tại pH~7. Trong môi trường base (pH>7), tạo thành phức [FeH 2CU(OH)3]' , tránh được kết tủa của hydroxyd kim loại. Curcumin liên kết phối trí với Fe(III) nhờ liên kết (3-diceton. Dạng tồn tại chủ yếu của phức ở pH sinh lý là [FeH 2CU(OH)2]. Hằng số bền của phức (xác định bằng phép đo điện thế) gần giống với desferrioxamin (phức sắt với amin). [22] * v ề thành phần phức: Bằng phương pháp quang trắc phổ, xác định số lượng curcumin liên kết với ion kim loại Cu2+, Zn2+, Fe2+: kết quả cho thấy các ion Cu2+, Fe2+ liên kết với tối thiểu là 2 phân tử curcumin, còn ion Zn2+ liên kết với ít phân tử curcumin hơn [29]. Curcumin có khả năng tạo phức mạnh với các ion kim loại Fe2+, Cu2+, Zn2+, Mn2+ ở dạng muối acetat trong cồn tuyệt đối và có thể tách được. Phổ khối lượng của tất cả các phức đều chứng tỏ sự có mặt của curcumin và ion kim loại. Đồng và sắt tạo phức tỷ lệ 2:1. Kẽm và mangan tạo phức tỷ lệ 1:1 với curcumin [23] Phân tích thành phần nguyên tố kim loại của phức curcumin kim loại được kết quả sau [15]: (bảng 2 ) Bảng 2: Thành phần % kim loại của phức STT Curcumin-kim loại %kim loại 1 Zn2+ 14,1 2 Sn2+ 33,1 3 Ca2+ 4,9 4 Mg2+ 4,3 5 Cu2+ 8,8 Curcumin tạo phức với Vanadyl theo tỷ lệ 2:1. Đã xác địn 1 được công thức của phức theo cấu trúc sau [24]: Hình 5: Cấu trúc của phức curcumin-VO(II) 18