Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp 2 (curcumin o yl)ethyldihydrophosphat...

Tài liệu Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp 2 (curcumin o yl)ethyldihydrophosphat

.PDF
83
229
71

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRÂM NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP 2-(CURCUMIN-O-YL)ETHYL DIHYDROPHOSPHAT LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRÂM NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP 2-(CURCUMIN-O-YL)ETHYL DIHYDROPHOSPHAT LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ MÃ SỐ 8720202 Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn Văn Hải 2. PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện HÀ NỘI 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn Hải và PGS. TS. Nguyễn Đình Luyện, hai thầy đã trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi, truyền đạt cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm quý báu, giúp tôi có định hướng tốt hơn trong việc nghiên cứu và hoàn thành đề tài một cách tốt nhất. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô Bộ môn Công nghiệp Dược – Tổng hợp hóa dược đã hết lòng giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành nghiên cứu đề tài. Tôi cũng xin cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường cùng toàn thể các thầy cô giáo trường Đại học Dược Hà Nội đã luôn tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập tại nhà trường. Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các cán bộ thuộc phòng Thử nghiệm sinh học – Viện công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam; các cán bộ khoa Hóa – trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; các cán bộ Viện Thực phẩm chức năng, tôi xin chân thành cảm ơn. Và cuối cùng, cho tôi bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn sát cánh, động viên, chăm lo cho tôi trong cuộc sống và sự nghiệp. Hà Nội, ngày 4 tháng 4 năm 2018 Học viên Nguyễn Thị Trâm MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 3 1.1. Khái quát chung về Curcumin .............................................................. 3 1.1.1. Cấu trúc phân tử Curcumin ............................................................ 3 1.1.2. Tính chất lý hóa .............................................................................. 3 1.1.3. Tính chất dược lý của curcumin ..................................................... 6 1.2. Một số hướng biến đổi hóa học cải thiện độ tan và hoạt tính của curcumin ......................................................................................................... 8 1.3. Tiền thuốc phosphat trong nghiên cứu phát triển thuốc và curcumin 12 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 18 2.1. Nguyên liệu - hóa chất .......................................................................... 18 2.2. Dụng cụ - thiết bị .................................................................................. 19 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 20 2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 20 2.4.1. Quy trình tổng hợp, tinh chế sản phẩm ........................................... 20 2.4.2. Kiểm tra sơ bộ độ tinh khiết ......................................................... 21 2.4.3. Xác định cấu trúc hóa học ............................................................ 21 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 22 3.1. Quy trình tổng hợp ................................................................................ 22 3.1.1. Tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin (LH-1) 22 3.1.2. Tổng hợp dẫn chất 2-(curcumin-O-yl)ethyl dihydrophosphat (LH2)…….. ..................................................................................................... 31 3.2. Xác định cấu trúc ................................................................................. 36 3.2.1. Kết quả phân tích phổ của LH-1 .................................................... 36 3.2.2. Kết quả phân tích phổ của LH-2 .................................................... 40 Chương 4. BÀN LUẬN .................................................................................. 43 4.1. Về quy trình tổng hợp ........................................................................... 43 4.1.2. Về tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin (LH-1) .. …………………………………………………………………………...43 4.1.2. Về tổng hợp dẫn chất 2-(curcumin-O-yl)ethyl dihydrophosphat (LH-2). ...................................................................................................... 46 4.2. Về xác định cấu trúc các sản phẩm ....................................................... 48 4.2.1. Về xác định cấu trúc của LH-1 ....................................................... 48 4.2.2. Về xác định cấu trúc của LH-2 ....................................................... 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 55 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 1 C-NMR H-NMR AR CTCT CTPT DMSO DPPH đvC HIV IC50 LH-1 LH-2 L-NMMA logP MS MTT Rf SC50 SKLM T°nc Hela Cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 nuclear magnetic resonance) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (proton nuclear magnetic resonance spectroscopy) Thuốc thử tinh khiết phân tích (Analytical reagent) Công thức cấu tạo Công thức phân tử Dimethyl sulfoxid 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl Đơn vị carbon Virus gây suy giảm miễn dịch ở người (Human immunodeficiency virus) Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử (Inhibition concentration at 50%) mono-O-(2-hydroxyethyl)-curcumin 2-(curcumin-O-yl)ethyl dihydrophosphat NG-methyl-L-arginin acetat Hệ số phân bố dầu nước Phổ khối lượng (Mass spectrometry) 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazoli bromid Hệ số lưu giữ (Retention factor) Nồng độ trung hòa được 50% gốc tự do (Scavenging concentration at 50%) Sắc ký lớp mỏng Nhiệt độ nóng chảy Tế bào ung thư tử cung ở người (human cervix carcinoma) DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1. Sơ lược một số hướng biến đổi cấu trúc cải thiện độ tan hoạt tính của curcumin ..................................................................................................... 9 Bảng 2.1. Danh mục các nguyên liệu - hóa chất ............................................. 18 Bảng 2.2. Danh mục thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ......................................... 19 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ mol 2-bromoethanol : curcumin ................. 25 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ phản ứng tạo LH-1 ............................... 25 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát dung môi phản ứng tạo LH-1 ............................. 26 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát xúc tác phản ứng tạo LH-1 ................................. 27 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát nồng độ tác nhân trong phản ứng tạo LH-1 ....... 27 Bảng 3.6. Kết quả tổng hợp LH-1 ở quy mô 2 g/mẻ ...................................... 31 Bảng 3.7. Kết quả khảo sát tỷ lệ mol POCl3 : LH-1 ....................................... 32 Bảng 3.8. Kết quả khảo sát nhiệt độ, thời gian phản ứng tạo LH-2 ............... 33 Bảng 3.9. Kết quả tổng hợp LH-2 quy mô 2g/mẻ .......................................... 36 Bảng 3.10. Kết quả phân tích phổ khối lượng (CH3OH) của LH-1 ............... 37 Bảng 3.11. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của LH-1 .................................. 37 Bảng 3.12. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, CD3OD) của LH-1 . 38 Bảng 3.13. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR (500 MHz, CD3OD) của LH-1 39 Bảng 3.14. Kết quả phân tích phổ khối lượng (CH3OH) của LH-2 ............... 40 Bảng 3.15. Kết quả phân tích phổ IR (KBr) của LH-2 .................................. 40 Bảng 3.16. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR (500 MHz, DMSO) của LH-2 .. 41 Bảng 3.17. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR (DMSO-d6) của LH-2 ............. 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Công thức cấu tạo của curcumin ....................................................... 3 Hình 1.2. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch ........................... 4 Hình 1.3. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm ................................. 5 Hình 1.4. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng ................... 6 Hình 1.5. Cơ chế dọn gốc tự do của curcumin.................................................. 7 Hình 1.6. Các vị trí trong biến đổi cấu trúc của curcumin ................................ 8 Hình 1.7. Công thức một số dẫn chất của curcumin ....................................... 10 Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất monoalkyl hóa từ curcumin theo tác giả Hoàng Dung .................................................................................................... 12 Hình 1.9. Cơ chế giải phóng thuốc mẹ từ tiền thuốc ...................................... 13 Hình 1.10. Tiền thuốc phosphat của Lopinavir và Ritonavir.......................... 14 Hình 1.11. Tiền thuốc phosphat của propofol................................................. 14 Hình 1.12. Tiền thuốc phosphat của dẫn chất benzimidazol .......................... 15 Hình 1.13. Tiền thuốc của α-6-chloro-2-(methylthio)-5-(naphthalen-1-yloxy)1H-benzo[d]imidazol ...................................................................................... 15 Hình 1.14. Tiền thuốc của chalcon ................................................................. 16 Hình 1.15. Cấu tạo curcumin-O-yl dihydrophosphat...................................... 16 Hình 1.16. Sơ đồ tổng hợp 2-(curcumin-O-yl)ethyl dihydrophosphat (LH-2)17 Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp LH-1 và LH-2 ....................................................... 20 Hình 3.1. Sơ đồ phản ứng tổng hợp LH-1 ...................................................... 22 Hình 3.2. Sơ đồ quy trình tổng hợp LH-1 ở quy mô 2 g/mẻ .......................... 30 Hình 3.3. Sơ đồ phản ứng tổng hợp LH-2 bằng phosphoryl clorid ................ 31 Hình 3.4. Sơ đồ quy trình tổng hợp LH-2 ở quy mô 2 g/mẻ .......................... 35 Hình 4.1. Các sản phẩm phụ của phản ứng tạo LH-1..................................... 43 Hình 4.2. Vết các sản phẩm trên sắc ký lớp mỏng.......................................... 44 Hình 4.3. Nguyên lý phản ứng của quá trình tinh chế LH-1 .......................... 45 Hình 4.4. Cơ chế phản ứng phosphoryl hóa bằng tác nhân POCl3 ................. 46 Hình 4.5. Dạng hỗ biến ceto-enol của LH-1................................................... 48 ĐẶT VẤN ĐỀ Curcumin (diferuloylmethan, (1E,6E)-1,7-bis(4’-hydroxy-3’- methoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion) là hợp chất đóng vai trò chủ đạo trong tác dụng chữa bệnh của củ nghệ (Curcuma longa L.) - dược liệu được dùng rất lâu đời trong y học cổ truyền của nhiều nước trên thế giới, nhất là Ấn Độ, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á [33]. Hiện nay, curcumin ngày càng giành được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu thuốc hiện đại nhờ hoạt tính sinh học đa dạng (phòng và hỗ trợ điều trị ung thư, chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn…) với cơ chế tác dụng đa đích, độ an toàn cao, hầu như không gây ra bất cứ tác dụng phụ nào và không độc đến liều 8 g/kg thể trọng [3], [31]. Nhược điểm chính của curcumin là sinh khả dụng rất thấp (dưới 1%) do hấp thu kém, chuyển hóa và đào thải nhanh khỏi cơ thể. Một trong các yếu tố lý-hóa quan trọng ảnh hưởng đến điều này là độ tan kém của curcumin. Tạo ra tiền thuốc là một trong những hướng đi quan trọng trong cải thiện độ tan, sinh khả dụng và các dược tính khác của thuốc gốc (thuốc mẹ). Các nghiên cứu về tiền thuốc đã chỉ ra, khi gắn thêm nhóm phosphat, độ tan và sinh khả dụng của một số chất tăng lên đáng kể, chẳng hạn, tiền thuốc oxyethylphosphat của ritonavir có độ tan cao gấp 1 600 lần so với ritonavir, tiền thuốc ethyl dioxy phosphat của propofol có độ ổn định tăng, độ tan trong nước cao hơn propofol gấp 70 lần và có thể sử dụng đường tiêm, tedizolid phosphat cũng cải thiện độ tan của thuốc mẹ tedizolid và làm tăng sinh khả dụng đường uống [12] [22] [23] [32]... Cách tiếp cận này đã được tác giả L. Ding và cộng sự phát triển trên phân tử curcumin năm 2015 bằng cách phosphoryl hóa trực tiếp nhóm –OH phenol của curcumin và thu được một số dẫn chất phosphat trong đó dẫn chất monophosphat của curmumin là curcumin-O-yl dihydrophosphat thể hiện hoạt tính ức chế mạnh hơn trên tế bào HeLa (IC50 = 6,78 µM) so với curcumin (IC50 =17,67 µM) [13]. Các nghiên cứu về cơ chế 1 tác dụng đã chứng minh rằng, hoạt tính sinh học của curcumin là do 2 cơ chế chính: chống oxy hóa và chống viêm. Phân tích mối liên quan giữa cơ chế này với cấu trúc phân tử của các hợp chất khung curcumin cho thấy, cần thiết phải có mặt của nhóm β-diceton, OH phenol và methoxy để duy trì hoạt tính. Kết quả gần đây của Nhóm nghiên cứu chúng tôi về 2-hydroxyethyl hóa curcumin cho thấy, khả năng chống oxy hóa của sản phẩm monoalkyl hóa O-(2hydroxyethyl)-curcumin khá tốt, với SC50 là 59,50 μM (tốt hơn vitamin C) [5]. Tuy nhiên, việc tổng hợp dẫn chất này còn gặp nhiều khó khăn, quá trình tinh chế phải sử dụng đến sắc ký điều chế hoặc sắc ký cột [5] [10]. Trên cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn biến đổi chỉ một nhóm OH phenol của curcumin, giữ lại một nhóm OH phenol và cấu trúc β-diceton và nhóm methoxy; lựa chọn ethylenoxy làm cầu nối với nhóm thân nước phosphat. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp 2-(curcumin-O-yl)ethyl dihydrophosphat” được thực hiện với mục tiêu: Xây dựng được quy trình tổng dihydrophosphat từ curcumin ở quy mô 2 g/mẻ. 2 hợp 2-(curcumin-O-yl)ethyl Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Khái quát chung về Curcumin 1.1.1. Cấu trúc phân tử Curcumin Curcumin (curcumin I, diferuloylmethan) là hợp chất thiên nhiên được phân lập từ củ nghệ (Curcuma longa L,. họ Gừng – Zingiberaceae), có tên khoa học là (1E,6E)-1,7-bis(4’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)-1,6-heptadien3,5-dion. Về mặt cấu trúc, curcumin thuộc dãy diarylheptanoid chứa 1,3diceton, trong đó mỗi nhóm carbonyl liên hợp với nối đôi (Hình 1.1) [34]: O H3C O HO 1 2' 2 4 6' 4' 7 5 3 3' 1' O 6 2'' 3'' O 4'' OH 1'' 6'' 5'' 5' CH3 Curcumin (curcumin I) ((1E,6E)-1,7-Bis(4'-hydroxy-3'-methoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion) Hình 1.1. Công thức cấu tạo của curcumin Công thức phân tử: C21H20O6 Khối lượng phân tử: 368,38 đvC 1.1.2. Tính chất lý hóa  Dạng thù hình: Curcumin tồn tại dưới dạng bột vô định hình hoặc tinh thể hình kim màu vàng cam [25].  Điểm chảy: 183oC [33].  Sự hấp thụ ánh sáng: Curcumin có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến, tạo ra màu vàng. Các cực đại hấp thụ ở trong các dung môi khác nhau dao động ở bước sóng từ 408 nm (carbon tetraclorid) đến 430 nm (DMSO) [21]. Curcumin có hấp thu cực đại tại 415-420 nm trong aceton, 427 nm trong ethanol. Curcumin có khả năng phát huỳnh quang (504 nm) khi bị kích thích bởi bước sóng 424 nm trong aceton [20].  Tính tan: 3 Curcumin thực tế không tan trong nước ở pH acid và trung tính (<0,1 µg/mL), tan được trong kiềm [39]. Curcumin tan được trong nước khi có mặt các chất hoạt động bề mặt như: natri dodecylsulfat, cetylpyridin bromid, gelatin, polysaccharid, polyethylenglycol, cyclodextrin [19]. Curcumin tan được trong acid acetic, ethanol, methanol, aceton (20 mg/mL), dimethylsulfoxid, dicloromethan, cloroform, ethyl acetat, ít tan trong n-hexan, không tan trong ether [2].  Sự điện ly theo pH: Ở pH < 1, dung dịch nước của curcumin (H3A) có màu đỏ và tồn tại ở dạng ion H4A+. Ở khoảng pH = 1 - 7, curcumin rất ít tan trong nước. Ở khoảng pH này, dung dịch nước của curcumin có màu vàng và tồn tại chủ yếu ở dạng trung tính H3A. Ở pH > 7,5, dung dịch có màu đỏ, curcumin tồn tại ở các dạng ion H2A-, HA2- và A3- lần lượt tương ứng với các giá trị pka là 7,8; 8,5 và 9,0 (xem Hình 1.2) [19]: Hình 1.2. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch 4  Về mặt hóa học curcumin chứa các nhóm chức -OH phenol, β-diceton, alken, nhân thơm, vì vậy curcumin có các phản ứng hóa học đặc trưng của các nhóm chức này: phản ứng hydro hóa, imin hóa, tạo phức với ion kim loại...[4]  Độ ổn định: Curcumin tương đối ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH >7. Sản phẩm phân hủy chính là acid ferulic và feruloylmethan, ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ (Hình 1.3) [19]. Hình 1.3. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm Dưới tác dụng của ánh sáng, curcumin phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic, acid ferulic. Curcumin cũng không bền ngay cả khi có và không có mặt của oxy. Khi có mặt oxy và ánh sáng, curcumin bị phân hủy tạo thành 4-vinylguaialcol và vanillin (Hình 1.4) [19]. Trong điều kiện không có oxy, curcumin có thể bị vòng hóa. 5 O CH3 H CH3 h O HO h curcumin h h  O2 aldehyd ferulic h O O HO vanillin O CH3 CH3 O O O HO HO HO CH3 OH acid ferulic 4-vinylguaiacol OH O acid vanillic Hình 1.4. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng 1.1.3. Tính chất dược lý của curcumin  Sinh khả dụng Đã có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện để đánh giá sinh khả dụng của curcumin trên cả động vật và người. Một nghiên cứu gần đây của Yang và cộng sự cho thấy sau khi tiêm tĩnh mạch một liều curcumin 10 mg/kg trên chuột, nồng độ đỉnh trong huyết tương là 0,05 μg/mL (trong khi đó một liều curcumin gấp 50 lần khi dùng đường uống trên chuột cũng cho nồng độ đỉnh trong huyết tương là 0,01 μg/mL) [37]. Một thí nghiệm khác cho chuột sử dụng curcumin liều 1 g/kg theo đường uống ghi nhận được nồng độ đỉnh trong huyết tương đạt 0,5 μg/mL sau 45 phút [27]. Tính chất dược động học của curcumin trên người đã được nghiên cứu bởi C. D. Lao và cộng sự [24]. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi dùng curcumin đường uống với liều 0,50 - 8,00 g thì không phát hiện vết curcumin trong huyết tương sau 1, 2, 4 h. Khi tăng liều lên đến 10,00 g, nồng độ curcumin trong huyết tương lần lượt là 66, 91, 121 nM sau 1, 2, 4 h. Tương tự với liều 12,00 g, nồng độ curcumin đo được là 81, 156, 139 nM. Một nghiên 6 cứu khác chỉ ra rằng sau khi uống curcumin với liều 8,00 g thì curcumin sẽ được hấp thu vào máu và đạt đỉnh trong vòng 1 - 2 h, nồng độ đỉnh là 1,77 1,87 µM, nồng độ này nhỏ hơn rất nhiều so với LC50 của curcumin (21±17 µM); mặt khác sự chuyển hóa curcumin ra khỏi cơ thể cũng diễn ra một cách nhanh chóng [11], [15]. Các nghiên cứu trên đều đưa đến kết luận curcumin có sinh khả dụng thấp, điều này giải thích vì sao mặc dù nhiều nhà khoa học đã khẳng định giá trị hữu ích của curcumin đối với sức khỏe con người nhưng cho đến nay curcumin vẫn chưa có mặt một cách độc lập trong danh mục dược chất chính thức của y học hiện đại [18].  Cơ chế tác dụng: Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hai cơ chế chính quyết định tạo ra các hoạt tính của curcumin là chống oxy hóa và chống viêm. Trong đó, nhóm βdiceton, OH phenol, nhóm methoxy và hệ nối đôi liên hợp trong mạch carbon trung tâm đóng vai trò quan trọng tạo nên hoạt tính của curcumin. Nhờ cấu trúc đặc biệt này, các gốc tự do có thể lan truyền trên phân tử curcumin ở các vị trí khác nhau, hấp thụ các gốc tự do để chuyển thành dạng dimer, từ đó các gốc tự do được dọn dẹp khỏi cơ thể, tạo nên hoạt tính kháng tế bào ung thư. Curcumin + Gốc tự do Dimer của curcumin Hình 1.5. Cơ chế dọn gốc tự do của curcumin 7 1.2. Một số hướng biến đổi hóa học cải thiện độ tan và hoạt tính của curcumin Nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp biến đổi hóa học phân tử curcumin nhằm cải thiện độ tan, độ ổn định và nâng cao hoạt tính sinh học của curcumin. Trong đó, sử dụng khung curcuminoid có sẵn, tạo ra các dẫn chất mới bằng cách biến đổi trong cấu trúc của curcumin như biến đổi chuỗi bên aryl, chức β-diceton, các liên kết đôi, tạo phức kim loại của curcumin, trong đó, để tạo ra dẫn chất tan trong nước, các tác giả đã sử dụng phương pháp kinh điển là liên kết khung curcumin với các nhóm thân nước là: phân tử đường, acid amin, polymer tan trong nước, dẫn chất của glucuronic.... Những nghiên cứu này đã đạt được một số thành công nhất định trong việc nâng cao hoạt tính sinh học hoặc sinh khả dụng của curcumin được minh họa trong Hình 1.6: Hình 1.6. Các vị trí trong biến đổi cấu trúc của curcumin Một số ví dụ về các dẫn chất có tác dụng tốt thu được sau khi biến đổi khung cấu trúc curcumin và công thức cấu tạo của các dẫn chất này lần lượt được trình bày ở Bảng 1.1 và Hình 1.7. 8 Bảng 1.1. Sơ lược một số hướng biến đổi cấu trúc cải thiện độ tan hoạt tính của curcumin Vị trí biến đổi Hướng biến đổi Ví dụ Tác dụng (so với curcumin) Lai hóa với 1a Kháng dòng tế bào ung thư KB và amino acid 1b HeLa tốt hơn curcumin. TLTK [14] Tan tốt hơn, ức chế hoàn toàn sự PEG hóa 2 sinh trưởng tế bào ung thư tuyến tụy (5 µM) tốt hơn curcumin (20 [26] µM). -OH Tạo dẫn chất phenol carboxylic Glycosyl hóa 3 Tan tốt, kháng khuẩn tốt hơn trên nhiều vi khuẩn Gram(+), Gram(-). 4a (4a) kháng tế bào ung thư ruột kết 4b mạnh hơn curcumin. [6] [16] (5b) kháng ký sinh trùng chủng Hydroxy- 5a Trypanosoma, Leishmania tốt ethyl hóa 5b hơn. (5a) chống oxy hóa và kháng [1] [10] tế bào ung thư gan tốt hơn. Nhómβdi ceton Imin hóa Tạo phức kim loại Hoạt tính chống oxy hóa DPPH 6 7 Thế hydro linh Nhóm động bằng các methylen nhóm thân (in vitro) tốt hơn. Kháng khuẩn tốt, hoạt tính chống oxy hóa in vivo (SOD) tốt hơn. [34] [9] Kháng ung thư tuyến tiền liệt tốt, 8 kháng androgen mạnh hơn. [30] nước Liên kết đôi Dọn gốc tự do hệ DPPH (in vitro) tốt Hydro hóa 9 hơn, hoạt tính SOD (in vivo) kém hơn. 9 [7] O H3C O O O O O H2N H3C O 1a: R=H (Glycin) 1b: R=CH(CH3)2 (Valin) O CH3 O ONa NaO O O OCH3 O O O O O H3CO OCH3 HO O ONa O H3CO n O CH3 O 3 ONa R O O NH2 O 1 O O R O O OH O O 2 O O O H3CO OCH3 HO HO OCH3 O O 4a O H3CO HO OH HO OH HO O O HO O 4b O OH HO OH OH OH O H3CO HO O O H3CO OCH3 O HO OH 5a O OCH3 O H3 CCOO N O OCH 3 7 HO O OH OCH3 8 O H 3CO OH 6 H3CO HO O OCH3 O OH2 Cu H3CO HO OH O 5b OH O H3CO HO COOH OCH3 9 Hình 1.7. Công thức một số dẫn chất của curcumin 10 OH OH Năm 2007, P. Somparn và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa của curcumin và dẫn xuất, bao gồm: dẫn xuất tự nhiên demethoxycurcumin (DMC), bisdemethoxycurcumin (BDMC), các dẫn xuất hydro hóa của curcumin như tetrahydrocurcumin (THC), hexahydrocurcumin (HHC), octahydrocurcumin (OHC). Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá thông qua khả năng dọn gốc tự do DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) và khả năng ức chế AAPH (2,2-azobis(2-amidinopropan)dihydroclorid) - một tác nhân gây ra quá trình peroxy hóa lipid. Kết quả nghiên cứu cho thấy THC thể hiện khả năng dọn gốc tự do DPPH cao nhất với giá trị IC50 = 18,7 µM. Hoạt tính này giảm dần theo thứ tự: THC > HHC = OHC > curcumin > DMC > BDMC. Đồng thời, THC cũng có khả năng ức chế mạnh nhất đối với AAPH. Lý giải cho những điều này, các tác giả cho rằng chính sự có mặt của nhóm methoxyphenyl và đặc biệt là sự hydro hóa hệ nối đôi liên hợp trong mạch carbon trung tâm đã làm tăng hoạt tính của curcumin lên một cách đáng kể [35]. Năm 2008, M. Majeed và cộng sự đã tiến hành tổng hợp tetrahydrocurcumin và nghiên cứu trên in vitro so sánh tác dụng chống oxy hóa của tetrahydrocurcumin và các curcuminoid. Nghiên cứu thực hiện trên tế bào hồng cầu thỏ và gan chuột, sử dụng acid linoleic là chất nền trong hệ ethanol/nước, được phân tích bằng phương pháp thiocyanat và phương pháp TBA. Kết quả cho thấy rằng tetrahydrocurcumin có hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất trong tất cả các curcuminoid. Giải thích về cơ chế tác dụng và đặc tính chống oxy hóa mạnh hơn của THC so với curcumin, các tác giả cho rằng THC là chất chuyển hóa chính của curcumin ở đường tiêu hóa. Nhóm phenolic đóng vai trò dọn các gốc tự do trong giai đoạn đầu của quá trình chống oxy hóa. Tuy nhiên, sự phân cắt liên kết C-C trong khung β-diceton cũng được quan sát thấy trong quá trình này. Như vậy, nhóm β-diceton đóng vai trò dọn các gốc tự do trong giai đoạn sau [28]. 11 Năm 2016, tác giả Hoàng Dung cũng đã tổng hợp được dẫn chất monoalkyl hóa và thử hoạt tính chống oxy hóa hệ DPPH và kháng tế bào ung thư gan HepG2 [5]. Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất monoalkyl hóa từ curcumin theo tác giả Hoàng Dung Kết quả chỉ ra hoạt tính của dẫn chất monoalkyl đều tốt hơn so với curcumin [5]. Điều này cho thấy sự cần thiết phải giữ lại một trong hai nhóm OH phenol khi biến đối cấu trúc curcumin. Kết quả nghiên cứu của tác giả Hoàng Dung cũng chỉ ra độ tan của dẫn chất monoalkyl không được cải thiện nhiều so với curcumin [5]. Tuy nhiên, việc tổng hợp dẫn chất này còn gặp nhiều khó khăn, quá trình tinh chế phải sử dụng đến sắc ký điều chế hoặc sắc ký cột [5]. 1.3. Tiền thuốc phosphat trong nghiên cứu phát triển thuốc và curcumin Tạo ta tiền thuốc là một trong những hướng đi quan trọng trong nghiên cứu phát triển thuốc hiện nay. Các tiền thuốc có khả năng cải thiện độ tan, độ ổn định và tăng sinh khả dụng của thuốc ban đầu (thuốc mẹ). Trong cơ thể, thuốc mẹ được giải phóng qua quá trình biến đổi sinh học nhờ các enzym. Các cấu trúc hay được sử dụng để xây dựng tiền thuốc là ester, amid, carbamat, carbonat, ether, imin, phosphat…(xem Hình 1.9). Trong đó, ester phosphat có ưu điểm là tương đối bền trong môi trường chuyển hóa do có pKa thấp, từ 1-2. Ở pH sinh lý 7,0-7,4, nó bị deproton hóa mang điện tích âm tương đối bền nhưng lại dễ dàng hoạt hóa giải phóng thuốc mẹ dưới tác dụng của các enzym: esterase, phosphatase, amidase…ở ruột và trong tế bào [22]. 12
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

thumb
Lv duong quy...
95
1486
67

Tài liệu vừa đăng

Tài liệu xem nhiều nhất