Tách tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học của các dẫn xuất curcumin từ bột curcuminoid thương phẩm

Tài liệu nghiên cứu Tách tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học của các dẫn xuất curcumin từ bột curcuminoid thương, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Cao Thị Kim Anh
• Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Minh Hảo
• Trường học: Trường Đại Học Lạc Hồng
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa - Thực Phẩm
• Đề tài: Tách và Tổng Hợp Dẫn Xuất Curcumin Từ Bột Curcuminoid
• Loại tài liệu: báo cáo nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Biên Hòa

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tách Chiết Curcumin Từ Bột Nghệ

Nghệ từ lâu đã được biết đến như một loại gia vị, dược liệu truyền thống với nhiều công dụng chữa bệnh. Ngày nay, curcumin và các dẫn xuất curcumin ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như mỹ phẩm, dược phẩm và thực phẩm. Thành phần chính trong củ nghệ là hỗn hợp curcuminoid, bao gồm curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin. Curcumin được đánh giá là tương đối trơ và ít độc hại, ngay cả khi sử dụng với liều lượng lớn, làm cho nó trở thành một ứng cử viên sáng giá trong lĩnh vực dược phẩm. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra nhiều hoạt tính sinh học quan trọng của curcuminoid, bao gồm khả năng chống ung thư, chống oxy hóa, chống viêm khớp và thoái hóa thần kinh.

1.1. Curcuminoid Trong Nghệ Cấu Trúc và Thành Phần

Curcuminoid là nhóm chất màu chính, chiếm phần lớn trong củ nghệ và tạo nên màu vàng đặc trưng. Hỗn hợp curcuminoid bao gồm khoảng 77% curcumin, 17% demethoxycurcumin (DMC) và 3% bisdemethoxycurcumin (BDMC). Cấu trúc hóa học của curcumin bao gồm hai nhóm aryl liên kết với nhau qua một cầu nối heptadienone. Các nhóm metoxy và hydroxyl gắn trên vòng aryl đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính sinh học của curcumin.

1.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Của Curcumin Đa Dạng và Rộng Lớn

Curcumin thể hiện tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào các đặc tính sinh học ưu việt. Các nghiên cứu in vitro và in vivo đã chứng minh khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ của curcumin, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Hơn nữa, curcumin còn có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, giảm viêm và hỗ trợ điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh. Việc nghiên cứu và phát triển các dẫn xuất curcumin hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực y học và dược phẩm.

II. Thách Thức Trong Tách Chiết và Tổng Hợp Curcumin

Mặc dù curcumin có nhiều tiềm năng ứng dụng, việc tách chiết và tổng hợp chất này vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức. Hàm lượng curcumin trong củ nghệ tương đối thấp, đòi hỏi quy trình tách chiết hiệu quả để thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao. Quá trình tổng hợp curcumin cũng gặp khó khăn do cấu trúc phức tạp và khả năng tạo ra các sản phẩm phụ. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp tách chiết và tổng hợp hiệu quả, kinh tế là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

2.1. Hiệu Suất Tách Chiết Curcumin Yếu Tố Ảnh Hưởng và Giải Pháp

Hiệu suất tách chiết curcumin chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại dung môi, nhiệt độ, thời gian tách chiết và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. Các dung môi hữu cơ như ethanol, acetone và dichloromethane thường được sử dụng để tách chiết curcumin từ củ nghệ. Tuy nhiên, việc lựa chọn dung môi phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tách chiết cao và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Các phương pháp tách chiết hiện đại như tách chiết hỗ trợ vi sóng và tách chiết siêu tới hạn cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng để cải thiện hiệu suất tách chiết curcumin.

2.2. Độ Tinh Khiết Curcumin Vấn Đề Quan Trọng Trong Ứng Dụng Dược Phẩm

Độ tinh khiết curcumin là một yếu tố quan trọng cần được kiểm soát chặt chẽ trong ứng dụng dược phẩm. Các tạp chất có trong sản phẩm curcumin có thể ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học và gây ra các tác dụng phụ không mong muốn. Sắc ký cột là một phương pháp tinh chế curcumin hiệu quả, giúp loại bỏ các tạp chất và thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao. Các kỹ thuật phân tích như HPLC và NMR được sử dụng để xác định độ tinh khiết và cấu trúc của curcumin.

III. Phương Pháp Tách Chiết Curcumin Hiệu Quả Từ Bột Curcuminoid

Có nhiều phương pháp tách chiết curcumin từ bột curcuminoid thương phẩm, bao gồm tách chiết bằng dung môi, sắc ký cột và kết tinh. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào yêu cầu về độ tinh khiết, hiệu suất và chi phí. Trong nghiên cứu này, sắc ký cột được sử dụng để tách chiết curcumin từ bột curcuminoid thương phẩm, vì phương pháp này cho phép thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao.

3.1. Sắc Ký Cột Phương Pháp Tách Curcumin Tinh Khiết

Sắc ký cột là một phương pháp tách dựa trên sự khác biệt về ái lực của các chất khác nhau đối với pha tĩnh và pha động. Trong phương pháp sắc ký cột, bột curcuminoid được hòa tan trong dung môi và đưa qua cột chứa pha tĩnh. Các thành phần khác nhau trong hỗn hợp sẽ di chuyển với tốc độ khác nhau, tùy thuộc vào ái lực của chúng đối với pha tĩnh. Curcumin có thể được thu thập bằng cách rửa giải cột bằng dung môi thích hợp.

3.2. Tối Ưu Hóa Dung Môi Tách Chiết Curcumin Bí Quyết Nâng Cao Hiệu Quả

Việc lựa chọn và tối ưu hóa dung môi tách chiết curcumin đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả của quá trình tách chiết. Dung môi phải có khả năng hòa tan tốt curcumin và các curcuminoid khác, đồng thời phải có độ phân cực phù hợp để tách chúng khỏi các tạp chất khác. Các dung môi thường được sử dụng bao gồm ethanol, acetone, dichloromethane và ethyl acetate. Việc kết hợp các dung môi này theo tỷ lệ thích hợp có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất tách chiết.

IV. Tổng Hợp Dẫn Xuất Curcumin Phản Ứng Tổng Hợp và Xúc Tác

Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp hai dẫn xuất curcumin, cụ thể là 3,5-Difluorophenylhydrazinocurcumin và 4-Fluorophenylhydrazinocurcumin. Quá trình tổng hợp bao gồm việc cho curcumin phản ứng với các phenylhydrazine tương ứng trong điều kiện thích hợp. Việc lựa chọn xúc tác và điều kiện phản ứng tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất phản ứng cao và giảm thiểu sự hình thành sản phẩm phụ.

4.1. Phản Ứng Tổng Hợp Dẫn Xuất Curcumin Cơ Chế và Điều Kiện

Phản ứng tổng hợp dẫn xuất curcumin dựa trên cơ chế phản ứng imin hóa, trong đó nhóm carbonyl của curcumin phản ứng với nhóm amino của phenylhydrazine để tạo thành liên kết imine. Điều kiện phản ứng bao gồm nhiệt độ, thời gian phản ứng và pH của môi trường. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo phản ứng xảy ra hiệu quả và thu được sản phẩm mong muốn.

4.2. Vai Trò Của Xúc Tác Tổng Hợp Curcumin Lựa Chọn Tối Ưu Để Nâng Cao Năng Suất

Xúc tác đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ phản ứng tổng hợp dẫn xuất curcumin và nâng cao năng suất. Các xúc tác acid như acid acetic và acid sulfuric thường được sử dụng để hoạt hóa nhóm carbonyl của curcumin và tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng imin hóa. Việc lựa chọn xúc tác phù hợp phụ thuộc vào tính chất của các chất tham gia phản ứng và yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm.

V. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học Curcumin Kháng Oxy Hóa và Kháng Ung Thư

Sau khi tổng hợp và tinh chế các dẫn xuất curcumin, hoạt tính sinh học của chúng được đánh giá thông qua các thử nghiệm kháng oxy hóa và kháng ung thư. Thử nghiệm kháng oxy hóa được thực hiện bằng phương pháp DPPH, trong khi hoạt tính kháng ung thư được đánh giá trên các dòng tế bào ung thư khác nhau. Kết quả cho thấy các dẫn xuất curcumin thể hiện hoạt tính sinh học đáng kể, có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm.

5.1. Hoạt Tính Kháng Oxy Hóa Curcumin Đánh Giá Bằng Phương Pháp DPPH

Phương pháp DPPH là một phương pháp phổ biến để đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các hợp chất. DPPH là một gốc tự do ổn định có màu tím. Khi chất kháng oxy hóa phản ứng với DPPH, gốc tự do này sẽ bị khử và màu tím sẽ biến mất. Mức độ giảm màu tím tương ứng với hoạt tính kháng oxy hóa của chất thử. Giá trị IC50 được sử dụng để định lượng hoạt tính kháng oxy hóa, giá trị IC50 càng thấp thì hoạt tính kháng oxy hóa càng mạnh.

5.2. Hoạt Tính Kháng Ung Thư Curcumin Nghiên Cứu Trên Dòng Tế Bào Nào

Hoạt tính kháng ung thư curcumin được đánh giá bằng cách ủ các tế bào ung thư với các dẫn xuất curcumin ở các nồng độ khác nhau. Sau một thời gian ủ, khả năng sống sót của tế bào ung thư được đo lường. Các dẫn xuất curcumin có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư sẽ làm giảm số lượng tế bào sống sót. Các dòng tế bào ung thư khác nhau được sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng ung thư của curcumin bao gồm dòng tế bào ung thư gan Hep-G2, dòng tế bào ung thư phổi Lu và dòng tế bào ung thư cơ vân RD. Giá trị IC50 được sử dụng để định lượng hoạt tính kháng ung thư.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Về Dẫn Xuất Curcumin

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tách chiết curcumin từ bột curcuminoid thương phẩm và tổng hợp hai dẫn xuất curcumin mới là 3,5-Difluorophenylhydrazinocurcumin và 4-Fluorophenylhydrazinocurcumin. Các dẫn xuất này thể hiện hoạt tính sinh học đáng kể, mở ra tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học trên nhiều dòng tế bào khác nhau và thực hiện các thử nghiệm in vivo để xác nhận hiệu quả và tính an toàn của các dẫn xuất curcumin.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Ứng Dụng Curcumin Nano Curcumin

Một trong những hướng nghiên cứu tiềm năng là phát triển các hệ tải thuốc dựa trên nano curcumin. Nano curcumin có kích thước nhỏ, dễ dàng xâm nhập vào tế bào và tăng cường hoạt tính sinh học. Việc sử dụng các hệ tải thuốc nano có thể giúp cải thiện độ tan, độ ổn định và khả năng hấp thụ của curcumin, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Ngoài ra, việc nghiên cứu các dẫn xuất curcumin có hoạt tính sinh học mạnh hơn và khả năng tác động lên các mục tiêu phân tử cụ thể cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn.

6.2. Triển Vọng Về Các Nghiên Cứu Khác Về Curcuminoids Demethoxycurcumin

Bên cạnh curcumin, các curcuminoid khác như demethoxycurcumin (DMC) và bisdemethoxycurcumin (BDMC) cũng thể hiện nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng. Việc nghiên cứu và phát triển các dẫn xuất của DMC và BDMC có thể mở ra những cơ hội mới trong lĩnh vực y học. Các nghiên cứu về tính chất vật lý và tính chất hóa học của các curcuminoid này cũng rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cơ chế tác động và tối ưu hóa ứng dụng của chúng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm và sự phân bố của cây nghệ [11] 1.1 Đặc điểm cây nghệ Nghệ còn gọi là nghệ vàng, uất kim, khương hoàng, khinh lương (Tày). Nghệ là cây thảo mộc sống lâu năm, có tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng. Cao khoảng 0,60 đến 01 mét. Thân rễ thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sẫm do có chứa chất màu curcumin.

Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài tới 45cm, rộng tới 18cm, lá khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá non hẹp hơn, màu hơi tím nhạt. Cụm hoa mọc từ giữa các lá lên thành hình nón thưa, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia thành ba thùy. Củ nghệ có vị đắng, cay, mùi thơm hắc, tính ấm. chứa tinh dầu (3-5%) màu vàng nhạt, thơm, ngoài ra còn có tinh bột, canxi oxalat và chất béo.

Toàn bộ phần trên mặt đất tàn lụi vào mùa đông ở các tỉnh phía Bắc và mùa khô ở các tỉnh phía Nam. Cây mọc lại vào giữa mùa xuân, có hoa sau khi đã ra lá. Hoa mọc trên những thân của những chồi năm trước. Những thân đã ra hoa thì năm sau không mọc lại nữa và phần thân rễ của chúng trở thành những "củ cái" già, sau 1 – 2 năm bị thối, cho những nhánh non nảy chồi thành các cá thể mới.1: Cây nghệ vàng Curcuma longa L.2 Sự phân bố của cây nghệ Nghệ có nguồn gốc nguyên thủy từ Ấn Độ, ở đây nó được trồng ở vùng đồng bằng và trên các đảo.

Người Ấn dùng một loại tinh chất từ nghệ để rửa mắt trong việc chữa viêm kết mạc. Từ thời xa xưa, cây nghệ đã được trồng ở nhiều nơi về sau trở nên hoang dại, trước hết là ở Trung Quốc. Ngày nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các nước vùng nhiệt đới, từ Nam Á đến Đông Nam Á và Đông Á. Ở Việt Nam, nghệ có trữ lượng khá dồi dào và được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng đồng bằng ven biển đến vùng núi cao trên 1500m.

Ở một số nơi thuộc huyện Quản Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Lâm Đồng, Mèo Vạc (Hà Giang), Sìn Hồ, Phong Thổ (Lai Châu)…. Bên cạnh nguồn cung cấp do trồng trong nhân dân, ở một số địa phương phía bắc, nghệ mọc hoang dại ước tính trữ lượng đến 1000 tấn.2 Thành phần hóa học trong thân rễ nghệ [11] Thành phần hóa học chính quan trọng nhất của thân rễ nghệ là curcuminoid (6%), là thành phần tạo màu vàng cho nghệ, trong đó lượng curcumin chiếm khoảng 70-80% khối lượng. Trong thân rễ nghệ còn chứa tinh dầu (2-7%) với các thành phần chính là artumeron, zingberen, borneol. 6 Ngoài ra còn có những thành phần với hàm lượng thấp hơn như demetoxycurcumin, bisdemetoxycurcumin, dihydrocurcumin, phytosterol, các acid béo và polysaccharid và một số thành phần khác như bảng 1.1: Thành phần các chất trong thân rễ nghệ [12,11] Thành phần Đơn vị Khối lượng/100g Nước g 6,0 Năng lượng thực phẩm kcal 390 Protein g 8,5 Chất béo g 8,9 Carbohydrat g 69,9 Calcium g 0,2 Phosphorous mg 260 Sodium mg 30 Potassium g 2 Iron g 47,5 Thiamine mg 0,09 Riboflavin mg 0,19 Niacin mg 4,8 Acid ascorbic mg 50 1.3 Cấu trúc của các dẫn xuất curcuminoid [11,12,13] Curcuminoid là nhóm chất màu chiết xuất từ thân rễ cây nghệ vàng (Curcuma longa L.

Curcuminoid là những dẫn xuất diarylheptan gồm curcumin, 7 demetoxycurcumin, bisdemetoxycurcumin và gần đây còn tìm thấy có một ít cyclocurcumin. Chúng là những hợp chất phenolic, hầu hết các dẫn xuất đều khác nhau nhóm thế trên gốc phenyl. Lượng curcumin trong bột nghệ khoảng 3-6%. Hỗn hợp curcuminoid khoảng 77% curcumin (cur), 17% demetoxycurcumin (DMC), 3% bisdemetoxycurcumin (BDMC)[8].2: Công thức hóa học chung của curcuminoid[7] Bảng 1.2: Cấu trúc các thành phần của curcuminoid [7] Hợp chất R1 R2 CTPT M (đ.C) Cur OCH3 OCH3 C21H20O6 368 DMC OCH3 H C20H18O5 338 BDMC H H C19H16O4 308 Danh pháp quốc tế của: - Curcumin: 1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione - Demetoxycurcumin: 1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta- 1,6-diene-3,5-dione.

- Bisdemetoxycurcumin: 1,7-bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione Ngoài thành phần chính là curcuminoid như trên, trong thân rễ nghệ còn có một số đồng phân hình học của chúng, như đồng phân cis – trans cur.3: Đồng phân cis – trans curcumin Curcuminoid là những β-diceton tồn tại ở dạng đồng phân tautomer: cis – diceton hoặc trans – diceton và dạng enol (cis – enol). Trong dung dịch, các hợp chất β-diceton như vậy tồn tại dưới dạng hỗn hợp ceton và enol do quá trình tautomer hóa. Trong cấu trúc của enol có liên kết hydro.4: Các đồng phân enol − ceton của curcumin Hình 1.5: Quá trình tautomer hóa của các hợp chất curcuminoid Các phân tử curcuminoid chứa hệ thống liên hợp mở rộng với các vòng phenyl nằm cuối mạch (trong cấu dạng enol). Ngoài ra, curcuminoid còn chứa các nhóm carbonyl, metoxy và hydroxyl, góp phần tạo nên hoạt tính sinh học đa dạng của 9 curcuminoid.

Với những đặc điểm cấu trúc trên, curcuminoid là những polyphenol được xếp vào các hợp chất kháng oxy hóa dạng phenolic.4 Tính chất hóa lý của curcuminoid 1.1 Lý tính [9,13] Là dạng bột màu vàng cam huỳnh quang, không mùi, bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng. Khi ở dạng dung dịch cur dễ bị phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt độ, tan trong chất béo, etanol, metanol, diclometan, aceton, acid acetic băng và hầu như không tan trong nước ở môi trường acid hay trung tính (độ tan <10 mg ở 250C). Tan trong môi trường kiềm tạo dung dịch màu đỏ máu rồi ngã tím, tan trong môi trường acid có màu đỏ tươi. Các thông số lý tính đặc trưng của curcuminod[4] : Thông số Cur DMC BDMC Điểm chảy (oC) 184 172 222 UV – Vis trong etanol (nm) 429 424 419 1.2 Hóa tính ™ Quá trình điện ly theo pH Sự điện ly theo pH của cur bằng phương pháp HPLC cho kết quả sau - pH < 1: dung dịch cur có màu đỏ do cur ở trạng thái proton hóa H4A+.

- pH = 1 –7: cur ở trạng thái trung tính H3A. Trong khoảng pH này cur khó tan trong nước và tạo huyền phù màu vàng. - pH > 7,5: dung dịch cur có màu đỏ vì cur tồn tại dưới các dạng H2A-, HA2-, A3-. Giá trị hằng số phân ly proton pKa1, pKa2, pKa3 của cur (tạo thành H2A-, HA2-, A3-) được xác định lần lượt là 7,8; 8,5 và 9,0.6: Các dạng phân ly của curcuminoid[20] ™ Phản ứng phân hủy - Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng[20] Dưới tác dụng của ánh sáng, cur phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic, acid ferulic.

Cur cũng không bền ngay cả khi có và không có mặt của oxy. Khi có mặt oxy và ánh sáng, cur bị phân hủy tạo thành 4-Vinylguaialcol và vanillin. CHO CH CH2 HO OH hv,O2 H3CO OCH3 + O O OCH3 OCH3 H OH OH CH3 CO CH3 + CO2 11 Cur có thể bị vòng hóa trong điều kiện không có mặt của oxy Hình 1.7: Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng - Phân hủy trong môi trường kiềm Tonnesen và Karlsen (1985) đã nghiên cứu quá trình kiềm phân hủy của cur, sản phẩm của quá trình phân hủy trong khoảng pH từ 7 đến 10 được xác định bằng HPLC. Sản phẩm của quá trình phân hủy là acid ferulic và feruloylmetan.8a: Sự phân hủy của cur trong môi trường kiềm Sau đó Feruroyl metan tiếp tục bị phân hủy thành vanilin và aceton.

Acid ferulic bị phân hủy thành vinylguaialcol và CO2.8b: Sự phân hủy của cur trong môi trường kiềm[10] ™ Phản ứng cộng H2 Trong hợp chất cur có chứa các hydrocarbon chưa no, do đó có khả năng tham gia phản ứng cộng 1,2 hoặc 3 phân tử H2 tạo thành các dẫn xuất dihydrocurcumin, 13 tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin, khi có mặt xúc tác kim loại hay oxit kim loại (Ni, PtO2), các sản phẩm này cũng là các chất kháng oxy hoá.9: Phản ứng cộng H2 [5] ™ Phản ứng imin hóa Cur là hợp chất diceton nên có thể cho phản ứng với các amin bậc nhất (RNH2), hydroxylamin (NH2OH), hydrazin (NH2-NH2), semicarbazid (NH2NHCONH2)… để tạo thành các dẫn xuất imin (base Schiff) hoặc dẫn xuất imin tương ứng. 14 Cơ chế phản ứng: Hình 1.10: Phản ứng imin hóa[14] Giai đoạn đầu của phản ứng là sự tấn công của đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitrogen của amin vào nguyên tử carbon mang một phần điện tích dương của nhóm carbonyl. Phản ứng xảy ra theo cơ chế cộng hợp ái nhân thông thường, hình thành hợp chất trung gian chứa đồng thời hai nhóm chức anion alkoxid và cation ammonium. Hợp chất trung gian này chuyển hoá nhanh thành sản phẩm trung gian bền hơn là carbinolamin.

Phản ứng này cần một lượng nhỏ acid làm xúc tác, giúp cho cân bằng chuyển dịch về phía tách nước từ hợp chất trung gian carbinolamin, sinh ra dạng proton hoá của imin hoặc các dẫn xuất của imin. Cuối cùng là giai đoạn tách proton, hình thành sản phẩm là imin hoặc các dẫn xuất của imin.[14] Trong cơ chế của phản ứng imin hoá, pH của môi trường đóng vai trò quan trọng. Nếu môi trường phản ứng quá acid, toàn bộ amin bị proton hoá. Các amin bị proton hoá không có tính ái nhân nên chúng không phản ứng với các nhóm ceton.

Ngược lại, giảm môi trường acid sẽ làm giảm quá trình tách nước tạo imin. Điều kiện pH thích hợp cho phản ứng imin hoá là khoảng pH ~ 4,5.[15] 15 ™ Phản ứng của nhóm hydroxyl trên vòng benzen Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với vòng benzen làm cho nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động hơn. Điều này giải thích tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do của cur. Ngoài ra, phản ứng với các gốc tự do còn liên quan đến sự chuyển nguyên tử hydro của nhóm metylen ở carbon giữa mạch, làm giảm hay mất hoạt tính của các gốc này.

Hai hướng phản ứng này góp phần giải thích tính chống oxy hóa mạnh của curcuminoid khi ứng dụng nó trong ngành dược.11: Phản ứng của curcuminoid với gốc tự do[19] ™ Phản ứng tạo phức Phức kim loại bao gồm ion kim loại trung tâm liên kết với các phân tử khác bằng liên kết cộng hóa trị. Curcuminoid với cấu trúc β-diceton trong môi trường 16 acid hay trung tính nằm dưới dạng hỗ biến ceton – enol đối xứng và ổn định, làm cho curcuminoid có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại khác nhau: Mn2+, Fe2+, Cu2+, Ga3+,… [4]Curcuminoid có khả năng cho đi một hay nhiều cặp electron tự do trên các nguyên tử oxy của cấu trúc ceton – enol và chất nhận là các ion kim loại với lớp vỏ electron còn trống. Do vậy, liên kết cộng hóa trị giữa curcuminoid và kim loại được hình thành. Sự liên kết này làm thay đổi năng lượng trường tinh thể của ion kim loại, làm thay đổi sự phân bố electron trong phân tử.