Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất từ một số loài cây thuộc họ Asteraceae và họ Zingiberaceae

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:230

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án gồm các nội dung chính sau: Xây dựng qui trình chiết và điều chế các phần chiết; phân tích sắc kí các phần chiết, xây dựng các qui trình phân tách các phần chiết và phân lập các hợp chất thành phần; xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được; đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất nhận được trong khuôn khổ luận án.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất từ một số loài cây thuộc họ Asteraceae và họ Zingiberaceae

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2014 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62 44 27 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. PHAN MINH GIANG 2. GS. TSKH. PHAN TỐNG SƠN Hà Nội – 2014 2
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Thị Thanh Nhàn 3
LỜI CẢM ƠN Luận án này đƣợc hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Bộ môn Hóa học Hữu cơ, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Phan Minh Giang, ngƣời đã giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS. TSKH. Phan Tống Sơn, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn nhà thực vật học TS. Nguyễn Quốc Bình, Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp giám định và thu thập các mẫu thực vật. Tôi xin cảm ơn ThS. Đặng Vũ Lƣơng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp ghi các phổ NMR, và PGS. TS. Lê Mai Hƣơng, Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp thử nghiệm các hoạt tính sinh học. Tôi xin cảm ơn GS. TS. Hideaki Otsuka và GS. TS. Katsuyoshi Matsunami, Viện Sau Đại học các Khoa học Y Sinh và Sức khỏe, Đại học tổng hợp Hiroshima (Nhật Bản) đã giúp ghi các phổ khối lƣợng phân giải cao. Tôi xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ nhân viên cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Hóa học Hữu cơ và Khoa Hóa học về sự giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian tôi thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến những ngƣời thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt giai đoạn học tập và nghiên cứu này. Tác giả Trần Thị Thanh Nhàn 4
MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 4 1.1 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE) 4 1.1.1 Vài nét về thực vật học chi Artemisia 4 1.1.2 Nghiên cứu hóa học chi Artemisia 4 1.1.2.1 Các hợp chất tecpenoit 4 1.1.2.1.1 Các monotecpen từ tinh dầu 4 1.1.2.1.2 Các sesquitecpen và sesquitecpen lacton 7 1.1.2.2 Các flavonoit và các chất khác 14 1.1.2.3 Các hợp chất acetylenic 18 1.1.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài Artemisia 20 1.1.4 Công dụng của các loài Artemisia trong y dƣợc học 24 1.2 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI CURCUMA (ZINGIBERACEAE) 25 1.2.1 Vài nét về thực vật học chi Curcuma 25 1.2.2 Nghiên cứu hóa học chi Curcuma 26 1.2.2.1 Các hợp chất tecpenoit 26 1.2.2.2 Các điarylheptanoit và các chất khác 30 1.2.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài Curcuma 35 1.2.4 Công dụng của các loài Curcuma trong y dƣợc học 39 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÂY NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 40 1.3.1 Cây Ngải rừng (Artemisia roxburghiana Bess., họ Cúc - Asteraceae) 40 1.3.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ (Artemisia dubia Wall. ex. Bess. var. longeracemosa Pamp. forma tonkinensis Pamp., họ Cúc - Asteraceae) 40 1.3.3 Cây Nghệ Quảng Tây (Curcuma kwangsiensis S. G. Lee et C. 5
F. Liang, họ Gừng - Zingiberaceae) 41 Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 43 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 43 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, PHÂN TÁCH CÁC HỖN HỢP VÀ PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT 43 2.2.1 Phƣơng pháp chiết hai pha lỏng 43 2.2.2 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 43 2.2.3 Sắc ký cột 44 2.2.4 Sắc ký rây phân tử 44 2.2.5 Chiết pha rắn trên pha đảo 44 2.2.6 Phƣơng pháp kết tinh lại 45 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TRÚC CÁC HỢP CHẤT 45 2.3.1 Điểm nóng chảy 45 2.3.2 Độ quay cực 45 2.3.3 Các phƣơng pháp phổ 45 2.4 PHƢƠNG PHÁP THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 46 Chƣơng 3 PHẦN THỰC NGHIỆM 47 3.1 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 47 3.1.1 Nguyên liệu thực vật 47 3.1.2 Điều chế các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 47 3.1.3 Phân tích các phần chiết lá cây Ngải rừng bằng sắc ký lớp mỏng 49 3.1.4 Phân tách các phần chiết lá cây Ngải rừng 49 3.1.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 49 3.1.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 52 3.1.4.3 Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 56 3.1.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ lá cây Ngải rừng 57 3.2 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY THANH CAO 6
BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL. EX BESS. VAR. LONGERACEMOSA PAMP. FORMA TONKINENIS PAMP.) 64 3.2.1 Nguyên liệu thực vật 64 3.2.2 Điều chế các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 64 3.2.3 Phân tích các phần chiết lá cây Thanh cao Bắc Bộ bằng sắc ký lớp mỏng 66 3.2.4 Phân tách các phần chiết lá cây Thanh cao Bắc Bộ 66 3.2.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 66 3.2.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 69 3.2.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 71 3.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S. G. LEE et C. F. LIANG) 75 3.3.1 Nguyên liệu thực vật 75 3.3.2 Điều chế các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 76 3.3.3 Phân tích các phần chiết thân rễ cây Nghệ Quảng Tây bằng sắc ký lớp mỏng 78 3.3.4 Phân tách các phần chiết thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 78 3.3.4.1 Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 78 3.3.4.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 80 3.3.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 83 3.4 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH 85 Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 88 4.1 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 88 4.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 88 4.1.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 88 4.1.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ lá cây Ngải rừng 88 7
4.2 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY THANH CAO BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL. EX BESS. VAR. LONGERACEMOSA PAMP. FORMA TONKINENSIS PAMP.) 110 4.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 110 4.2.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 110 4.2.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 111 4.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S. G. LEE et C. F. LIANG) 122 4.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 123 4.3.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 123 4.3.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 123 4.4 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC 133 KẾT LUẬN 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 PHỤ LỤC 150 8
DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BẢNG Trang Sơ đồ 1 Qui trình điều chế các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 48 Sơ đồ 2 Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 50 Sơ đồ 3 Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 54 Sơ đồ 4 Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 57 Sơ đồ 5 Qui trình điều chế các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 65 Sơ đồ 6 Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 67 Sơ đồ 7 Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 70 Sơ đồ 8 Qui trình điều chế các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 77 Sơ đồ 9 Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 79 Sơ đồ 10 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 81 Bảng 4.1 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 133 9
DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cây Ngải rừng 40 Hình 1.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ 41 Hình 1.3 Cây Nghệ Quảng Tây 42 Hình 4.1 Các tƣơng tác HMBC () và NOESY () quan trọng của AR3 92 Hình 4.2 Các tƣơng tác HMBC () và NOESY () quan trọng của AR15 104 Hình 4.3 Các tƣơng tác HMBC () và NOESY () của AR17 107 Hình 4.4 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Ngải rừng 109 Hình 4.5 Các tƣơng tác NOESY () và HMBC () của AD12 120 Hình 4.6 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Thanh cao Bắc Bộ 122 Hình 4.7 Các tƣơng tác 1H-1H COSY () và HMBC () của CK3 126 Hình 4.8 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng của CK3 126 Hình 4.9 Các tƣơng tác 1H-1H COSY () và HMBC () của CK4 128 Hình 4.10 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng của CK4 129 Hình 4.11 Các tƣơng tác NOESY () và HMBC () của CK5 131 Hình 4.12 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Nghệ Quảng Tây 132 10
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN ÁN Các phƣơng pháp sắc ký CC : Sắc ký cột (Column Chromatography) FC : Sắc ký cột nhanh (Flash Chromatography) Mini-C : Sắc ký cột tinh chế (Mini-Column Chromatography) GC-MS : Sắc ký khí-Khối phổ (Gas Chromatography-Mass Chromatography) TLC : Sắc ký lớp mỏng (Thin-Layer Chromatography) RP-18 : Sắc ký cột pha đảo C-18 (C-18 Reversed Phase Column Chromatography) RP-SPE : Chiết pha rắn trên pha đảo (Reversed Phase-Solid Phase Extraction) SEC : Sắc ký rây phân tử (Size Exclusion Chromatography) Các phƣơng pháp phổ UV : Phổ tử ngoại (Ultra Violet spectroscopy) IR : Phổ hồng ngoại (InfraRed spectroscopy) CD : Phổ nhị sắc tròn (Circular Dichroism Spectrometry) MS : Phổ khối lƣợng (Mass Spectrometry) ESI-MS : Phổ khối lƣợng ion hóa phun bụi điện tử (ElectroSpray Ionization Mass Spectrometry) APCI-MS : Phổ khối lƣợng ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (Atmospheric-Pressure Chemical Ionization Mass Spectrometry) HR-MS : Phổ khối lƣợng phân giải cao (High-Resolution Mass Spectrometry) NMR : Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 1 H-NMR : Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 11
13 C-NMR : Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon-13 (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) DEPT : Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by Polarisation Tranfer) 2D NMR : Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân hai chiều (Two-dimensional Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) COSY : Phổ COSY (COrrelation SpectroscopY) HSQC : Phổ HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence) HMBC : Phổ HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) NOESY : Phổ NOESY (Nuclear Overhauser Exchange SpectroscopY) δ (ppm) : Độ dịch chuyển hóa học (parts per million) J (Hz) : Hằng số tƣơng tác (Hertz) s : singlet d : doublet t : triplet br : pic tù q : quartet m : multiplet Phƣơng pháp thử hoạt tính sinh học IC50 : Nồng độ ức chế 50% (50% Inhibitory Concentration) MIC : Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum Inhibitory Concentration) VSVKĐ : Vi sinh vật kiểm định Các dung môi EtOAc : Etyl axetat MeOH : Metanol Các ký hiệu khác đ.n.c. : điểm nóng chảy 12
DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC PHỔ Phụ lục 1. Phổ 1H-NMR của AR1 Phụ lục 2. Phổ 1H-NMR của AR2 Phụ lục 3. Phổ IR của AR3 Phụ lục 4. Phổ (+)-HR-ESI-MS của AR3 Phụ lục 5. Phổ 1H-NMR của AR3 Phụ lục 6. Phổ 13C-NMR của AR3 Phụ lục 7. Phổ DEPT của AR3 Phụ lục 8. Phổ NOESY của AR3 Phụ lục 9. Phổ HMBC của AR3 Phụ lục 10. Phổ HSQC của AR3 Phụ lục 11. Phổ 1H-NMR của AR4 Phụ lục 12. Phổ IR của AR5 Phụ lục 13. Phổ (+)-ESI-MS của AR6/AR7 Phụ lục 14. Phổ 1H-NMR của AR6/AR7 Phụ lục 15. Phổ 13C-NMR của AR6/AR7 Phụ lục 16. Phổ DEPT của AR6/AR7 Phụ lục 17. Phổ 1H-NMR của AR8 Phụ lục 18. Phổ 13C-NMR của AR8 Phụ lục 19. Phổ DEPT của AR8 Phụ lục 20. Phổ 1H-NMR của AR9 Phụ lục 21. Phổ IR của AR10/AR11 Phụ lục 22. Phổ (−)-ESI-MS của AR10/AR11 Phụ lục 23. Phổ 1H-NMR của AR10/AR11 Phụ lục 24. Phổ 13C-NMR của AR10/AR11 Phụ lục 25. Phổ DEPT của AR10/AR11 Phụ lục 26. Phổ 1H-NMR của AR12 Phụ lục 27. Phổ 1H-NMR của AR13 Phụ lục 28. Phổ 13C-NMR của AR13 Phụ lục 29. Phổ DEPT của AR13 Phụ lục 30. Phổ 1H-NMR của AR14 Phụ lục 31. Phổ IR của AR15 Phụ lục 32. Phổ (+)-HR-ESI-MS của AR15 Phụ lục 33. Phổ 1H-NMR của AR15 Phụ lục 34. Phổ 13C-NMR của AR15 Phụ lục 35. Phổ DEPT của AR15 Phụ lục 36. Phổ NOESY của AR15 Phụ lục 37. Phổ HMBC của AR15 13
Phụ lục 38. Phổ 1H-NMR của AR16 Phụ lục 39. Phổ IR của AR17 Phụ lục 40. Phổ (+)-HR-ESI-MS của AR17 Phụ lục 41. Phổ 1H-NMR của AR17 Phụ lục 42. Phổ 13C-NMR của AR17 Phụ lục 43. Phổ DEPT của AR17 Phụ lục 44. Phổ HMBC của AR17 Phụ lục 45. Phổ HSQC của AR17 Phụ lục 46. Phổ NOESY của AR17 Phụ lục 47. Phổ 1H-NMR của AR18/AR19 Phụ lục 48. Phổ 13C-NMR của AR18/AR19 Phụ lục 49. Phổ DEPT của AR18/AR19 Phụ lục 50. Phổ 1H-NMR của AD1 Phụ lục 51. Phổ 13C-NMR của AD1 Phụ lục 52. Phổ DEPT của AD1 Phụ lục 53. Phổ 1H-NMR của AD2 Phụ lục 54. Phổ 1H-NMR của AD3 Phụ lục 55. Phổ 1H-NMR của AD4 Phụ lục 56. Phổ 13C-NMR của AD4 Phụ lục 57. Phổ DEPT của AD4 Phụ lục 58. Phổ 1H-NMR của AD5 Phụ lục 59. Phổ 1H-NMR của AD6 Phụ lục 60. Phổ 13C-NMR của AD6 Phụ lục 61. Phổ 1H-NMR của AD7/AD8 Phụ lục 62. Phổ (−)-ESI-MS của AD9/AD10 Phụ lục 63. Phổ 1H-NMR của AD9/AD10 Phụ lục 64. Phổ 13C-NMR của AD9/AD10 Phụ lục 65. Phổ DEPT của AD9/AD10 Phụ lục 66. Phổ 1H-NMR của AD11 Phụ lục 67. Phổ IR của AD12 Phụ lục 68. Phổ (+)-ESI-MS của AD12 Phụ lục 69. Phổ 1H-NMR của AD12 Phụ lục 70. Phổ 13C-NMR của AD12 Phụ lục 71. Phổ DEPT của AD12 Phụ lục 72. Phổ NOESY của AD12 Phụ lục 73. Phổ HMBC của AD12 Phụ lục 74. Phổ HSQC của AD12 Phụ lục 75. Phổ 1H-NMR của AD13 Phụ lục 76. Phổ IR của CK1 14
Phụ lục 77. Phổ 1H-NMR của CK2 Phụ lục 78. Phổ UV của CK3 Phụ lục 79. Phổ IR của CK3 Phụ lục 80. Phổ CD của CK3 Phụ lục 81. Phổ (+)-HR-ESI-MS của CK3 Phụ lục 82. Phổ 1H-NMR của CK3 Phụ lục 83. Phổ 13C-NMR của CK3 Phụ lục 84. Phổ DEPT của CK3 Phụ lục 85. Phổ NOESY của CK3 Phụ lục 86. Phổ HMBC của CK3 Phụ lục 87. Phổ HSQC của CK3 Phụ lục 88. Phổ UV của CK4 Phụ lục 89. Phổ IR của CK4 Phụ lục 90. Phổ CD của CK4 Phụ lục 91. Phổ (+)-ESI-MS của CK4 Phụ lục 92. Phổ (+)-HR-ESI-MS của CK4 Phụ lục 93. Phổ 1H-NMR của CK4 Phụ lục 94. Phổ 13C-NMR của CK4 Phụ lục 95. Phổ DEPT của CK4 Phụ lục 96. Phổ HMBC của CK4 Phụ lục 97. Phổ HSQC của CK4 Phụ lục 98. Phổ NOESY của CK4 Phụ lục 99. Phổ (+)-ESI-MS của CK5 Phụ lục 100. Phổ 1H-NMR của CK5 Phụ lục 101. Phổ 13C-NMR của CK5 Phụ lục 102. Phổ DEPT của CK5 Phụ lục 103. Phổ NOESY của CK5 Phụ lục 104. Phổ 1H-1H COSY của CK5 Phụ lục 105. Phổ HMBC của CK5 Phụ lục 106. Phổ HSQC của CK5 15
LỜI MỞ ĐẦU Thực vật là nguồn phong phú các hợp chất hữu cơ thiên nhiên với sự đa dạng về cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học. Các khung phân tử của các hợp chất thiên nhiên đƣợc sinh tổng hợp theo nhiều con đƣờng khác nhau, và sự sắp xếp của các nhóm chức và hóa lập thể của nhiều hợp chất này đƣợc cho là đã đƣợc thiên nhiên phát triển để tạo ra nhiều hoạt tính sinh học tối ƣu; tất cả đã tạo nên sự lý thú về hóa học của các hợp chất thiên nhiên từ thực vật và tầm quan trọng của các hợp chất này trong nghiên cứu hoạt chất sinh học nhằm ứng dụng vào thực tiễn. Phân tích, phân tách các hỗn hợp đƣợc chiết ra từ thực vật, phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ thiên nhiên tiếp tục đặt ra những nhiệm vụ mới cho các nhà nghiên cứu. Trên con đƣờng phát triển các dƣợc phẩm mới, các tác nhân có thể đƣợc phân lập từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên, bán tổng hợp hoặc tổng hợp toàn phần. Theo thống kê gần 70% các thuốc đƣợc phép sử dụng hiện nay có nguồn gốc từ thiên nhiên, trong số đó một phần khá lớn từ thực vật và ít nhất có 119 hợp chất bắt nguồn từ 90 loài cây có thể đƣợc xem là thuốc quan trọng hiện nay đang đƣợc sử dụng ở một hay nhiều nƣớc [88]. Các tài liệu gần đây cho thấy 21 thuốc trên cơ sở các hợp chất thiên nhiên đã đƣợc đƣa ra thị trƣờng dƣợc phẩm thế giới trong khoảng thời gian từ năm 1998 đến năm 2004 [50]. Do đã đƣợc sử dụng trong y học dân gian để điều trị các bệnh nhiễm trùng từ lâu đời, các thực vật bậc cao đã cung cấp nhiều cấu trúc hóa học làm chất dẫn đƣờng để phát triển các thế hệ thuốc chống nhiễm trùng mới (chống sốt rét, kháng lao, kháng khuẩn, kháng nấm,…) [24, 29]. Hệ thực vật phong phú của Việt Nam với gần 11.000 loài thực vật bậc cao (theo dự đoán, con số này có thể lên tới 12.000 loài), trong số đó cây làm thuốc chiếm khoảng 26-30% [1, 3] tiếp tục là nguồn cung cấp các hợp chất thiên nhiên cho các nghiên cứu về hóa học, sinh học và dƣợc lý học. Cùng với việc phát hiện các tác nhân chống nhiễm trùng gây ra bởi các vi khuẩn, vi rút, vi nấm gây bệnh và ký sinh trùng, các nghiên cứu định hƣớng nhằm phát hiện các hợp chất thiên nhiên có tác dụng chống oxi hóa cũng đang đƣợc giới khoa học quốc tế và trong nƣớc quan tâm. 16
Trong giới thực vật của Việt Nam, họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) và họ Gừng (Zingiberaceae) thể hiện sự đa dạng sinh học cao; nhiều loài mới thuộc các chi của hai họ này tiếp tục đƣợc các nhà thực vật học phát hiện [3]. Sự phong phú về cấu trúc hóa học, đặc biệt là cấu trúc lập thể, đã đƣợc thể hiện trong các nghiên cứu hóa học về các hợp chất đƣợc phân lập từ các họ này, trong số đó nhiều chất thuộc về các lớp có cấu trúc tiềm năng cho các hoạt tính chống nhiễm trùng (kháng khuẩn, kháng nấm, chống sốt rét,…) và chống oxi hóa nhƣ các điarylheptanoit và flavonoit. Các loài cây này cũng rất giàu các tecpenoit có hoạt tính sinh học, đặc biệt là các sesquitecpenoit. Do đó chúng là các đối tƣợng nghiên cứu phù hợp nhằm phát hiện các hợp chất sesquitecpenoit mới từ thực vật. Việc phát hiện ra các tác nhân điều trị quí giá nhƣ thuốc chống sốt rét artemisinin từ chi Artemisia và thuốc dự phòng ung thƣ curcumin từ chi Curcuma là động lực bắt đầu của nhiều nghiên cứu hóa học các cây của hai chi này. Trong một chƣơng trình nghiên cứu xây dựng thƣ viện mẫu các sesquitecpenoit và điarylheptanoit cho các thử nghiệm sinh học, hai chi Artemisia và Curcuma đã đƣợc chúng tôi lựa chọn cho các nghiên cứu hóa học. Trong luận án này, chúng tôi lựa chọn ba loài cây thuộc họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) và họ Gừng (Zingiberaceae), là những cây thuộc loại hiếm hoặc mới chỉ đƣợc phát hiện gần đây ở nƣớc ta và chƣa đƣợc nghiên cứu về thành phần hóa học làm đối tƣợng nghiên cứu: Artemisia dubia Wall. ex Bess. var. longeracemosa Pamp. forma tonkinensis Pamp. (Asteraceae), Artemisia roxburghiana Bess. (Asteraceae), và Curcuma kwangsiensis S. G. Lee et C. F. Ling (Zingiberaceae). Mục tiêu của nghiên cứu này là phân lập các hợp chất thành phần của ba loài cây đƣợc nghiên cứu, xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập đƣợc và đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất chọn lọc. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án là: 1. Xây dựng qui trình chiết và điều chế các phần chiết. 2. Phân tích sắc kí các phần chiết, xây dựng các qui trình phân tách các phần chiết và phân lập các hợp chất thành phần. 3. Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập đƣợc. 17
4. Đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất nhận đƣợc trong khuôn khổ luận án. 18
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.2 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE) 1.1.1 Vài nét về thực vật học chi Artemisia Họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) là một họ thực vật có hoa hai lá mầm. Asteraceae là họ lớn thứ hai trong ngành Magnoliophyta, với khoảng 900- 1.100 chi và 13.000-20.000 loài đã đƣợc thống kê. Chi Artemisia (chi Ngải) là một chi lớn thuộc họ Cúc (Asteraceae) với khoảng 200-400 loài. Chi này bao gồm các loại cây thân thảo hay thân bụi đƣợc biết đến nhờ tinh dầu đặc trƣng của chúng. Các thực vật này sinh trƣởng trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới của Bắc bán cầu. Các loài Artemisia thƣờng ƣa sinh sống ở môi trƣờng khô hay bán khô. Lá của chúng tƣơng tự lá cây dƣơng xỉ và hầu hết có lông trắng nhỏ bao phủ. Có khoảng 15 loài Ngải đã đƣợc biết đến tại Việt Nam nhƣ Ngải cứu (Artemisia vulgaris L.), Ngải giấm (Artemisia tridentata Nutt.), Ngải đắng (Artemisia absinthium L.), Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), Ngải lá kim hay Nhân trần hao (Artemisia capillaris Thunb.), Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb.), Ngải giun hay Thanh cao biển (Artemisia maritima L.), Ngải thơm hay Thanh hao lá hẹp (Artemisia dracunculus L.), Thanh cao Bắc Bộ hay Ngải đen (Artemisia dubia Wall var. longeracemosa forma tonkinensis Pamp.), Ngải cứu chổi (Artemisia scoparia Waldst. et. Kil.), Ngải chân vịt (Artemisia lactiflora Wall. ex Bess.), Thanh cao ngò (Artemisia apiacea Hance.), v.v…[1, 3]. 1.1.2 Nghiên cứu hóa học chi Artemisia 1.1.2.1 Các hợp chất tecpenoit 1.1.2.1.1 Các monotecpen từ tinh dầu Các tecpen hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng (các tecpenoit) có chứa trong tinh dầu của nhiều loài Artemisia. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu Artemisia incana từ Thổ Nhĩ Kỳ, Cetin B. và cộng sự bằng các phƣơng pháp GC và GC-MS đã xác định đƣợc 73 19
hợp chất đặc trƣng chiếm 97,2% hàm lƣợng tinh dầu. Các thành phần chủ yếu là camphor (1) (19%), borneol (2) (18,9%), 1,8-cineole (3) (14,5%), bornyl acetate (4) (7,8%), camphene (5) (4,9%), và -thujone (6) (4,8%) [20]. Weber D. J. và cộng sự [109] đã nghiên cứu các hợp chất dễ bay hơi của các loài phụ (subspecies) tridentata và vaseyana của Artemisia tridentata. Các hợp chất đặc trƣng cho loài subsp. tridentata là methacrolein (7) và thujone; camphene, camphor, 1,8-cineole, và thujone đặc trƣng cho subsp. vaseyana. Juteau F. và cộng sự [44] đã nghiên cứu thành phần tinh dầu đƣợc thu nhận bằng cách chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc phần trên mặt đất của Artemisia campestris var. glutinosa bằng GC và GC-MS và xác định đƣợc 51 thành phần. Các thành phần chính là γ-terpinene (8), capillene (9), 1-phenyl-2,4-pentadiyn-1- one (10), spathulenol (11), methyleugenol (12), p-cymene (13), và β-pinene (14). Thành phần hóa học của tinh dầu của 18 mẫu Artemisia herba-alba đƣợc thu thập tại vùng Nam Tunisia đã đƣợc xác định bằng GC và GC-MS; các thành phần chính là cineole, thujone, chrysanthenone (15), camphor, borneol, chrysanthenyl acetate (16), và sabinyl acetate (17) [76]. Tinh dầu của Artemisia capillaris cũng chứa một số thành phần chính tƣơng tự nhƣ các loài Artemisia khác là 1,8-cineole (13,75%), camphor (8,57%), và germacrene D (18) (10,41%); và các thành phần chính của tinh dầu Artemisia mongolica là α-pinene (19) (12,68%), germacrene D (8,36%), và γ-terpinene (8,17%) [63]. Gunawardena K. và cộng sự [31] đã phân lập đƣợc các monotecpen từ ba loài Artemisia là Artemisia tridentata ssp. spiciformis, Artemisia tridentata ssp. vaseyana và Artemisia cana ssp. viscidula và xác định cấu trúc của chúng bằng các phƣơng pháp phổ. Tổng cộng có 26 monotecpen có cấu trúc không theo và theo qui tắc isopren đã đƣợc xác định. 2,2-Dimethyl-6-isopropenyl-2H-pyran (20), 2,3-dimethyl-6-isopropyl-4H-pyran (21), và 2-isopropenyl-5-methylhexa- trans-3,5-dien-1-ol (22) đã đƣợc phân lập từ cả A. tridentata ssp. vaseyana lẫn A. cana ssp. viscidula. Chất monotecpen không theo qui tắc 2,2-dimethyl-6- isopropenyl-2H-pyran có mạch cacbon tƣơng tự nhƣ chất tritecpen squalen. Hai 20