Một số hợp chất alkaloid từ loài hải miên agelas oroides

Tạp chí Hóa học, 2018, 56(3), 368-372 Bài nghiên cứu DOI: 10.15625/vjc.2018-0035 Một số hợp chất alkaloid từ loài hải miên Agelas oroides Đan Thị Thúy Hằng1, Dương Thị Dung1, Trần Hồng Quang1, Phạm Hải Yến1, Nguyễn Xuân Nhiệm1, Bùi Hữu Tài1, Đỗ Công Thung2, Châu Văn Minh1, Phan Văn Kiệm1* Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Viện Tài nguyên Môi trường biển, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Đến Tòa soạn 30-3-2018; Chấp nhận đăng 15-4-2018 Abstract Two aaptamine alkaloids (1 and 2) and five indole alkaloids (3-7) were isolated from dichloromethane soluble fraction of the Vietnamese sponge Agelas oroides Their chemical structures were determined by analysis of their HRESI-MS, 1D-, 2D-NMR spectral data, and as well as by comparison with those reported in the literature Keywords Agelas oroides, marine sponge, aaptamine alkaloid, indole alkaloid M ĐẦU trường biển, VAST Mẫu tiêu (HM05.2016-10) lưu giữ Viện Hóa sinh biển, VAST Các loài hải miên thuộc giống Agelas phát có khoảng 19 lồi, sinh sống chủ yếu vùng biển nhiệt đới hay gặp vùng biển Caribbean, Tây Ấn độ dương, hay biển Địa trung hải [1] Chúng có màu sắc tập tính sinh sống đa dạng, nhiên lại có hình thái cấu trúc vi xương dạng acanthostyle.[2] Nghiên cứu thành phần hóa học lồi hải miên giống Agelas năm 1970 cho thấy lồi hải miên thuộc giống Agelas có chứa nhiều dạng hợp chất thứ cấp độc đáo, đáng ý hợp chất bromopyrrole alkaloid, terpene alkaloid, hay sphingolipids.[1] Nhiều hợp chất số chúng thể hoạt tính sinh học tốt tăng cường miễn dịch, gây độc tế bào ung thư, kháng vi sinh vật, kháng virus.[1] Góp phần làm rõ thêm thành phần hóa học lồi hải miên giống Agelas, báo cơng bố trình phân lập xác định cấu trúc hóa học hợp chất dạng aaptamine alkaloid với hợp chất khác thuộc dẫn xuất indole alkaloid từ loài hải miên Agelas oroides vùng biển bắc trung Việt Nam THỰC NGHIỆM 2.1 Mẫu hải miên Mẫu hải miên Agelas oroides (Schmidt, 1864) thu vùng biển Hịn Vang, Thanh Hóa vào tháng năm 2016 Tên khoa học mẫu xác định GS TS Đỗ Công Thung, Viện Tài nguyên Mơi 368 Wiley Online Library 2.2 Hóa chất thiết bị Sắc ký lớp mỏng (TLC): Thực mỏng tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254 (Merck 1,05715), RP18 F254S (Merck); phát vết chất phun dung dịch H2SO4 10 % lên mỏng, sấy khơ hơ nóng từ từ đến màu Sắc ký cột (CC): Được tiến hành với chất hấp phụ silica gel pha đảo RP-18 Silica gel có cỡ hạt 0,040-0,063 mm (240-430 mesh) pha đảo RP-18 (120 m, YMC) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Đo máy Bruker AM500 Viện Hóa học Phổ khối lượng phân giải cao: Đo máy AGILENT 6530 Accurate Mass QTOF LC/MS Viện Hóa sinh biển 2.3 Phân lập hợp chất Mẫu hải miên Agelas oroides (5 kg) rửa với nước để loại muối ngâm chiết siêu âm với MeOH (3 lần  10 lít, lần h) thu 82 g cặn chiết MeOH Phân bố cặn chiết 1,5 lít nước chiết dung môi dichloromethan (3 lần  1,5 lít) thu 47 g cặn chiết dichlorometan Tiến hành phân đoạn cặn chiết dichlorometan sắc ký cột silica gel giải hấp với hệ dung môi dichlorometan/metanol tăng dần thể tích metanol (0-100 % metanol) thu phân đoạn ký hiệu D1-D8 Tiếp tục tiến hành chạy sắc ký © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim Tạp chí Hóa học Phan Văn Kiệm cộng cột phân đoạn D1 (3,2 g) sử dụng chất hấp phụ silica gel dung môi rửa giải n-hexan/etyl axetat (2/1, v/v) thu phân đoạn D1A-D1C Tinh chế phân đoạn D1B cột sắc ký silica gel, rửa giải với hệ dung môi n-hexan/axeton (4/1, v/v) nhận hợp chất (18 mg) hợp chất (31 mg) Phân tách phân đoạn D2 (4,3 g) cột sắc ký silica gel giải hấp với hệ dung môi n-hexan/axeton (3/1, v/v) thu phân đoạn D2A-D2D Tiếp tục chạy sắc ký cột phân đoạn D2B sử dụng chất hấp phụ pha đảo RP-18, rửa giải với hệ dung môi acetone/nước (2/1, v/v) nhận hợp chất (9 mg) hợp chất (22 mg) Hợp chất (14 mg) nhận từ phân đoạn D2C sắc ký cột pha đảo RP-18 sử dụng hệ dung mơi rửa giải metanol/nước (3/1, v/v) Tiếp đó, phân đoạn D5 tiến hành chạy sắc ký cột sử dụng chất hấp phụ silica gel giải hấp hệ dung môi dichloromethan/etyl axetat (4/1, v/v) thu phân đoạn D5A-D5D Hợp chất (8 mg) hợp chất (15 mg) phân lập từ phân đoạn D5B sửa dụng sắc ký cột pha đảo RP-18 dung mơi rửa giải axeton/nước (2,5/1, v/v) Hình 1: Cấu trúc hoá học hợp chất 1-7 Demethyl(oxy)aaptamine (1): dạng bột vơ định hình màu nâu nhạt; HR-ESI-MS: m/z 213,0651 [M+H]+ (tính tốn cho cơng thức C12H9O2N2, 213,0664) 1H-NMR 13C-NMR, xem bảng Demethyl(oxy)aaptamine dimethyl ketal (2): dạng bột vơ định hình màu nâu nhạt; HR-ESI-MS: m/z 259,1075 [M+H]+ (tính tốn cho cơng thức C14H15O3N2; 259,1083); 1H-NMR 13C-NMR, xem bảng 3-(2′-hydroxy-1′,4′-dioxo-pentyl)-indole (3): dạng bột vô định hình màu trắng HR-ESI-MS: m/z 254,0785 [M+Na]+ (tính tốn cho công thức C13H13O3NNa; 254,0793); 1H-NMR 13C-NMR, xem bảng 3-indoleethanol (4): dạng bột vơ định hình màu nâu nhạt ESI-MS: m/z 162 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) H: 8,07 (br s, H-1); 7,62 (br d, J = 8,0 Hz, H-4); 7,33 (br d, J = 7,5 Hz, H-7); 7,20 (ddd, J = 1,5; 8,0; 8,0 Hz, H-6); 7,13 (ddd, J = 1,0; 8,0; 8,0 Hz, H-5); 7,06 (br s, H-2); 3,90 (t, J = 6,5 Hz, H-2′); 3,03 (t, J = 6,5 Hz, H-1′); 13C-NMR (125 MHz, CDCl3) C: 136,5 (C-7a); 127,5 (C-3a); 122,5 (C-2); 122,2 (C-6); 119,5 (C-5); 118,9 (C-4); 112,3 (C-7); 111,2 (C-3); 62,6 (C-2′); 28,8 (C-1′) Methyl indole-3-acetate (5): dạng sáp màu nâu nhạt ESI-MS: m/z 190 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) H: 8,08 (br s, H-1); 7,61 (br d, J = 7,5 Hz, H-4); 7,33 (br d, J = 7,5 Hz, H-7); 7,19 (ddd, J = 1,0; 7,5; 7,5 Hz, H-6); 7,13 (ddd, J = 1,0; 7,5; 7,5 Hz, H-5); 7,12 (br s, H-2); 3,78 (s, H-1′); 3,70 (s, OCH3); 13C-NMR (125 MHz, CDCl3) C: 172,6 (C=O); 136,1 (C-7a); 127,2 (C-3a); 123,1 (C-2); 122,2 (C-6); 119,7 (C-5); 118,8 (C-4); 111,2 (C-7); 108,4 (C-3); 52,0 (OCH3); 31,2 (C-1′) Indole-3-aldehyde (6): dạng bột vô định hình màu trắng; ESI-MS: m/z 146 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD) H: 9,91 (s, CHO); 8,18 (br d, J = 7,5 Hz, H-4); 8,12 (br s, H-2); 7,50 (br d, J = 7,5 Hz, H7); 7,30 (br t, J = 7,5 Hz, H-5); 7,26 (br t, J = 7,5 Hz, H-6) Indole-3-carboxylic metyl este (7): dạng bột vô định hình màu trắng; ESI-MS: m/z 176 [M+H]+; 1HNMR (500 MHz, CDCl3) H: 8,19 (br d, J = 8,5 Hz, H-4); 7,92 (s, H-2); 7,41 (br d, J = 8,5 Hz, H-7); 7,28 (m, H-5 H-6); 3,93 (s, OCH3) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hợp chất phân lập dạng bột vơ định hình màu nâu nhạt Phổ khối lượng phân giải cao xuất pic ion giả phân tử m/z 213,0651 [M+H]+ (tính tốn cho cơng thức C12H9O2N2, 213,0664), kết hợp với số liệu phổ 13C-NMR cho phép khẳng định công thức phân tử hợp chất C12H8O2N2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton xuất tín hiệu proton H 9,13; 9,10; 8,26; 7,76, 7,13 ppm với tín hiệu proton nhóm methoxy H 4,03 (3H, s) Phổ 13 C-NMR xuất tín hiệu 12 carbon bao gồm tín hiệu nhóm methoxy C 57,0 11 cacbon lai hóa sp2 vùng C 110,2-179,4 ppm Sự xuất tín hiệu cacbon vùng trường thấp có mặt hai nguyên tử hai © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 369 Bài nghiên cứu Một số hợp chất alkaloid từ ảng 1: Dữ kiện phổ NMR 1-3 chất tham khảo Ha;c (J = Hz) 8,97 (d; 4,5) 7,45 (d; 4,5) 8,91 (d; 5,5) C 3a @ 3a 136,0 114,8 129,1 107,8 155,0 135,4 114,8 127,4 122,8 123,4 157,1 122,1 136,3 147,8 148,8 158,7 124,0 139,0 148,5 149,9 Ha,c (J = Hz) 9,13 (d; 4,5) 7,76 (d; 4,5) 9,10 (d; 5,5) 126,5 127,9 8,26 (d; 5,5) 122,1 123,3 7,97 (d; 5,5) 114,6 124,5 10 11 12 148,1 117,8 108,9 155,8 150,4 119,5 110,2 157,5 7,13 (s) - 150,2 118,2 101,6 163,1 7a 1′ 2′ 113,9 133,1 197,5 72,4 112,9 138,2 197,3 72,1 13 177,1 179,4 - 96,0 97,9 - 3′ 50,4 49,5 12OCH3 13OCH3 56,1 57,0 4,03 (s) 55,9 56,7 4,02 (s) 4′ 209,7 209,3 51,1 52,4 3,19 (s) 5′ 31,3 C C # Ca,b C % 156,5 118,1 138,6 155,2 147,1 148,7 115,9 99,9 161,2 Ca,b 157,9 119,7 141,6 157,2 148,3 6,53 (s) - C Cb,d Hc,d (J = Hz) 8,32 (s) 8,26 (d; 7,5) 7,23 (dd; 7,5; 7,5) 7,27 (dd; 7,5; 7,5) 7,48 (d; 7,5) 5,25 (dd; 4,5; 8,0) 3,00 (dd; 4,5; 16,5) 2,89 (dd; 8,0; 16,5) - 30,8 2,26 (s) đo CDCl3, b)125 MHz, c)500 MHz, d)đo CD3OD, #C demethyl(oxy)aaptamine,[3], %C demethyl(oxy)aaptamine dimethyl ketal,[3] @C 3-(2′-hydroxy-1′,4′-dioxo-pentyl)-5-hydroxy-indole (3a) [4] a) Hình 2: Một số tương tác HMBC (H→C) hợp chất 1-3 nguyên tử nitrogen phân tử cho phép dự đoán hợp chất có cấu trúc vịng naphthyridine.[3,5] Hơn nữa, hai cặp tín hiệu proton tương tác spin dạng AB H 9,13 7,76 ppm (J = 4,5 Hz), H 9,10 8,26 (J = 5,5 Hz) gợi ý cho mảnh cấu trúc 1,6-naphthyridine (hình 1) Tương tác HMBC H-11 (H 7,13) với C-3 (C 124,0)/C-4 (C 139,0)/ C-5 (C 148,5) cho phép xác định liên kết đơn C-C C-11 C-4 liên kết đơi C-C C-11 C-12 (hình 2) Vị trí nhóm methoxy C-12 chứng minh tương tác HMBC tín hiệu H 4,03 với C-12 (C 157,5) Ngoài tương tác HMBC H-11 với C-13 (C 179,4) với giá trị độ chuyển dịch hóa học trường thấp C-13 gợi ý cho có mặt nhóm chức ketone C-13 Các kiện phổ MS NMR hồn tồn phù hợp với số liệu cơng bố demethyl(oxy)aaptamine (bảng 1), hợp chất alkaloid phân lập từ loài hải miên Aaptos aaptos.[3] Các alkaloid chứa vòng ngưng tụ tương tự hợp chất gọi chung aaptamine alkaloid Hợp chất phân lập dạng bột vô định hình màu nâu nhạt Cơng thức phân tử 2, C14H14O3N2 xác định nhờ phân tích phổ khối lượng phân giải cao với xuất pic ion giả phân tử m/z 259,1075 [M+H]+ (tính tốn cho công thức C14H15O3N2; 259,1083) Trên phổ 1HNMR hợp chất xuất tín hiệu proton vùng trường thấp H 8,97 (d, J = 4,5 Hz); 8,91 (d, J = 5,5 Hz); 7,97 (d, J = 5,5 Hz); 7,45 (d, J = 4,5 Hz), với giá trị số tương tác spin- © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 370 Tạp chí Hóa học spin chúng cho thấy hợp chất có cấu trúc hóa học dạng aaptamine alkaloid tương tự Bên cạnh đó, phân tích số liệu phổ 13C-NMR hợp chất nhận thấy ngồi tín hiệu 11 cacbon thuộc khung aaptamine alkaloid cịn có xuất tín hiệu nhóm methoxy C 56,7; 52,4; 52,4 Vị trí nhóm methoxy xác định phổ HMBC (hình 2) Tương tác HMBC H-11 (H 6,53) methoxy proton (H 4,02) với C12 cho phép xác định có mặt nhóm methoxy C-12; tương tác HMBC proton nhóm methoxy (H 3,19) với C-13 (C 97,9) cho thấy hai nhóm methoxy C-13 Như vậy, hợp chất xác định dẫn xuất dimethyl ketal hợp chất có tên demethyl(oxy)aaptamine dimethyl ketal Hợp chất cơng bố phân lập từ lồi hải miên thuộc giống Xestospongia thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư KB tốt với giá trị IC50 = 3,5 µg/mL.[3] Các số liệu phổ 13C-NMR hoàn toàn phù hợp với số liệu công bố trước (bảng 1) Hợp chất có cơng thức phân tử C13H13O3N xác định nhờ phân tích phổ khối lượng phân giải cao với xuất pc ion giả phân tử m/z 254,0785 [M+Na]+ (tính tốn cho cơng thức C13H13O3NNa; 254,0793) Trên phổ 1H-NMR hợp chất nhận thấy xuất tín hiệu proton thơm với dạng tương tác spin-spin vòng benzen ortho H 8,26 (d, J = 7,5 Hz); 7,48 (d, J = 7,5 Hz); 7,27 (dd, J = 7,5; 7,5 Hz); 7,23 (dd, J = 7,5; 7,5 Hz); bên cạnh cịn có tín hiệu proton thơm khác H 8,32 (br s); tín hiệu nhóm oxymethine H 5,25 (dd, J = 4,5; 8,0 Hz) nhóm metylen H 3,00 (dd, J = 4,5; 16,5 Hz)/ 2,89 (dd, J = 8,0; 16,5) Phân tích phổ 13CNMR hợp chất nhận thấy xuất tín hiệu 13 nguyên tử carbon có carbon thơm C 112,9-138,2; hai tín hiệu carbon carbonyl C 197,3 209,3; ba tín hiệu carbon khác C 72,1 (CH); 49,5 (CH2); 30,8 (CH3) Các tín hiệu proton đặc trưng cho vòng benzen orthor carbon thơm gợi ý cho có mặt nhân indole cấu trúc hóa học hợp chất 3.[4] Tín hiệu singlet H-2 (H 8,32) với tương tác HMBC H-4 (H 8,26) với C-3 (C 114,8) cho phép xác định cấu trúc indole C-3 Cấu trúc hóa học mạch nhánh 2′-hydroxy-1′,4′dioxo-pentyl xác định nhờ tương tác HMBC H-5′ (H 2,26) với C-4′ (C 209,3)/C-3′ (C 49,5); H-3′ (H 3,00; 2,89) với C-2′ (C 72,1); H-2′ (H 5,25) C-1′ (C 197,3); tín Phan Văn Kiệm cộng hiệu cộng hưởng H-2′ xuất dạng double doublet Do có nhóm chức ketone C-1′ nên tương tác HMBC H-2′ với C-3 khó quan sát nên cấu trúc hóa học phần mạch nhánh C-3 khẳng định thêm nhờ tương đồng số liệu phổ 13C-NMR hợp chất với hợp chất 3a,[4] hợp chất có cấu trúc hóa học phần mạch nhánh (bảng 1) Từ phân tích trên, cấu trúc hóa học hợp chất xác định 3-(2′-hydroxy-1′,4′-dioxo-pentyl)-indole Hợp chất phân lập từ loài hải miên Dysidea etheria,[6] nhiên, cấu trúc hóa học chưa khẳng định phổ NMR hai chiều Các hợp chất lại xác định 3indoleethanol (4),[7] metyl indole-3-acetate (5),[8] indole-3-aldehyde (6),[9] methyl indole-3carboxylic methyl ester (7)[9] dựa phân tích phổ khối lượng so sánh số liệu phổ NMR chúng với số liệu công bố tài liệu tham khảo Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, đề tài mã số VAST.TĐ.DL 01/16-18 TÀI LIỆU THAM KHẢO H Zhang, M Dong, J Chen, H Wang, K Tenney, P Crews Bioactive secondary metabolites from the marine sponge genus Agelas Mar Drugs, 2017, 15, 351 B Mothes, M Campos, C Lerner, J L Carraro, F J P Velandia New records of the genus Agelas Duchassaing & Michelotti, 1864 (Porifera, Agelasida) off the Amazon river mouth, Brazil, Southwestern Atlantic Biota Neotropica, 2007, 7, 83-90 L Calcul, A Longeon, A A Mourabit, M Guyot, M L B Kondracki, Novel alkaloids of the aaptamine class from an Indonesian marine sponge of the genus Xestospongia, Tetrahedron, 2003, 59, 6539-6544 W F He, D Q Xue, L G Yao, J Y Li, J Li, Y W Guo Hainanerectamines A-C, alkaloids from the Hainan sponge Hyrtios erecta, Mar Drugs, 2014, 12, 3982-3993 K H Jang, S C Chung, J Shin, S H Lee, T I Kim, H S Lee, K B Oh Aaptamines as sortase A inhibitors from the tropical sponge Aaptos aaptos, Bioorg Med Chem Let., 2007, 17, 5366-5369 J H Cardellina, D Nigh, B C Wagenen Plant growth regulatory indoles from the sponges Dysidea etheria and Ulosa ruetzleri, J Nat Prod., 1986, 49, 1065-1067 P Kohling, A M Schmidt, P Eilbracht Tandem hydroformylation/Fischer indole synthesis:  A novel and convenient approach to indoles from olefins, Org Lett., 2003, 5, 3213-3216 © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 371 Bài nghiên cứu L Demange, D Boeglin, A Moulin, D Mousseaux, J Ryan, G Berge, D Gagne, A Heitz, D Perrissoud, V Locatelli, A Torsello, J C Galleyrand, J A Fehrentz, J Martinez Synthesis and pharmacological in vitro and in vivo evaluations of novel triazole derivatives as ligands of the ghrelin receptor-1, J Med Chem., 2007, Một số hợp chất alkaloid từ 50, 1939-1957 L.T Huyen, D T T Hang, N X Nhiem, B H Tai, H L T Anh, P H Yen, N V Dau, C V Minh, P V Kiem Merosesquiterpenes from marine sponge Smenospongia cerebriformis, Vietnam J Chem., 2017, 55, 153-157 Liên hệ: Phan Văn Kiệm Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Số 18, Hồng Quốc Việt, quận Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam E-mail: phankiem@yahoo.com © 2018 Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi & Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim www.vjc.wiley-vch.de 372 ... phù hợp với số liệu cơng bố demethyl(oxy)aaptamine (bảng 1), hợp chất alkaloid phân lập từ loài hải miên Aaptos aaptos.[3] Các alkaloid chứa vòng ngưng tụ tương tự hợp chất gọi chung aaptamine alkaloid. .. định thêm nhờ tương đồng số liệu phổ 13C-NMR hợp chất với hợp chất 3a,[4] hợp chất có cấu trúc hóa học phần mạch nhánh (bảng 1) Từ phân tích trên, cấu trúc hóa học hợp chất xác định 3-(2′-hydroxy-1′,4′-dioxo-pentyl)-indole... hai nhóm methoxy C-13 Như vậy, hợp chất xác định dẫn xuất dimethyl ketal hợp chất có tên demethyl(oxy)aaptamine dimethyl ketal Hợp chất cơng bố phân lập từ lồi hải miên thuộc giống Xestospongia