Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của loài xuyên tâm liên và loài vân mộc hương ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY MỴ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES) VÀ LOÀI VÂN MỘC HƯƠNG (SAUSSUREA COSTUS (FALC.) LIPSCH.) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY MỴ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES) VÀ LOÀI VÂN MỘC HƯƠNG (SAUSSUREA COSTUS (FALC.) LIPSCH.) Ở VIỆT NAM Ngành: Hóa học Mã số : 9440112 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS VS CHÂU VĂN MINH PGS.TS TRẦN THU HƯƠNG Hà Nội – 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học GS.VS Châu Văn Minh PGS.TS Trần Thu Hương Những số liệu kết công bố luận án trung thực chưa cá nhân nhóm tác giả khác cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày TẬP THỂ HƯỚNG DẪN tháng TÁC GIẢ LUẬN ÁN HD1: GS VS Châu Văn Minh Nguyễn Thị Thùy Mỵ HD2: PGS TS Trần Thu Hương i năm LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới GS.VS Châu Văn Minh, PGS.TS Trần Thu Hương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoài Nam, TS Nguyễn Xuân Cường, TS Trần Thị Hồng Hạnh, TS Trần Hồng Quang, TS Nguyễn Hải Đăng anh chị em cơng tác Phịng Dược liệu biển, Viện Hố sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tận tình trình thực nghiệm hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Bộ mơn Cơng nghệ Hóa dược & Bảo vệ thực vật, Bộ mơn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hố học Phòng Đào tạo đại học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội quan tâm hướng dẫn, bảo suốt trình học tập trường Luận án thực Viện Hóa sinh biển Bộ mơn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với hỗ trợ kinh phí từ đề tài trọng điểm cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (mã số: KHCBHH.02/18-20) Tơi vơ cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên chia sẻ khó khăn để tơi hồn thành tốt luận án Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án Nguyễn Thị Thùy Mỵ ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………………vii DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………….ix DANH MỤC HÌNH………………………………………………………………… xi MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU…………………… 1.1 Giới thiệu loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata) 1.1.1 Đặc điểm thực vật loài Xuyên tâm liên (A paniculata) 1.1.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học lồi Xun tâm liên (A paniculata)4 1.1.2.1.Các hợp chất labdane diterpene 1.1.2.2.Các hợp chất iridoid 1.1.2.3.Các hợp chất terpenoid khác 1.1.2.4.Các hợp chất flavonoid ……………… …… ……………………………… 1.1.2.5.Các hợp chất phenolic khác .11 1.1.2.6.Các hợp chất steroid 12 1.1.2.7.Các hợp chất alkaloid 12 1.1.3 Các nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi Xun tâm liên (A paniculata) 13 1.1.3.1.Hoạt tính gây độc tế bào 13 1.1.3.2.Hoạt tính kháng viêm 14 1.1.3.3.Hoạt tính kháng vi sinh vật 16 1.1.3.4.Hoạt tính chống oxi hóa 16 1.1.3.5.Hoạt tính điều hịa miễn dịch .16 1.1.3.6.Các hoạt tính khác 17 1.2 Giới thiệu loài Vân mộc hương (Saussurea costus) .19 1.2.1 Đặc điểm thực vật loài Vân mộc hương (S costus) .19 1.2.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học lồi Vân mộc hương (S costus) 21 1.2.2.1.Các hợp chất sesquiterpene 21 1.2.2.2.Các hợp chất terpenoid khác 24 1.2.2.3.Các hợp chất flavonoid 25 1.2.2.4.Các hợp chất phytosterol .26 1.2.2.5.Các hợp chất anthraquinone .26 1.2.2.6.Các hợp chất lignan phenylpropanoid 26 1.2.3 Các nghiên cứu hoạt tính sinh học loài Vân mộc hương (S costus) 27 1.2.3.1.Hoạt tính gây độc tế bào 27 1.2.3.2.Hoạt tính kháng viêm 28 1.2.3.3.Hoạt tính kháng vi sinh vật 29 1.2.3.4.Hoạt tính bảo vệ gan .29 1.2.3.5.Hoạt tính điều hòa miễn dịch .29 1.2.3.6.Các hoạt tính khác 30 iii CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… ………31 2.1.Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………………… 31 2.1.1 Loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata) 31 2.1.2 Loài Vân mộc hương (Saussurea costus) 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu… ……………………………………………………31 2.2.1 Phương pháp phân lập hợp chất .31 2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất 32 2.2.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 33 2.2.3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) .33 2.2.3.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 35 2.2.3.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 36 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM…………………………………………………… 38 3.1.Phân lập hợp chất từ loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata)… 38 3.1.1 Phân lập hợp chất………………………………………………………… 38 3.1.2 Thông số vật lý liệu phổ hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)……………………………………………………………………… 40 3.1.2.1 Hợp chất APT1: Andropanioside A (hợp chất mới)…………………………40 3.1.2.2 Hợp chất APT2: Andropanioside B (hợp chất mới)…………………………40 3.1.2.3 Hợp chất APT3: Andrographiside……………………………………….… 42 3.1.2.4 Hợp chất APT4: Neoandrographolide……………………………………… 42 3.1.2.5 Hợp chất APT5: Andropanoside …………………………………………….42 3.1.2.6 Hợp chất APT6: 14-deoxy-11,12-dihydroandrographiside ………………42 3.1.2.7 Hợp chất APT7: Andrographic acid methyl ester (hợp chất mới)…………….42 3.1.2.8 Hợp chất APT8: 19-O-β-D-glucopyranosyl-ent-labda-8(17),13-dien-15,16,19triol .42 3.1.2.9 Hợp chất APT9: Andrograpanin…………………………………………… 42 3.2.1.10.Hợp chất APT10: Andrographolide………………………………………….42 3.2.1.11.Hợp chất APT11: Andropanolide ………………………………………… 42 3.2.1.12.Hợp chất APT12: Pashanone glucoside (hợp chất mới)…………………… 43 3.2.1.13.Hợp chất APT13: Andrographidine A …………………………………… 43 3.2.1.14.Hợp chất APT14: Andrographidine F ……………………………………….43 3.2.1.15.Hợp chất APT15: 6-epi-8-O-acetyl-harpagide …………………………… 43 3.2.1.16.Hợp chất APT16: Curvifloruside F …………………………………………43 3.2.Phân lập hợp chất từ loài Vân mộc hương (Saussurea costus)……………43 3.2.1 Phân lập hợp chất……………………………………………………… .43 3.2.2 Thông số vật lý liệu phổ hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus).…………………………………………………………………… .47 3.2.2.1 Hợp chất SAL1: Saussucostusoside A (hợp chất mới) 47 3.2.2.2 Hợp chất SAL2: Saussucostusoside B (hợp chất mới) 47 3.2.2.3 Hợp chất SAL3: 4α-hydroxy-4β-methyldihydrocostol 47 3.2.2.4 Hợp chất SAL4: 11β,13-dihydrosantamarin .48 iv 3.2.2.5 3.2.2.6 3.2.2.7 3.2.2.8 Hợp chất SAL5: 11β,13-dihydroxyreynosin β-D-glucoside 47 Hợp chất SAL6: Costunolide 47 Hợp chất SAL7: Picriside B .47 Hợp chất SAL8: 10β,14-dihydroxy-11βH-guai-4(15)-ene-12,6α-olide-14-Oβ-D-glucoside 48 3.2.2.9 Hợp chất SAL9: Dehydrocostuslactone……………………………………48 3.2.2.10 Hợp chất SAL10: 3β-[4-hydroxy-methacryloyloxy]-8α-hydroxy costunolide……………………………………………………… 48 3.2.2.11 Hợp chất SAL11: 11β,13-dihydrodehydrocostuslactone-8-O-β-Dglucoside………………………………………………………………… 48 3.2.2.12 Hợp chất SAL12: Sausinlactone A ……………………………………… 48 3.2.2.13 Hợp chất SAL13: 3α,8α-dihydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydro costuslactone……………………………………………………………….48 3.2.2.14 Hợp chất SAL14: Mokkolactone…… ………………………………… 48 3.2.2.15 Hợp chất SAL15: 8α-hydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydrocostuslactone …………………………………………………………………………… 48 3.2.2.16 Hợp chất SAL16: 11β,13-dihydrozaluzanin C …………………………….48 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………… 49 4.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)………………………………………………………… 49 4.1.1 Hợp chất APT1: Andropanioside A (hợp chất mới) 49 4.1.2 Hợp chất APT2: Andropanioside B (hợp chất mới) 55 4.1.3 Hợp chất APT3: Andrographiside 62 4.1.4 Hợp chất APT4: Neoandrographolide 63 4.1.5 Hợp chất APT5: Andropanoside 65 4.1.6 Hợp chất APT6: 14-deoxy-11,12-dihydroandrographiside 67 4.1.7 Hợp chất APT7: Andrographic acid methyl ester (hợp chất mới) 68 4.1.8 Hợp chất APT8: 19-O-β-D-glucopyranosyl-ent-labda-8(17),13-dien-15,16,19triol 74 4.1.9 Hợp chất APT9: Andrograpanin 76 4.1.10.Hợp chất APT10: Andrographolide………………………………………… 78 4.1.11.Hợp chất APT11: Andropanolide …………………………………………… 79 4.1.12.Hợp chất APT12: Pashanone glucoside (hợp chất mới)……………………… 81 4.1.13.Hợp chất APT13: Andrographidine A ……………………………………… 86 4.1.14.Hợp chất APT14: Andrographidine F ……………………………………… 88 4.1.15.Hợp chất APT15: 6-epi-8-O-acetyl-harpagide ……………………………… 90 4.1.16.Hợp chất APT16: Curvifloruside F ………………………………………… 91 4.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus)………………………………………………………………….95 4.2.1 Hợp chất SAL1: Saussucostusoside A (hợp chất mới) .95 4.2.2 Hợp chất SAL2: Saussucostusoside B (hợp chất mới) .101 v 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 Hợp chất SAL3: 4α-hydroxy-4β-methyldihydrocostol 106 Hợp chất SAL4: 11β,13-dihydrosantamarin 108 Hợp chất SAL5: 11β,13-dihydroxyreynosin-β-D-glucoside 109 Hợp chất SAL6: Costunolide .110 Hợp chất SAL7: Picriside B 111 Hợp chất SAL8: 10β,14-dihydroxy-11βH-guai-4(15)-ene-12,6α-olide-14-O-βD-glucoside 113 4.2.9 Hợp chất SAL9: Dehydrocostuslactone 114 4.2.10.Hợp chất SAL10: 3β-[4-hydroxymethacryloyloxy]-8α-hydroxycostunolide 115 4.2.11.Hợp chất SAL11: 11β,13-dihydrodehydrocostuslactone-8-O-β-D-glucoside 117 4.2.12.Hợp chất SAL12: Sausinlactone A ………………………………………… 118 4.2.13.Hợp chất SAL13: 3α,8α-dihydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydro costuslactone…………………………………………………………………119 4.2.14.Hợp chất SAL14: Mokkolactone…… …………………………………….120 4.2.15.Hợp chất SAL15: 8α-hydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydrocostuslactone …121 4.2.16.Hợp chất SAL16: 11β,13-dihydrozaluzanin C ………………………………122 4.3 Kết thử số hoạt tính sinh học hợp chất phân lập 125 4.3.1 Kết sàng lọc số hoạt tính sinh học hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata) ………………… 125 4.3.1.1 Kết sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) ……………………… 125 4.3.1.2 Kết sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)………………………….129 4.3.1.3 Kết sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào ung thư hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) ………………………………… 130 4.3.1.4 Kết sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định dịch chiết từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata)…131 4.3.2 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) gây độc tế bào ung thư hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………………………………………132 4.3.2.1 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) ………………………………… 132 4.3.2.2 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất APT11 phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………133 4.3.2.3 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư hợp chất APT11 phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………………134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………135 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN……………138 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….139 PHỤ LỤC………………………………………………………………………… 151 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh • Các phương pháp sắc ký: CC Column chromatography MPLC Medium pressure liquid chromatography PR18 Reversed – phase C18 TLC Thin-layer chromatography • Các phương pháp phổ: HR-ESI-MS High resolution electrospray ionization - mass spectroscopy HR-QTOF-MS High resolution quadruple time of flight - mass spectroscopy Proton nuclear magnetic H NMR resonance spectroscopy 13 Carbon-13 nuclear magnetic C NMR resonance spectroscopy COSY Correlation spectroscopy HSQC HMBC NOESY ROESY CD δH δC δ (ppm) J (Hz) s d t q m Heteronuclear single quantum correlation Heteronuclear multipe bond correlation Nuclear overhauser effect spectroscopy Rotating-frame nuclear overhauser effect spectroscopy Circular dichroism Proton chemical shift Carbon chemical shift Chemical shift (parts per million) Coupling constant (Hertz) singlet br doublet dd triplet dt quartet dq multiplet mdeg • Thử hoạt tính sinh học: Acetylcholine ACh GI50 Growth inhibition 50 MIC Tiếng Việt Sắc ký cột Sắc ký lỏng trung áp Pha đảo C18 Sắc ký lớp mỏng Phổ khối lượng phân giải cao phun mù điện tử Phổ khối lượng phân giải cao thời gian bay tứ cực Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 Phổ tương tác chiều đồng hạt 1 nhân H- H Phổ tương tác hai chiều trực tiếp dị 13 hạt nhân H- C Phổ tương tác hai chiều đa liên kết 13 dị hạt nhân H- C Phổ NOESY Phổ ROESY Phổ lưỡng sắc trịn Độ dịch chuyển hóa học proton Độ dịch chuyển hóa học carbon Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) Hằng số tương tác (Hertz) broad double-doublet double-triplet double-quartet milidegree Nồng độ ức chế sinh trưởng 50% tế bào ung thư Nồng độ ức chế tối thiểu Minimum inhibitory concentration vii NO OD IC50 LD50 Nitric oxide Optical density Inhibitory concentration 50 Lethal dose 50 TBUT Hep-G2 Cancer cell Human hepatocellular carcinoma Human epidermic carcinoma Human breast adenocarcinoma cell line Human postate cancer cell line KB MCF-7 LNCaP SK-Mel-2 FBS ATCC DMEM MTT LPS RAW264.7 Bcl-2 COR-L23 DU145 HL-60 HSV IL-1β RSC96 TGF-β Human melanoma cell line Fetal bovine serum American type culture collection Dulbecco's Modified Eagle Medium 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]2,5-Diphenyltetrazolium bromide Lipopolysaccharide Macerophage cell line B-cell lymphopha -2 Human large cell lung carcinoma Prostate cancer cell Human leukemia cell Herpes simplex virus Interleukin-1β Neuronal Schwann cell line Transforming growth factor-β Oxit nitric Mật độ quang học Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử Liều chết 50% động vật thử nghiệm Tế bào ung thư Ung thư gan người Ung thư biểu mô miệng người Dòng tế bào ung thư vú người Dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt người Dòng tế bào ung thư da người Huyết phơi bị Ngân hàng chủng chuẩn Hoa Kỳ Môi trường nuôi cấy tế bào DMEM Thuốc thử MTT Dòng đại thực bào ở chuột Tế bào bạch huyết B-2 Tế bào ung thư phổi người Tế bào ung thư tuyến tiền liệt Tế bào ung thư máu Virút gây bệnh herpes Chất trung gian nội sinh bạch cầu Dòng tế bào thần kinh Schwann Nhân tố chuyển đổi tăng trưởng-β • Các hóa chất, dung môi (tên hợp chất viết theo nguyên Tiếng Anh): DMSO Dimethyl sulfoxide EtOAc Ethyl acetate DPPH 2,2-diphenyl-1-picryhydrazine SRB Sulforhodamine B MeOH Methanol TMS Tetramethylsilane EtOH Ethanol Glc β-D-glucose • Các ký hiệu khác: Vietnam academy VAST and technology KHCBHH of science Viện Hàm lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Khoa học hóa học viii