Khóa luận tốt nghiệp đại học nghiên cứu thành phần hóa học cặn metanol của loài sao biển đỏ anthenea aspera

Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT [α]D 13 C Độ quay cực Specific Optical Rotation NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy H - NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Proton Magnetic Resonance Spectroscopy H 1H COSY 1H 1H chemical shift correlation Spectroscopy 2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Two-Dimensional NMR CC Sắc ký cột column chromatography DEPT Distortionless Enhancement by polarisation Transfer EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron Electron Impact Mass Spectrometry FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh Fast Atom 13 om bardment Mass Spectrometry HMBC Heteronuclear Multiple Quantum coherence HR-FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao Hight Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy Me Nhóm Metyl MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy NOSY Nucler Overhauser Effect Spectroscopy TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer chromatography Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ Bảng 1.1 Danh sách số loài Sao biển chi Anthenea Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Ảnh minh họa mẫu biển Anthenea aspera 17 Hình 2.1 Sơ đồ phân lập hợp chất 28 Hình 3.1 Phổ 1H NMR hợp chất SD12 30 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR hợp chất SD12 31 Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất SD13 32 Hình 3.4 Phổ 1H-NMR dãn rộng hợp chất SD13 33 Hình 3.5 Phổ 13C -NMR hợp chất SD13 34 Hình 3.6 Phổ COSY hợp chất SD13 35 Hình 3.7 Phổ HMQC hợp chất SD13 36 Hình 3.8 Phổ HMBC hợp chất SD13 37 Hình 3.9 Phổ 1H-NMR hợp chất SD14 40 Hình 3.10 Phổ 13C -NMR hợp chất SD14 41 Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia ven biển, nằm bờ Tây Biển Đông với dải bờ biển chạy dài 3260 km với diện tích triệu km2 Vùng biển nước ta có khoảng 3.000 hịn đảo lớn, nhỏ quần đảo xa bờ Hoàng Sa Trường Sa, phân bố theo chiều dài bờ biển đất nước.Các loài động vật thực vật biển Việt Nam phong phú gồm 12.000 loài sinh vật biển Các nghiên cứu chứng minh nguồn lợi hải sản Việt Nam phong phú đa dạng bao gồm khoảng 2.000 loài cá, gần 6.000 loài động vật đáy, 653 loài tảo, loài rùa, 12 lồi rắn biển Trong đó, có số nhóm sinh vật biển có giá trị kinh tế quan trọng biển,cá, tôm, mực… xác định khu vực phân bố, trữ lượng khả khai thác.Đặc biệt số năm gần đây, nhà khoa học Viện KHCN VN tìm nhiều chất có giá trị dược liệu quý từ loài hải miên, da gai, san hô, sứa biển… Đây hướng tích cực nghiên cứu, sử dụng hợp lý nguồn lợi sinh vật biển Ngoài ra, việc thường xuyên nghiên cứu, biên tập Sách Đỏ Việt Nam góp phần đáng kể vào việc bảo vệ nguồn lợi sinh vật biển Trong năm gần có nhiều cơng trình nghiên cứu hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển Tuy nhiên, so với nguồn tiềm sinh vật biển nước ta đến cơng trình nghiên cứu nước cịn tản mát, đặc biệt nghiên cứu lớp Sao biển (Asteroidea) Lớp Asteroidea có khoảng 1800 loài Sao biển sống hành tinh, phân bố tất đại dương giới gồm Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương, Bắc Cực vùng đại dương phía Nam Cho đến năm 2006, giới có khoảng 80 lồi biển khác nghiên cứu thành phần hóa học Có khoảng 15-20 dược phẩm có nguồn gốc từ biển thử nghiệm giai đoạn lâm sàng, hầu hết để điều trị ung thư, giảm đau hay chống viêm nhiễm Trong loài sinh vật biển, có số ngành ngành da gai, hải miên, động vật có vỏ phát triển hệ thống “hàng rào sinh học” đóng vai trị quan trọng việc chống lại công vi sinh vật, động thực vật kí sinh hay động vật ăn thịt khác Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Cho đến nay, Việt Nam chưa có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu thành phần hóa học biển Do chúng tơi tiến hành đề tài “ Nghiên cứu thành phần hóa học cặn Metanol lồi biển đỏ Anthenea aspera” Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Chương 1: TỔNG QUAN 1.1.Đặc điểm sinh học phân bố biển Anthenea aspera Sao biển Anthenea aspera thuộc chi Anthenea, họ Oreasteridae, lớp Asteroidea, ngành Echinodermata (động vật da gai) Hiện nay, chi Anthenea có khoảng 31 lồi Chúng phân bố tất đại dương giới, đặc biệt phải kể đến vùng biển Australia, Đơng Thái Bình Dương, Bắc Mỹ vùng biển nhiệt đới Ấn Độ - Thái Bình Dương [2] Bảng 1.1 Danh sách số loài Sao biển chi Anthenea STT Tên loài STT Tên loài Anthenea acanthodes 16 Anthenea mertoni Anthenea acuta 17 Anthenea mexicana Anthenea aspera 18 Anthenea obesa Anthenea australiae 19 Anthenea obtusangula Anthenea conjugens 20 Anthenea pentagonula Anthenea crassa 21 Anthenea polygnatha Anthenea crudelis 22 Anthenea regalis Anthenea diazi 23 Anthenea rudis Anthenea edmondi 24 Anthenea sibogae 10 Anthenea elegans 25 Anthenea spinulosa 11 Anthenea flavescens 26 Anthene tuberculosa 12 Anthenea globigera 27 Anthenea viguieri 13 Anthenea godeffroyi 28 Anthenea nuda 14 Anthenea granulifera 29 Anthenea obtusangula 15 Anthenea grayi 30 Anthenea pentagonula 31 Anthenea spinulosa Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lồi biển Anthenea aspera thấy xuất vùng biển Indo-Pacific bao gồm Nam Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia, Singapour Bắc Australia, vùng nước nông Cơ thể biển Anthenea aspera dẹp theo chiều lưng bụng, có cấu trúc thể đối xứng, thường có hình đối xứng cánh tỏa từ vùng trung tâm Đường kính biển Anthenea aspera trường thành khoảng 15-20 cm Mặt lưng chúng lồi lên, màu sắc chúng thay đổi từ cam đến đỏ, bụng phẳng, có miệng Lỗ miệng có màu sặc sỡ Bên quanh miệng vòng ống nước, từ phát năm ống nước nhánh hình nan quạt tỏa năm cánh, ống nước nhánh có hai dãy chân ống Sao biển Anthenea aspera, giống tất loài biển khác chúng di chuyển nhịp nhàng hệ thống chân ống điều khiển thân chính, chân ống nơi trao đổi khí Sao biển di chuyển với tốc độ chậm từ đến 10cm phút.Thức ăn chủ yếu biển Anthenea aspera lồi có vỏ trai, sị, ốc, vẹm biển san hơ, lồi cá nhỏ, mực, tơm lồi thân mềm khác Khi thiếu thức ăn chúng ăn thịt đồng loại Một số loài phát triển nhanh nguyên nhân gây cân sinh thái [3] 1.2 Thành phần hóa học lồi thuộc lớp biển Asteroidea Cho đến có nhiều lồi biển nghiên cứu hoá học, phân lập nhận dạng nhiều chất, thuộc nhóm chất khác Thành phần hóa học lồi thuộc lớp biển chủ yếu steroid hợp chất nitơ (ceramide, cerebroside, alkaloid, nucleoside ) Ngồi ra, cịn chứa thành phần khác như: carboxylic acid, triterpenoid,… 1.2.1 Các hợp chất steroid Steroid lớp chất phổ biến biển, đặc biệt nhóm steroid phân cực Các steroid phân cực thường chia làm loại: polyhydroxysteroid, steroidsulfate, glycoside polyhydroxysteroid asterosaponin Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Năm 2003, từ loài biển Certonardoa semiregularis thu thập gần đảo Komun, Hàn Quốc họ phân lập 13 hợp chất polyhydroxysteroid đặt tên certonardosterol A-M [18] Mạch nhánh hợp chất (9), (10) lần tìm thấy hợp chất sterol bị oxi hoá tự nhiên Năm 2004, tiếp tục nghiên cứu loài biển Certonardoa semiregularis nhóm nghiên cứu tách thêm 11 hợp chất polyhydroxysteroid (14-24) Trong đó, năm hợp chất (14), (15), (19-24) thuộc nhóm tetrol, nhóm chất phân lập từ loài biển nghiên cứu trước [15-16] Năm 2005 từ loài biển Certonardoa semiregularis phân lập 10 hợp chất glycoside mới, kí hiệu certonardosides A-J (25-29) [17] Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Năm 2005, từ loài biển Culcita novaeguineae nhóm nghiên cứu Tang HF cộng phân lập loạt hợp chất asterosaponin mới, kí hiệu novaeguinoside A (30), novaeguinoside I (31), novaeguinoside II (32) [15] Ở hợp chất 32, phần mạch cacbonhydrat lại có mặt L-arabinosyl Đây trường hợp xảy hợp chất asterosaponin Từ dịch chiết BuOH loài biển phân lập thêm hợp chất asterosaponin khác kí hiệu 33, 34, 35[16] Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Năm 2005, nhóm nghiên cứu Phạm Quốc Long cộng bước đầu nghiên cứu thành phần hóa học lồi biển Anthenea pentagonula, thuộc họ Oreasteridae Valvatida, phân lập hai hợp chất steroid 5α-cholestan3α-ol (36); 5α-cholest-7-en-3β-ol(37) cụm phân tử cerebroside [1] Năm 2011, nhóm nghiên cứu Guang Donga cộng nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học biển thành phần steroid chất chuyển hóa chủ yếu, bao gồm steroid polyhydroxy tự sulfonyl hóa Ngoại trừ miếng bọt biển, biển coi nguồn phong phú polyhydroxy steroid Thông qua phân bố steroid polyhydroxy có tầm quan trọng cao số lồi sinh vật biển Nói chung, steroid polyhydroxy có cấu trúc tương tự tìm thấy hầu hết loài biển Hỗn hợp phức tạp Phần lớn steroid có chứa 3b, 6a (hoặc b), 8,15a (hoặc b), 16b pentahydroxy cholestane Hạt nhân, đơi có thêm nhóm OH vị trí 4b,5a, 7a (hoặc b), 14a Chuỗi (25S) -26-hydroxy thường gặp chuỗi bên phổ biến hydroxyl hóa C (24) với cấu hình (S) Trong vài chuỗi bên, chức axit 26-carboxylic tìm thấy amit dẫn xuất taurine Polyhydroxy sterol thường xảy dạng sulfonyl hóa, vài trường hợp có dạng phosphoryl hóa Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD12 Hợp chất SD12 phân lập có dạng tinh thể hình kim màu trắng, Phổ 1H NMR có tín hiệu proton sp2 7,24 ppm Phổ 13C xuất tín hiệu cacbon có cacbon C=O liên hợp nối đơi C nối đơi có gắn OH, CH nối đơi Có thể dự đoán SD12 uracil, liệu phổ chất hồn tồn trùng khớp với liệu phổ cơng bố uracil [8] Vũ Thị Thu Hiền 30 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.1 Phổ 1H NMR hợp chất SD12 Vũ Thị Thu Hiền 31 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.2 Phổ 13C-NMR hợp chất SD12 Như cấu trúc hợp chất SD12 là: 3.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD13 Hợp chất SD13 chất bột màu trắng, nóng chảy nhiệt độ 173oC Phổ 1HNMR hợp chất SD13cho biết có tín hiệu proton vịng thơm (7,38 -7,28 ppm), nhóm CH (3,79 ppm, dd, J=4,5 9,0 Hz) đặc trưng cho dấu hiệu proton nhóm CH liên kết với nitơ (NH) nhóm CH2 (3,33 ppm, dd, J = 4,5 14,5 Hz) Vũ Thị Thu Hiền 32 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 33 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.4 Phổ 1H-NMR dãn rộng hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 34 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Phổ 13C-NMR DEPT cho thấy có tín hiệu ngun tử cacbon, có có cacbon bậc 4, CH thuộc vịng thơm, CH ngồi vịng nhóm metylen (CH2) Đặc biệt phổ 13C-NMR cịn cho thấy tín hiệu đặc trưng C=O axit C 173,8 ppm (C-9) Hình 3.5 Phổ 13C-NMR hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 35 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.6 Phổ COSY hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 36 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.7 Phổ HMQC hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 37 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.8 Phổ HMBC hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 38 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Mặt khác kết hợp liệu phổ tài liệu thu thập [8] cho phép khẳng định cấu trúc hợp chất SD13 hoàn tồn phù hợp với cấu trúc hố học chất phenyl alanine có cấu trúc hóa học là: 3.3 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD14 Hợp chất SD14 chất bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 165ºC.Cũng tương tự chất hợp chất SD13, phổ 1H-NMR hợp chất SD14 cho biết có tín hiệu proton thuộc vịng thơm, nhóm CH2 có nhóm gắn với N Kết hợp với phổ 13C NMR, MS xác định cấu trúc hợp chất SD14 hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hoá học chất tyramine Vũ Thị Thu Hiền 39 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.9 Phổ 1H-NMR hợp chất SD14 Vũ Thị Thu Hiền 40 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.10 Phổ 13C-NMR hợp chất SD14 Hợp chất SD14 thu có cấu trúc sau: Vũ Thị Thu Hiền 41 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Đã phân lập hợp chất từ cặn metanol loài biển đỏ Anthenea aspera Các hợp chất uracil, phenyl alanine tyramine , phân lập phương pháp sắc ký cột hở silica gel Cấu trúc hợp chất xác định nhờ vào phương pháp phổ đại phổ cộng hưởng từ hạt nhân chiều (1H-NMR, 13 C-NMR), hai chiều (COSY, HSQC, HMBC) Vũ Thị Thu Hiền 42 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TS Phạm Quốc Long Tạp chí KHCN ISSN : 0866 708X, tập 48, số 4a, (2010) 39-44 Blunt J.W et al., Copp B.R , Munro M.H.G., Northcode P.T., Prinsep M R- Marine natural products, Nat Prod Rep., 23 (2006) 26-78 Chong Jiang, kennet G.Boyd, Andrew Mearns spragg- Two Diketopiperazines and One Halogenated Phenol from Cultures of the Marine Bacterium Pseudoalteromonas luteoviolacea,Natural Product Letters, (2000), 14 (6) 435-440 V Costantino, C de Rosa, E Fattorusso, C Imperatore, A Mangoni, C Irace, C Maffettone, D Capasso, L Malorni, R Palumbo, C Pedone, Oreacerebrosides: Bioactive cerebrosides with a triunsaturated sphingoid base from the sea star Oreaster reticulatus, European Journal of Organic Chemistry, 2007 (2007) 5277-5283 GS.TS Phạm Quốc Long “ Các hợp chất Steroid glycoside từ hai loài biển Việt Nam Acanthater planci Echinaster luzonicus” “Cyclic Steroid Glycosides from the Starfish Echinaster luzonicus: Structures and Immunomodulatory Activities”.Kicha AA, Kalinovsky AI, Malyarenko TV, Ivanchina NV, Dmitrenok PS, Menchinskaya ES, Yurchenko EA, Pislyagin EA, Aminin DL, Huong TT, Long PQ, Stonik VA Ellis PD, Dunlap RB, Pollar AL, Seidman K, Cardin AD- Carbon-13 nuclear mag netic resonance of 5- substituted uracils, J.Am.Chem.Soc., 95(13) (1973) 4398-4403 Klaus-Peter Adam- caffeic acid derivatives in fronds of the lady fern, Phytochemistry40, (05) (1995) 1577-1578 Kawano, Y., Higuchi, R., Isobe, R., and Komori, T., “Biologically active glycosides from Asteroidea, XIII Glycosphingolipids from the starfish Acanthaster planci, 2-Isolation and structure of six new cerebrosides Liebigs Ann.Chem”, (1998) 19-24 10 Kawano, Y., Higuchi, R., and Komori, T., “Biologically active glycosides from Asteroidea, XIX Glycosphingolipids from the starfish Vũ Thị Thu Hiền 43 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Acanthaster planci,4-Isolation and structure of five new gangliosides Liebigs Ann.Chem., (1990) 43-50 11 Kicha AA, Ivanchina NV, Stonik VA., “Seasonal variations in the levels of polyhydroxysteroids and related glycosides in the digestive tissues of the starfish Patiria (=Asterina) pectinifera)”, Comparative Biochemistry and Physiology B, (2003), 136, 897-903 12 Masanori Inagaki, Yuriko Ikeda, Satoshi Kawatake, Kazufumi Nakamura, Miyuki Tanaka, Eriki Misawa, Muneo Yamada, Ryuichi Higuchi, “Isolation and structure of four new ceramides from the starfish Luidia maculata”, (2006), 16471649 13 Satoshi, Kawatake, Nakamura, Kazufumi, Inagaki, Higuchi, Ryuichi, “Isolation and structure determination of six glucocerebrosides from the starfish Luidia maculata Chemical and Pharmaceutical Bulletin (Tokyo)” (2002), 50(8) : 1091- 1096 14 Polyhydroxysteroidal Glycosides from the Starfish Anthenea chinensis.Ning Ma†, Hai-Feng Tang*†, Feng Qiu*‡, Hou-Wen Lin§, Xiang-Rong Tian†‡ and Min-Na Yao† 15 Tang HF, Yi YH, Li L, Sun P, Zhang SQ, Zhao YP, “Three new asterosaponins from the starfish Culcita novaeguineaeand their bioactivity”, Planta Medica, (2005), 71, 458-463 16 Tang HF, Yi YH, Li L, Sun P, Zhang SQ, Zhao YP , “Asterosaponins from the starfish Culcita novaeguineaeand their bioactivities”, (2006) Fitoterapia, 77, 28-34 17.Wang W, Jang H, Hong J, Lee CO, Bae SJ, Shinm S, Jung JH, “New cytotoxic sulfates saponins from the starfish Certonardoa semiregularis”, Archives of Pharmacal Research, (2005) 28, 285-289 18 Wang W, Li F, Park Y, Hong J, Lee Ch-O, Kong JY, Snin S, Im KS, Jung JH., “Bioactive sterols from the starfish Certonardoa semiregularis”, Journal of Natural Products, (2003) 66, 384-391 19 Chemical Constituents and Bioactivities of Starfish by Guang Dong, Tunhai Xuc , Bin Yang, Xiuping Lina, Xuefeng Zhoua, Xianwen Yanga, and Yonghong Liu 20 Wickberg, B.et, Acta Chem Scand, (1957), 11, 506 (isol) Vũ Thị Thu Hiền 44 K39B – Sư phạm Hóa học