Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính ức chế enzyme α glucosidase của một số hợp chất phân lập từ thân cây dâu tằm

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ PHAN HỒNG VĨNH TRƯỜNG PHAN HỒNG VĨNH TRƯỜNG HÓA HỮU CƠ KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME α-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PHÂN LẬP TỪ THÂN CÂY DÂU TẰM LUẬN VĂN THẠC SĨ (Chuyên ngành Hóa Hữu cơ) NĂM 2023 Tp Hồ Chí Minh - Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHAN HỒNG VĨNH TRƯỜNG Lớp: Hóa Hữu – 2021A – Thành phố Hồ Chí Minh, Khóa: 2021A KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME α-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PHÂN LẬP TỪ THÂN CÂY DÂU TẰM Chuyên ngành: Hóa Hữu Mã số: 8440114 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Văn Kiều PGS.TS Lê Tiến Dũng Tp Hồ Chí Minh – Năm 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Đồng thời, kết chưa xuất nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên PHAN HOÀNG VĨNH TRƯỜNG ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Kiều, Viện Khoa học Cơ Ứng dụng (IFAS), Thành phố Hồ Chí Minh - Trường Đại học Duy Tân PGS.TS Lê Tiến Dũng, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Thành phố Hồ Chí Minh - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, tận tình hướng dẫn, định hướng, truyền đạt nhiều kiến thức chuyên môn kinh nghiệm quý báu nghiên cứu hóa học hợp chất tự nhiên, đồng thời giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành đề tài nghiên cứu cách thuận lợi Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Lưu Hồng Trường–Viện trưởng Viện Sinh thái học miền Nam–Thành phố Hồ Chí Minh, tận tình giúp đỡ tơi cơng tác định danh mẫu thân Dâu tằm (M alba L.) sử dụng đề tài Tôi xin trân trọng cảm ơn ban Lãnh đạo phòng Đào tạo Học viện Khoa học Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể q Thầy, Cơ khoa Hóa Học–Học viện Khoa học Cơng nghệ–Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ln nhiệt tình, ân cần q trình giảng dạy, giúp tiếp thu nhiều kiến thức mẻ, kĩ hữu ích kinh nghiệm sống quý báu Trong q trình nghiên cứu hồn thành đề tài, tơi nhận giúp đỡ tận tình từ NCS.ThS Trần Thanh Nhã, NCS.ThS Đào Thị Bích Ngọc học viên Đồng Phan Sĩ Nguyên, đàn anh, đàn chị đồng nghiệp hỗ trợ, truyền đạt nhiều kinh nghiệm lời khuyên quý giá Tôi xin chân thành cảm ơn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, đồng nghiệp bạn bè động viên tinh thần, ủng hộ cho tơi động lực mãnh mẽ để hồn thành tốt chương trình học tập trình nghiên cứu Tác giả luận văn Phan Hoàng Vĩnh Trường iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Cơ sở khoa học tính thực tiễn đề tài .3 Những đóng góp luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tình trạng bệnh đái tháo đường 1.2 Tổng quan Dâu tằm 1.2.1 Thông tin 1.2.2 Đặc điểm hình thái .10 1.2.3 Các nghiên cứu thành phần hóa học 11 1.2.3.1 Các nghiên cứu giới .11 1.2.3.2 Các nghiên cứu nước 14 1.2.4 Các nghiên cứu hoạt tính sinh học .22 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Hóa chất thiết bị 24 2.2.1 Hóa chất 24 2.2.2 Thiết bị 25 2.3 Phương pháp nghiên cứu 25 2.3.1 Thu hái, xử lý mẫu thân Dâu tằm 25 2.3.2 Điều chế cao phân đoạn .25 2.3.3.1 Phương pháp sắc ký .25 2.3.3.2 Quy trình phân lập .26 2.3.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập27 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 iv 3.1 Kết xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập 29 3.1.1 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .29 3.1.2 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .31 3.1.3 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .33 3.1.4 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .35 3.1.5 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .41 3.1.6 Biện luận cấu trúc hóa học hợp chất .43 3.2 Kết khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 Kết luận 49 Kiến nghị .50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 PHỤ LỤC 57 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT IDF International Diabetes Federation Liên đoàn Tiểu đường Thế giới IC50 Half-maximal Inhibitory Concentration Nồng độ ức chế 50 % TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng CC Column Chromatography Sắc ký cột HR-ESI-MS High-Resolution Electrospray Ionisation Mass Spectrometry Khối phổ độ phân giải cao NMR Nuclear Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H-NMR 13 C-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Carbon Nuclear Magnetic Resonance HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các nhóm hợp chất tự nhiên có tác dụng ức chế enzyme α-glucosidase Bảng 1.2 Một số hợp chất cô lập từ phận Dâu tằm .14 Bảng 3.1 So sánh liệu phổ hợp chất hợp chất betulinic acid 30 Bảng 3.2 So sánh liệu phổ hợp chất hợp chất ursolic acid 30 Bảng 3.3 So sánh liệu phổ hợp chất 3, hợp chất hợp chất oleanolic acid 32 Bảng 3.4 So sánh liệu phổ 1H-NMR hợp chất 4, hợp chất 1, hợp chất 2, hợp chất 3, Methyl-3-acetoxy-olean-11-en-28-oate 2β-Methyltetrahymanol 38 Bảng 3.5 So sánh liệu phổ 13C-NMR hợp chất 4, hợp chất 1, hợp chất 2, hợp chất 3, Methyl-3-acetoxy-olean-11-en-28-oate 2β-Methyltetrahymanol 40 Bảng 3.6 So sánh liệu phổ hợp chất hợp chất cycloeucalenol 42 Bảng 3.7 So sánh liệu phổ hợp chất hợp chất 44 Bảng 3.8 So sánh liệu phổ hợp chất hợp chất 4-epicycloeucalenone (4S)-cycloeucalenone 46 Bảng 3.9 Khả ức chế enzyme α-glucosidase phân đoạn điều chế từ thân Dâu tằm (M alba L.) 48 Bảng 3.10 So sánh khả ức chế enzyme α-glucosidase hợp chất phân lập từ thân Dâu tằm (M alba L.) hợp chất từ công bố khác 48 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các biến chứng nguy hiểm bệnh đái tháo đường……………………6 Hình 1.2 Cơ chế bệnh sinh bệnh đái tháo đường tuýp I II…………………6 Hình 1.3 Một số thuốc ức chế enzyme α-glucosidase sử dụng phổ biến điều trị bệnh đái tháo đường…………………………………………… Hình 1.4 Cấu trúc phân tử cấu trúc hóa học hợp chất Acarbose………… Hình 1.5 Một số hình ảnh Dâu tằm (M alba L.)………………………….10 Hình 2.1 Quy trình phân lập hợp chất từ thân Dâu tằm (M alba L.)…….27 Hình 3.1 Cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ thân Dâu tằm (M alba L.)………………………………………………………………………………… 29 Hình 3.2 Cấu trúc hóa học hợp chất 30 Hình 3.3 Cấu trúc hóa học hợp chất 32 Hình 3.4 Cấu trúc hóa học hợp chất 3……………………………………… 34 Hình 3.5 Cấu trúc hóa học hợp chất 1, 2, 3, Methyl-3-acetoxy-olean-11-en28-oate, 2β-Methyltetrahymanol hợp chất 4……………………………………38 Hình 3.6 Cấu trúc hóa học tương quan HMBC/NOESY hợp chất 4…… 41 Hình 3.7 Cấu trúc hóa học hợp chất 5……………………………………… 42 Hình 3.8 Hợp chất 4-epicycloeucalenone đồng phân epimer vị trí C-4, hợp chất (4S)-cycloeucalenone – hợp chất 6……………………………………………45 Hình 3.9 Cấu trúc hóa học hợp chất 6……………………………………… 47 Hình 3.10 Các hợp chất phân lập từ thân Dâu tằm (M alba L.)……….50 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hóa học hợp chất tự nhiên hướng nghiên cứu phổ biến nhiều nước thuộc khu vực có khí hậu nhiệt đới nhờ sở hữu nguồn dược liệu phong phú, có Việt Nam Các nguồn dược liệu quý này, chủ yếu loài thực vật, sớm tận dụng khai thác nhằm phục vụ nhiều mục đích khác từ ăn uống điều trị nhiều chứng bệnh Do đó, nghiên cứu phân lập hợp chất tự nhiên có vai trị quan trọng việc làm sáng tỏ thành phần hóa học yếu tố liên quan đến dược tính lồi dược liệu Bên cạnh đó, hướng nghiên cứu cịn nhằm mục đích phát hợp chất sở hữu tiềm hoạt tính sinh học giá trị dược học cao Khi nghiên cứu sâu hơn, hợp chất có tiềm lớn ứng dụng vào trình điều trị nhiều bệnh phổ biến ung thư, đái tháo đường, Gout, … Từ đó, tạo tiền đề cho phát triển dược chất, phương thuốc phương pháp điều trị có nguồn gốc từ tự nhiên như: Aspirin giúp giảm đau, hạ sốt, phân lập từ vỏ Liễu Trắng (Salix alba L.); thuốc Digitalis sử dụng điều trị suy tim có Mao Địa Hồng (Digitalis purpurea); Caffeine điều trị mệt mỏi, suy nhược có thành phần hạt café Tuy nhiên, với khoảng 10% nguồn nguyên liệu sinh học khám phá [1], nhiều loại dược liệu có tính ứng dụng cao chưa nghiên cứu nghiên cứu chưa triệt để Trong có Dâu tằm Dâu tằm (Morus alba L.), với nhiều tên gọi khác Dâu cang, Tầm tang, Mạy môn, loài trồng phổ biến gắn bó mật thiết với đời sống người dân Việt Nam Lá Dâu tằm từ lâu sử dụng làm nguồn thức ăn ni tằm lấy tơ Bên cạnh đó, phận từ thân, rễ, quả, sở hữu nhiều tác dụng dược lý sử dụng nhiều thuốc dân gian điều trị nhiều chứng bệnh thong manh, đau mắt, nhức mỏi, hen xuyễn, tiểu nhiều lần, có tác dụng lợi tiểu, ngăn ngừa bệnh rụng tóc, hói đầu, mồ trộm trẻ nhỏ, mồ hôi tay người lớn, tẩy sán, ngăn ngừa huyết áp cao viêm tuyến ngực phụ nữ… Những ứng dụng Dâu tằm bước đầu chứng minh dựa khảo sát thành phần hóa học rễ, vỏ, trái, cho thấy tồn đa dạng nhóm hợp chất quan trọng flavonoid, amino acid, alkaloid, chalcone, dẫn xuất benzofuran,… Tuy nhiên, nghiên cứu thân Dâu tằm hạn chế, bật 57 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ 1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) hợp chất Phụ lục Phổ 1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) hợp chất (Mở rộng) 58 Phụ lục Phổ 13C-NMR (DMSO-d6, 100 MHz) hợp chất Phụ lục Phổ 13C-NMR (DMSO-d6, 100 MHz) hợp chất (Mở rộng) 59 Phụ lục Phổ 1H-NMR (DMSO-d6, 600 MHz) hợp chất Phụ lục Phổ 13C-NMR (DMSO-d6, 150 MHz) hợp chất 60 Phụ lục Phổ 13C-NMR (DMSO-d6, 150 MHz) hợp chất (Mở rộng) Phụ lục Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất 61 Phụ lục Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất Phụ lục 10 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất (Mở rộng) 62 Phụ lục 11 Khối phổ HR-ESI-MS hợp chất Phụ lục 12 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất 63 Phụ lục 13 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất (Mở rộng) Phụ lục 14 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất 64 Phụ lục 15 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất (Mở rộng) Phụ lục 16 Phổ HSQC (CDCl3) hợp chất 65 Phụ lục 17 Phổ HSQC (CDCl3) hợp chất (Mở rộng) Phụ lục 18 Phổ HMBC (CDCl3) hợp chất 66 Phụ lục 19 Phổ HMBC (CDCl3) hợp chất (Mở rộng) Phụ lục 20 Phổ NOESY hợp chất 67 Phụ lục 21 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất Phụ lục 22 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất (Mở rộng) 68 Phụ lục 23 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất Phụ lục 24 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 150 MHz) hợp chất (Mở rộng) 69 Phụ lục 25 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất Phụ lục 26 Phổ 1H-NMR (CDCl3, 600 MHz) hợp chất (Mở rộng) 70 Phụ lục 27 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz) hợp chất Phụ lục 28 Phổ 13C-NMR (CDCl3, 125 MHz) hợp chất (Mở rộng) 71 Phụ lục 29 Dữ liệu hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase cao phân đoạn điều từ thân Dâu tằm (M alba L.) Mẫu thử IC50 (g/mL) DET 18,69 DET1 7,27 DET2 9,69 DET3 29,90 Acarbosea 108,36 Kết I (%) tính dựa giá trị trung bình với độ lệch chuẩn n = cho thấy khác biệt giá trị phần trăm ức chế nồng độ mẫu thử nghiệm ý nghĩa thống kê (p < 0,05) a Chất đối chứng dương Phụ lục 30 Dữ liệu hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase hợp chất phân lập từ thân Dâu tằm (M alba L.) Hợp chất Phần trăm ức chế (I, %) IC50 100 µM 50 µM 25 µM 10 µM (µM) 96,13 ± 0,53 87,17 ± 0,88 45,5 ± 2,2 7,64 ± 0,78 27,5 96,1 ± 1,2 79,36 ± 0,59 56,5 ± 1,4 30,9 ± 1,3 21,5 81,8 ± 2,4 57,8 ± 2,5 15,31 ± 0,63 1,74 ± 0,98 45,4 84,46 ± 0,63 62,8 ± 1,4 35,8 ± 2,2 8,52 ± 0,96 38,1 82,4 ± 1,1 55,99 ± 0,98 21,42 ± 0,92 3,8 ± 1,8 45,7 37,9 ± 1,2 15,5 ± 3,1 2,8 ± 1,7 - 168,0 Acarbosea 250 µM 64,5 ± 1,3 Kết I (%) tính dựa giá trị trung bình với độ lệch chuẩn n = cho thấy khác biệt giá trị phần trăm ức chế nồng độ mẫu thử nghiệm ý nghĩa thống kê (p < 0,05) –Không thể hoạt tính ức chế a Chất đối chứng dương