Nghiên cứu cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của một số hợp chất trong lá cây xăng máu hạnh nhân (horsfieldia amygdalina

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC NGUYỄN VĂN NAM NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG LÁ CÂY XĂNG MÁU HẠNH NHÂN (HORSFIELDIA AMYGDALINA) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THANH HÓA, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤCVÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC NGUYỄN VĂN NAM NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG LÁ CÂY XĂNG MÁU HẠNH NHÂN (HORSFIELDIA AMYGDALINA) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 84.40.114 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ NGUYỄN THÀNH THANH HÓA, NĂM 2019 Danh sách Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ khoa học (theo Quyết định số 1366/QĐ-ĐHHĐ ngày 29 tháng năm 2019 Hiệu trưởng Trường Đại học Hồng Đức) Học hàm, học vị Họ tên Cơ quan Công tác Chức danh Hội đồng PGS.TS Lê Đức Giang Trƣờng Đại học Vinh Chủ tịch PGS.TS Ngô Xuân Lƣơng Trƣờng Đại học Hồng Đức Phản biện PGS.TS Vũ Quốc Trung Trƣờng ĐHSP Hà Nội Phản biện TS Trịnh Thị Huấn Trƣờng Đại học Hồng Đức Ủy viên TS Hoàng Thị Hƣơng Thủy Trƣờng Đại học Hồng Đức Thƣ ký Học viên chỉnh sửa theo ý kiến Hội đồng Ngày 22 tháng năm 2019 Xác nhận Ngƣời hƣớng dẫn TS Lê Nguyễn Thành i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Ngƣời cam đoan Nguyễn Văn Nam ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận văn này, nỗ lực, tâm, dày cơng nghiên cứu thân, tơi cịn nhận giúp đỡ tận tình nhiều tập thể cá nhân Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Lê Nguyễn Thành - Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, ngƣời kề vai, sát cánh, tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu Cùng với xin chân thành cảm ơn tài trợ từ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ban Giám hiệu, phịng Sau đại học, phịng Khảo thí, phịng Đào tạo thầy cô giáo thuộc khoa Tự nhiên, khoa Ngoại ngữ, khoa Triết học trƣờng Đại học Hồng Đức nhiệt tình giúp đỡ nhƣ trực tiếp giảng dạy để tơi có đƣợc kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trƣờng Xin cảm ơn tập thể lớp cao học Hóa hữu K10 tơi qua ngày tháng miệt mài học tập, chia sẻ buồn vui, sánh bƣớc bên tôi, cổ vũ, động viên để tơi tâm hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn ban Giám hiệu tổ Hóa học trƣờng THPT Chu Văn An tạo điều kiện, giúp đỡ số công việc trƣờng để tập trung thời gian học tập, nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ngƣời thân ủng hộ, động viên sống nhƣ suốt q trình hồn thành luận văn Do hạn chế thời gian nhƣ kiến thức nên luận văn không tránh đƣợc thiếu sót, tơi mong nhận đƣợc đóng góp q báu thầy để tơi tiếp tục bổ sung, hồn thiện luận văn Thanh Hóa, ngày 15 tháng năm 2019 Tác giả: Nguyễn Văn Nam iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan họ Myristicaceae (Họ Đậu khấu) 1.2 Tổng quan chi Horsfieldia (Xăng máu) 1.2.1 Về vị trí phân loại chi Horsfieldia 1.2.2 Về đặc điểm thực vật phân bố chi Xăng máu Horsfieldia 1.2.3 Về thành phần hóa học chi Horsfieldia 1.2.4 Về hoạt tính sinh học chi Horsfieldia 10 1.3 Tổng quan Horsfieldia amygdalina 11 1.3.1 Về vị trí phân loại Xăng máu hạnh nhân 11 1.3.2 Về đặc điểm chung Xăng máu hạnh nhân (Horsfieldia amygdalina) 12 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 14 2.2 Phƣơng tiện nghiên cứu 14 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 2.3.1 Phƣơng pháp chiết xuất phân lập 15 2.3.2 Phƣơng pháp đánh giá tác dụng gây độc tế bào in vitro 17 2.3.3 Phƣơng pháp thử hoạt tính ức chế Acetylcholinesterase 18 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Chiết xuất, phân lập nhận dạng cấu trúc hợp chất phân lập 20 3.1.1 Chiết xuất 20 3.1.2 Phân lập hợp chất từ dịch chiết n-hexan ethyl acetat 20 3.1.3 Kiểm tra độ tinh khiết hợp chất phân lập 22 3.1.4 Xác định cấu trúc hợp chất phân lập đƣợc 22 3.2 Đánh giá tác dụng gây độc tế bào in vitro hợp chất phân lập 34 iv 3.3 Đánh giá tác dụng ức chế Acetylcholinesterase hợp chất phân lập đƣợc 35 3.4 Bàn luận 35 3.4.1 Về thành phần hóa học 35 3.4.2 Về tác dụng sinh học 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC P1 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Số liệu phổ 1H- 13C-NMR hợp chất TLTK 26 Bảng 3.2: Số liệu phổ 1H- 13C-NMR hợp chất TLTK 30 Bảng 3.3: Số liệu phổ 1H- 13C-NMR hợp chất TLTK 34 Bảng 3.4: Kết thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro bốn dòng tế bào ung thƣ ngƣời ba hợp chất phân lập 35 Bảng 3.5: Kết Đánh giá tác dụng ức chế Acetylcholinesterase ba hợp chất phân lập đƣợc 35 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các hợp chất phân lập đƣợc từ H iryaghedhi Hình 1.2 Các hợp chất phân lập đƣợc từ H Glabra Hình 1.3 Các hợp chất đƣợc phân lập từ H.superba Hình 1.4 Các hợp chất đƣợc phân lập từ H irya Hình 1.5 Các hợp chất đƣợc phân lập từ H spicata Hình 1.6 Các hợp chất đƣợc phân lập từ H tetratepala Hình 1.7 Các hợp chất phân lập đƣợc từ Horsfieldia macrobotrys Hình 1.8 Các hợp chất phân lập đƣợc từ thân cành 10 Horsfieldia amygdalina 10 Hình 1.9 Một số hình ảnh Xăng máu hạnh nhân (Horsfieldia amygdalina) 11 Hình 3.4 Cấu trúc hợp chất 23 Hình 3.5 Phổ khối hợp chất 23 Hình 3.6 Phổ 1H-NMR hợp chất 24 Hình 3.7 Phổ 13C-NMR hợp chất 25 Hình 3.8 Cấu trúc hợp chất 27 Hình 3.9 Phổ khối hợp chất 27 Hình 3.10 Phổ 1H-NMR hợp chất 28 Hình 3.11 Phổ 13C-NMR, DEPT hợp chất 29 Hình 3.12 Cấu trúc hợp chất 31 Hình 3.13 Phổ khối hợp chất 31 Hình 3.14 Phổ 1H-NMR hợp chất 32 Hình 3.15 Phổ 13C-NMR hợp chất 33 Hình 3.16 Cấu trúc hợp phân lập từ Xăng máu hạnh nhân 36 vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1 Sơ đồ chiết phân đoạn từ Xăng máu hạnh nhân 20 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ phân lập hợp chất từ cắn chiết n-hexan 21 Sơ đồ 3.3 Sơ đồ phân lập hợp chất từ cắn chiết ethyl acetat 22 35 Bảng 3.4: Kết thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro bốn dòng tế bào ung thƣ ngƣời ba hợp chất phân lập IC50 (g/ml) Hợp chất STT KB Hep-G2 Lu MCF7 1 >128 >128 81.46 >128 2 98.70 84.40 73.44 111.02 3 80.29 81.34 66.98 >128 Ellipticin 0.28 0.30 0.37 0.45 3.3 Đánh giá tác dụng ức chế Acetylcholinesterase hợp chất phân lập đƣợc Đánh giá tác dụng ức chế Acetylcholinesterase đƣợc tiến hành phịng Hóa sinh ứng dụng - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Bảng 3.5: Kết đánh giá tác dụng ức chế Acetylcholinesterase ba hợp chất phân lập đƣợc STT Tên mẫu Nồng độ % ức chế tƣơng ứng Giá trị IC50 128 25,6 5,12 1,02 0,02 (µg/ml) 1 % 66,8 53,1 41,8 39 13 19,98 ± 1,78 2 % 48,1 41,8 39,3 35,9 21,4 >128 3 % 64,6 54,6 43,1 39,6 31,2 17,34± 1,45 Doneperil 0,023 3.4 Bàn luận 3.4.1 Về thành phần hóa học Từ dịch chiết n-hexane ethyl acetate Xăng máu hạnh nhân Horsfieldia amygdalina, phƣơng pháp sắc ký kết hợp phổ cộng 36 hƣởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR, DEPT), phổ khối lƣợng (ESI-MS) phân lập xác định cấu trúc hợp chất seasamin (1), piperitol (2), biochanin A (3) Hình 3.16 Cấu trúc hợp phân lập từ Xăng máu hạnh nhân Trong hợp chất phân lập, hợp chất Piperitol (2) biochanin A (3) lần đƣợc báo cáo phân lập từ loài Xăng máu hạnh nhân Horsfieldia amygdalina nhƣ chi Horsfieldia Hợp chất seasamin (1) đƣợc nhóm nghiên cứu TS Lê Nguyễn Thành phân lập từ thân Xăng máu hạnh nhân, hợp chất đƣợc phân lập lần đầu từ chi Horsfieldia 3.4.2 Về tác dụng sinh học Kết bảng 3.6 cho thấy: Kết thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro dòng tế bào ung thƣ cho thấy hợp chất phân lập đƣợc có tác dụng yếu hay khơng có tác dụng dòng tế bào ung thƣ thử nghiệm Các hợp chất có hoạt tính tốt 37 dịng tế bào ung thƣ phổi LU-1 với giá trị IC50 từ 66,98-81,46 µg/ml Tác dụng hợp chất dòng tế bào ung thƣ KB, HepG-2, MCF-7 yếu so với dòng tế bào ung thƣ phổi Trong số hợp chất, hợp chất Biochanin A (3) có hoạt tính tốt với giá trị IC50 từ 66,9881,34 µg/ml Kết thử hoạt tính ức chế enzyme acetylcholinesterase cho thấy hợp chất có hoạt tính tƣơng đối tốt enzyme với giá trị IC50 lần lƣợt 19,98 ± 1,78 µg/ml 17,34 ± 1,45 µg/ml, nhiên yếu hợp chất đối chứng Doneperil Hợp chất piperitol (2) khơng thể hoạt tính ức chế enzyme acetylcholinesterase So sánh cấu trúc hai hợp chất cho thấy có mặt nhóm hydroxyl methoxy phân tử thay cho nhóm methylenedioxid làm giảm tác dụng ức chế enzyme acetylcholinesterase hợp chất Hai hoạt chất đóng góp vào hoạt tính chung ức chế enzyme acetylcholinesterase Xăng máu hạnh nhân 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian thực đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc hóa học hoạt tính sinh học số hợp chất Xăng máu hạnh nhân (Horsfieldia amygdalina)”, thu đƣợc số kết nhƣ sau: Đã phân lập xác định công thức cấu tạo ba chất từ dịch chiết n-hexane ethyl acetate seasamin (1), piperitol (2), biochanin A (3) (hình 3.16) Hình 3.16 Cấu trúc hợp phân lập từ Xăng máu hạnh nhân Trong hợp chất phân lập đƣợc, có hai hợp chất lần đƣợc phân lập từ Xăng máu hạnh nhân Horsfieldia amygdalina Hợp chất seasamin vùa đƣợc báo cáo phân lập từ thân Xăng máu hạnh nhân Horsfieldia amygdalina hợp chất từ chi Horsfieldia Đã thử tác dụng gây độc tế bào in vitro theo phƣơng pháp MTT cho ba hợp chất phân lập đƣợc với bốn dòng tế bào gồm tế bào ung thƣ biểu mô (KB), ung thƣ gan (HepG2), ung thƣ phổi (Lu) ung thƣ vú (MCF-7), kết quả: chất có tác dụng ức chế yếu phát triển tế bào ung thƣ, có tác dụng mạnh dòng tế bào ung thƣ phổi (Lu) Về tác dụng ức chế enzyme acetylcholinesterase, hợp chất có tác dụng tốt với IC50 lần lƣợt 19,98 ± 1,78 µg/ml 17,34 ± 1,45 µg/ml Hai hoạt chất đóng góp vào hoạt tính chung ức chế enzyme acetylcholinesterase Xăng máu hạnh nhân 39 Kiến nghị Từ kết nghiên cứu trên, chúng tơi xin có kiến nghị nhƣ sau: Tiếp tục nghiên cứu, phân lập hợp chất khác từ Xăng máu hạnh nhân Horsfieldia amygdalina Thử hoạt tính ức chế enzyme acetylcholinesterase thử hoạt tính độc tế bào hợp chất tìm đƣợc dịng tế bào ung thƣ số dòng tế bào ung thƣ khác 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Đình Bích, T.V.Ơ (2007), Thực vật học, tr 224-226 Nhà xuất trẻ Võ Văn Chi (1999) Từ điển thuốc Việt Nam Nhà xuất Y học Phạm Hoàng Hộ (1999) Cây cỏ Việt Nam Nhà xuất Đỗ Tất Lợi (2004), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, tr 104-105406, Nhà xuất y học Đào Hữu Vinh, Trần Thị Đà (1999) Ứng dụng số phƣơng pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử Nhà xuất giáo dục Đào Hữu Vinh, Nguyễn Xuân Dũng cộng (1985) Các phƣơng pháp sắc ký Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tiếng Anh Almeida de J G L., E R Silveira, O D L Pessoa, NMR spectral assignments of a new [C-O-C] isoflavone dimer from Andira surinamensis, Magn Reson Chem., 2008, 46, 103-106 Al-Mekhalafi NA, Shaara K, Abas F, Jeyaraj EJ, Stanslas J, Khalivulla SI, Lajis NH New flavan and alkyl alpha, beta-lactones from the stem bark of Horsfieldia superba Nat Prod Commun, 2013, 8, 447-451 Brian T; Kiapranis R; Matainaho TK, et al Myristicyclins A and B: Antimalarial Procyanidins from Horsfieldia spicata from Papua New Guinea Org Letter, 2014, 16, 346-349 10 Ellman G.L, K.D Courtney, V.Andres, R.M Featherstone, A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity, Bio Pharm (1961) 88-95 11 Elumalai K, Ali MA, Elumala M, Eluri K, Srinivasan S x Acetylcholinesterase enzyme inhibitor activity of some novel 41 pyrazinamide condensed 1, 2, 3, 4-tetrahydropyrimidines Biotechnology Reports, 2015, 5, 1-6 12 Gonzalez MJ; Pinto MMM.; Kijjoa A, et al 5,7-Dihydroxychromones and 8-hydroxytetrahydrochromones from H irya., Phytochemistry, 2002, 61(8), 995-998 13 Gunatilaka AAL; De Silva AMY, et al Studies on medicinal and related plants of Sri Lanka Part Horsfieldin, a lignan, and other constituents from Horsfieldia iryaghedhi Phytochemistry, 1982, 21(11), 2719-2723 14 Hu Y, Zhang J, Chandrashankra O, Ip FC., Ip NY., Design, synthesis and evaluation of novel heterodimers of donepezil and huperzine fragments as acetylcholinesterase inhibitors, Bioorganic & Medicinal Chemistry 2013 21: 676-683 15 Jossang A, Jossang P; Hadi HA; Sevenet T; Bodo B Horsfiline, an oxindole alkaloid from Horsfieldia superba J Org Chem., 1991, 56, 6527-6530 16 Khan M, Kihara M, Omoloso A Antimicrobial activity of Horsfieldia helwigii and Melia azedarach Firoterapia, 2011, 72, 423-427 17 Le Nguyen Thanh, Nguyen Thi Tu Oanh, Vu Thi Kim Oanh, Tran Huu Giap, Dinh Ngoc Thuc, Nguyen Thi Van Anh, Nguyen Thi Minh Hang, Nguyen Van Hung , Chemical constituents from the stems of Horsfieldia amygdalina (Wall.) Warb VIETNAM J CHEM., 2018, 56(6E1) 318-321 18 Li Bingtao, T.K.W “Myristicaceae ”, Flora of China, 1979, 30(2), pp 176-205 19 Lu ZY, Van Wagoner RM, Pond CD, Pole AR, Jensen JB, Blankenship DA, Grimberg BT, Kiapranis R, Matainaho TK, Barrows LR, Ireland CM Myristicyclins A and B: antimalarial procyanidins 42 from Horsfieldia spicata from Papua New Guinea Org Lett, 2014, 16, 346-349 20 Ma Q, Min K, Li HL, Jiang JH et al Horsfiequinones A-F, Dimeric Diarylpropanoids from Horsfieldia tetratepala Planta Medica, 2014, 80, 688-694 21 Newman DJ., Cragg GM Natural Products as Sources of New Drugs over the Last 25 Years J Nat Prod 2007, 70, 461-477 22 Pinto MMM; Kijjoa A, Tantisewie B et al Arylalkanones from Horsfieldia glabra Phytochemistry, 1988, 27(12), 3988-3989 23 Ramadhan R, Phuwapraisirisan P New arylalkanones from Horsfieldia macrobotrys, effective antidiabetic agents concomitantly inhibiting α-glucosidase and free radicals Bioorg Med Chem Lett., 2015, 25 (20), 4529-4533 24 Scudiero D.A et al “Evaluation of a soluble tetrazolium/formazan assay for cell growth and drug sensitivity in culture using human and other tumor cell lines”, Cancer Research, 1988, 48(17), 4827-4833 25 Shoeb M Anticancer agents from medicinal plants Bangladesh J Pharmacol, 2006; 1: 35-41 26 Silva T, Reis J, Teixeira J, Borges F Alzheimer’s disease, enzyme targets and drug discovery struggles: From natural products to drug prototypes Aging Research Reviews, 2014, 116–145 27 Swain NA, Brown RC, Bruton G (2004) A Versatile Stereoselective Synthesis of e ndo, e xo-Furofuranones: Application to the Enantioselective Synthesis of Furofuran Lignans The Journal of organic chemistry, 2004, 69(1), 122-129 28 Teo L, Pachiaper G, Chan K, Hadi H, Weber J, Deverre J, David B, Sevenet T A new phytochemical survey of Malaysia V Preliminary screening and plant chemical studies J Ethnopharmacol 1990, 28, 63101 43 29 Thun MJ., DeLancey JO., Center MM, Jemal A, Ward EM The global burden of cancer: priorities for prevention Carcinogenesis, 2009, 31(1), 100–110 30 Waruruai J, Sipana B, Koch M, Barrows LR, Matainaho TK, Rai PP An ethnobotanical survey of medicinal plants used in the Siwai and Buin districts of the Autonomous Region of Baugainville J Ethopharmacol, 2011, 138, 564-577 31 Xu YL, Cai NH, Wu Y, Duan AA Fatty acid composition of several plants of Horsfieldia China Oil Fat, 2012, 37, 80-82 32 Załuski, D E Mendyk, H D Smolarz Identification of MMP-1 and MMP-9 inhibitors from the roots of Eleutherococcus divaricatus, and the PAMPA test Natural Product Research, 2016, 30 (5), 595-599 P1 PHỤ LỤC Hình Phổ khối hợp chất Hình Phổ 1H-NMR hợp chất P2 Hình Phổ 13C-NMR hợp chất Hình Phổ DEPT hợp chất P3 Hình Phổ khối hợp chất Hình Phổ 1H-NMR hợp chất P4 Hình Phổ 13C-NMR hợp chất Hình Phổ DEPT hợp chất P5 Hình Phổ khối hợp chất Hình 10 Phổ 1H-NMR hợp chất P6 Hình 11 Phổ 13C-NMR hợp chất