Nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu và cấu trúc một số hợp chất tách được từ lá cây hoàng lan hoa trắng (canga odorata) ở thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HOÁ TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LÊ THỊ NHƢ QUỲNH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU VÀ CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT TÁCH ĐƢỢC TỪ LÁ CÂY HỒNG LAN HOA TRẮNG (CANAGA ODORATA) Ở THANH HĨA LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC THANH HOÁ, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không trùng lặp với khóa luận, luận văn, luận án cơng trình nghiên cứu cơng bố Ngƣời cam đoan Lê Thị Nhƣ Quỳnh i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin cảm ơn giảng viên hƣớng dẫn TS Phạm Minh Quân - TS Nguyễn Thị Ngọc Vinh Các Thầy, Cơ trực tiếp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy hƣớng dẫn cho tơi suốt khố học Tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè ln ln bên cạnh, ủng hộ thời gian qua Do hạn chế kiến thức, kinh nghiệm thời gian nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận đƣợc cố vấn quý thầy để luận văn đƣợc hồn chỉnh Tác giả Lê Thị Nhƣ Quỳnh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ, nội dung nghiên cứu Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan họ Na (Annonaceae) 1.1.1 Đặc điểm thực vật 1.1.2 Thành phần hoá học [25] 1.1.3 Sử dụng hoạt tính sinh học 18 1.2 Tổng quan hoàng lan hoa trắng (Canaga Odorata) 19 1.2.1 Đặc điểm thực vật hoàng lan hoa trắng (Canaga Odorata) 19 1.2.2 Thành phần hóa học 20 1.2.3 Sử dụng hoạt tính sinh học 21 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 22 2.1.Đối tƣợng nghiên cứu phƣơng pháp lấy mẫu 22 2.2.Các phƣơng pháp hóa học 22 2.2.1 Phƣơng pháp xác định thành phần hóa học tinh dầu 22 2.2.2 Phƣơng pháp phân lập hợp chất [9] 23 2.2.3 Phƣơng pháp xác định cấu trúc hợp chất [8] 24 2.3 Hóa chất thiết bị 26 2.3.1 Hoá chất 26 2.3.2 Thiết bị 26 iii 2.4 Nghiên cứu hợp chất từ Hoàng Lan hoa trắng 26 2.4.1 Nguyên liệu thực vật 26 2.4.2 Tách tinh dầu: 27 2.4.3 Phân tích tinh dầu 27 2.4.4 Phân lập hợp chất 27 2.4.5 Các thông số vật lý chất phân lập đƣợc 30 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Nghiên cứu tinh dầu 32 3.1.1 Định lƣợng tinh dầu 32 3.1.2 Phân tích thành phần hố học tinh dầu Hoàng Lan 32 Hợp chất 33 3.2 Phân lập hợp chất 33 3.2.1 Biện giải để xác định cấu trúc hợp chất 33 3.2.2 Biện giải để xác định cấu trúc hợp chất 38 3.2.3 Biện giải để xác định cấu trúc hợp chất 47 3.2.4 Biện giải để xác định cấu trúc hợp chất 63 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các hợp chất diterpenoit kauran Bảng 1.2: Các hợp chất acetogenin 10 Bảng 3.1 Thành phần hóa học tinh dầu Hoàng Lan 33 Bảng 3.2 Số liệu phổ 13C-NMR hợp chất 34 Bảng 3.3: Số liệu phổ 13C-NMR hợp chất 39 Bảng 3.4: Số liệu phổ NMR hợp chất 49 Bảng 3.5: Số liệu phổ 13C-NMR hợp chất 64 v DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Ảnh Hồng lan 19 Sơ đồ 2.1: Chiết hợp chất Hoàng Lan 27 Hình 2.1 Sắc ký mỏng từ dịch chiết n hexan 28 Hình 2.2 Sắc ký cột cao n hexan từ cành nhỏ Hoàng lan 29 Hình 3.1: Phổ khối lƣợng va chạm electron (EI-MS) hợp chất 35 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR hợp chất 35 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR hợp chất (phổ dãn) 36 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR hợp chất (phổ dãn) 37 Hình 3.5: Phổ 13C-NMR hợp chất 37 Hình 3.6: Phổ DEPT hợp chất (phổ dãn) ……………………… 38 Hình 3.7: Phổ 1H-NMR hợp chất 40 Hình 3.8: Phổ 1H-NMR hợp chất (phổ dãn) 41 Hình 3.9: Phổ DEPT hợp chất 41 Hình 3.10: Phổ HMBC hợp chất (phổ dãn) 42 Hình 3.11: Phổ HMBC hợp chất (phổ dãn) ……………………… 43 Hình 3.12: Phổ HMBC hợp chất (phổ dãn) ……………………… 44 Hình 3.13: Phổ HSQC hợp chất 45 Hình 3.14: Phổ HSQC hợp chất (phổ dãn) ……………………… 46 Hình 3.15: Phổ khối lƣợng phun mù electron chất 47 Hình 3.16: Phổ 1H-NMR hợp chất 48 Hình 3.17: Phổ 13C-NMR hợp chất 48 Hình 3.18: Phổ 1H-NMR hợp chất 51 Hình 3.19: Phổ 1H-NMR hợp chất ………………………………52 Hình 3.20: Phổ 13C-NMR hợp chất 52 Hình 3.21: Phổ 13C-NMR hợp chất 53 Hình 3.22: Phổ DEPT hợp chất 53 Hình 3.23: Phổ DEPT hợp chất 54 Hình 3.24: Phổ DEPT hợp chất 54 vi Hình 3.25 Phổ HMBC hợp chất …………………………………… 55 Hình 3.26: Phổ HMBC hợp chất 56 Hình 3.27: Phổ HMBC hợp chất 57 Hình 3.28: Phổ HMBC hợp chất 58 Hình 3.29: Phổ HMBC hợp chất 59 Hình 3.30: Phổ HSQC hợp chất …………………………………… 60 Hình 3.31: Phổ HSQC hợp chất 61 Hình 3.32: Phổ HSQC hợp chất 62 Hình 3.33: Phổ khối lƣợng (EI-MS) hợp chất 63 Hình 3.34 Phổ 1H-NMRcủa hợp chất 63 Hình 3.35 Phổ 1H-NMR hợp chất ………………………………66 Hình 3.36 Phổ DEPT chất 67 Hình 3.37 Phổ DEPT chất 67 Hình 3.38 Phổ HMBC chất 68 Hình 3.39 Phổ HMBC chất 69 Hình 3.40 Phổ HMBC chất 70 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam thuộc khu vực trung tâm Đông Nam Á nên năm nhiệt độ trung bình lƣợng mƣa đo đƣợc cao Rừng nƣớc ta có hệ thực vật phong phú đa dạng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Hệ thực vật nƣớc ta theo thống kê có 10.000 loài [3, 7với 3.200 loài đƣợc áp dụng nhiều y học cổ truyền dân tộc 600 loài lấy tinh dầu [5] Đây nguồn tài nguyên thiên nhiên quý báu đất nƣớc có tác dụng lớn đời sống sức khỏe ngƣời Họ Na (Annonaceae) họ lớn Mộc lan (Magnoliales) với chi điển hình Annon Một số loài đƣợc trồng làm cảnh, phổ biến Polythia longifoliapendula (lá bó sát thân) Ngƣời ta cịn dùng lồi thân gỗ dể làm chất đốt Một số lồi có qủa lớn, nhiều thịt ăn đƣợc bao gồm loài chi Annona (na, na Nam Mỹ, mãng cầu xiêm) hay chi Asimina (đu đủ Mỹ) chi Rollinia [2, 13] Chi Hoàng lan (Cananga odorata) chi quan trọng họ Na (Annonaceae), với khoảng 80 loài, phân bố rộng rãi châu Á Australia, đặc biệt Đông Nam Á nhƣ Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Campuchia, Lào Việt Nam, lồi chi cịn chứa tinh dầu thơm đƣợc ứng dụng điều chế nƣớc hoa đồ gia vị Vỏ cây, rễ số loài đƣợc sử dụng y học dân gian điều trị nhiễm trùng, bệnh ho, bệnh gan, bệnh vàng da gan, bệnh tiêu chảy… Các nghiên cứu dƣợc lý tìm thấy khả chống nấm, chống khuẩn đặc biệt khả sử dụng hóa học trị liệu số thành phần hóa học vỏ [4] Chính chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu cấu trúc số hợp chất tách đƣợc từ hoàng lan hoa trắng (Canaga Odorata) Thanh Hóa” từ đề tài này, xác định số hợp chất tìm nguồn ngun liệu cho ngành hóa dƣợc Mục tiêu nghiên cứu Tách xác định cấu trúc nghiên cứu tinh dầu hồng lan hoa trắng Thanh Hóa Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu luận văn hồng lan hoa trắng Thanh Hóa Nhiệm vụ, nội dung nghiên cứu Chúng đặt nhiệm vụ luận văn nhƣ sau: - Cất lôi nƣớc thu tinh dầu - Sử dụng PP GC-MS xác định thành phần Hóa học tinh dầu - Chiết chọn lọc với (hệ) dung mơi thích hợp để thu đƣợc hỗn hợp hợp chất từ hoàng lan hoa trắng - Sử dụng phƣơng pháp sắc ký kết tinh phân đoạn để phân lập hợp chất - Sử dụng phƣơng pháp phổ để xác định cấu trúc hợp chất thu đƣợc 3.2.4 Biện giải để xác định cấu trúc hợp chất Hợp chất (4) chất bột màu vàng, có đ.n.c 295-2970C Trên phổ khối lƣợng (EI-MS) hợp chất xuất pic ion m/z 334 [M]+, cho ta khẳng định công thức phân tử C17H12O8 (Hình 3.33) Hình 3.33: Phổ khối lƣợng (EI-MS) hợp chất Trên phổ 1H-NMR xuất tín hiệu singlet  7,61 (1H, s, H-5) 7,52 (1H, s, H-5’) Và có tín hiệu nhóm metoxy  4,07 (3H, s, OCH3), 4,06(3H, s, OCH3), 4,01 (3H, s, OCH3) (Hình 3.34) Hình 3.34 Phổ 1H-NMRcủa hợp chất 63 Nhìn vào phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C-NMR DEPT thấy xuất tín hiệu 17 cacbon : cacbon metyl, cacbon metin 12 cacbon bậc (Bảng 3.5) Bảng 3.5: Số liệu phổ 13C-NMR hợp chất Vị trí C DEPT 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 6’ 7’ 3-OCH3 3’-OCH3 4’-OCH3 C C C C CH C C C C C C CH C C CH3 CH3 CH3 Độ chuyển dịch hoá học C C* [37] 110,8 111,2 141,2 141,0 152,4 152,6 140,1 140,2 111,4 111,7 112,1 112,5 157,8 158,3 111,5 112,0 141,1 141,5 140,4 140,8 153,6 153,8 107,5 107,5 113,1 113,4 158,0 158,5 60,5 61,0 60,8 61,3 56,4 56,7 Qua phân tích số liệu phổ IR, EI-MS, NMR so sánh với tài liệu [37], xác định hợp chất axit 2, 3, 8-tri-metoxy ellagic Đây hợp chất đƣợc tìm thấy từ số lồi khác nhƣ Nasutitermes exitiosus, Eugenia maire [37] Hoạt tính kháng khuẩn axit đƣợc thử nghiệm in vitro chủng khuẩn Streptococcus pneumponiae, Vibro cholera, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, Escherichia coli Salmonella typhymurium cho kết tốt [37] Và hợp chất lần 64 đƣợc phân lập từ loài O 5' O H3CO 7' 3' 1' 2' HO OCH3 4' 6' OCH O O (4) 2, 3, 8-tri-metoxy axit ellagic 65 Hình 3.35 Phổ 1H-NMR hợp chất 66 Hình 3.36 Phổ DEPT chất Hình 3.37 Phổ DEPT chất 67 Hình 3.38 Phổ HMBC chất 68 Hình 3.39 Phổ HMBC chất 69 Hình 3.40 Phổ HMBC chất 70 KẾT LUẬN Nghiên cứu thành phần hoá học Hoàng lan (Cananga odorata) thuộc họ Na, Thanh Hố chúng tơi thu đƣợc số kết nhƣ sau - Đã tổng quan đầy đủ họ Na, phân bố, đặc điểm thực vật, thành phần hóa học tác dụng loài Hoàng lan - Bằng phƣơng pháp cất nƣớc xác định đƣợc hàm lƣợng tinh dầu Hoàng lan (Cananga odorata) Thanh hóa 0,2% tính theo khối lƣợng tƣơi Tinh dầu nhẹ nƣớc, màu vàng nhạt, mùi thơm đặc trƣng - Bằng phƣơng pháp GC/MS xác định tinh dầu có 13 hợp chất đƣợc xác định chiếm 99,66% hàm lƣợng tổng tinh dầu Thành phần tinh dầu linalool (88,5%), linalool oxit (4,1%), caryophyllen oxit (1,3%) β-selinen (1,0%) Các hợp chất lại chiếm từ 0,2-0,9% - Lá hoàng lan hoa trắng (4,6 kg) đƣợc phơi khô, nghiền nhỏ, ngâm dung mơi metanol (10L) nhiệt độ phịng vòng 20 ngày, thu đƣợc dịch chiết đƣợc cất thu hồi dung môi thu đƣợc cao metanol (176g) Cao metanol đƣợc hòa tan nƣớc chiết phân bố với dung môi n hexan, etylaxetat cất thu hồi dung môi phân đoạn thu đƣợc : cao n hexan (78g) , cao Etylaxetat (56g) dịch chiết nƣớc - Bằng phƣơng pháp sắc ký cột cao nhexan, etylaxetat với cột nhồi silicagel dung mơi giải hấp thích hợp kết tinh phân đoạn thu đƣợc hợp 1,2,3,4 - Đã tiến hành sử dụng phƣơng pháp phổ đại: Phổ khối lƣợng (EI-MS), phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13 C-NMR, DEPT, HMBC, HSQC COSY để xác định cấu trúc 04 hợp chất tách đƣợc Các kết phổ cho phép khẳng định chất Stigmasterol, chất 6-hydroxy-24etylcholesta-4-en-3-on Chất kaempferol 3-O-{-D-apiofuranosyl-(12)[-L-rhamnopyranosyl-(16)--D-glucopyranosit}; hợp chất axit 2,3,8tri-O-metylellagic hợp chất 3, lần tách từ loài Cấu trúc hợp chất nhƣ sau: 71 29 28 21 18 20 22 23 12 11 17 13 19 HO 14 10 27 25 24 26 16 15 O OH 3' 2' 5' O 6' 10 O OH O O 6'' 6''' H3 C HO 4''' HO O 5''' 1''' O 3''' 4'' 5'' HO HO 3'' 2''' OH OH 1' HO 4' 4'''' O 5' O O 1'' 2'' H3CO O O 5'''' CH2OH OH 3' 1' 1'''' HO O OH 72 OCH3 4' 6' 2' 2'''' 3'''' 7' O OCH CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Phân lập xác định cấu trúc số hợp chất từ hoàng lan hoa trắng (C Odorata) Thanh Hóa Việt Nam Tạp chí khoa học ĐH Hồng Đức (đã nhận đăng) 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tiến Bân (Chủ biên) (2003), Danh lục lồi thực vật Việt Nam, Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội Nguyễn Tiến Bân (2000), Họ Na (Annonaceae), Thực vật chí Việt Nam, Flora of Vietnam, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Vũ Văn Chuyên, Lê Trần Chấn, Trần Hợp (1987), Địa lý họ Việt Nam, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thƣợng Dong ngƣời khác (2006), Nghiên cứu thuốc từ thảo dược, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Đình Đại (1998), Khái quát hệ thực vật Việt Nam Hội thảo Việt-Đức Hoá học hợp chất thiên nhiên, Hà Nội, 16-18 April, tr 17-27 Nguyễn Văn Đàn, Nguyễn Viết Tựu (1985), Phương pháp nghiên cứu hoá học thuốc, Nhà xuất Y học, Hà Nội Phạm Hoàng Hộ (1992), Cây cỏ Việt Nam, Montreal Trần Văn Sung (2002), Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân hoá hữu cơ, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Đào Hữu Vinh, Nguyễn Xuân Dũng, Trần Thị Mỹ Linh, Phạm Hùng Việt (1985), Các phương pháp sắc ký, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 10 Ahammadsahib K I., Hollingworth R M., McGovren J P., Hui Y H., McLaughlin J L (1993), Mode of action of bullatacin a potent antitumor and pesticidal Annonaceous acetogenin, Life Sci., 53, pp 1113-1120 11 Anna L P., Attilio V., Siro P., Francesco D S., Luca R (2007), Flavonol glycosides from whole cottonseed by-product, Food chemistry, 74 100, pp 344–349 12 Buckingham J (2005), Dictionary of Natural Products Vol 3, Chapman & HallInc, London, pp 53660 13 Chaichantipyuth C., Tiyaworanan S., Mekaroonreung S., Ngamrojnavanich N., Roengsumran S., Puthong S., Petsom A and Ishikawa T (2001) Oxidized heptenes from flower of Melodorum fruticosum, Phytochemistry, 58(8), pp 1311-1315 14 Charoenpanich J., Chulalaksananukul W and Yongvanich T (2005), Synthesis of amyl acetate by immobilized lipases from mucor miehei and Aspergillus niger in n-hexane, Journal of Scientific Research of Chulalongkorn University, 30(2), pp 153-159 15 Chulalaksananukul W., Buaboocha T., Wongkasemsombat A and Yongvanich T (1998), Synthesis of amyl acetate by lipases from various microorganisms, Thai J Agri Sci., 31(4), pp 594-600 16 De Smet AGM Peter (1997), The role of plant derived drugs and herbal medicines in healthcare, Drugs, 54(6), pp 801-840 17 Dictionary of Natural product on CD-Rom (2005), Chapman and HallCRC 18 George I., Ndukwe C and Yimin Z., Pharmacological activity of 2,3,8tri-O-methyl ellagic acid isolated from the stem bark of Irvingia gabonensis, African Journal of Biotechnology, (16), pp 1910-1912 19 George I., Ndukwe C., Amupitan J O and Yimin Z (2008), Isolation and characterization of 2, 3, 8-tri-me ether ellagic acid from the stem bark of Irvingia gabonensis (Baill), Journal of Medicinal Plants Research, 2(9), pp 234-236 20 Gerald D C (2006), Annonaceae, [Online], Botany department, University of Hawaii Available from: www.botany.hawaii.edu/faculty/carr/annon.htm.[Accessed 2006 April 75 27] 21 Jung J H., Chang C J., McLaughlin J L., Pummangura S., Chaichantipyuth C and Patarapanich C (1991), Additional bioactive heptenes from Melodorum fruticosum, J Nat Prod., 54(2), pp 500-505 22 Jung J H., Pummangura S., Chaichantipyuth C., Patarapanich C and McLaughlin J L (1990), Bioactive constituents of Melodorum fruticosum, Phytochemistry, 29(5), pp 1667-1670 23 Jung J H., Pummangura S., Chaichantipyuth C., Patarapanich C., Fanwick P E., Chang C J and McLaughlin J L (1990), New bioactive heptenes from Melodorum fruticosum (Annonaceae), Tetrahedron, 46(15), pp 5043-5054 24 Kuo R Y., Chang F C and Wu Y C (2002), Chemical constituents and their pharmacological activities from formosan Annonaceous plants, The Chinese Pharmaceutical Journal, 54, pp 155-173 25 Lee J H., Ku C H., Baek N I., Kim S H., Park H W and Kim D K (2004), Phytochemical constituents from Diodia teres, Arch Pharm Res., 27(1), pp 40-43 26 Ng S L., Razak I A., Fun H K., Boonsri S., Chantrapromma S and Prawat U (2005), A second monoclinic polymorph of 1-(2,4dihydroxy-6-methoxyphenyl)-3-(4-methoxy-phenyl) propan-1-one, Acta crystallographica section E., E61, pp 3234-3236 27 Richard J S (2006), ANNONACEAE, [Online] The botanical dermatology database (BoDD), http://bodd.cf.ac.uk/BotDermFolder dvailable from: /BotDermA/ANNO.html [Accessed 2006 april 27] 28 Smitinand T., Thai plant names (Botanical names-Vernacular names), Funny publishing limited partnership, 2nd printing, pp 351-352 29 Taylor G., Index kewensis supplement, vol XVI, London, Clarenson 76 Press, pp 179 30 Tuchinda P., Udchachon J., Reutrakul V., Santisuk T., Taylor W C., Farnsworth N R., John M., Pezzuto M J and Kinghorn A D (1991), Bioactive butenolides from Melodorum fruticosum, Phytochemistry, 30(8), pp 2685-2689 31 Yu D Y (1999), Recent works on anti-tumor constituent from Annonaceae plants in China, Pure Appl Chem., Vol 71, No 6, pp 1119-1122 32 Kuo H Y., Yeh M H (1997), Chemical constituents of heartwood of Bauhinia purpurea, J Chin Chem Soc., 44, pp 379-383 33 Marina D G., Pietro M., Lucio P., Stigmasterols from Typha latifolia J Nat Prod, 53 (6), 1430-1435 (1990) 34 Anna L P., Attilio V., Siro P., Francesco D S., Luca R (2007), Flavonol glycosides from whole cottonseed by-product, Food chemistry, 100, pp 344–349 35 Dictionary of Natural product on CD-Rom (2005), Chapman and HallCRC 36 George I., Ndukwe C and Yimin Z., Pharmacological activity of 2,3,8-triO-methyl ellagic acid isolated from the stem bark of Irvingia gabonensis, African Journal of Biotechnology, (16), pp 1910-1912 37 George I., Ndukwe C., Amupitan J O and Yimin Z (2008), Isolation and characterization of 2, 3, 8-tri-me ether ellagic acid from the stem bark of Irvingia gabonensis (Baill), Journal of Medicinal Plants Research, 2(9), pp 234-236 77