Nghiên Cứu Tính Chất Hóa Học của Gừng

Tổng hợp nghiên cứu hoạt về tính sinh học, sinh tổng họp các hợp chất chính, tính chất hóa học, đặc điểm phổ NMR của một số hợp chất chính và ứng dụng của Gừng trong y học cổ truyền và Y học hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍMINH KHOA HỐ HỌC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN NÂNG CAO TIỂU LUẬN TÌM HIỀU VỀ THÀNH PHẦN HỐ HỌC VÀ HOẠT TÍNH CỦA CÂY GỪNG (Zingiber officinale Roscoe) Học viên thực hiện: LêThanh Vy Mãsố học viên: HOHC833015 Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Hào Thành phố Hồ ChíMinh, tháng 04 năm 2023 MỤC LỤC MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CÂY GỪNG 1.1 Giới thiệu gừng 1.2 Môtả gừng 1.3 Phân bố, sinh thái 1.4 Bộ phận dùng 1.5 Thành phần dinh dưỡng HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ CƠNG DỤNG 2.1 Hoạt tính sinh học 2.1.1 Các hợp chất cóhoạt tí nh gừng 2.1.2 Hoạt tính chống oxy hóa 2.1.3 Hoạt tính kháng khuẩn 15 2.1.4 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư 19 2.1.5 Hoạt tính ức chế vi-rút corona (COVID-19) 21 2.2 Công dụng gừng 22 2.2.1 Gừng thực phẩm 22 2.2.2 Gừng giúp bảo quản thực phẩm 23 2.2.3.Tác dụng dược lýtrong y học 24 NHÓM HỢP CHẤT CHÍNH TRONG CÂY 24 3.1 Hợp chất gingerols gừng 24 3.1.1 Đặc điểm phổ 1H-NMR 24 3.1.2 Đặc điểm phổ 13C-NMR 27 3.1.3 Bàn luận liên quan hóa lập thể liên quan đến đặc điểm phổ NMR hợp chất gingerols 30 3.2 Hợp chất Diarylheptanoid gừng 34 3.2.1 Đặc điểm phổ 1H-NMR 34 3.2.2 Đặc điểm phổ 13C-NMR 36 3.2.3 Bàn luận liên quan hóa lập thể liên quan đến đặc điểm phổ NMR hợp chất diaryhepanoid 37 TỔNG QUAN VỀ CÂY GỪNG 1.1 Giới thiệu gừng Gừng cótên khoa học làZingiber offcinale Roscoe đưa nhàthực vật học William Roscoe (1753 - 1831) vào năm 1807 Ngồi cịn có tên gọi khác Khương, Co khinh (Thái), Sung (Dao) [1] [2] Gừng thuộc họ Zingiberaceae làhọ lớn Zingiberales, chia thành khoảng 53 chi vàbao gồm 1300 loài Những loài thực vật phân bố rộng khắp vùng nhiệt đới vàcận nhiệt đới, đặc biệt nhiều Đơng Nam Á Trong gừng thuộc chi Zingiber làchi lớn thứ ba họ Zingiberaceae Từ “Zingiber” có nguồn gốc từ từ tiếng Phạn biểu thị "hình sừng", liên quan đến phần nhôra thân rễ bao gồm 141 lồi Chi Zingiber châu Á cókhoảng 45 lồi, Việt Nam có11 lồi Các lồi thực vật thuộc chi chủ yếu làcác loại thảo mộc lâu năm có thân rễ dạng sợi, thân mọc thẳng có mùi thơm [1] [2] Hệ thống phân loại khoa học [3] : Giới (Kingdom): Plantae Ngành (Division ):Magnoliophyta Lớp (Class): Liliopsida Bộ (Order): Zingiberales Họ (Family): Zingiberaceae Chi (Genus): Zingiber Lồi (Species): Z officinale 1.2 Mơtả gừng Gừng làmột loại thảo mộc sống lâu năm, cao khoảng 80cm Lámọc so le thành hai dãy, hình mác thn, đầu nhọn, dài khoảng 20cm, rộng 1,5-2cm, khơng cócuống, cóbẹ nhẵn, lưỡi bẹ nhỏ dạng màng, hai mặt nhẵn, mặt màu lục sẫm bóng, mặt nhạt[2] Cụm hoa dài 5cm, mọc từ gốc cán dài khoảng 20cm nhiều vảy lợp hì nh thành, vảy phía ngắn, lên dài vàrộng Lá bắc hình trái xoan, màu lục nhạt, mép viền vàng, dài có ba ngắn Tràng cóống dài gấp đôi đài, ba thùy nhau, hẹp vànhọn Một nhị, nhị lép khơng cóhoặc tạo thành thủy bên cánh mơi Cánh mơi màu vàng, cóviền tí a mép, dài 2cm, rộng 1,5cm, chia thành ba thùy tròn, thùy bên ngắn vàhẹp hơn[1][2] Quả nang hình thành Thân rễ mập mạp, cócủ, phân nhánh, nhiều thịt, thơm, màu trắng vàng[1][3] Hình Hì nh ảnh gừng vàhoa gừng 1.3 Phân bố, sinh thái Gừng cónguồn gốc từ Đơng Nam Á ( ngày đông bắc Ấn Độ) Trong thời trung cổ gừng xuất từ Ấn Độ sang nước khác giới Gừng trồng nhiều nước vùng nhiệt đới vàcận nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á Nam Á Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản lànhững nước cung cấp gừng hàng đầu cho thị trường giới [1] Gừng trồng Việt Nam từ kỉ thứ II trước công nguyên Ngày nay, gừng trồng khắp địa phương từ vùng núi, đất liền đến hải đảo Gừng trồng có nhiều loại Loại “gừng trâu” có thân, củ to trồng nhiều Cao Bằng, Lạng Sơn, Thái Nguyên, … Loại “gừng gié” có thân, củ nhỏ thơm, trồng nhiều Hà Giang, SaPa, Bát Xát (Lào Cai), … Còn loại gừng củ nhỏ màu vàng ngà trồng nhiều tỉnh đồng Bắc Bộ vàphí a Nam [2] Do đa dạng giống nơi trồng nên giống gừng có đặc điểm sinh thái riêng tùy thuộc vào nơi trồng Còn đặc điểm chung chúng ưa ẩm, ưa sáng Sinh trưởng mạnh vào mùa hèthu nóng ẩm Khi trồng đến năm thứ hai thìsẽ hoa Chưa thấy cóquả vàhạt Gừng trồng năm không thu hoạch tàn lụi ( phần mặt đất) để qua đông [2] 1.4 Bộ phận dùng Thân rễ (Rhizoma Zingiberis) thu hái vào mùa thu đơng, gừng tươi sinh khương, cịn gừng khơ phơi hay sấy gọi can khương Tiêu khương làgừng khô thái lát dày, sém vàng, nóng, vẩy vào nước, đậy kín, để nguội Bào khương làgừng khô bào chế Cịn thán khương làgừng khơ thái lát dày, cháy đen tồn tí nh Ngồi cịn cóthể chưng cất tinh dầu gừng (hiệu suất 1-2.7%) điều chế nhựa dầu gừng từ bột gừng khôvới dung môi hữu ( hiệu suất 4,2-5,5 %) [2] 1.5 Thành phần dinh dưỡng Thành phần dinh dưỡng gừng khô mô tả (Bảng 1) Hàm lượng chất béo protein, tro, Iron, Calcium vàPhosphorous là5.98 g, 4.37 g, 4.53 g, 9.41mg, 104.02mg và204.75mg 100 g tí nh theo trọng lượng khơ Tương tự, khống vi lượng làzinc, copper, manganese vàchromium cógiátrị là1.08 mg, 0.641 mg, 10.74 mg và83.37 μg 100 g Vitamin C tổng hàm lượng carotenoids tìm thấy là10.97 và92.96 mg 100 g Các thành phần dinh dưỡng gừng khô môtả bảng thể dạng trung bì nh ±SD (n = 4) [3] Bên cạnh củ gừng tươi chứa nhiều vitamin Thiamine (B1), Riboflavin (B2), Niacin (B3), …với giátrị cụ thể môtả (bảng 2) [3] Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng Độ ẩm 15.02 ±0.04 Tro (g) 3.85 ±0.61(4.53) Protein (g) 5.087 ±0.09 (5.98) Calcium (mg) 88.4±0.97 (104.02) Chất béo (g) 3.72 ±0.03 (4.37) Phosphorous (mg) 174 ±1.2 (204.75) Carbohydrate (g) 38.35 ±0.1 Iron (mg) 8.0 ±0.2 (9.41) Chất sơ khơng hịa tan 23.5 ±0.06 (27.65) Zinc (mg) 0.92 ±0 (1.08) Chất xơ hòa tan(%) 9.33 ±0.08 (10.97) Copper (mg) 0.545±0.002(0.641) Vitamin C (mg) 9.33 ±0.08 (10.97) Manganese (mg) 9.13 ±001(10.74) Tổng carotenoids (mg) 79 ±0.2 (92.96) Chromium (μg) 70 ±0 (83.37) (%) Bảng Thành phần dinh dưỡng gừng (trên 100g trọng lượng gừng khô) Vitamin Hàm lượng Thiamine (B1) 0.025 mg Riboflavin (B2) 0.034 mg Niacin (B3) 0.75 mg Panthenic acid (B5) 0.203 mg Vitamin B6 0.16 mg Folate (B9) 11 μg Vitamin C mg Vitamin E 0.26 mg Bảng Hàm lượng vitamin cótrong 100g củ gừng tươi HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ CƠNG DỤNG 2.1 Hoạt tính sinh học 2.1.1 Các hợp chất cóhoạt tính gừng Gừng cónhiểu hoạt chất terpene, oleoresin hay gọi làtinh dầu gừng Thân rễ gừng bao gồm 69 hợp chất dễ bay hơi, chiếm 97 % tổng thành phần tinh dầu Những phân tử có nồng độ cao α-Zingiberene(1) (28,62%), Camphene(2)(9,32%), Ar-curcumene(3)(9,09%), β-Phellandrene(4)(7,97%), E-α- Farnesene (5) (5,52%), β-Bisabolene(6)(5,40%), α-Pinene(7) (2,57%) [4] Hì nh Cấu trúc số thành phần chí nh (Monoterpenes vàSesquiterpenes) cótrong dầu gừng Sinh tổng hợp monoterpenes vàsesquiterpenes tinh dầu chiết xuất từ thực vật nghiên cứu rộng rãivà đường Mevalonate (MVA) dẫn đến việc tạo terpenes trì nh bày sơ đồ Sơ đồ Tổng quan đường Mevalonate (MVA) dẫn đến việc tạo sesquiterene vàmonoterenes thực vật[19] Các hợp chất không bay (nhựa dầu) lànguồn hợp chất cóhoạt tí nh sinh học thân rễ gừng Hiện tại, 34 loại nhựa dầu phát hiện, chiếm 88,6% tổng thành phần, Gingerols (1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-5-hydroxyalcan-3one), Shogaols (1- (4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)-4-decen-3-one) vàParadols lànhững nhóm quan trọng Shogaols thành phần phong phú thân rễ khô gingerols chủ yếu tìm thấy thân rễ gừng tươi [4].Do cóhàm lượng cao thành phần hóa học vàchất dinh dưỡng gừng cần thiết cho nhiều qtrì nh sinh lý sinh hóa thể người Một số thành phần hóa học gừng mang lại tác dụng dược lývàlợi ích sức khỏe thơng qua hoạt tí nh sinh học chúng Các hợp chất phenolic gừng: gingerols, shogaols paradols, diaryhepanoids chịu trách nhiệm hoạt tính sinh học đa dạng gừng Trong số này, gingerol vàshogaol bao gồm chất tương tự cấu trúc 6-, 8- và10 vàcónhiều thành phần hoạt tính dược lýnhất Trong 6-Gingerol làgingerol chí nh thân rễ gừng, phát có nhiều hoạt động dược lývàsinh lýthúvị tầm quan trọng chúng sức khỏe dinh dưỡng người, số nghiên cứu ban đầu quátrình sinh tổng hợp gingerols thực để nghiên cứu vai trò tiềm enzyme chuyển hóa phenylpropanoid cụ thể qtrì nh sản xuất gingerols (sơ đồ 2) Các enzym tham gia vào quátrình sinh tổng hợp gingerols gừng sau: PAL: Phenylalanine amoniaclyase, C4H: cinnamate 4-hydroxylase, 4CL: 4-coumarate: CoA ligase, CST: pcoumaroyl shikimate transferase, CS3H :p-coumaroyl 5-O-shikimate 3-hydroxylase, OMT : O-metyltransferaza, CCOMT : caffeoyl-CoA O-metyltransferaza [19] Sơ đồ Sơ đồ sinh tổng hợp [6]-gingerol [19] Vìnhững lợi ích tiềm nó, gừng sử dụng chất chống oxy hóa chống ung thư, chống tiểu đường vàkháng khuẩn Chống viêm thần kinh, giảm buồn nơn vànơn hóa trị liệu [13] Nhiều nghiên cứu tính cay nồng vàhoạt tí nh sinh học gừng thực từ thân rễ gừng bao gồm hợp chất : zingerone , gingerols, gingerdiols, gingerdiones,vàshogaols (Hình 2) Hình Cấu trúc hóa học số hợp chất cóhoạt tí nh từ thân rễ Zingiber officinale Các chất tương tự gingerol cóthể chuyển đổi thành shogaol, zingerone vàparadol Vìcác chất tương tự Gingerol khơng bền với nhiệt nên trải qua phản ứng khử nước thìtạo thành shogaol tương ứng, ổn định có tác dụng dược lýlớn so với chất tiền chất chúng vàđây nguyên nhân tạo vị cay nồng đặc trưng gừng khô Sự thay đổi hóa học xảy qtrì nh làm khôthân rễ nhiệt giúp bảo quản lâu dài 6-shogaol chuyển thành 6-paradol nhờ quátrì nh trao đổi chất vi khuẩn (sơ đồ 1) [4] Sơ đồ Qtrình chuyển hóa Gingerol vàShogaol Dựa vào thành phần cóhoạt tí nh gừng , nhiều nghiên cứu gừng có nhiều tác dụng việc điều trị bệnh, vai trò điều trị việc kiểm sốt bệnh thơng qua điều hịa hoạt động sinh học khác ( bảng 3) [8] Tinh dầu gừng Hợp chất Hoạt tí nh sinh học β-phellandrene, Điều chế chức camphene, linalool, tế bào lympho vàtế bào geranial, zingiberene, phản ứng miễn dịch β-sesquiphellandrene, α-bisabolene,αcurcumene, α-farnesene,α-muurolene Chiết xuất gừng Shogaol Chống viêm Chiết xuất gừng tươi Các hợp chất phenolic Chống virus đường hôhấp người virus hợp bào (HRSV) thân rễ gừng tổng số Polyphenol chiết xuất etanol Chống ung thư (chống ác tí nh khối u ác tính) Chiết xuất gừng Hợp chất phenolic Ngăn ngừa hoại tử viêm ruột Chiết xuất gừng 6-paradol; 6-shogaol; Chống viêm methyl 6-gingerol; 1dehydro-6-gingerol; 5-, 6-, 8-, và10- gingerol Tinh dầu gừng Tinh dầu gừng Monoterpenes; Kháng khuẩn Mycobacterium sesquiterpenes spp Tổng số polyphenol Vơhiệu hóa Caprine Alphaherpesvirus Chiết xuất gừng 6-shogaol Làm suy yếu bệnh thần kinh đái tháo đường Bảng Một số hợp chất cóhoạt tí nh sinh học vàcơng dụng chúng Ngoài phương pháp chiết xuất gừng khác thu hợp chất có hoạt tí nh khác (bảng 4) [8] Tí n 8ba 9bb 10ba hiệu (6-ginerol) (6-shogaol) (6-paradol) 2.86–2.66 (4H, m) 2.86 – 2.84 (4H, m) 2.86–2.63 (4H, m) H-4 2.53–2.48 (2H, m) 6.86 -6.78 (2H, m) 2.36 (2H, t, J = 7.4 Hz) H-5 4.05–3.99 (1H, m) H-6 1.24–1.49 (8H,m) H-1 H-2 1.58–1.51 (2H, m) 2.20 (2H, dq, 7.2, 1.6) 1.24(8H, m) H-7 1.44 (2H, m) H-8 1.32 -1.25 (4H, m) H-9 H-10 0.86 (3H, t, J=6.2 Hz) 0.89 (3H, t, J =6.8) 0.88 (3H, t, J = 6.2 Hz) H-2’ 6.66-6.60 (2H,m) 6.71 (1H, d, J =2Hz) 6.67 (1H, d, J = 1.8 Hz 6.68 (1H, dd, J =2, 8) 6.64 (1H, dd, J = 8.0, 1.8 H-6’ Hz) H-5’ 6.79(1H, d,J = 7.8 Hz) 6.09 (1H, dd, J =1.6, 6.80 (1H, d,J = 8.0 Hz) 16) H-7’ 3.83 (3H, s) 3.87 (3H, s) 3.85 (3H,s) Bảng 17 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR (CDCl3), (δ, ppm, J, Hz) hợp chất shogaol, paradol so với gingerol phân lập từ gừng (a 200MHz, b là400MHz) [18],[20] 29 8ba Tí n hiệu a 9bb 10bc 31.6 29.80 29.25 45.3 41.90 31.74 211.4 199.80 210.75 49.2 130.30 43.21 67.6 146.40 55.02 36.3 32.40 29.62 29.1 31.30 29.13 25.6 27.70 23.88 22.5 22.40 22.67 10 14.0 13.90 14.14 1’ 132.5 133.20 133.15 2’ 110.9 111.10 111.15 3’ 146.4 147.90 146.51 4’ 143.9 143.80 143.99 5’ 114.4 114.30 114.42 6’ 120.6 120.70 120.83 7’ 55.7 55.80 44.68 200MHz, b là400MHz, c là100MHz Bảng 18 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR (CDCl3), (δ, ppm, J, Hz) hợp chất 6-shogaol, paradol so với 6-gingerol [18],[20], [21] 3.1.3 Bàn luận liên quan hóa lập thể liên quan đến đặc điểm phổ NMR hợp chất gingerols Hình 15 6-gingerdiol vàcác hợp chất liên quan 30 Các tín hiệu 6-gingerdiol vàcác hợp chất liên quan thìhầu hết tí n hiệu phổ 1H-NMR và13C-NMR gần giống với tí n hiệu gingerols Cũng tương tự hợp chất Shogaols vàParadols vị tríC-3,5 cócác nhóm chức khác nên độ dịch chuyển tín hiệu vị trí khác so với gingerols Sự khác tín hiệu cộng hưởng phổ NMR dẫn xuất acetyl 11a và11b liên quan đến hóa lập thể vị trí3,5 xác định phân tí ch 1HNMR và13C-NMR sau chuyển đổi thành acetonides 12a và12b tương ứng Trong trường hợp 3R,5S-diol, người ta cho H-3 vàH-5 có hướng trục vàcác nhóm lớn C-3 vàC-5 chiếm hướng xích đạo, theo quan điểm ổn định hì nh dạng Trong phổ 1H-NMR 12a, tí n hiệu cho proton methylene (H-4) xuất riêng biệt dạng hai đôi-ba (doublets of triplets) 𝛿1.15 (J = 12.8, 11.6 Hz) và1,46 (J= 12.8, 2.1 Hz) , proton tương ứng 12b quan sát 2H đôi-ba (doublet of triplets) 𝛿 1,58 (J = 8.6, 5.8 Hz) Tí n hiệu 𝛿1.15 gán cho H4, 12a cho thấy ghép nối vị trítrục-trục so H-3 vàH-5 vàtí n hiệu protton H4 khác 𝛿 1.58 dịch chuyển xuống trường thấp hiệu ứng khử nhiễu thiết lập nối xích đạo-trục với H-3 vàH-5 Mặt khác, dịch chuyển hóa học tương tự proton methylene (H-4) phổ 1H-NMR 12b cóthể làkết cấu hì nh biến đổi nógây thay đổi hướng liên tục nhóm lớn C-3 C-5 Hơn nữa, tín hiệu carbons methyl carbons 12a phổ 13 C- NMR cóhai tín hiệu xa 20.0 và30.4ppm tí n hiệu carbons methyl 12b làở 24.9 và25.0 Sự dịch chuyển lên 20.0 ppm nhóm methyl hiệu ứng 𝛾(Hình 16) [22] Hình 16 Cấu trúc acetonides 12a và12b 31 Vị trí 1a 12a 12b 13a 2.61(ddd, 2.61(ddd, J=7,9,14Hz) J=7,10,14Hz) 2.70(ddd, 2.72(ddd, 2.67(ddd,J=5.5,9.2,14.0 2.70(ddd.J=5.5,9 J=6,10,14Hz) J=6,10,14Hz) Hz) 2, 14.0Hz) 1.72(dddd 1.74(dddd, l.64(dddd, 1.69(dddd,J=4.3,7 J=4,7,10,14 Hz) J=4,7,10,14 Hz) J=4.3,7.3, 8.5,13.4Hz) 3,9.8,14.0Hz) 1.78(dddd 1.84dddd(J=6,8, 1.80(dtd, 1.81(dtd, J=6,8,9,14 Hz) 10,14 Hz) J=5.5,8.5,13.4 Hz) J=5.5,8.6,14.0 Hz) 3.89(m) 3.98(m ) 3.77 (m) 3.76(m) 4a 1.50 (td J=10,14 Hz) 1.64(ddd,J=1,5, 1.15(td,J=11.6,12.8 Hz) 1.58 (td, J=5.8, 8.6 1b 2a 2b 2.58(td, J=7.9,14.0Hz) 13b 2, 14.0Hz) 6Hz) 4b 1.62( tdJ=3,14 Hz) 2.54(ddd,J=7.3,9 Hz) 1.64(ddd,J=1,5, 1.46(td,J=2.1,12.8 Hz) 6Hz) 3.84(m) 3.96(m) 3.77 (m) 3.76 (m) 1.4-1.5(m) 1.4-1.6 (m ) 1.36-1.50(m) 1.40-1.50(m) 7,8,9 1.29(m) 1.30 (m) 1.27 (m) 1.27 (m) 10 0.89( t,J=7.0Hz) 0.89(t,J=7.0Hz) 0.88 (t,J=7.0Hz) 0.89 (t,J=6.7Hz) 2’ 6.71(d,J=2Hz) 6.71(d,J=2Hz) 6.69 (d,J = 1.8Hz) 6.69 (d,J = 1.8Hz) 5’ 6.82(d,J=8Hz) 6.83(d,J=8Hz) 6.82 (d, J = 7.9 Hz) 6’ 6.68(dd,J=2,8Hz) 6.69(dd,J=2,8H) 6.67(dd,J=1.8,7.9Hz) 6.68 (brd,J=7.9 Hz) OMe 3.87 (s) 3.87(s) 3.87 (s) 3.87 (s) Me - - 1.42 (s) 1.35 (m) Bảng 19 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR (CDCl3), (δ, ppm, J, Hz) 12a,b và13a,b [22] 32 Tín hiệu 12a 12b 13a 13b 31.4 32.0 30.8 31.4 40.1 39.4 38.4 38.9 72.4 69.0 67.9 65.9 43.1 42.5 37.1 37.9 73.3 69.6 69.1 66.7 38.3 37.5 36.5 36.0 25.0 25.4 24.7 25.1 31.8 31.8 31.8 31.8 22.6 22.6 22.6 22.6 10 14.0 14.0 14.1 14.1 1’ 133.9 133.9 134.1 134.1 2’ 111.1 111.0 111.1 111.1 3’ 146.5 146.5 146.4 146.3 4’ 143.8 143.8 143.6 143.7 5’ 114.3 114.3 114.2 114.2 6’ 120.9 120.9 121.1 121.0 3’-OMe 55.9 55.9 55.9 55.8 Me - - 20.0 24 30.4 25.0 98.4 100.2 [OC(Me)2O] - - Bảng 20 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR (CDCl3), (δ, ppm, J, Hz) 12a,b và13a,b [22] 33 3.2 Hợp chất Diarylheptanoid gừng Hình 17 Một số cấu trúc hợp chất diaryheptanoid 3.2.1 Đặc điểm phổ 1H-NMR Dựa vào số liệu diaryheptanoid phân lập từ củ gừng cơng bố đưa số kết luận đặc điểm phổ 1H-NMR hợp chất diarypentanoid Từ tí n hiệu phổ proton 1H-NMR (3R,5S)-3,5-dihydroxy-l,7-bis(4-hydroxy-3methoxyphenyl)heptane (14b) cho thấy xuất tí n hiệu proton thơm vị tríthế 2,5,6 [δ 6.81(1H, d,J =2.0 Hz), 6,72(1H,d, J =8.0 Hz) và6.64 (1H,dd, J =8.0 , 2,0 Hz)] Tín hiệu proton methine hai vị trí3,5 liền kề với nhóm hydroxyl (δ 3,783,84, 2H, m) vàba tín hiệu proton carbon methylene tương ứng với bảy carbon chuỗi heptane Hình 18 Cấu trúc hợp chất 14b 34 Tuy nhiên, đặc điểm lúc xuất đầy đủ Tuỳ theo đặc điểm cấu trúc cụ thể hợp chất màcác tí n hiệu xuất đầy đủ khơng Dữ liệu tín hiệu cộng hưởng phổ 1H-NMR hợp chất diaryheptanoids trình bày Bảng 21 Vị trí 14b la, 7a 2.57 (td,J=8.0,14.0Hz) 14a 15a 2.57 ddd (J=7.0, 7.0, 2.80 (t, J=6.9) 14.0) lb, 7b 7b 2.68 (td,J=8.0,14.0) 2.69 ddd (J=6.0, 9.0, 14.0) 2.80 (t, J=6.9) 2a, 6a 1.71 (q,J=8.0) 1.72 (m) 2.69 (t, J=6.3) 2b, 6b 1.71 (q,J=8.0) 1.72 (m) 2.69 (t, J=6.3) 3.78-3.84 (m) 3.90 (m) 5.26 quint (6.6) 4a 1.52 (td,J=9.0, 14.0) 1.58 (t,J=6.0) 2.56 (dd,J=16.5,6.9) 4b 1.65 (td, J=3.0, 14.0) 1.58( t,J=6.0) 2.68 (dd16.8,6.3,) 2', 2" 6.81 (d,J=2.0) 6.81( d,J=2.0) 6.66 (s) 5',5" 6.72 (d,J=8.0) 6.72 (d, J=8.0) 6.82(d,J=7.8) 6', 6" 6.64 (dd,J=2.0, 8.0) 6.64 (dd ,J=2.0, 8.0) 6.64 (d,J=7.8) OMe 3.86 (s) 3.82 (s) 3.85 (s) Bảng 21 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR (CDCl3), 400MHz, (δ, ppm, J, Hz) số hợp chất diaryhepanoid phân lập từ gừng [23],[24] 35 3.2.2 Đặc điểm phổ 13C-NMR Trên phổ 13C-NMR hợp chất (14b) xuất mười tí n hiệu carbon bao gồm sáu tí n hiệu thơm (δ 134.74, 112.82, 148.12, 145.39, 115.78,121.47), tí n hiệu carbon methine oxy hóa (δ 71.66) vàba tín hiệu metylen (δ 31.98, 41.13, 44.37) Dựa vào đặc điểm tí n hiệu cộng hưởng (14b) làm sở để tí n hiệu cộng hưởng số chất tương tự Vị trí 14b 14a 15a 31.98 32.40 31.3 41.13 41.02 29.3 45.2 36.0 71.66 68.40 206.9 70.0 44 37 44.88 47.4 1', 1" 134.74 134.86 132.8 2', 2" 112.82 112.86 111.1 3', 3" 148.12 148.12 146.4 4', 4" 145.39 145.39 143.9 5',5" 115.78 115.58 114.3 6', 6" 121.47 121.50 120.8 OMe 56.16 56.19 55.9 Bảng 22 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 12H-NMR (CDCl3), 100MHz, (δ, ppm, J, Hz) số hợp chất diaryhepanoid phân lập từ gừng [23],[24] 36 3.2.3 Bàn luận liên quan hóa lập thể liên quan đến đặc điểm phổ NMR hợp chất diaryhepanoid Hình 20 Cấu trúc hóa học hợp chất 14a và14b Các tương quan HMBC (14a) từ H-1/H-7 (δH 2.57, 2.69) đến C-2’ (δC 112.86), C-6 /C-6’ (δC 121,50), vị trí đề xuất C-3/C-5 (δC 68.4) vị trícủa nhóm 3,4dihydroxyphenyl C-1 vàC-7, hai nhóm hydroxy C-3 vàC-5 tạo thành cấu trúc đối xứng Độ dịch chuyển carbon C-3 vàC-5 (14a) phổ 13C-NMR (δC-3,C-5 = 68,4) có cấu hình tương đối (3α,5β) phù hợp với tài liệu có cấu hình tương đối [(3α,5β)δC-3,C-5=68,8] vàđộ dịch chuyển hóa học carbon C-3,C-5 (14b) có cấu hình tương đối (3β,5β) có tín hiệu (δC-3,C-5 = 71.7) phù hợp với cấu hình tương đối tài liệu kham thảo [δ(3β,5β) C-3,C- 5=71,0 ] [22],[23] Hình 21 Cấu trúc hóa học hợp chất 16b và17b Các tí n hiệu cộng hưởng phổ 1H-NMR và13C-NMR hợp chất 16b và17b có đặc điểm tín hiệu cộng hưởng phân tích bên Nhưng có khác cấu trúc hợp chất cụ thể thìsẽ cómột số đặc trưng tín hiệu khác Tuy nhiên cósự khác lập thể ảnh hưởng đến cộng hưởng tí n hiệu phổ, dựa vào thông tin bảng 23 quan sát thấy tí n hiệu H-1 nằm trục xuất 4.22ppm hợp chất 16b trục ghép với hai proton methylene (H-2) với số ghép là10.0Hz và2Hz tí n hiệu quy 3.82 ppm quy kết 37 cho H-3 điều cho thấy nhóm -OH gắn vào C-3 vị tríxích đạo, dựa số ghép H-3 (J = 4, 4, 10 và10 Hz) So với hợp chất 16b thìhợp chất 17b có tí n hiệu proton H-1 dịch chuyển xuống vùng trường thấp (0.47ppm), H-5 (0.49ppm) vàproton H-3 (0.4ppm) phùhợp với vị trítrục nhóm -OH Bên cạnh cộng hưởng H-3 xuất δ 4.22 (dddd) với số ghép riêng lẻ là3 Hz vàcó số ghép nhỏ số ghép 16b cho thấy H-3 17b định hướng theo phương xích đạo Cịn phổ 13C-NMR khác biệt 16b và17b tín hiệu tương ứng với C-1, C-5 17b cósự dịch chuyển lên trường cao so với 16b C-1 (0.9 ppm) và5 (0.5 ppm) gây hiệu ứng 𝛾 bảng 24 [25] Vị trí 16b 17b 4.22(dd,J=2,10Hz) 4.69(dd,J=2,12Hz) 2ax 1.35(ddd,J=10, 10, Hz) 1.63(ddd,J=3,12,12 Hz) 2eq 2.10(dddd, J=2, 2,4,12 Hz) 1.84 (dddd, J=2, 2,3,12 Hz) 3.82(dddd,J=4,4,10,10 Hz) 4.22(dddd,J=3,3,3,3Hz) 4ax 1.21(ddd,J=10,10,12 Hz) 1.50(ddd,J=3,11,4 Hz) 4eq 1.94(dddd, J=2,2,4,12 Hz) 1.69(dddd, J=2,2,3,14 Hz) 3.41(dddd,J=2,4,8,10 Hz) 3.90(dddd,J=2,4,9,11 Hz) 1.74(dddd,J=4,8,9,14 Hz) 1.66(m) 1.85(dddd,J=6,8,9,14 Hz) 1.78 (dddd,J=5,9,9,14 Hz) 2.63(ddd,J=8,9,14 Hz) 2.63(ddd,J=9,9,14 Hz) 2.70(ddd,J=6,9,14 Hz) 2.69 (ddd,J=5,9,14 Hz) 2’ 6.58(d, J=2 Hz) 6.57(d, J=2 Hz) 6’ 6.56(d, J=2 Hz) 6.54(d, J=2 Hz) 2’’ 6.80(d, J=2 Hz) 6.80(d, J=2 Hz) 5’’ 6.71(d, J=8 Hz) 6.71(d, J=8 Hz) 6’’ 6.64(dd, J=2,8 Hz) 6.64(dd, J=2,8 Hz) Bảng 23 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR [(CD3)2CO], 400MHz, (δ, ppm, J, Hz) hợp chất 16b và17b 38 Vị trí 16b 17b 78.2 77.3 44.5 42.8 68.4 68.5 42.1 40.9 75.4 74.9 39.0 37.7 32.0 31.3 1’ 135.1 133.3 2’ 107.4 102.9 3’ 146.0 146.9 4’ 133.7 133.8 5’ 148.6 146.9 6’ 102.1 102.9 1’’ 134.6 134.1 2’’ 112.9 111.0 3’’ 148.1 146.3 4’’ 145.4 143.6 5’’ 115.5 114.1 6’’ 121.5 121.0 Bảng 23 Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR [(CD3)2CO], 100MHz, (δ, ppm, J, Hz) hợp chất 16b và17b 39 MỤC LỤC [1] Banerjee S, Mullick HI, Banerjee J Ghosh A, “ Zingiber officinale: a natural gold,” International journal of pharma and bio sciences, vol.2, pp.283–294, 2011 [2] Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Chung, Bùi Xuân Chương, Nguyễn Thượng Dong, Đỗ Trung Đảm, Phạm Văn Hiển, Vũ Ngọc Lộ, Phạm Duy Mai, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Như, Nguyễn Tập, Trần Toàn, “Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam,” NXB Khoa học vàKỹ thuật, HàNội, tập 1, tr.877-882, 2004 [3] Subash kumar Gupta, Anand Sharma, “ Medicinal properties of Zingiber officinale Roscoe - A Review,” IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences, vol.9, no.5, Sep -Oct., pp.124-129, 2014 [4] Rẳl Arcusa, Débora Villo, Javier Marhuenda, Miguel Cano, Begoña Cerdàand Pilar Zafrilla, “Potential Role of Ginger (Zingiber officinale Roscoe) in the Prevention of Neurodegenerative Diseases,” Frontiers in Nutrition, vol.9, Mar., pp.1-14, 2022 [5] Qian-Qian Mao, Xiao-Yu Xu,1 Shi-Yu Cao, Ren-You Gan, Harold Corke, Trust Beta, and Hua-Bin Li1, “Bioactive Compounds and Bioactivities of Ginger (Zingiber officinale Roscoe),” Foods, vol.8, no.6, Jun., pp.185., 2019 [6] Li, Y., Hong, Y., Han, Y., Wang, Y., Xia, L., “Chemical characterization and antioxidant activities comparison in fresh, dried, stir-frying and carbonized ginger,” Journal of Chromatography B, vol.1011, pp.223–232, 2016 [7] Chen, H., Fu, J., Chen, H., Hu, Y., Soroka, D N., Prigge, J R., … Sang, “Ginger Compound [6]-Shogaol and Its Cysteine-Conjugated Metabolite (M2) Activate Nrf2 in Colon Epithelial Cells in Vitro and in Vivo,” Chemical Research in Toxicology, vol.27, no.9, pp.1575–1585, 2014 [8] Saira Tanweer, Tariq Mehmood, Saadia Zainab, Zulfiqar Ahmad & Aamir Shehzad Clinical Phytoscience, “Comparison and HPLC quantification of antioxidant profiling of ginger rhizome, leaves and flower extracts,” Clinical Phytoscience 6, , vol.6, no.12, Feb., pp.1-12, 2020 [9] Naveed Ahmed, Mohmed Isaqali Karobari, Anam Yousaf, Roshan Noor Mohamed, Sohaib Arshad , Syed Nahid Basheer , Syed Wali Peeran , Tahir Yusuf Noorani , Ali A 40 Assiry , Abdulaziz S Alharbi , Chan Yean Yean, “The Antimicrobial Efficacy Against Selective Oral Microbes, Antioxidant Activity and Preliminary Phytochemical Screening of Zingiber officinale,” Infect Drug Resist, vol.15, May., pp.2773-2785, 2022 [10] Emad A Shalaby, Sanaa M M Shanab, Rehab M Hafez, Abeer E El-Ansary Home, “Chemical constituents and biological activities of different extracts from ginger plant (Zingiber officinale,” Chemical and Biological Technologies in Agriculture, vol.10, no.14, Feb., pp.1-12, 2023 [11] Chakotiya, A S., Tanwar, A., Narula, A., & Sharma, R K., “Zingiber officinale : Its antibacterial activity on Pseudomonas aeruginosa and mode of action evaluated by flow cytometry Microbial Pathogenesis, 107, 254–260 doi:10.1016/j.micpath.2017.03.029 10.1016/j.m Chakotiya A.S., Tanwar A., Narula A., Sharma R.K Zingiber officinale: Its antibacterial activity on Pseudomonas aeruginosa and mode of action evaluated by flow cytometry,” Microb.Pathogenesis, vol.107, Jun., pp.254–260, 2017 [12] Silvia Del Carmen Beristain-Bauza, Paola Hernández-Carranza,Teresa Soledad Cid-Pérez, Rẳl Ávila-Sosa, Irving Israel Ruiz-López, Carlos Enrique Ochoa-Velasco, “Antimicrobial Activity of Ginger (Zingiber Officinale) and Its Application in Food Products,” Food Reviews International, vol.35, no.5, Feb., pp.407-426, 2019 [13] Temesgen Laelago Ersedo, Tilahun A Teka, Sirawdink Fikreyesus Forsido, Engida Dessalegn, Janet Adeyinka Adebo, Metekia Tamiru, Tess Astatkie, “Food flavor enhancement, preservation, and bio-functionality of ginger (Zingiber officinale): a review,” International Journal of Food Properties, vol.26, no.1, Feb., pp 928-951, 2023 [14] R Offei-Oknye1, J Patterson1, L T Walker2, Martha Verghese1,2, “Processing Effects on Phytochemical Content and Antioxidative Potential of Ginger Zingiber Officale,” Food and Nutrition Sciences, vol.6,, no.5, April., pp.445-45, 2015 [15] Al-Sanea, M M., Abelyan, N., Abdelgawad, M A., Musa, A., Ghoneim, M M., Al-Warhi, T., … Youssif, K., “A Strawberry and Ginger Silver Nanoparticles as Potential Inhibitors for SARS-CoV-2 Assisted by In Silico Modeling and Metabolic Profiling Antibiotics,” vol.10, no.7, July., pp.824., 2021 41 [16] Sok Cheon Pak, Ron Campbell, Arumugam Manoharan, “Polyphenol-Rich Ginger (Zingiber officinale) for Iron Deficiency Anaemia and Other Clinical Entities Associated with Altered Iron Metabolism,” Molecules, vol.27, no.19, Sept., pp.6417., 2022 [17] Zhilin Gan, Zheng Liang, Xiaosong Chen, Xin Wen, Yuxiao Wang, Mo Li, Yuanying Ni, “Separation and preparation of 6-gingerol from molecular distillation residue of Yunnan ginger rhizomes by high-speed counter-current chromatography and the antioxidant activity of ginger oils in vitro,” Journal of Chromatography B, vol.1011, Feb., pp.99–107, 2016 [18] Hung-Cheng Shih, Ching-Yuh Chern, Ping-Chung Kuo, You-Cheng Wu, Yu-Yi Chan,Yu-Ren Liao, Che-Ming Teng and Tian-Shung Wu, “Synthesis of Analogues of Gingerol and Shogaol, the Active Pungent Principles from the Rhizomes of Zingiber officinale and Evaluation of Their Anti-Platelet Aggregation Effects,” International Journal of Molecular Sciences, vol.15, no.13, Mar., pp.3926-39511, 2014 [18] Hyunsuk Choi, So-Young Ham, Eunji Cha, Yujin Shin, Han-Shin Kim, Jeong Kyu Bang, Sang-Hyun Son, Hee-Deung Park, and Youngjoo Byun, “ Structure-Activity Relationships of 6- and 8-Gingerol Analogs as Anti-Biofilm Agents,” Journal of Medicinal Chemistry, vol.60, no.23, Dec., pp.9821-9837, 2017 [19] I Rahath Kubra, L Jagan Mohan Rao, “An Impression on Current Developments in the Technology, Chemistry, and Biological Activities of Ginger (Zingiber officinale Roscoe),” Critical Reviews in Food Science and Nutrition, vol.52, no.8, pp.651-688, 2012 [20] Ghayth RIGANE, Sami MNIFc and Ridha BEN SALEMa, “One step purification of 6-shogaol from zingiber officinale rosco, a phenolic compound having a high effectiveness against bacterial strains,” Revue Roumaine de Chimie, vol.63, no.1, Feb., pp.5-10, 2018 [21] Xiang Shi, TianTian Xia, Brooke E McKamey, Xian Wu, Yue Sun, Weifeng Zhou, and Guangyan Zhang, “Concise and Efficient Synthesis of [6]-Paradol,” Organic Process Research & Development, vol.25, no.6, May., pp.1360-1365, 2021 42 [22] Hiroe Kikuzaki,Saiu-Mei Tsai,Nobuji Nakatani, “Gingerdiol related compounds from the rhizomes of Zingiber officinale,” Phytochemistry, vol.31, no.5, May., pp.1783–1786, 1992 [23] Jianping Ma, Xiaoling Jin, Li Yang, Zhong-Li Liu Ma, “Diarylheptanoids from the rhizomes of Zingiber officinale,” Phytochemistry, vol.65, no.8, Dec., pp.1137-1143, 2004 [24] Hiroe Kikuzaki, Masayo Kobayashi, Nobuji Nakatani, “Diarylheptanoids from rhizomes of Zingiber officinale,” Phytochemistry, vol.30, no.11, Apr., pp.3647-3651, 1991 [25] Hiroe Kikuzaki, Nobuji Nakatani, “ Cylic Diaryhepanoids from rhizomes of Zingiber officinal,” Phytochemistry, vol.43, no.1, Dec., pp.273-277, 1995 43