Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây bon bo (alpinia blepharocalyx k schum) và cây cát sâm (millettia speciosa champ ) ở việt nam

ÁMF BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ HƢỜNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY BON BO (Alpinia blepharocalyx K Schum) VÀ CÂY CÁT SÂM (Millettia speciosa Champ) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Vinh - 2022 Luận án tiến sĩ Hóa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Tất số liệu, kết thu đƣợc nêu luận án trung thực chƣa đƣợc tác giả khác công bố cơng trình Vinh, ngày tháng năm 2022 Ký tên Nguyễn Thị Hƣờng i Luận án tiến sĩ Hóa học LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến GS TS Trần Đình Thắng, PGS TS Ngơ Xn Lƣơng ngƣời thầy giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất, giúp bƣớc q trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Đức Giang, PGS TS Nguyễn Hoa Du, TS Lê Xuân Đức, Trƣờng Đại học Vinh, tạo điều kiện thuận lợi, động viên tơi q trình làm luận án Tơi bày tỏ lịng biết ơn TS Nguyễn Quốc Bình, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp thu mẫu định danh Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Vinh, Phịng Đào tạo Sau đại học tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tơi xin cám ơn Trƣờng Đại học Hồng Đức - Thanh Hóa, đồng nghiệp, học viên cao học, sinh viên, gia đình ngƣời thân động viên giúp đỡ hoàn thành luận án Vinh, ngày tháng năm 2022 Nguyễn Thị Hƣờng ii Luận án tiến sĩ Hóa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC iii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1-TỔNGQUAN .3 1.1 Cây Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) .3 1.1.1 Đặc điểm thực vật Bon bo (Alpinia blepharocalyx) 1.1.2 Thành phần hoá học Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) 1.1.2.1 Các hợp chất terpenoid .4 1.1.2.2 Các hợp chất phenolic thuộc nhóm diarylheptanoid 1.1.2.3 Các flavonoid hợp chất phenolic khác .10 1.1.3 Hoạt tính sinh học Bon bo 12 1.2 Cây Cát sâm (Millettia speciosa Champ) .13 1.2.1 Đặc điểm thực vật (Millettia speciosa) .13 1.2.2 Thành phần hóa học Cát sâm 14 1.2.2.1 Các alkaloid .15 1.2.2.2 Flavonoid polyphenol 15 1.2.2.3 Coumarin lignan 17 1.2.2.4 Terpenoid steroid 17 1.2.2.5 Acid hữu .20 1.2.2.6 Rotenoid 21 1.2.3 Hoạt tính sinh học Cát sâm 22 CHƢƠNG 2- PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 27 2.1 Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 27 2.1.2 Phƣơng pháp xử lý mẫu thực vật phƣơng pháp chiết .28 2.1.3 Các phƣơng pháp phân lập 28 2.1.4 Các phƣơng pháp phổ xác định cấu trúc hợp chất 28 2.2 Thiết bị, dụng cụ hoá chất .28 2.2.1 Dụng cụ, thiết bị 28 2.2.2 Hoá chất .29 2.3 Nghiên cứu phân lập hợp chất từ hạt Bon bo (A blepharocalyx ) 29 2.3.1 Chiết, phân lập hợp chất từ hạt Bon bo 29 iii Luận án tiến sĩ Hóa học 2.3.2 Dữ kiện phổ chất phân lập từ hạt Bon bo (A blepharocalyx) 30 2.3.2.1 Hợp chất AS1 - Flavokawain A 30 2.3.2.2 Hợp chất AS2 - 2', 6'-dihydroxy-4'-methoxychalcone 30 2.3.2.3 Hợp chất AS3 - Nevadensin 31 2.3.2.4 Hợp chất AS4 - Apigenin 31 2.3.2.5 Hợp chất AS5 - Apigetrin 31 2.3.2.6 Hợp chất AS6 - Luteoloside .31 2.3.2.7 Hợp chất AS7 - Rutin .32 2.3.2.8 Hợp chất AS8 - Polydatin 32 2.3.2.9 Hợp chất AS9 - Luteolin-4’-yl O-β-D-glucopyranoside 32 2.4 Nghiên cứu phân lập hợp chất từ rễ Bon bo (A blepharocalyx ) 34 2.4.1 Chiết, phân lập hợp chất từ rễ Bon bo 34 2.4.2 Một số kiện phổ chất hữu đƣợc phân lập từ rễ Bon bo 35 2.4.2.1 Hợp chất AR1 - 4-hydroxy-2-methoxy-phenyl 1-O-β-D-[3''-O-(4'-hydroxy-3' – methoxy-benzoyl)]-glucopyranoside .35 2.4.2.2 Hợp chất AR2 - Desmethoxyyangonin .35 2.4.2.3 Hợp chất AR3 - Resveratrol .35 2.4.2.4 Hợp chất AR4- Zerumbone 6,01 ppm (1H, d, J =12,5 Hz) .36 2.4.2.5 Hợp chất AR5 - Bisdemethoxycurcumin 36 2.4.2.6 Hợp chất AR6 - Demethoxycurcumin .36 2.4.2.7 Hợp chất AR7 – Quercetin .36 2.5 Nghiên cứu phân lập hợp chất từ rễ Cát sâm (Millettia speciosa) 38 2.5.1 Chiết, phân lập hợp chất từ rễ Cát sâm 38 2.5.2 Dữ kiện phổ chất từ rễ Cát sâm 39 2.5.2.1 Hợp chất MS1 - Friedelin .39 2.5.2.2 Hợp chất MS2 - -Sitosterol 40 2.5.2.3 Hợp chất MS3 - Ursolic acid 40 2.5.2.4 Hợp chất MS4 - Rotundic acid .41 2.5.2.5 Hợp chất MS5 - Uvaol 41 2.5.2.6 Hợp chất MS6 - Pterocarpin 41 2.5.2.7 Hợp chất MS7 - Pedunculoside .42 2.5.2.8 Hợp chất MS8 - 3-acetyl morolic acid 42 iv Luận án tiến sĩ Hóa học 2.5.2.9 Hợp chất MS9 - Syringin (sinapyl alcohol 4-yl O-β-D-glucopyranoside) 42 2.5.2.10 Hợp chất MS10 - Daidzin (daidzein-7-yl O--D-glucopyranoside) 43 2.5.2.11 Hợp chất MS11 - Rutin 43 2.5.2.12 Hợp chất MS12 - Gypenoside XVII .43 2.5.2.13 Hợp chất MS13 - Betulinic acid 44 2.5.2.14 Hợp chất MS14 - Daucosterol .45 2.6 Phƣơng pháp thử hoạt tính sinh học .49 2.6.1 Thử hoạt tính ức chế sản sinh NO in vitro hợp chất phân lập đƣợc 49 2.6.2 Thử nghiệm sinh học in vitro ức chế enzyme α-glucosidase ức chế enzyme acetylcholinesterase 49 2.6.3 Nghiên cứu docking phân tử để chống ức chế α-glucosidase .50 2.6.4 Phân tích thống kê .51 CHƢƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 3.1 Hạt Bon bo (Alpinia blepharocalyx) 52 3.1.1 Phân lập hợp chất 52 3.1.2 Xác định cấu trúc hợp chất phân lập từ hạt Bon bo 52 3.1.2.1 Hợp chất AS1 - Flavokawain A .52 3.1.2.2 Hợp chất AS2 - 2',6'-dihydroxy-4'-methoxychalcone 54 3.1.2.3 Hợp chất AS3 - Nevadensin 55 3.1.2.4 Hợp chất AS4 - Apigenin 56 3.1.2.5 Hợp chất AS5 - Apigetrin 58 3.1.2.6 Hợp chất AS6 - Luteoloside 59 3.1.2.7 Hợp chất AS7 – Rutin (Xem MS11) 61 3.1.2.8 Hợp chất AS8 - Polydatin 61 3.1.2.9 Hợp chất AS9 - Luteolin- 4’-yl O-β-glucopyranoside 62 3.2 Thân rễ Bon bo (Alpinia blepharocalyx) 64 3.2.1 Các hợp chất đƣợc phân lập từ thân rễ Bon bo 64 3.2.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất đƣợc phân lập từ thân rễ Bon bo 64 3.2.2.1 Hợp chất AR1- 4-hydroxy-2-methoxy-phenyl 1-O-D-[3''-O-(4'-hydroxy-3'-methoxybenzoyl)]-glucopyranoside 64 3.2.2.2 Hợp chất AR2 - Desmethoxyyangonin .66 3.2.2.3 Hợp chất AR3 - Resveratrol .66 3.2.2.4 Hợp chất AR4 - Zerumbone 67 3.2.2.5 Hợp chất AR5- Bisdemethoxycurcumin 68 v Luận án tiến sĩ Hóa học 3.2.2.6 Hợp chất AR6 - Demethoxycurcumin 70 3.2.2.7 Hợp chất AR7 - Quercetin .71 3.3 Nghiên cứu phân lập hợp chất từ rễ Cát sâm (Millettia speciosa) 72 3.3.1 Phân lập hợp chất từ rễ Cát sâm .72 3.3.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất từ Rễ Cát sâm 73 3.3.2.1 Hợp chất MS1 - Friedelin 73 3.3.2.2 Hợp chất MS2 - -Sitosterol 74 3.3.2.3 Hợp chất MS3 - Ursolic acid (lần phân lập đƣợc từ Cát sâm) 76 3.3.2.4 Hợp chất MS4 - Rotundic acid 77 3.3.2.5 Hợp chất MS5 – Uvaol (lần đƣợc phân lập từ Cát sâm) .79 3.3.2.6 Hợp chất MS6 - Pterocarpin (lần phân lập đƣợc từ Cát sâm) 81 3.3.2.7 Hợp chất MS7 - Pedunculoside .83 3.3.2.8 Hợp chất MS8 - 3-acetyl morolic acid 85 3.3.2.9 Hợp chất MS9 - Syringin (sinapyl alcohol 4-O-glucoside) .86 3.3.2.10 Hợp chất MS10 - Daidzin (daidzein-7-yl O--D-glucopyranoside) .88 3.3.2.11 Hợp chất MS11 - Rutin 89 3.3.2.12 Hợp chất MS12 - Gypenoside XVII (lần phân lập đƣợc từ Cát sâm) 90 3.3.2.13 Hợp chất MS13 - Betulinic acid 93 3.3.2.14 Hợp chất MS14 - Daucosterol .94 3.4 Thử hoạt tính sinh học 97 3.4.1 Hoạt tính sinh học hợp chất phân lập từ rễ Alpinia blepharocalyx K Schum.97 3.4.2 Hoạt tính sinh học hợp chất phân lập từ Millettia speciosa 97 3.4.2.1 Ức chế sản sinh NO 97 3.4.2.2 Ức chế enzyme α-glucosidase 99 3.4.2.3 Ức chế enzyme acetylcholinesterase 101 3.4.3 Nghiên cứu docking phân tử khả ức chế enzyme α-glucosidase .101 3.4.4 Thảo luận 105 CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƢỢC TỪ HẠT CÂY BON BO 108 CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƢỢC TỪ THÂN RỄ CÂY BON BO 109 CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƢỢC TỪ THÂN RỄ CÂY CÁT SÂM 110 KẾT LUẬN 112 DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 PHỤ LỤC PL-1 vi Luận án tiến sĩ Hóa học MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Theo tài liệu đƣợc công bố, Việt Nam xếp thứ 16 25 quốc gia có tính đa dạng sinh học cao giới Đặc biệt, hợp chất có nguồn gốc từ tự nhiên đóng vai trị quan trọng sống hàng ngày ngƣời, nguồn dƣợc liệu hữu ích để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp thực phẩm, hƣơng liệu, mỹ phẩm Trong năm gần đây, có nhiều thuốc quý y học cổ truyền đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm nghiên cứu lâm sàng để điều trị ung thƣ, qua hàng loạt dƣợc chất đƣợc phát hiện, có nhiều chất có triển vọng lớn trở thành chất dẫn đƣờng Ngồi ra, hợp chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên đƣợc sử dụng trực tiếp y học, nhiều hợp chất khác đƣợc sử dụng nhƣ đƣờng chất lƣợng đại phân tử trình tổng hợp bán tổng hợp thuốc Cây Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum.) thuộc chi Riềng (Alpinia - họ Gừng (Zingiberaceae) đƣợc sử dụng dân gian làm thuốc chữa loại bệnh nhƣ thấp khớp, đau lƣng, đau tức ngực, đau dày [26],[ [98] Từ phận khác chi riềng ngƣời ta thu đƣợc tinh dầu, phân lập đƣợc nhiều hợp chất thuộc lớp nhƣ flavonoid, tecpenoid, diarylheptanoid, … [43],[75],[84],[104] Cây Cát sâm (Millettia speciosa Champ) có tên khác nhƣ Sâm nam, Sâm sắn,… thuộc chi Millettia, họ Đậu (Fabaceae) Cát sâm loài thuốc quý, theo nghiên cứu nƣớc, củ Cát sâm (Millettia speciosa Champ) có tác dụng nhƣ bồi bổ, tăng cƣờng sức khỏe, [3],[131], bảo vệ gan [100], điều trị thiếu máu [130], giảm đau nhức xƣơng khớp [3],[130], giảm ho, cảm sốt [3] Đặc biệt củ Cát sâm (Millettia speciosa Champ) có tác dụng chống mệt mỏi đáng kể, nguyên liệu tiềm để sản xuất thực phẩm chức [131] Millettia speciosa có chứa nhiều hoạt chất nhƣ alkaloid, terpenoid, phenolic, saccharide có tác dụng bảo vệ gan, ngăn ngừa ho, chống hen suyễn, tăng cƣờng khả miễn dịch [28],[38],[85] Ngoài số chất có Millettia speciosa cịn thể hoạt tính kháng viêm, chống oxi hóa, chống huyết khối, kháng u [19],[123],[127] Vì vậy, việc nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) Cát sâm (Millettia speciosa Champ) Việt Luận án tiến sĩ Hóa học Nam có ý nghĩa lớn, góp phần quan trọng việc tìm hiểu nguồn tài nguyên thiên nhiên bảo tồn phát triển cho nguồn dƣợc liệu thiên nhiên nƣớc ta Đó lý mà tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) Cát sâm (Millettia speciosa Champ) Việt Nam” Mục tiêu nghiên cứu luận án - Sử dụng dung mơi thích hợp để chiết chọn lọc, thu đƣợc hỗn hợp hợp chất từ thân rễ, hạt Bon bo (Alpinia blepharocalyx) từ thân rễ Cát sâm (Millettia speciosa Champ) - Phân lập xác định cấu trúc số hợp chất hạt, thân rễ Bon bo (Alpinia blepharocalyx) thân rễ Cát sâm (Millettia speciosa Champ) - Thử hoạt tính sinh học số hợp chất phân lập đƣợc Những đóng góp luận án Kết nghiên cứu thành phần hố học hoạt tính sinh học hạt, rễ Bon bo (A blepharocalyx) rễ Cát sâm (Millettia speciosa), cho số đóng góp nhƣ sau: - Ursolic acid (MS3), uvaol (MS5), Pterocarpin (MS6) gypenoside XVII (MS12) chất lần phân lập đƣợc từ loài Cát sâm - Thử hoạt tính sinh học hợp chất AR1 –AR6 phân lập từ rễ Bon bo cho thấy chúng có khả kháng viêm Đây lần thử khả kháng viêm hợp chất loài Bon bo - Lần nghiên cứu docking phân tử khả ức chế enzyme αglucosidase hợp chất phân lập đƣợc từ loài Cát sâm Kết nghiên cứu cho thấy MS3, MS5 MS11 có khả docking tốt MS7 Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 126 trang với 38 bảng số liệu, 17 hình sơ đồ với 135 tài liệu tham khảo Phần mở đầu 02 trang, kết luận 02 trang Nội dung luận án đƣợc chia làm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan (24 trang); Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm (25 trang); Chƣơng 3: Kết thảo luận (60 trang) Luận án có 01 trang danh mục cơng trình cơng bố, 12 trang tài liệu tham khảo Ngồi cịn có phần phụ lục gồm 208 phổ số hợp chất chọn lọc Luận án tiến sĩ Hóa học CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cây Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) 1.1.1 Đặc điểm thực vật Bon bo (Alpinia blepharocalyx) Cây Bon bo (Alpinia blepharocalyx K Schum) thuộc chi riềng, chi riềng (Alpinia) có 230 loài, số chi quan trọng thuộc họ gừng (Zingiberaceae) Các loài thuộc chi Alpinia có chứa hợp chất có hoạt tính hoạt tính dƣợc lý đa dạng [64], hầu hết loài cho tinh dầu với giá trị sử dụng nhƣ làm thuốc, làm gia vị, làm hƣơng liệu… Theo Đông y, riềng có tác dụng trị tiêu chảy, chống đau co thắt dày, trị nôn mửa, ợ hơi, trị lang ben… Các lồi thuộc chi riềng có đặc điểm chung thảo Thông thƣờng thân giả cao khoảng từ – 3m Cây có nhiều lá, phiến hình thn hình mác Cụm hoa nằm thân có Cụm hoa hình chùy, non đƣợc bao đến bẹ, bắc hình thìa Chủ yếu nang có hính cầu, có hình bầu dục rộng có hình thoi (trừ Alpinia oxymitra) [17] Cây Bon bo loài đa tác dụng, theo kinh nghiệm đồng bào dân tộc Thái hạt Bon bo đƣợc sử dụng làm thuốc chữa bệnh (thấp khớp, đau lƣng, đau dày); non đƣợc sử dụng chế biến ăn Cây Bon bo cịn đƣợc gọi Bo bo, Mạc cà, Cọ cà, Sẹ tía, Sa nhân tím lồi hoang dã tự nhiên mọc vùng núi, phát triển tốt dƣới tán rừng tự nhiên Lồi có đặc điểm thực vật nhƣ sau: Cây Bon bo cao khoảng 1,5 - 2,5 m; phiến cỡ 35 - 60 x – 15 cm; cuống dài 0,8 - cm; lƣỡi dài - mm Kích thƣớc hạt Bon bo khoảng x 2,5 cm; vỏ có lơng; cụm hoa dạng chùm, dài 17 - 20cm; nhị dài đến 2,5mm; bầu hình bầu dục, dài tới mm [2] Bon bo thƣờng mọc khe suối hay sƣờn núi ẩm, độ cao 100 – 1600 m, thƣờng hoa vào tháng - 6, có vào tháng - 12 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 25.10: Phổ HMBC chất gypenoside XVII – (MS12) Phụ lục 25.11: Phổ HMBC chất gypenoside XVII – (MS12) PL - 94 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 25.12: Phổ HMBC chất gypenoside XVII – (MS12) Phụ lục 25.13: Phổ HMBC chất gypenoside XVII – (MS12) PL - 95 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 25.14: Phổ HMBC chất gypenoside XVII – (MS12) Phụ lục 25.15: Phổ HSQC chất gypenoside XVII – (MS12) PL - 96 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 25.16: Phổ HSQC chất gypenoside XVII – (MS12) Phụ lục 25.17: Phổ HSQC chất gypenoside XVII – (MS12) PL - 97 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 25.18: Phổ HSQC chất gypenoside XVII – (MS12) 26, Phụ lục hợp chất betulinic acid - (MS13) Phụ lục 26.1: Phổ 1H-NMR chất betulinic acid - (MS13) PL - 98 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 26.2: Phổ 1H-NMR chất betulinic acid - (MS13) Phụ lục 26.3: Phổ 1H-NMR chất betulinic acid - (MS13) PL - 99 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 26.4: Phổ 13C-NMR chất betulinic acid - (MS13) Phụ lục 26.5: Phổ 13C-NMR chất betulinic acid - (MS13) PL - 100 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 26.6: Phổ DEPT chất betulinic acid - (MS13) Phụ lục 26.8: Phổ HMBC chất betulinic acid - (MS13) PL - 101 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 26.9: Phổ HSQC chất betulinic acid - (MS13) 27, Phụ lục hợp chất daucosterol - (MS14) PL - 102 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 27.1: Phổ 1H-NMR hợp chất daucosterol - (MS14) Phụ lục 27.2: Phổ 13C-NMR hợp chất daucosterol - (MS14) Phụ lục 27.3: Phổ DEPT hợp chất daucosterol - (MS14) PL - 103 Luận án tiến sĩ Hóa học Phụ lục 27.4: Phổ HMBC hợp chất daucosterol - (MS14) Phụ lục 27.5: Phổ HSQC hợp chất daucosterol - (MS14) PL - 104 Luận án tiến sĩ Hóa học Luận án tiến sĩ Hóa học Luận án tiến sĩ Hóa học Luận án tiến sĩ Hóa học Luận án tiến sĩ Hóa học