Khóa luận tốt nghiệp đại học nghiên cứu thành phần hóa học cặn metanol của loài sao biển đỏ anthenea aspera

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - - VŨ THỊ THU HIỀN Đ H SƯ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CẶN PH METANOL CỦA LOÀI SAO BIỂN ĐỎ ẠM ANTHENEA ASPERA À H I2 Ộ N KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học Hữu HÀ NỘI - 2017 Hà Nội – 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - - VŨ THỊ THU HIỀN Đ H SƯ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC CẶN PH METANOL CỦA LỒI SAO BIỂN ĐỎ ẠM ANTHENEA ASPERA À H I2 Ộ N KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Hữu Người hướng dẫn khoa học GV: Nguyễn Anh Hưng HÀ NỘI - 2017 Hà Nội – 2017 Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài khóa luận Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Anh Hưng, anh (chị) phịng Hóa sinh hữu -Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên giúp đỡ em suốt thời gian thực khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy khoa Hóa học- Đ trường Đại học Sư phạm Hà Nội đào tạo trang bị cho em kiến thức H giúp em thực khóa luận Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới SƯ gia đình, bạn bè, người động viên, khuyến khích, tạo điều kiện để PH em thực khóa luận thành cơng ẠM Trong q trình thực khóa luận, em khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy bạn nhiệt tình đóng góp ý kiến để đề tài em À Hà Nội, tháng năm 2017 I2 Ộ N Em xin chân thành cảm ơn! H hoàn thiện Sinh viên Vũ Thị Thu Hiền Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học cặn Metanol lồi biển đỏ Anthenea aspera” cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa thầy giáo Nguyễn Anh Hưng Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Đ Ngoài ra, khóa luận cịn sử dụng số nhận xét, đánh số H liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn SƯ gốc PH Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm ẠM nội dung khóa luận Hà Nội, tháng năm 2017 H À Sinh viên I2 Ộ N Vũ Thị Thu Hiền Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1.Đặc điểm sinh học phân bố biển Anthenea aspera 1.2 Thành phần hóa học lồi thuộc lớp biển Asteroidea 1.2.1 Các hợp chất steroid 1.2.2 Nhóm hợp chất ceramide cerebroside 1.2.3 Lipid, axit béo axit amin 12 Đ H 1.2.3.1 Lipid 12 SƯ 1.2.3.2 Axit béo 13 PH 1.2.3.3 Axit amin 15 1.2.4 Một số hợp chất khác 16 ẠM 2.1 Nguyên liệu 17 À H 2.2 Phương pháp phân lập hợp chất 17 2.2.1 Các phương pháp chiết mẫu 17 N I2 Ộ 2.2.1.1 Chọn dung môi chiết 17 2.2.1.2 Quá trình chiết 19 2.2.2 Các phương pháp sắc kí phân lập hợp chất hữu 21 2.2.2.1 Đặc điểm chung phương pháp sắc kí 21 2.2.2.2 Cơ sở phương pháp sắc kí 21 2.2.2.3 Phân loại phương pháp sắc kí 22 2.2.2.3.1 Sắc kí cột (C.C) 22 2.2.2.3.2 Sắc kí lớp mỏng 23 2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hoá học hợp chất 23 2.3.1 Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy, IR) 24 2.3.2 Phổ khối lượng (Mass spectroscopy, MS) 24 Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR) 25 2.3.3.1 Phổ 1H-NMR 25 2.3.3.2.Phổ 13C-NMR 25 2.3.3.3 Phổ DEPT 25 2.3.3.4 Phổ 2D-NMR 26 2.4 Quy trình phân lập hợp chất 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD12 30 Đ 3.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD13 32 H SƯ 3.3 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD14 39 KẾT LUẬN 42 PH TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 ẠM À H I2 Ộ N Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT [α]D 13 C Độ quay cực Specific Optical Rotation Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton H - NMR Proton Magnetic Resonance Spectroscopy H 1H COSY 1H 1H chemical shift correlation Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Đ 2D-NMR H Two-Dimensional NMR SƯ Sắc ký cột column chromatography DEPT Distortionless Enhancement by polarisation Transfer EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron ẠM PH CC Electron Impact Mass Spectrometry H Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh À FAB-MS Ộ N Fast Atom 13 om bardment Mass Spectrometry Heteronuclear Multiple Quantum coherence HR-FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao I2 HMBC Hight Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy Me Nhóm Metyl MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy NOSY Nucler Overhauser Effect Spectroscopy TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer chromatography Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ Bảng 1.1 Danh sách số loài Sao biển chi Anthenea Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Ảnh minh họa mẫu biển Anthenea aspera 17 Hình 2.1 Sơ đồ phân lập hợp chất 28 Hình 3.1 Phổ 1H NMR hợp chất SD12 30 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR hợp chất SD12 31 Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất SD13 32 Hình 3.4 Phổ 1H-NMR dãn rộng hợp chất SD13 33 Đ Hình 3.5 Phổ 13C -NMR hợp chất SD13 34 H SƯ Hình 3.6 Phổ COSY hợp chất SD13 35 Hình 3.7 Phổ HMQC hợp chất SD13 36 PH Hình 3.8 Phổ HMBC hợp chất SD13 37 ẠM Hình 3.9 Phổ 1H-NMR hợp chất SD14 40 À H Hình 3.10 Phổ 13C -NMR hợp chất SD14 41 I2 Ộ N Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia ven biển, nằm bờ Tây Biển Đông với dải bờ biển chạy dài 3260 km với diện tích triệu km2 Vùng biển nước ta có khoảng 3.000 đảo lớn, nhỏ quần đảo xa bờ Hoàng Sa Trường Sa, phân bố theo chiều dài bờ biển đất nước.Các loài động vật thực vật biển Việt Nam phong phú gồm 12.000 loài sinh vật biển Các nghiên cứu chứng minh nguồn lợi hải sản Việt Nam phong phú đa dạng bao gồm khoảng 2.000 loài cá, gần 6.000 loài động vật đáy, 653 loài tảo, lồi rùa, 12 lồi rắn biển Trong đó, có số nhóm sinh vật biển có giá trị kinh tế quan trọng Đ biển,cá, tôm, mực… xác định khu vực phân bố, trữ lượng khả H khai thác.Đặc biệt số năm gần đây, nhà khoa học Viện KHCN VN SƯ tìm nhiều chất có giá trị dược liệu quý từ loài hải miên, da gai, san hơ, PH sứa biển… Đây hướng tích cực nghiên cứu, sử dụng hợp lý nguồn lợi sinh vật biển Ngoài ra, việc thường xuyên nghiên cứu, biên tập Sách Đỏ Việt ẠM Nam góp phần đáng kể vào việc bảo vệ nguồn lợi sinh vật biển H Trong năm gần có nhiều cơng trình nghiên cứu hợp À chất thiên nhiên từ sinh vật biển Tuy nhiên, so với nguồn tiềm sinh vật biển Ộ N nước ta đến cơng trình nghiên cứu nước cịn tản mát, I2 đặc biệt nghiên cứu lớp Sao biển (Asteroidea) Lớp Asteroidea có khoảng 1800 lồi Sao biển sống hành tinh, phân bố tất đại dương giới gồm Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương, Bắc Cực vùng đại dương phía Nam Cho đến năm 2006, giới có khoảng 80 lồi biển khác nghiên cứu thành phần hóa học Có khoảng 15-20 dược phẩm có nguồn gốc từ biển thử nghiệm giai đoạn lâm sàng, hầu hết để điều trị ung thư, giảm đau hay chống viêm nhiễm Trong lồi sinh vật biển, có số ngành ngành da gai, hải miên, động vật có vỏ phát triển hệ thống “hàng rào sinh học” đóng vai trò quan trọng việc chống lại công vi sinh vật, động thực vật kí sinh hay động vật ăn thịt khác Vũ Thị Thu Hiền K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD12 Hợp chất SD12 phân lập có dạng tinh thể hình kim màu trắng, Phổ 1H NMR có tín hiệu proton sp2 7,24 ppm Phổ 13C xuất tín hiệu cacbon có cacbon C=O liên hợp nối đơi C nối đơi có gắn OH, CH nối đơi Đ H Có thể dự đốn SD12 uracil, liệu phổ chất hoàn toàn trùng khớp với liệu phổ công bố uracil [8] SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Vũ Thị Thu Hiền 30 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.1 Phổ 1H NMR hợp chất SD12 Vũ Thị Thu Hiền 31 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH Hình 3.2 Phổ 13C-NMR hợp chất SD12 À H Như cấu trúc hợp chất SD12 là: I2 Ộ N 3.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD13 Hợp chất SD13 chất bột màu trắng, nóng chảy nhiệt độ 173oC Phổ 1HNMR hợp chất SD13cho biết có tín hiệu proton vịng thơm (7,38 -7,28 ppm), nhóm CH (3,79 ppm, dd, J=4,5 9,0 Hz) đặc trưng cho dấu hiệu proton nhóm CH liên kết với nitơ (NH) nhóm CH2 (3,33 ppm, dd, J = 4,5 14,5 Hz) Vũ Thị Thu Hiền 32 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 33 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.4 Phổ 1H-NMR dãn rộng hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 34 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Phổ 13C-NMR DEPT cho thấy có tín hiệu ngun tử cacbon, có có cacbon bậc 4, CH thuộc vòng thơm, CH ngồi vịng nhóm metylen (CH2) Đặc biệt phổ 13C-NMR cịn cho thấy tín hiệu đặc trưng C=O axit C 173,8 ppm (C-9) Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.5 Phổ 13C-NMR hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 35 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.6 Phổ COSY hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 36 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.7 Phổ HMQC hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 37 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.8 Phổ HMBC hợp chất SD13 Vũ Thị Thu Hiền 38 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Mặt khác kết hợp liệu phổ tài liệu thu thập [8] cho phép khẳng định cấu trúc hợp chất SD13 hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hố học chất phenyl alanine có cấu trúc hóa học là: 3.3 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất SD14 Đ Hợp chất SD14 chất bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 165ºC.Cũng tương tự chất hợp chất SD13, phổ 1H-NMR hợp chất SD14 cho biết có tín hiệu proton thuộc vịng thơm, nhóm CH2 có nhóm gắn với N Kết hợp với phổ 13C NMR, MS xác định cấu trúc hợp chất SD14 hồn tồn phù hợp với cấu trúc hố học chất tyramine H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Vũ Thị Thu Hiền 39 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.9 Phổ 1H-NMR hợp chất SD14 Vũ Thị Thu Hiền 40 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Hình 3.10 Phổ 13C-NMR hợp chất SD14 Hợp chất SD14 thu có cấu trúc sau: Vũ Thị Thu Hiền 41 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Đã phân lập hợp chất từ cặn metanol loài biển đỏ Anthenea aspera Các hợp chất uracil, phenyl alanine tyramine , phân lập phương pháp sắc ký cột hở silica gel Cấu trúc hợp chất xác định nhờ vào phương pháp phổ đại phổ cộng hưởng từ hạt nhân chiều (1H-NMR, 13 C-NMR), hai chiều (COSY, HSQC, HMBC) Đ H SƯ ẠM PH À H I2 Ộ N Vũ Thị Thu Hiền 42 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TS Phạm Quốc Long Tạp chí KHCN ISSN : 0866 708X, tập 48, số 4a, (2010) 39-44 Blunt J.W et al., Copp B.R , Munro M.H.G., Northcode P.T., Prinsep M R- Marine natural products, Nat Prod Rep., 23 (2006) 26-78 Chong Jiang, kennet G.Boyd, Andrew Mearns spragg- Two Diketopiperazines and One Halogenated Phenol from Cultures of the Marine Bacterium Pseudoalteromonas luteoviolacea,Natural Product Letters, (2000), 14 (6) 435-440 V Costantino, C de Rosa, E Fattorusso, C Imperatore, A Mangoni, C Irace, Đ H C Maffettone, D Capasso, L Malorni, R Palumbo, C Pedone, SƯ Oreacerebrosides: Bioactive cerebrosides with a triunsaturated sphingoid base from the sea star Oreaster reticulatus, European Journal of Organic PH Chemistry, 2007 (2007) 5277-5283 ẠM GS.TS Phạm Quốc Long “ Các hợp chất Steroid glycoside từ hai loài biển Việt Nam Acanthater planci Echinaster luzonicus” À H “Cyclic Steroid Glycosides from the Starfish Echinaster luzonicus: Structures and Immunomodulatory Activities”.Kicha AA, Kalinovsky AI, Malyarenko TV, Ivanchina NV, Dmitrenok PS, Menchinskaya ES, Yurchenko EA, Pislyagin EA, Aminin DL, Huong TT, Long PQ, Stonik VA I2 Ộ N Ellis PD, Dunlap RB, Pollar AL, Seidman K, Cardin AD- Carbon-13 nuclear mag netic resonance of 5- substituted uracils, J.Am.Chem.Soc., 95(13) (1973) 4398-4403 Klaus-Peter Adam- caffeic acid derivatives in fronds of the lady fern, Phytochemistry40, (05) (1995) 1577-1578 Kawano, Y., Higuchi, R., Isobe, R., and Komori, T., “Biologically active glycosides from Asteroidea, XIII Glycosphingolipids from the starfish Acanthaster planci, 2-Isolation and structure of six new cerebrosides Liebigs Ann.Chem”, (1998) 19-24 10 Kawano, Y., Higuchi, R., and Komori, T., “Biologically active glycosides from Asteroidea, XIX Glycosphingolipids from the starfish Vũ Thị Thu Hiền 43 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Acanthaster planci,4-Isolation and structure of five new gangliosides Liebigs Ann.Chem., (1990) 43-50 11 Kicha AA, Ivanchina NV, Stonik VA., “Seasonal variations in the levels of polyhydroxysteroids and related glycosides in the digestive tissues of the starfish Patiria (=Asterina) pectinifera)”, Comparative Biochemistry and Physiology B, (2003), 136, 897-903 12 Masanori Inagaki, Yuriko Ikeda, Satoshi Kawatake, Kazufumi Nakamura, Miyuki Tanaka, Eriki Misawa, Muneo Yamada, Ryuichi Higuchi, “Isolation and structure of four new ceramides from the starfish Luidia maculata”, (2006), 16471649 Đ 13 Satoshi, Kawatake, Nakamura, Kazufumi, Inagaki, Higuchi, Ryuichi, “Isolation and structure determination of six glucocerebrosides from the starfish Luidia maculata Chemical and Pharmaceutical Bulletin (Tokyo)” (2002), 50(8) : 1091- 1096 H SƯ ẠM PH 14 Polyhydroxysteroidal Glycosides from the Starfish Anthenea chinensis.Ning Ma†, Hai-Feng Tang*†, Feng Qiu*‡, Hou-Wen Lin§, Xiang-Rong Tian†‡ and Min-Na Yao† À H 15 Tang HF, Yi YH, Li L, Sun P, Zhang SQ, Zhao YP, “Three new asterosaponins from the starfish Culcita novaeguineaeand their bioactivity”, Planta Medica, (2005), 71, 458-463 16 Tang HF, Yi YH, Li L, Sun P, Zhang SQ, Zhao YP , “Asterosaponins from the starfish Culcita novaeguineaeand their bioactivities”, (2006) Fitoterapia, 77, 28-34 17.Wang W, Jang H, Hong J, Lee CO, Bae SJ, Shinm S, Jung JH, “New cytotoxic sulfates saponins from the starfish Certonardoa semiregularis”, Archives of Pharmacal Research, (2005) 28, 285-289 18 Wang W, Li F, Park Y, Hong J, Lee Ch-O, Kong JY, Snin S, Im KS, Jung JH., “Bioactive sterols from the starfish Certonardoa semiregularis”, Journal of Natural Products, (2003) 66, 384-391 19 Chemical Constituents and Bioactivities of Starfish by Guang Dong, Tunhai Xuc , Bin Yang, Xiuping Lina, Xuefeng Zhoua, Xianwen Yanga, and Yonghong Liu I2 Ộ N 20 Wickberg, B.et, Acta Chem Scand, (1957), 11, 506 (isol) Vũ Thị Thu Hiền 44 K39B – Sư phạm Hóa học