Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- NGUYỄN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT CHẤT TỪ CỦ BÌNH VƠI VIỆT NAM STEPHANIA SPP.. LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LVTHS Khoa học nghiên cứu NGUYỄN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT CHẤT TỪ CỦ BÌNH VÔI VIỆT NAM (STEPHANIA SPP.) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LVTHS Khoa học nghiên cứu NGUYỄN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT CHẤT TỪ CỦ BÌNH VƠI VIỆT NAM (STEPHANIA SPP.) Chun ngành: KỸ THUẬT HĨA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS VŨ ĐÌNH HOÀNG Hà Nội – Năm 2017 I T i xin m o n t nh kh h qu n trung th Do v n ki n th sót t i th u lu n v n u m ng òn hạn h n n lu n v n n y kh ng tr nh khỏi thi u v h nh x s mong nh n ượ s th ng ảm v bạn bè hỉ bảo t n tình ủ ồng nghi p s u ọ lu n v n n y LVTHS Khoa học nghiên cứu C v s li u v k t nghi n Hà Nội, ngày 20 th ng 10 năm 2017 i T c giả u guyễ v h ƣờ g Thầy I Ả Ơ Lu n v n ượ ho n th nh s nỗ l ủ thầy bạn bè ủ thân s giúp ỡ t n tình ồng nghi p v người thân gi T i xin b y tỏ lòng bi t ơn sâu sắ ình n PGS TS Vũ Đình Ho ng ã t n tình hỉ dẫn t i su t qu trình xây d ng ương v ho n th nh lu n v n TS LVTHS Khoa học nghiên cứu Trần Bạ h Dương ã ộng vi n giúp ỡ v tạo i u ki n t t ho t i su t qu trình th hi n T i xin b y tỏ lòng bi t ơn B n hủ nhi m thầy Bộ m n C ng ngh Hó dượ v BVTV trường Đại họ B h kho H nội v ồng nghi p Vi n Hó họ C ng nghi p Vi t N m ã lu n tạo i u ki n v hỗ trợ t i vi ng ể t i ó thể ho n th nh lu n v n n y Xin ảm ơn Vi n Kỹ thu t Hó họ Vi n Hó họ C ng nghi p Vi t N m Vi n Đ o tạo S u ại họ trường Đại họ B h Kho H nội ã tạo i u ki n thu n lợi ể lu n v n ho n th nh úng ti n ộ Lu n v n n y ượ th ngh T p o n Hó o n Hó hi n với s t i trợ kinh ph từ hất Vi t Nam Nhóm nghi n tài khoa học công u hân th nh ảm ơn T p hất Vi t Nam Vi n Hóa học Công nghi p Vi t Nam Hà Nội, ngày 20 th ng 10 năm 2017 Học viê guyễ ii h ƣờ g Ụ I i I Ả Ụ D D Ụ Ơ ii Ụ ii H Ụ Á KÝ HIỆU, HỮ VIẾT TẮT v H Ụ HÌ H VẼ, SƠ Ồ, BẢ G BIỂU vi Ở ẦU LVTHS Khoa học nghiên cứu HƢƠ G TỔ G QU .3 1 Tổng qu n v lo i Bình v i .3 1.1.1 Th v t 1 Giới thi u s lo i Bình v i h nh Vi t N m: 1.2 Các alkaloid nhân isoquinoline ủ Bình v i .11 V i nét v hó họ v hoạt t nh sinh họ 11 2 Nghi n u Vi t N m v dượ t nh ủ lk loid từ ủ Bình v i 16 Một s phương ph p hó họ phân l p lk loid từ ủ lo i Bình vơi 16 Một s phương ph p t h v tinh h lk loid từ Bình v i .19 HƢƠ G ỐI TƢỢ G VÀ PHƢƠ G PHÁP GHIÊ ỨU 24 Đ i tượng nghi n u 24 2 C kỹ thu t th nghi m hủ y u 24 2 Phân t h sắ ký Rotundine P lm tine v Ceph r nthine 24 2 Thử nghi m quy trình t h v tạo mu i p lm tine hydro hlodide quy m Pilot 25 2 Phân t h x ịnh ấu trú v ộ tinh t ủ sản phẩm 27 HƢƠ G THỰ GHIỆ .28 Phân l p BV1 (Rotundine) .28 3.2 Phân l p phần hi t giàu BV2 (Palmatine) BV3 (Cepharanthine) .30 3 Chi t/T h tinh h BV2 (P lm tine hydro hloride) 31 Chi 3.5 Đặ 351 352 353 t/T h tinh h BV3 (Ceph r nthine) 32 trưng v t lý v phổ ủ hợp hất phân l p ượ 34 Hợp hất BV1 ( Rotundine) 34 Hợp hất BV2 (P lm tine) 34 Hợp hất BV3 (Ceph r nthine) 35 HƢƠ G KẾT QUẢ VÀ THẢ UẬ 37 Phân t h x ịnh ấu trú ủ BV1 .37 iii Phân t h x ịnh ấu trú BV2 39 Phân t h ấu trú v h m lượng BV3 41 4.4 Xây d ng v thử nghi m quy trình thu C o hi t gi u P lm tine (BV2) v Ceph r nthine (BV3) từ ót hi t Rotundine (BV1) 45 4 Ảnh hưởng ủ lượng x t sulfuri 45 4 Ảnh hưởng ủ pH ki m hó dị h lọ v tạo k t tủ lk loid 46 4 Thử nghi m quy trình thu “C o hi t nguy n li u” ng suất 100 kg/mẻ 47 LVTHS Khoa học nghiên cứu Chi t/T h v Tinh h P lm tine (BV2) .48 Phân l p ri ng bi t Phần hi t P lm tine (BV2) v Ceph r nthine (BV3) .48 1 Tỷ l Eth nol/C o hi t nguy n li u 49 4.5.1.2 Ảnh hưởng ủ nồng ộ N Cl hỗn dị h 49 Thử nghi m phân l p P lm tine th v Phần hi t Ceph r nthine 51 Xây d ng v thử nghi m quy trình t h tinh h P lm tine (BV2) .52 Ảnh hưởng ủ tỷ l P lm tine th /Eth nol: 52 2 Ảnh hưởng ủ tỷ l Nướ /P lm tine 80 qu trình k t tinh 53 Triển kh i thử nghi m sản xuất Palmatine hydrochloride quy mô Pilot .54 T h v Tinh h Ceph r nthine (BV3) 55 Phân l p Ceph r nthin (BV3) tinh thể th 55 4.6 Tinh h Ceph r nthine (BV3) sắ ký lỏng o p b n ng nghi p 57 KẾT UẬ 58 TÀI IỆU TH KHẢ 59 PHỤ Ụ 65 iv D H Ụ Á KÝ HIỆU, HỮ VIẾT TẮT Sắ ký ột (Column hrom togr phy) TLC Sắ ký lớp mỏng (Thin l yer hrom togr phy) mp Điểm hảy (Melting point) MS Phổ kh i lượng (M ss spe tros opy) 13 Phổ ộng hưởng từ hạt nhân 13C C-NMR LVTHS Khoa học nghiên cứu CC HR-ESIMS Phổ kh i lượng phân giải Phổ ộng hưởng từ hạt nhân proton H-NMR o EtOH Ethanol Độ huyển dị h ho họ (ppm) J Hằng s tương t (Hz) v D H Ụ HÌ H VẼ, SƠ Ồ, BẢ G BIỂU Hình 1 Hình ảnh lo i Bình v i (Steph ni spp ) .3 Hình Một s lk loids ti u biểu ủ Bình v i (Steph ni sp ) 11 Hình H th ng Pilot Prep HPLC HD-3000 Labomatic AG 25 Hình 2 H th ng miniPilot tổng hợp hữu 5-10 lít Buechi Glass Üster 26 Hình Cấu trú hó họ ủ BV1 37 LVTHS Khoa học nghiên cứu Hình Cấu trú hó họ ủ BV2 39 Hình Sắ ký HPLC/MS sản phẩm BV2 (P lm tine hydro hloride dihydr te) 41 Hình 4 Cấu trú hó họ ủ BV3 42 Hình Sắ ký HPLC/MS phân t h BV3 45 Hình Ảnh hưởng ủ tỷ l H2SO4/Keo ót tới hi u thu hồi lk loid 46 Hình Ảnh hưởng ủ pH tới hi u thu hồi lk loid 47 Hình Ảnh hưởng ủ tỷ l Eth nol/C o hi t tới hi u phân l p P l v Ceph .49 Hình Ảnh hưởng ủ nồng ộ N Cl tới hi u phân l p P l v Ceph 50 Hình 10 Ảnh hưởng tỷ l Eth nol/P lm tine th 52 Hình 4.11 Ảnh hưởng ủ lượng nướ sử dụng ể k t tinh P lm tine 53 Hình 12 Khảo s t ảnh hưởng Tỷ l A eton/C o nh “Ceph r nthine th ” 56 Sơ 1 Phân l p lk loid sử dụng dung m i hữu t phân 17 Sơ Sản xuất p lm tine từ Bột thân rễ ho ng ằng 18 Sơ Sơ quy trình ng oạn sản xuất BV1 85% (rotundine 85%) 29 Sơ Sơ quy trình ng oạn sản xuất BV1 98% (rotundine 98%) 29 Sơ 3 Sơ quy trình t n thu o hi t gi u BV2 (P lm tine) v BV3 (Cepharanthine) 30 Sơ Sơ quy trình thu BV2 thơ (Palmatine thô) 30 Sơ Quy trình t h tinh h BV2 (P lm tine) 31 Sơ Quy trình phân l p v tinh h BV3 (Ceph r nthine) .33 Bảng 1: Độ huyển dị h hó họ δ 1H v δ 13C ủ BV1 38 Bảng Độ dị h huyển hó họ δC v δH ủ P lm tine 40 Bảng Độ dị h huyển hó họ δC v δH ủ BV3 43 vi Ở ẦU Vi t N m l qu ượ nh gi óm gi nằm khu v ộ dạng sinh họ Đ ng N m Á l khu v o ó ó nhi u loại th ó thể ượ dùng l m dượ li u truy n th ng [54] Tuy nhi n dượ li u nướ ng nghi p sản xuất hư ph t triển húng t phải nh p lượng lớn nguy n u v kh i th thỏ LVTHS Khoa học nghiên cứu li u dượ th m v o ó nguồn t i nguy n dượ li u từ thi n nhi n hư nghi n v t ng ể ượ ầu tư p ng nhu ầu nướ [1] Bình vơi (Stephania rotunda Lour thuộ họ Ti t d - Menispermaceae) lo i phân b phổ bi n khu v dụng b i thu Đơng Á [40] Củ Bình v i thường ượ sử dân gi n hữ b nh n thần ki t lỵ v ng d ki t lỵ t ng huy t p vi m v ủ Bình v i ó h lượng lớn hữ ngủ l o hen b nh li n qu n n g n Trong hoạt hất alkaloids rotundine, cepharanthine, cycleanine [29, 35, 38, 49] p lm tine oryd lmine th lifoline…[50, 51, 52] Rotundine (còn gọi L-tetrahydropalmatine) (C21H25O4N) ượ hi m 12-0,3 % [4] kh i lượng ủ Bình v i tươi Rotundine ó t u ng b dụng l m giảm n thần hi u Rotundine k t tinh dạng tinh thể hình kim m u trắng hoặ v ng nhạt dễ huyển m u bị un nóng h y phơi nắng [4] Palmatine C21H24NO4+ òn gọi l berberi inine l ti n hất ủ berberine (protoberberine), ó h m lượng lớn ây Ho ng ằng (Fibraurea tinctoria Lour thuộ họ Ti t d - Menispermaceae) ượ hấp nh n sử dụng vi v ng d ki t lỵ t ng huy t p vi m v hay O-methylcepharanoline C37H38N2O6 b nh li n qu n i u trị b nh n g n Ceph r nthine ượ phân l p lần ầu ti n từ lo i Bình v i ủ Nh t Bản (Stephania cepharantha Hayata), l lk loid ó gi trị, hi n ã bắt ầu ượ sử dụng rộng rãi Nh t v nhi u nướ kh ng vi m v h ng ung thư Ở Vi t N m ho xuất nh p ng b hâu Á l m thu n n y th ng tin v quy m thị trường dượ phẩm quy m thu i u trị v nguy n li u hó dượ ầy ủ Th nh phần hoạt t nh h ng vi m v ung thư theo ịnh hướng quy trình ấp phép v ấp s b i thu ng dượ ng ký Ri ng hư ượ th ng k v i nghi n b i thu òn ượ giữ k n hoặ ng sản phẩm từ ủ Bình v i Rotundine, Cepharanthine, Palmatine alkaloid kh hỉ t nh ri ng ủ l n ng lưu ý l v ng ty Medipl ntex Tr ph o OPC tổng kh i lượng nh p n h ng hụ n m Để hỉ Rotundine vi theo s li u nh p p ng lại nhu ầu th t nướ kh ng sản xuất Ceph r nthine v P lm tine ũng qu n trọng Đi u ả b loại lk loid tr n ó nhi u tương ồng u ó h m lượng ng ngh o sản xuất Vi lo i Bình v i k t hợp sản xuất Ceph r nthine v P lm tine ùng với Rotundine kh ng hỉ l m LVTHS Khoa học nghiên cứu phẩm m góp phần giảm gi th nh ủ xuất ủ dây huy n th nh phẩm t ng hi u sản ục đích ủ lu n v n n y l phân ượ s lượng o từ ủ Bình v i (Stephania spp.) ược s lk loid th nh phẩm dạng hó sản lk loid hữu dụng với h m ồng thời ti n h nh triển kh i sản xuất p ng y u ầu l m nguy n li u thu ội du g chí h ủ lu n v n gồm: - Nghi n u ng ngh (Stephania spp.); - Phân ập 3-X ph n oi toàn ph n t oi tinh hi t t định ấu trú - T i ưu h hi t ng ngh nh v i i t N m oi toàn ph n; oi phân ập đượ ; hi t tinh h oi tinh hi t t oi toàn LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.2.5 Phổ 13Cex-NMR Phụ ụ 4.2.6 Phổ DEPT 72 (P m tine) (P matine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.2.7 Phổ DEPTex Phụ ụ 4.2.8 Phổ HSQC 73 (P m tine) (P m tine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.2.8 Phổ HSQCex1 (P m tine) Phụ ụ 4.2.9 Phổ HSQCex2 (P m tine) 74 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.2.10 Phổ HM C Phụ ụ 4.2.11 Phổ HMBCex1 75 (P m tine) (P m tine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.2.12 Phổ HM Cex2 (P m tine) Phụ ụ 4.2.13 Phổ HM Cex3 (P m tine) 76 PHỤ Ụ 4.3 Á ẠI PHỔ Ủ BV3 ( EPH R THI E) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.1 Phổ ESI-MS (Ceph r nthine) Phụ ụ 4.3.2 Phổ 1H-NMR (Ceph r nthine) 77 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.3 Phổ 1Hex1-NMR (Ceph r nthine) Phụ ụ 4.3.4 Phổ 1Hex2-NMR (Ceph r nthine) 78 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.5 Phổ 13C-NMR Phụ ụ 4.3.6 Phổ 13Cex1-NMR 79 (Ceph r nthine) (Cepharanthine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.7 Phổ 13Cex2-NMR Phụ ụ 4.3.8 Phổ DEPT 80 (Ceph r nthine) (Ceph r nthine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.9 Phổ DEPTex (Ceph r nthine) Phụ ụ 4.3.10 Phổ HSQC (Ceph r nthine) 81 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.11 Phổ HSQCex1 (Ceph r nthine) Phụ ụ 4.3.12 Phổ HSQCex2 (Ceph r nthine) 82 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.13 Phổ HM C Phụ ụ 4.3.14 Phổ HM Cex1 83 (Ceph r nthine) (Ceph r nthine) LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.15 Phổ HM Cex2 (Ceph r nthine) Phụ ụ 4.3.16 Phổ HM Cex3 (Ceph r nthine) 84 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.17 Phổ HM Cex4 Phụ ụ 4.3.18 Phổ COSY (Ceph r nthine) (Ceph r nthine) 85 LVTHS Khoa học nghiên cứu Phụ ụ 4.3.19 Phổ COSYex1 Phụ ụ 4.3.20 Phổ COSYex2 86 (Ceph r nthine) (Cepharanthine)