Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây hồi đầu thảo (tacca plantaginea)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: "Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo Tacca plantaginea", dưới sự

KHOA HÓA HỌC -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS PHẠM HẢI YẾN

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Nghiên cứu cấu trúc, Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Hải Yến và các anh

chị hướng dẫn trong Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp Với tất cả lòng kính trọng và lòng biết ơn chân thành,

em xin cảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Văn Bằng người đã tận tình, chu

đáo dạy bảo em trong suốt những năm học ở trường và hoàn thiện khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa Học - Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện và giúp đỡ, dạy dỗ em trong quá trình học tập tại trường Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm khóa luận

Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp này mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót Vì vậy em kính mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các quý thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Trần Văn Chiến

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong

khóa luận: "Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu

thảo (Tacca plantaginea)", dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Hải Yến là

hoàn toàn trung thực và không trùng với kết quả của tác giả khác

Sinh viên

Trần Văn Chiến

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

13

Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

1

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy

1

H-1H COSY 1H-1H Chemical Shift Correlation Spectroscopy

2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Two-Dimensional

NMR

Electron Impact Mass Spectroscopy

Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry

HR-FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao High

Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Những nghiên cứu tổng quan về cây Hồi đầu thảo 3

1.1.1 Thực vật học 3

1.1.2 Mô tả cây 3

1.1.3 Phân bố và sinh thái 4

1.1.4 Bộ phận dùng 4

1.1.5 Thành phần hóa học 4

1.1.6 Tính vị, công năng 15

1.1.7 Công dụng 15

1.1.8 Hoạt tính sinh học 15

1.1.9 Một số bài thuốc từ cây Hồi đầu thảo 16

1.2 Lớp chất phenolic, thành phần hóa học có trong cây Hồi đầu thảo 17

1.2.1 Giới thiệu chung 17

1.2.2 Các nhóm phenolic 19

1.2.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic 23

1.3 Các phương pháp chiết mẫu thực vật 25

1.3.1 Chọn dung môi chiết 26

1.3.2 Quá trình chiết 28

1.4 Các phương pháp sắc kí trong phân lập các hợp chất hữu cơ 29

1.4.1 Đặc điểm chung của phương pháp sắc kí 29

1.4.2 Cơ sở của phương pháp sắc kí 30

1.4.3 Phân loại các phương pháp sắc kí 30

1.5 Một số phương pháp hoá lý xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ 35

1.5.2 Phổ khối lượng (Mass Spectroscopy, MS) 36

1.5.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR) 37

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Mẫu thực vật 40

2.2 Phương pháp phân lập các hợp chất 40

2.2.1 Sắc kí lớp mỏng (TLC) 40

2.2.2 Sắc kí lớp mỏng điều chế 41

2.2.3 Sắc kí cột (CC) 41

2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất 41

2.3.1 Điểm nóng chảy (Mp) 41

2.3.2 Phổ khối lượng (ESI-MS) 41

2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 41

2.4 Dụng cụ và thiết bị 41

2.4.1 Dụng cụ và thiết bị tách chiết 41

2.4.2 Dụng cụ và thiết bị xác định cấu trúc 42

2.5 Hoá chất 42

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 43

3.1 Phân lập các hợp chất 43

3.1.1 Phân lập các chất từ rễ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 43

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

4.1 Xác định cấu trúc hợp chất 1 45

4.2 Xác định cấu trúc hợp chất 2: 49

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1.1: Cây Hồi đầu thảo 3

Hình 1.2: Cấu trúc của phenol và các acid phenolic 21

Hình 1.3: Flavan (2-phenyl chromen) 21

Hình 1.4: Lignan 22

Hình 1.5: 3,3'-Neolignan 22

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của một số coumarin 23

Hình 2.1: Mẫu tiêu bản cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 40

Hình 3.1: Sơ đồ chiết các phân đoạn rễ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 43

Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn nước 44

Hình 4.1: Phổ 1 H-NMR hợp chất 1 45

Hình 4.2: Phổ 13 C-NMR hợp chất 1 46

Hình 4.3: Cấu trúc phân tử của hợp chất 1 47

Hình 4.4: Phổ ESI-MS của chất 1 47

Hình 4.5: Phổ 1 H-NMR hợp chất 2 49

Hình 4.6: Phổ 13 C-NMR hợp chất 2 50

Hình 4.7: Cấu trúc hợp chất 2 50

Hình 4.8: Phổ ESI-MS hợp chất 2 51

Bảng 4.1: Số liệu phổ NMR của chất 1 và chất tham khảo 48

Bảng 4.2: Số liệu phổ NMR của chất 2 và chất tham khảo 51

MỞ ĐẦU

Nước ta có khí hậu và thảm thực vật khá phong phú và đa dạng Dân tộc Việt Nam có truyền thống về sử dụng các loài thảo mộc làm thuốc chữa bệnh Những năm gần đây xu hướng tìm kiếm một số hoạt chất trong các loài thảo mộc có tác dụng chữa bệnh ngày một tang và thu hút các nhà khoa học nghiên cứu Theo các số liệu thống kê mới nhất thảm thực vật Việt Nam có trên 12000 loài, trong số đó có trên 3200 loài được sử dụng làm thuốc trong y học dân gian [1]

Từ xưa đến nay, những cây thuốc dân gian vẫn đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc chăm sóc sức khỏe cho con người Ngày nay những hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây cỏ đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp và chăm sóc sức khỏe con người Chúng được sử dụng làm thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm… Mặc dù công nghiệp tổng hợp hóa dược ngày nay đã phát triển mạnh mẽ, tạo ra các biệt dược khác nhau sử dụng trong công tác phòng, chữa bệnh, nhờ đó giảm

tỷ lệ tử vong rất nhiều song những đóng góp của các thảo dược cũng không vì thế mà mất đi chỗ đứng trong Y học Các thảo dược vẫn tiếp tục được dùng như là nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp những chất đầu cho công nghiệp bán tổng hợp nhằm tìm kiếm những dược phẩm mới cho việc điều trị các chứng bệnh thông thường cũng như các bệnh nan y

Trong thế giới thực vật, nhiều loài cây cỏ được sử dụng như những

dược liệu quý Trong số đó có cây Hồi đầu thảo (tên khoa học là Tacca

plantaginea (Hance) Drenth) Theo Đông y, Hồi đầu thảo thường được dùng chữa tiêu hoá kém, đau bụng hoặc đau bụng tiêu chảy, sốt vàng da do viêm gan siêu vi trùng, thần kinh suy nhược, huyết áp cao, đau dây thần kinh toạ,

thấp khớp, trẻ em sốt bại liệt, phụ nữ kinh nguyệt không đều Đặc biệt trong

thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca có chứa các hợp chất thể

hiện hoạt tính gây độc tế bào, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng u, chống tụ tiêu cầu…[7-24] Trong đó, đáng chú ý nhất là hoạt tính gây độc tế bào Vậy nên đây là cây thuốc quý, cần được nghiên cứu để giải thích tác dụng chữa bệnh của cây và tạo cơ sở để tìm kiếm phương thuốc điều trị bệnh

Nhằm mục đích nghiên cứu thành phần hoá học rễ cây Hồi đầu thảo

nên em lựa chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là: "Nghiên cứu phân lập các

hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea)" với những

nhiệm vụ của đề tài:

1 Thu mẫu cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea), xử lý mẫu và tạo

Cây Hồi đầu thảo hay còn được gọi

là Cỏ vùi đầu, có tên khoa học là Tacca

plantaginea, thuộc họ râu hùm

(Taccaceae) Cây cao 15-25cm, thân rễ

phình thành củ tròn hoặc hình trứng, mọc

cong lên, không có thân Lá mọc từ thân

rễ, phiến lá nguyên, lượn sóng men theo

cuống đến tận gốc, dài 10-20cm, rộng

2-5cm, xanh mượt, nhẵn bóng ở mặt trên,

cuống lá dài 5-7cm Cụm hoa hình tán

gồm 6-10 hoa trên một cán mập dẹt cong

dần xuống, dài tới 10cm, bao chung gồm

4 lá bắc màu tím; hoa màu tím, có cuống, Hình 1.1: Cây Hồi đầu thảo

bao hoa có 6 phiến, các phiến ngoài to và rộng hơn; nhị 6 đính trên các thuỳ phiến bao hoa; bầu dưới, 1 ô, hình nón ngược, có cánh ở gốc Quả nang mở không đều ở đỉnh; hạt nhỏ, hình thoi, màu nâu [2]

1.1.3 Phân bố và sinh thái

Chi Tacca với khoảng 10 loài phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới của

châu Á, các đảo Thái Bình Dương và Úc [13]

Ở nước ta, Hồi đầu thảo mọc hoang ở các tỉnh vùng núi thấp miền Bắc, mọc nhiều ở chỗ ẩm mát, ven suối, trong rừng ở Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên Có thể trồng bằng thân rễ như trồng Nghệ vào mùa xuân, mùa thu Người ta thu hái thân rễ vào mùa hè, cắt bỏ lá và rễ con, rửa sạch, phơi hoặc sấy khô Khi dùng, ủ cho mềm rồi thái lát, tẩm gừng, sao vàng [2]

1.1.4 Bộ phận dùng

Thân rễ – Rhizoma Taccae Thân rễ cây thường ngóc đầu lên mọc thành cây nên ta gọi là hồi đầu Củ lúc đầu có ruột màu vàng nhạt mùi hăng như nghệ, nhưng khi khô lại có màu be nhạt, hết hăng, mùi thơm như tam thất

1.1.5 Thành phần hóa học

Trong các nghiên cứu về thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi

Tacca cho thấy có chứa các lớp chất lignan, steroid, phenolic

Năm 1996, Zhong – liang Chen và cộng sự đã phân lập được 5 hợp chất

steroids dạng khung γ–enol–lactone đó là các taccalonolides G(1), H(2), I(3),

J(4) và K(5) [20]

Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau:

CH3H

CH3OAc

OH O

OH

CH3H

H OAc

H

H3C

CH3

H AcO

OH O

OH

5

Năm 2001, từ thân rễ của Tacca chantrieri, Akihito Yokosuka và cộng

sự đã phân lập được hai hợp chất mới đó là hai diaryheptanoid (6-7) và bảy diaryheptanoid glucosides (8-14) [25]

Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau:

O HO

HO HO

OH O

OH

OH HO

HO

OH

OH

HO HO

HO

OH

11

O

HO MeO

HO

OMe

OH

HO HO

Năm 2002, tiếp tục cô lập được ba hợp chất mới đó là ba saponin

bisdesmosidic furostanol (15-17), hai saponin bisdesmosidic pseudofurostanol

Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau:

O

H

O O

OH

HO HO

MeO

H

H H

18 19

OH

HO HO HO

H

H H

O O

OH

HO HO HO

H

H H

22

Hai glucoside withanolide mới đó là chantriolides A (22) và B (23)

được phân lập từ thân rễ của Tacca chantrieri [11]

Năm 2004, taccasterosides A-C (24-26) và bảy glycosides từ dẫn xuất

campesterol (24R, 25S)–ergost–5–ene–3β,26–diol (27-33) được phân lập từ

thân rễ của Taccachantrieri [12]

Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau:

O O

19

18 21

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

HO

O OH HO

HO O

1''

1'' 1'''''

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

O OH

HO HO

HO

O OH HO

HO O

1''

1'' 1'''''

S2 =

OH

HO HO

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

O OH

HO HO HO

1''

1''

S3 =

H

HH

H

18 21

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

HO

O OH HO

HO O

1''

1'' 1'''''

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

O OH

HO HO

HO

O OH HO

HO O

1''

1'' 1'''''

S2 =

O OH

HO HO

HO

O O

HO HO O

O OH

HO HO

HO

O OH HO

HO O

1''''''''

1''

1'' 1'''''

HO

O OH HO

HO

O O

HO HO O

O OH

HO HO HO

HO

O OH HO

HO

O OH

HO O O

O OH

HO HO HO

HO HO HO

O OH

HO HO

HO

O OH HO

HO O

1''

1''' 1'''''

S6 =

Năm 2006, Hai Yang Liu và cộng sự đã phân lập được năm

withanolide mới có tên plantagiolides A-E (34, 36-39), chantriolide A (35)

cùng với một glucoside withanolide đã biết từ loài Taccs plantaginea [19]

Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau:

Năm 2009, Lin ZHANG và cộng sự đã phân lập được withanolide, chantriolide C và một spirostanol saponin mới, là chantrieroside cô lập từ thân

rễ của Tacca chantrieri, các steroid và cấu trúc của họ đã được thành lập như (22R)-1α,12α-diacetoxy-2α,3α;6α,7α-diepoxy-27-[(β-D-glucopyranosyl)oxy]-

1.1.7 Công dụng

Theo Đông y, Hồi đầu thảo thường được dùng chữa tiêu hoá kém, đau bụng hoặc đau bụng tiêu chảy, sốt vàng da do viêm gan siêu vi trùng, thần kinh suy nhược, huyết áp cao, đau dây thần kinh toạ, thấp khớp, trẻ em sốt bại liệt, phụ nữ kinh nguyệt không đều

1.1.8 Hoạt tính sinh học

Thành phần hóa học của chi Tacca gồm các hợp chất dạng phenolic,

saponin steroid, flavonoids,… các hợp chất này thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng u, chống tụ tiểu cầu,… Trong đó, đáng chú ý nhất là hoạt tính gây độc tế bào [7-24]

Từ thân rễ của loài T.chantrieri chín hợp chất diarylheptanoids 6 và 7,

diarylheptanoid glucosides 8-14 được phân lập, chúng đều thể hiện hoạt tính

gây độc tế bào khá tốt với các dòng tế bào ung thư máu (HL-60), ung thư vòm họng (HSC-2) [7]

Từ thân rễ loài T.chantrieri, năm hợp chất khung steroidal saponin

được phân lập và kết quả thử nghiệm cho thấy hợp chất này có tác dụng diệt bào ung thư máu (HL-60) [10]

Từ thân rễ loài T.chantrieri hai hợp chất taccalonolide E và

taccalonolide A được phân lập Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng ung thư buồng trứng (SK-OV-3), ung thư cổ tử cung (HeLa), ung thư vú (MDA-MB-435) cho thấy hai hợp chất này có hoạt tính tương đương taxol một hợp chất đang được dùng điều trị ung thư [11] Cũng từ rễ loài này, hợp chất evelynin thuộc khung benzoquinone được phân lập kết quả thử nghiệm cho thấy hợp chất này có hoạt tính đối với 4 dòng tế bào: tế bào

ác tính (MDA-MB-435), ung thư vú (MDA-MB-231), ung thư tuyến tiền liệt (PC-3), ung thư máu với giá trị IC50 lần lượt là 4,1, 3,9, 4,7 và 6,3 g/ml [17]

Từ cây T.subflabellata các nhà khoa học Trung Quốc đã phân lập được

9 hợp chất trong đó 1 hợp chất dạng sapogenin và 8 hợp chất dạng steroidal skeletons glycosides: taccasubosides A-D, plantagiolide, chantriolide A-B, diosgenin 3-O-α-L-rhamnopyranosyl(1→2)-[α-L-rhamnopyranosyl(1→3)]-β-D-glucopyranoside, 26-O-β-D-glucopyranosyl-(25S)-3β,22ξ,26-triol-furost-5-

3-O-α-L-rhamnopyranosyl(1→2)-[α-L-rhamnopyranosyl(1→6)]-β-D-glucopyranoside Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất này trên 5 dòng tế bào ung thư HL-60, SMMC-7721, A549, MCF-7 và SW480 cho thấy hợp chất 26-O-β-D-glucopyranosyl-(25S)-3β,22ξ,26-triol-furost-5-ene 3-O-α-L-rhamnopyranosyl(1→2)-[α-L-rhamnopyranosyl(1→6)]-

β-D-glucopyranoside có hoạt tính gây độc tế bào mạnh [21]

1.1.9 Một số bài thuốc từ cây Hồi đầu thảo [1]

Chữa huyết áp của phụ nữ: Hồi đầu thảo 20 g, Hương phụ tử chế 18 g, nước 300ml, sắc còn 200ml, chia 3 lần uống trong ngày

Chữa phụ nữ kinh ít, huyết xấu, hành kinh máu đỏ nhạt hay lởn vởn, thường đau bụng kinh, vòng kinh không đều: Hồi đầu thảo tán bột uống mỗi ngày 10 g, uống liền 10 ngày kể từ sau khi thấy kinh được 2 tuần vài ba đợt thì kinh đều, máu tốt, người béo đỏ

Chữa kinh bế đau bụng: Dùng 20 g bột hồi đầu thảo uống với 1 chén rượu Hoặc dùng bột hồi đầu thảo ngâm rượu (100 g ngâm với 300ml rượu 36 – 40 độ) uống mỗi lần 20ml, ngày uống 2 lần

Chữa đau dạ dày, viêm tá tràng, ăn kém tiêu, đại tiện phân cứng, đau tức vùng thượng vị, mỏ ác, viêm gan mạn tính: Bột hồi đầu thảo 6 – 10 g mỗi ngày Kiêng dùng giấm và rượu

Chữa bị thương sưng tấy và mụm nhọt: Dùng củ hồi đầu thảo và cả cây, giã tươi chế thêm nước hay giấm, vắt lấy nước cốt uống, lấy bã đắp vào chỗ đau

1.2 Lớp chất phenolic, thành phần hóa học có trong cây Hồi đầu thảo

1.2.1 Giới thiệu chung [6, 26]

Các hợp chất phenolic là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm và một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (-OH) tự do hoặc kết hợp với các nhóm chức khác như ether, ester hoặc glycosid Các hợp chất phenolic tan trong nước vì phần lớn đều ở dạng kết hợp với đường như một glycosid và thường ở trong không bào Các hợp chất phenol có màu sắc tự nhiên nên có thể lợi dụng màu

sắc của chúng để theo dõi quá trình chiết suất và phân lập

Có hai hướng chính thơm hóa để sinh ra các phenolic thực vật:

- Hướng phổ biến nhất là đi qua Shikimate (axit Shikimic), từ các monosaccarit tạo thành các aminoaxit (Phenyl amin và Tyrosime), sau đó loại nhóm amin cho các axit Cinnamic và các dẫn xuất của chúng gồm: Axit benzoic, Acetophenone, Lignan, Lignin và Caumarin

- Con đường thứ hai là đi từ axetat và dẫn đến tạo thành các ketoester của các Polyketit dài bằng các phản ứng đóng vòng (phản ứng ngưng tụ Claisen hoặc Andol) Các sản phẩm thường là polycyclic gồm: Choromen, Isocaumarin, Orcinol, Depside, Depsidoen, Xanthone, Quinone

Poly-β-Cấu trúc đa dạng của các hợp chất phenol có được là do quá trình sinh tổng hợp và bởi sự tăng dần tần số kết hợp giữa hai con đường Shikimate và acetate đối với các hợp chất được tạo thành trong hỗn hợp Khả năng tham gia các thành tố thứ ba là hoàn toàn có thể mặc dù với tần số thấp hơn Sự kết hợp này được tạo bởi các thành tố tạo bởi hai con đường Shikimate và Mevalonate,

ví dụ như một số loại Quinone hoặc khung Furano và Poly-coumarin

Một vài hợp chất của Phenol có thể dễ dàng nhận biết bằng mắt thường như các Anthocyanin từ hoa, các hợp chất khác có thể nhận biết dưới ánh sáng đèn UV hoặc bởi các phản ứng màu đặc trưng Các phản ứng màu này được sử dụng trong quá trình sắc kí, phân lập các hợp chất Phenolic.Tuy nhiên, việc sử dụng các phản ứng màu trên các dịch chiết thường khó phát hiện và không nhạy bởi các tương tác của các yếu tố gây nhiễu kết quả thực nghiệm Các hóa chất thường được sử dụng phát hiện các chất phenol đó là: Clorit sắt, Vanllinin, Phosphomolybdate-phosphotungstate Đối với một vài hóa chất, việc sử dụng các hợp chất có cấu trúc phenol được thực hiệntheo tính đặc hiệu như thời gian phản ứng, sự chuyển màu, những điều này góp phần làm tăng khả năng nhận biết các hợp chất phenol

Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật và là các sản phẩm trao đổi chất phong phú của thực vật Hơn 8.000 cấu trúc phenolic đã được tìm thấy, từ các phân tử đơn giản như các axit phenolic đến các chất polyme như tannin, lignin, neoligman, melanin, Trong đó flavonoid là nhóm hợp chất lớn nhất nhưng là các phenol đơn vòng đơn giản, phenyl- propanoid và

Các hợp chất phenolic được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm,vì nó

có khả năng ức chế chất sinh ung thư và là chất gây đột biến hoặc ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, ký sinh trùng và động vật ăn thịt, cũng như làm tăng các màu sắc của thực vật Ví dụ, phenolic góp phần sự cay đắng và chát của trái cây và nước ép trái cây, vì sự tương tác giữa phenolic, chủ yếu là procyanidin, và glycoprotein trong nước bọt Anthocyan –một trong các thành phần polyphenol thực vật chịu trách nhiệm về cam, đỏ, xanh dương và màu tím của nhiều loại trái cây và rau quả như táo, dâu, củ cải và hành tây Chiết xuất phenolic hoặc polyphenol bị cô lập từ thức ăn thực vật khác nhau đã được nghiên cứu trong một số các dòng tế bào ung thư đại diện cho các giai đoạn tiến hóa khác nhau của ung thư Ví dụ, Ross và cộng sự.cho thấy hoạt động kháng sinh chiết xuất mâm xôi trong tế bào của người bệnh ung thư cổ

tử cung (Hela) đã được chủ yếu là liên quan đến ellagitannins [25] Isoflavone genistein có trong đậu nành có thể ức chế sự tăng trưởng của các dòng tế bào ung thư khác nhau bao gồm cả bệnh bạch cầu, ung thư hạch, tuyến tiền liệt, vú, phổi và đứng đầu là các tế bào ung thư cổ [30] Flavonoid cam quý ức chế mạnh mẽ sự phát triển của HL-60 bệnh bạch cầu tế bào [28] Ngoài ra, tác dụng chống oxy hóa và giảm đau của polyphenol đóng góp vào tác dụng điều trị dự phòng hoặc bảo vệ cơ thể Chúng có ở khắp các bộ phận của cây và vì vậy, chúng cũng là một phần không thể thiếu trong chế độ ăn uống của con người

1.2.2 Các nhóm phenolic [6, 27]

Các hợp chất phenolic có cấu trúc rất đa dạng và có thể được chia thành các nhóm chính sau:

1.2.2.1 Phenol và các acid phenolic

Phenol là các dẫn xuất benzen đơn giản nhất, ít tồn tại ở dạng tự do trong cây Acid phenolic là các dẫn xuất của acid benzoic (C6 – C1) và acid cinamic (C6- C3) Các phenol tự do và các acid phenolic thường cùng tồn tại

trong cây, ở dạng kết hợp như một glycosid đơn giản có mặt trong phân đoạn tan trong cồn Phổ biến nhất là các acid p – hydroxybenzoic, acid procatechuic, acid vanilic,… Ngược lại với các acid trên, các phenol tự do trong cây thường tương đối hiếm Hydroquinon phổ biến nhất, ngoài ra còn gặp các catechol, orcinol,…

1.2.2.1.1 Các phenol đơn giản

Các phenol đơn giản tồn tại nhiều trong cây, hydroquinon chỉ được tìm thấy trong vài họ thực vật, chủ yếu dưới dạng glycosid diphenol hay ether monomethyl

1.2.2.1.2 Các acid phenolic: Acid phenolic bao gồm 2 nhóm

Dẫn xuất của acid benzoic:

Các acid phenolic C6 – C1 là các dẫn xuất hydroxyl của acid benzoic tồn tại phổ biến ở trạng thái tự do, cũng như ở dạng kết hợp ester (như acid salicylic) hay glycosid; acid procatechic, acid gallic ở dạng tự do và dạng ester có trong thành phần cấu tạo của tanin và một số catechin Các andehit tương ứng với các acid này như vanilin,anisaldehyd,… cũng tồn tại tương đối phổ biến trong cây

Các acid phenolic – dẫn xuất của acid cinamic:

Hầu hết các acid phenolic C6 – C3, như acid p-coumaric, acid caffeic, ferulic,… rất phổ biến trong thiên nhiên

Các phenol khác: như ancol phenol, aldehyd phenol (vanilin)

OH HO

Hydroquinon

CH OH

Hình 1.2: Cấu trúc của phenol và các acid phenolic

1.2.2.2 Flavonoid

Flavonoid là một nhóm hợp chất poliphenol đa dạng về cấu trúc hóa học và tác dụng sinh học Chúng có mặt ở hầu hết các bộ phận của cây, đặc biệt trong các tế bào thực vật, là hợp chất được cấu tạo gồm hai vòng benzen A, B được kết nối bởi 1 dị vòng C với khung các bon C6-C3-C6 Tại các vòng có đính một hay nhiều nhóm hydroxy tự do hay đã thay thế một phần Vì vậy về bản chất chúng là các poliphenol có tính axit Các poliphenol có thể phản ứng lẫn nhau qua các nhóm hydroxy để tạo thành các phân tử phức tạp hơn hay có thể liên kết với các hợp chất khác trong cây như các Oza (dạng glicozit) hay protein

Các flavonoid là dẫn xuất của 2 - phenyl chroman (flavan)

Hình 1.3: Flavan (2-phenyl chromen)

1.2.2.3 Lignan

Lignan là các hợp chất diphenolic (C6 – C3)2, tạo dây nối đuôi – đuôi của 2 đơn vị acid cinamic Lignan được tạo thành do trùng hợp hóa 2 acid cinnamic, là các hợp chất có khung là kết quả của liên kết giữa  carbon của mạch nhánh với 2 đơn vị dẫn xuất của 1-phenylpropan (dây nối 8 – 8‟)

1 2 3 4

5 6

7 8 9

7'8' 9'

1' 2' 3' 4' 5' 6'

1 2

7 8 9

7' 8'

9'

Hình 1.5: 3,3'-Neolignan

1.2.2.4.Coumarin

Coumarin là hợp chất hữu cơ có trong nhiều loài cây, được phát hiện

từ năm 1820 Coumarin là những dẫn chất - pyron có cấu trúc C6 – C3 Benzo -pyron là một coumarin đơn giản nhất tồn tại trong hạt cây họ Đậu Cho đến nay, người ta đã biết đến gần 1000 coumarin khác nhau Trong coumarin các nhóm OH phenol được ether hóa bằng nhóm CH3 hay bằng một mạch tecpenoid từ 1 đến 3 đơn vị isoprenoid Về mặt hóa học, coumarin có thể tồn tại dưới dạng tự do hay dạng kết hợp với đường glucose tạo thành

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của một số coumarin

Ngoài ra còn các nhóm khác như tanin, lignin, thymol, plikatit, melanin,…

1.2.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic [6]

Các hợp chất phenolic thực vật có tác dụng chống lại bức xạ tia cực tím hoặc ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, ký sinh trùng và động vật ăn thịt cũng như làm tăng các màu sắc của thực vật Do sự phân bố rộng rãi của chúng trong hầu hết các bộ phận của cây vì thế các polyphenol đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người nên chế độ ăn uống dinh dưỡng đã và đang được chú ý trong những năm gần đây Các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất thực phẩm đã tập trung vào các polyphenol có đặc tính chống oxy hóa mạnh trong chế độ ăn uống, các hiệu ứng đáng tin cậy của chúng trong việc phòng ngừa những chứng bệnh căng thẳng oxy hóa liên quan Theo các nghiên cứu dịch tễ học, hấp thụ các hợp chất phenolic sẽ giảm được nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư Hơn nữa các polyphenol còn có các tác dụng sinh lý học cụ thể trong việc ngăn ngừa và điều trị bệnh

Các hợp chất phenol như arbutin được dùng để sát trùng đường niệu, các hợp chất salycylat có tác dụng chống viêm, các ester của acid cinnamic trong actisô (như cynarin, các acid phenolic) có tác dụng bảo vệ gan Các ester của phenylpropanoid glycosid đã được chứng minh có nhiều tác dụng quan trọng như ức chế men CAMP phosphodiesterase (forsythiasid, planta-

majosid), ức chế men aldose reductase (verbacosid) Verbacosid, forsythiasid

ức chế men 5-LO(5-lipoxygenase) trong bạch cầu hạt ở người và ở màng bụng chuột Nhiều hợp chất phenol có tác dụng kháng khẩn và kháng nấm Coumarin cũng có nhiều tác dụng dược lý quan trọng bao gồm chống đông máu, kích thích tố, làm nhạy cảm với da, diệt vi trùng, thuốc giãn mạch, diệt côn trùng, trừ giun sán, giảm đau, hạ nhiệt, làm bền và bảo vệ thành mạch như aesculetin, bergapten và fraxin Coumarin glycosid có tác dụng chống nấm và chống ung thư Coumarin và các dẫn xuất có khả năng kích thích đại thực bào nên có thể dùng làm thuốc điều trị vết bỏng và các vết thương do nhiệt Ngoài ra chúng còn gây nên sự thay đổi đáng kể trong điều hòa đáp ứng miễn dịch Chúng đóng vai trò gián tiếp qua sự điều biến của hệ miễn dịch chủ, do đó kích thích hoạt tính miễn dịch dẫn tới bảo vệ chống lại sự tái phát của khối u, hoặc giảm kích thước các khối u nhỏ và tác dụng trực tiếp ức chế

phát triển đối với dòng tế bào u ác tính in vitro, thí dụ dịch chiết metanol của

Tordylium (chứa umbeliferon, isoimperatorin và dẫn xuất angelicin) ức chế

dòng tế bào ung thư KB (ung thư mũi hầu) và NSCLS-N6 (dòng tế bào ung thư biểu mô cuống phổi) Trong khi, tác dụng ức chế ung thư của tannin chủ yếu do khả năng kết hợp của tanin với các chất gây ung thư Tanin ở nồng độ cao ức chế hoạt động của các enzyme, nhưng ở nồng độ thấp chúng thường kích thích hoạt tính các enzyme Tanin đóng vai trò đặc biệt trong nén ép bề mặt màng nhầy sau khi vào cơ thể, vì vậy nó dùng để trị bệnh tiêu chảy nhưng phải thải trừ ngay khỏi đường tiêu hóa bằng cách dùng thuốc nhuận tràng Ngoài ra tanin có tác dụng chống chảy máu, giảm đau và làm giảm nồng độ acid trong dạ dày Nước ép quả hồng có chứa nhiều tannin ngưng tụ được dùng ở Nhật để điều trị cao huyết áp và ngăn ngừa chứng đột quỵ Casuarinin,

tanin thủy phân được chiết xuất từ vỏ cây Terminalia arjuna Linn, có tác

phân được có trong thành phần cây chó đẻ răng cưa (Phylanthus amarus

Chum et Thonn.) được dùng để điều trị viêm gan virus do ức chế tín hiệu điều khiển protein kinase, hay ức chế tương tác giữa HBV enhacer I và các yếu tố dịch mã tế bào Thành phần polyphenol có tác dụng chống oxy hóa chính trong chè xanh… Lignan và các cây có chứa lignan đã được sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền, chúng có tác dụng bảo vệ gan như schizandrin, iso schizandrin và các gomisin A, B, C, D, F và G tìm thấy trong quả cây ngũ

vị tử (Schizandra chinensis (Turcz.) Baill., họ Ngũ vị - Schizandraceae) cho

thấy tác dụng bảo vệ gan rất tốt, tăng tổng hợp protein gan được dùng để điều trị viêm gan mạn có men gan tăng, điều trị tổn thương gan,… Lignan acid

nordihydroguaaretic – NDGA (trong cây Larrea mexicana) là một trong

những hợp chất thiên nhiên có tác dụng chống oxy hóa mạnh, ức chế men 5-

LO, ức chế tế bào ung thư được dùng làm thuốc chống oxy hóa, chống ung thư và chống viêm Nghiên cứu cho thấy Lignan và neolignan có tác dụng ức chế men, đặc biệt là men C-AMP phosphodiesterase và các men của quá trình

hô hấp, chống dị ứng và viêm khớp, ức chế yếu tố hoạt hóa tiểu cầu Một số lignan là dẫn xuất của xyclolignan naphtalenhay tetrahydro-naphtalen có tác dụng chống virus Từ dịch chiết chó đẻ răng cưa, các nhà khoa học Thái Lan

đã chiết được 2 dẫn xuất của lignan là phylanthin và hydrophylanthin có hoạt tính đối với dòng tế bào ung thư KB-V1đã kháng vinblastin Một số lignan có thể kết hợp với protein (kể cả enzyme), polysaccharide, acid nucleic tạo các phân tử có tác dụng kháng sinh và trừ sâu bọ cho cây

1.3 Các phương pháp chiết mẫu thực vật

Sau khi tiến hành thu hái và làm khô mẫu, tuỳ thuộc vào đối tượng chất

có trong mẫu khác nhau (chất phân cực, chất không phân cực, chất có độ phân cực trung bình…) mà ta chọn dung môi và hệ dung môi khác nhau