Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất từ nấm đen (nigrofomes melannoporus (mont ) murr) ở nghệ an

Đây là những vùng được đánh giá làcó tính đa dạng sinh học rất cao, tại đây có chứa đựng nguồn lợi rất lớn về đa dạngsinh học, trong đó có nguồn lợi lớn về nấm và có thể sử dụng chúng là

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS LÊ VĂN HẠC

VINH - 2014

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Đối tượng nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

Chương 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về terpen và các sesquiterpen 4

1.1.1 Vài nét về terpen 4

1.1.2 Vài nét về sesquiterpen 5

1.1.3 Giới thiệu về khung driman sesquiterpen 14

1.1.4 Mối liên quan giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học [3], [13] 23

1.2 Tổng quan về họ Nấm Polyporaceae 25

1.2.1 Đặc điểm sinh học [32] 25

1.2.2 Thành phần hóa học 27

1.2.3 Giá trị về dược liệu của các loài Poplyporaceae 33

1.3 Đối tượng nghiên cứu 34

1.3.1 Phân loại khoa học 34

1.3.2 Đặc điểm sinh học [33] 35

1.3.4 Thành phần hóa học 36

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM 37

2.1 Phương pháp nghiên cứu 37

2.1.1 Các phương pháp xử lý mẫu và chiết 37

2.1.2 Các phương pháp phân tích, phân tách các hỗn hợp và phân lập các hợp chất 37

2.1.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc các hợp chất 37

2.2 Thực nghiệm 38

2.2.1 Hoá chất, dụng cụ và thiết bị 38

2.2.3 Dữ kiện về tính chất vật lý và phổ của hợp chất A 41

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Phân lập các hợp chất 42

3.2 Xác định cấu trúc hợp chất A 42

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Trước hết, nấm là nguồn dinh dưỡng có giá trị cao, thích hợp cho con người.Trong quả thể nấm tươi hàm lượng nước tới 90%, chất khô chỉ có 10-12% Trongtổng lượng axit amin của nấm thì có tới 15-40% là các axit amin không thay thế,25-35% là các axit amin tự do, với sự hiện diện của gần như đủ các loại axit amin,trong đó có 9 loại axit amin cần thiết cho con người Nấm rất giàu leucin và lysin

là 2 loại axit amin ít có trong ngũ cốc Do đó, xét về chất lượng thì đạm ở nấmkhông thua gì đạm ở động vật

Lượng chất béo trong nấm rất thấp, khoảng 15-20% (nấm mỡ chỉ 2-8%) Nấmtươi chứa hàm lượng gluxit khá cao (3-28%), trong đó có đường pentoza (xiloza,riboza), hexoza (glucoza, galactoza, manoza), dixaccarit (saccaroza), đường amin,đường rượu (monitola và iositola) , hàm lượng chất xơ khoảng 3-32% Đặc biệt,nấm có nguồn đường dự trữ dưới dạng glycogen tương tự như động vật (thay vìtinh bột ở thực vật)

Nấm chứa rất nhiều loại vitamin như B, C, K, A, D, E, Trong đó nhiều nhất

là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, B3, B5, Nếu rau rất nghèo vitamin B12, thìchỉ cần ăn 3 gam nấm tươi đủ cung cấp lượng vitamin B12 cho nhu cầu mỗi ngày Tương tự hầu hết các loại rau, nấm là nguồn khoáng rất lớn Nấm rơm đượcghi nhận rất giàu K, Na, Ca, P, Mg, chiếm từ 56-70% lượng tro tổng cộng Ăn nấmbảo đảm bổ sung đầy đủ cho nhu cầu về khoáng mỗi ngày Trong nấm còn có cácchất thơm, các chất có hoạt tính sinh học làm nên những hương vị riêng biệt và hấp

dẫn cho con người.

Tóm lại, nấm có lượng đạm thấp hơn động vật nhưng cao hơn thực vật, nghèonăng lượng nhưng giàu vitamin và muối khoáng, thích hợp với nhu cầu dinhdưỡng của con người trong giai đoạn hiện nay, nhất là với những người làm việctrí óc, ít vận động

Một ý nghĩa hết sức quan trọng của nấm là làm thuốc chữa bệnh Nấm khôngchỉ ăn ngon, giàu chất dinh dưỡng, mà còn không gây xơ cứng động mạch vàkhông làm tăng lượng cholesterol trong máu như nhiều loại thịt động vật Từ thời

trung cổ con người đã biết sử dụng nấm Polyporus populinus làm thuốc cầm máu,

chữa bệnh lao phổi, tê thấp, vàng da, phù thũng (do trong nấm chứa axit

agarichinic) Bào tử của nấm Fungus bovista được dùng điều trị các vết thương nặng và cầm máu sau mổ Nấm cỏ tranh (Agaricus campestris) được dùng chữa

bệnh đái đường, rắn cắn Mộc nhĩ được người phương Đông dùng làm thuốc chữa

bệnh lỵ, táo bón, rong huyết Nấm phục linh (Poria cocos) có tác dụng an thần.

Gần đây người ta còn nhắc đến khả năng chữa bệnh ung thư của nấm (đặc biệt là

của các loài Fomes fomentarius, Fomitopsis anosa, Inonotus obliquus và Phellinus igniarius

Các tác giả Nhật Bản đã có kết quả về tác dụng chữa ung thư, làm giảm

lượng cholesterol trong máu của nấm hương (Lentinus edodes) Phần lớn các

kháng sinh hiện được con người sử dụng là do chiết xuất từ nấm (ví dụ: penicilin,streptomicin, tetracilin )

Qua những điều nêu trên, ta có thể nói nấm vừa có thể làm thực phẩm tốt chosức khỏe con người, lại vừa có thể dùng làm dược liệu, có tác dụng ngăn ngừa vàđiều chế ra nhiều loại nhiều thuốc chữa chữa bệnh Vì thế những nghiên cứu vềthành phần hóa học, và hoạt tính sinh học của các loài nấm có một giá trị hết sức tolớn trong đời sống, cũng như trong y học phục vụ chăm sóc sức khỏe con người

Việt Nam nằm ở trung tâm Đông Nam Á hằng năm có lượng mưa và nhiệt

độ trung bình tương đối cao Với khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng, ẩm đã tạo chorừng Việt nam có một hệ động, thực vật và nấm rất đa dạng và phong phú

Nghệ An là tỉnh có vườn Quốc gia Pù Mát, khu bảo tồn thiên nhiên PùHuống và khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt Đây là những vùng được đánh giá là

có tính đa dạng sinh học rất cao, tại đây có chứa đựng nguồn lợi rất lớn về đa dạngsinh học, trong đó có nguồn lợi lớn về nấm và có thể sử dụng chúng làm nguyênliệu tốt cho các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm…

Tuy nhiên, cho đến nay sự nghiên cứu về nấm ở Việt Nam nói chung vàNghệ An nói riêng vẫn còn là một vấn đề khá mới mẻ, chưa nhận được sự quantâm đúng mức của các nhà khoa học Do vậy, việc nghiên cứu về nấm ở Nghệ An

là một yêu cầu bức thiết, có ý nghĩa lý luận và thực tiễn quan trọng, góp phần quantrọng trong việc tìm hiểu nguồn tài nguyên thiên nhiên, về giá trị kinh tế và tầmquan trọng của nguồn dược liệu thiên nhiên của nước ta nói chung và tỉnh Nghệ

An nói riêng Vì lý do đó chúng tôi đã chọn đề tài: “Phân lập và xác định cấu

trúc các hợp chất từ nấm đen (Nigrofomes melannoporus (Mont.) Murr) ở

Nghệ An ”.

2 Đối tượng nghiên cứu

Luận văn này nghiên cứu thành phần hoá học của loài nấm Nigrofomes melannoporus (Mont.) Murr thuộc họ Nấm Polyporaceae thu thập ở Nghệ An.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ được đề ra cho nghiên cứu trong luận văn này gồm có:

- Chiết chọn lọc với các dung môi thích hợp để thu được hỗn hợp các hợp

chất từ các dịch chiết của quả thể nấm Nigrofomes melannoporus

- Phân tích sắc ký lớp mỏng (TLC) các phần chiết để định tính các phần chiết

và xác định các hệ dung môi thích hợp cho phân tách sắc ký cột;

- Phân tách các phần chiết và phân lập các hợp chất

- Xác định cấu trúc các hợp chất được phân lập bằng các phương pháp phổhiện đại

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về terpen và các sesquiterpen

1.1.1 Vài nét về terpen

Danh từ “Terpen” lần đầu tiên được Kekule sử dụng để chỉ các hiđrocacbonđồng phân C10H16 và có mặt trong hầu hết các lớp thực vật bậc thấp như tảo, nấmđến thực vật bậc cao, và động vật, vi khuẩn Hiện nay, đã có khoảng hơn 40000terpen đã được biết đến [19] Khái niệm “terpen” được dùng để chỉ một lớp hợpchất thiên nhiên có cấu trúc có thể phân chia ra thành các đơn vị isopren (C5H8) Căn cứ vào số đơn vị isopren hợp thành người ta phân biệt thành cáchemiterpene C5H8, monoterpen C10H16, sesquiterpen C15H24, diterpen C20H32,sesterterpen C25H40, triterpen C30H48, tetraterpen C40H64 và polyterpen (C5H8)n

Hình 1.1: Sự phân loại terpen trên cơ sở số nhóm isopren

Bên cạnh thuật ngữ “terpen” người ta còn dùng khái niệm “terpenoit” để baohàm rộng rãi các sản phẩm thoái biến tự nhiên, thí dụ các ionon và các dẫn xuất tựnhiên cũng như tổng hợp của các terpen, thí dụ các terpen - ancol, -andehit, -xeton,

- axit, - este, - epoxit, v.v… Tuy nhiên trong khi sử dụng thường không có sự phânchia ranh giới thật rõ rệt giữa các khái niệm “terpen” và “terpenoid” như vừa nêu.Thuật ngữ “terpen” hoặc “terpenoid” nhiều khi được dùng để bao hàm cả cácterpen – hidrocacbon lẫn các dẫn xuất của chúng

Tuy là dẫn xuất của isopren nhưng isopren lại không phải là tiền chất củaquá trình sinh tổng hợp terpenoid Chất liệu cơ bản để sinh tổng hợp terpenoid làpharnesyl pyrophosphat

1.1.2 Vài nét về sesquiterpen

1.1.2.1.Khái quát chung

Về mặt cấu trúc sesquiterpen là các terpen có bộ khung cơ bản gồm 15nguyên tử C Về mặt lý thuyết chúng là tổ hợp gồm 3 đơn vị isopren Sesquiterpen

là nhóm dẫn chất bậc hai rất lớn, đến nay các nhà khoa học đã tìm thấy đượckhoảng 10000 sesquiterpen trong thiên nhiên [19], chủ yếu là trong các thực vậtbậc cao, và một lượng lớn trong số đó được tìm thấy trong nấm Nguồn gốc phátsinh sesquiterpen trong sinh vật là từ farnesyl pyrophosphat do sự đóng vòng khácnhau sẽ dẫn đến các bộ khung serquiterpen khác nhau Về phân loại, dựa theo cấutrúc người ta phân sesquiterpen thành 4 loại chính: sesquiterpen mạch hở, 1 vòng,

2 vòng, 3 vòng hoặc 4 vòng với khoảng 80 bộ khung cơ bản chính đã được phânlập [6]

1.1.2.2 Một số khung sesquiterpen cơ bản được phân lập từ nấm [19], [27],

[25]

Dưới đây là một số khung sườn sesquiterpenoit cơ bản trong nấm được sinhtổng hợp từ khung farnesan cơ sở

Hình 1.2: Các khung sườn sesquiterpen cơ bản trong Nấm được sinh tổng hợp từ

khung farnesan

Farnesan – sesquiterpen mạch hở

Tên quốc tế là 2,6,10-trimetyl dodecan (1), được xem là dẫn chất đầu để sinh

tổng hợp các serquiterpen khác trong nấm Năm 2010, Stoppacher và cộng sự [39],

đã phân lập được 3 chất có bộ khung farnesan là α-farnesen (2), β-farnesen (3),

trans-nerolidol (5) từ loài nấm Trichoderma atroviride α-farnesene (2) được báo

cáo là có khả năng tiết ra pheromone có tác dụng kìm hãm quá trình phát triển củaloài rệp

Năm 1975, từ loài nấm Ceratocystis coerulescens, Sprecher và cộng sự [38],

đã phân lập được 5 sesquiterpene mạch hở là farnesol (4), trans-nerolidol (5); dihydro-nerolidol (6), 6,7,10,11-tetrahydro-nerolidol (7) Farnesol (4) có trong tinh

6,7-dầu của nhiều loại thực vật, bên cạnh đó, nó có thể được sử dụng như mộtpheromone chống côn trùng, và thuốc trừ sâu tự nhiên, ngoài ra farnesol phát huyhiệu quả của thuốc kháng sinhvà được coi là tác nhân chống ung thư [41]

OH

(5) trans-Nerolidol (6) 6,7-Dihydro-nerolidol (7)

6,7,10,11-Tetrahydro-nerolidol

Sesquiterpen một vòng

Bisabolan: được hình thành do sự đóng vòng farnesan ở vị trí C-1 và C-6 tạo

thành 1 vòng cyclohexan Khoảng hơn 100 dẫn xuất bisabolan đã được tìm thấychủ yếu trong thực vật, ít gặp trong nấm

Năm 1989, Gross và cộng sự [22] đã tách được α-bisabolol (8) từ loài

Phlebia radiata Bisabolol có mùi thơm của hoa yếu và đã được sử dụng hàng

trăm năm trong ngành mỹ phẩm Bisabolol được biết là có tác dụng chống kích

ứng, chống viêm và chống vi khuẩn Trong chi Lepista, năm 1991, Abraham và

cộng sự [7] đã cô lập được lepistiron (9) từ loài Lepista irina, còn Audouin cùng

cộng sự [8] năm 1989 phân lập được α-bisabolen (10) và β-bisabolen (11) từ loài

(8) α-Bisabolol (9) Lepistiron (10) α-Bisabolen (11) β-Bisabolen

Germacran: được hình thành là kết quả của sự đóng vòng farnensan ở vị trí

C-1 và C-10 Đến nay đã có khoảng hơn 300 germacran đã được báo cáo Từ loài

Tanacetopsis mucronata, năm 2002, Tashkhodzhaev [12] đã phân lập được 4 hợp

chất có khung germacran lần lượt là 13α-hydroxymethylenedeacetyllaurenobiolit

(12), laurenobiolit (13), dehydrodeacety laurenobiolit (14), và mucrin (15).

O O

OH OH

O O

OH

O O

OH

O O O

OH

(12) 13α-Hydroxy (13) Laurenobiolit (14) Dehydrodeacety (15) Mucrin

methylenedeacetyl laurenobiolit

laurenobiolit

Humulan: khi farnensan đóng vòng ở vị trí C-1 và C-11 sẽ tạo ra một bộ

khung quan trong nữa của sesquiterpen là humulan Từ loài Lactarius mitissimus,

Du-Qiang Luo và cộng sự [16], [17], [18] đã phân lập được 8 sesquiterpen có bộ

khung humulan là mitissimol A (16), mitissimol B (17), mitissimol C (18), mitissimol D (19) mitissimol E (20), mitissimol F (21) và mitissimol G (22).

O

H

O

O H H

1

13 12

(16) Mitissimol A (17) Mitissimol B (18) Mitissimol C

O

O H H

O H

H

O

H H H O

15 10 7 14

5

3

1

12 13

(19) Mitissimol D (20) Mitissimol E (21) Mitissimol F (22) Mitissimol G

Sesquiterpen 2 vòng

Caryophyllan: được hình thành do sự đóng vòng ở vị trí C-2 và C-10 của bộ

khung huluman tạo nên một vòng 4 cạnh

Năm 2003, Magnani cùng cộng sự [34] đã phát hiện được ba hợp chất

sesquiterpen có bộ khung cơ sở kiểu caryophyllan từ loài Pestalotiopsis sp là

pestalodiopsolide A (23), taedolidol (24), 6-epitaedolidol (25).

O O

OH O

O

O H

OH O

(23) Pestalodiopsolide A (24) Taedolidol (25) 6-Epitaedolidol

Cadinan: cũng là một trong các khung sesquiterpen hay gặp Chúng được

hình thành do sự đóng vòng của farnensan ở các vị trí 1 với 6 và 1 với

C-10 Có khoảng hơn 200 sesquiterpen có bộ khung cadinan đã được phát hiện

Từ Fomitopsis pinicola, năm 1999, Fäldt và cộng sự [20] đã phân lập được

γ-cadinen (26), δ-γ-cadinen (27), trans-calamen (28) và β-calacoren (29), chúng đều

có bộ khung kiểu cadinan sesquiterpen

(26) Cadinen (27) δ-Cadinen (28) Trans-calamen (29) β-Calacoren

Botryan: được hình thành do sự ghép vòng farnensan ở vị trí C-1 với C-9 tạo

thành vòng xyclohexan và vị trí C-5 với C-9 tạo thành vòng xyclopentan

Năm 2008, từ loài Daldinia concentrica, Xiang-Dong Qin và cộng sự [43] đã

phân lập được 6 botryan sesquiterpen mới gồm methyl-7α-acetoxy

deacetylbotryoloate (30), 7α -acetoxydeacetylbotryenedial (31), 7α-hydroxy botryenalol (32), 7,8-dehydronorbotryal (33), 7α-acetoxy dehydro botrydienal (34), 7α-acetoxy-15-methoxy-10-O-methyl-deacetyldihydrobotrydial (35).

13 12

2

1

9 8 7 6

5 4

3

11

13 12

H OH

10

11

13 12

H O

OH OH

O

CHO

2

1 9 8 7 6 5 4 3

O

CH3

O O

CHO

2

1 9 8 7 6 5 4 3

CH3O

O

CH3

17 7

6

5 4 3 2 1 10

15 9

Lactaran là một trong những khung sesquiterpen được tìm thấy nhiều nhất

trong các loài nấm Chúng được hình thành do sự đóng vòng của farnensan ở các

vị trí C-2 với C-9 và C-1 với C-11 hình thành một bộ khung có hai vòng cơ bản làxycloheptan và xyclopentan

Năm 2010, từ loài Lactarius subvellereus, Ki Hyun Kim cùng cộng sự [28] đã

tách được 3 sesquiterpen lactaran mới là subvellerolacton B (36), subvellerolacton

11 10

(36) Subvellerolacton B (37) Subvellerolacton D (38) Subvellerolacton E

Sesquiterpen 3 vòng

Marasman: được hình thành từ farnesan do sự liên kết giữa các nguyên tử

cacbon ở vị trí C-1 với C-11, C-2 với C-9, C-3 với C-6 đồng thời với việc làm đứtliên kết giữa C-4 với C-5 tạo thành 3 vòng khác nhau- vòng 3 cạnh, vòng 5 cạnh,vòng 6 cạnh

Từ loài Russula foetens, năm 2010, Ki Hyun Kim cùng cộng sự [29] đã phân

lập được 3 marasman sesquiterpen gồm russulfoen (39), marasm-5-oic acid -lactone (40) và 8α,13-dihydroxy-marasm-5-oic acid - lactone (41), cả 3 chất này đều được xác định là có hoạt tính kháng lại tế bào u

O

O

H

H OH H

1

11 2 9

(39) Russulfoen (40) 7α,8α,13-Trihydroxy (41)

marasm-5-oic axit -lactone marasm-5-oic axit lactone

-Hirsutan: việc các nguyên tử cacbon 3 với 7, 2 với 9 và 1 với

C-11 trong khung farnesan liên kết với nhau cùng với sự thay đổi tiếp theo của cácnhóm methyl C-14 và C-15 dẫn đến hình thành bộ khung hirsutan với cấu trúcgồm 3 vòng 5 cạnh Các chất có bộ khung này được tìm thấy chủ yếu trong cácloài nấm

Năm 2011, từ loài nấm Gloeostereum incarnatum, tác giả Ryo Asai cùng cộng

sự [35] đã phân lập được 2 hoạt chất có bộ khung hirsutan sesquiterpen là

hirsutanol A (42) và hirsutanol C (43) Qua xác định hoạt tính thấy cho thấy hirsutanol A (42) có khả năng chống lại các tế bào khối u ác tính B16 ở chuột với

(-)-IC50 = 25 M

7 8 9 10 11

(42) (-)-Hirsutanol A (43) (-)-Hirsutanol C

Protoilludan: hệ thống của bộ khung này gồm 1 vòng 4 cạnh, 1 vòng 5 cạnh

và 1 vòng 6 cạnh do sự khép vòng farnesan, hình thành các liên kết mới ở các vị tríC-1 với C-11, C-2 với C-9 và C-3 với C-6

Nghiên cứu dịch chiết từ loài Echinodontium tsugicola - một loài nấm thuộc

họ Echinodontiaceae (họ nấm chuyên ký sinh trên gỗ, gây các bệnh thối trắng và

hoại sinh cây chủ), năm 2004, Yoshihito Shiono và cộng sự [48] đã phân lập được

4 chất có kiểu khung protoilludan sesquiterpen là tsugicolin A (44), tsugicolin B (45), echinocidin A (46) và echinocidin B (47), trong đó echinocidin A (46) và echinocidin B (47) là những chất mới Nghiên cứu hoạt tính sinh học cho thấy tsugicolin A (44) có khả năng chống nhiễm cảm cúm.

O H

13 7 8

9

10 14

15 11

1 3

2 6

4 5

12

OH OH

H

H

OH O

H OH

H

H O

O

13 7 8

9

10 14

15 11

1 3

2 6

4 5

12

(44) Tsugicolin A (45) Tsugicolin B (46) Echinocidin A (47) Echinocidin B

Sterpuran: về cấu trúc, giống như khung protoilludan, hệ thống của bộ

khung này cũng gồm 1 vòng 4 cạnh, 1 vòng 5 cạnh và 1 vòng 6 cạnh do sự khépvòng farnesan, hình thành các liên kết mới ở các vị trí C-1 với C-11, C-2 với C-9chỉ khác một điểm đó là thay vì các nguyên tử C-3 và C-6 liên kết với nhau thì ởsterpuran lại hình thành liên kết giữa C-4 với C-7

Năm 1981, kết quả nghiên cứu của William A Aye và Hossein S Gho từ loài

nấm Stereum purpureum [42], đã phân lập được 2 sterpuran sesquiterpen mới là

sterpuren-3,12,4-trio1 (48) và 1-sterpuren (49).

Một nhóm chất đáng chú ý trong các dẫn xuất bậc 2, chúng thường được cho

là có khả năng giúp chống lại các động vật ăn thịt Driman là một khungsesquiterpene 2 vòng A, B kiểu cổ điển của nhiều đi-và triterpenes Do đó, nó cóthể được coi là mối liên kết giữa terpen thấp hơn với terpen cao hơn

Tên “driman” của nhóm chất này bắt nguồn từ sau khi hợp chất sesquiterpen

đầu tiên có khung driman là drimenol (50) được phân lập từ rễ của loài Drymys

winteri [11]

(50) Drimenol – driman sesquiterpen đầu tiên được phân lập

Từ đó tên drimane đã được đề xuất cho các hydrocarbon bão hòa với cấu trúc

và cấu hình tuyệt đối như mô tả trong hình 1.3.a Sự đánh số trong khung driman

được sử dụng theo cách đánh số của Djerassi [11]

H

13 14

1 2

3

4

5 6 7 8

9 10

12

H

13 14

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10

12 15

Hình 1.3: a Khung driman cơ bản; b Khung driman được sắp xếp lại

Tại vị trí các nguyên tử cacbon C-11 và C-12 thường xuất hiện nguyên tử oxi,nhưng quá trình oxy hóa tại các vị trí khác cũng được thấy thường xuyên Trongcác hợp chất này đôi khi có sự di cư của một trong các nhóm methyl từ vị trí C-4sang C-3 và một liên kết đôi ngoài vòng đặc trưng xuất hiện ở vị trí C-4 từ đó tathu được một khung driman được sắp xếp lại (hình 1.3.b)

Rất hiếm gặp các sesquiterpen có bộ khung kiểu driman Nhưng sự phân bốcủa chúng thì rất đa dạng, từ các loài thực vật bậc cao, đến các loài cây bụi, trongnấm, kể cả trong các loài nhuyễn thể, và sinh vật biển

1.1.3.2 Sinh tổng hợp [11]

Hiểu một cách đơn giản thì sự hình thành các liên kết giữa 2 với 7 và

C-6 với C-11 tạo ra sự khép vòng farnesan sẽ hình thành nên bộ khung drimansesquiterpen (Hình 1.4)

Hình 1.4: Sự hình thành khung driman từ khung farnesan cơ bản

Nhưng như chúng ta đã biết, phần lớn cấu trúc của các sesquiterpen có nguồngốc từ farnesyl pyrophosphat (FPP) thông qua một loạt sự vòng hóa và sắp xếp lạiphù hợp Đa số sự vòng hóa được khởi xướng bởi một enzym trung gian phân liqua dung môi của nhóm pyrophosphat trong cis- hoặc trans-FPP theo đó mộtcarbocation mới bắt đầu hay thực tế được hình thành ở vị trí đuôi của chuỗifarnesyl (hình 1.5)

trans - FPP

Hình 1.5: Sự khép vòng cis và trans-FPP

Một số nhỏ các sesquiterpen 2 vòng, bao gồm cả driman, phát sinh sự tạovòng do được bắt đầu bằng một cuộc tấn công lực điện tử, chủ yếu là do một

proton, trên các liên kết đôi ở vị trí đứng đầu của FPP hoặc vào epoxide tương ứng(xem hình 1.6) Cơ chế tạo vòng này không phổ biến ở các sesquiterpene màthường gặp ở di- và triterpen Các vị trí tương đối của các liên kết đôi trong cấu tạogiả định của chuỗi FPP xác định cấu trúc và lập thể của sản phẩm cuối cùng Sựtương tác giữa các electron với sự bổ sung liên tục của các liên kết đôi liên hợphình thành nên hai dạng đồng phân driman khác nhau (xem hình 1.6) Và thườngthì hai loại đồng phân tự nhiên này ko được tìm thấy trong cùng một loài thực vật.

Hình 1.6: Sự khép vòng FPP tạo khung driman sesquiterpen cơ bản

Một giả thiết nữa, đó là nhóm hydroxyl ở vị trí C-3 có thể được phát sinh từcuộc tấn công của proton lên trên nhóm epoxi ở vị trí này Có lý do để tin rằng từ

sự hình thành nhóm OH ở vị trí C-3, rất có thể sự tấn công của một proton tiếptheo vào vị trí này sẽ tách ra một phân tử nước, từ đó sẽ tạo ra một cacbocationmới, kết quả cuối cùng là tạo ra một khung driman được sắp xếp lại (xem hình1.7) Tuy rằng cho đến nay mới chỉ có rất ít các driman kiểu này được phân lập

H O

R

O H

R

H

R R

H

R R

Hình 1.7: Sự khép vòng FPP tạo khung driman sesquiterpen sắp xếp lại

1.1.3.3 Một số driman sesquiterpen được phân lập từ Nấm

Các hợp chất sesquiterpen có khung driman được cho là có một loạt các hoạttính sinh học quý như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, antifeedant, điều hòa sựsinh trưởng thực vật, gây độc tế bào, hoạt tính kìm hãm sự sinh trưởng của nhuyễnthể và côn trùng có hại Hơn nữa, hương vị rất đậm của một số driman có hoạt tínhsinh học đối với con người và tính chất gây kích thích da của chúng đã thu hútnhiều sự chú ý [23], [31]

Năm 1995, Morita Yasufumi và cộng sự [46] đã phân lập được 2 dime

drimane sesquiterpenoit từ loài nấm Haploporus odorus (Basidiomycete) là axit

haploporic A (51), và axit crytoporic E (52).

H COOCH3O

O CO

CO O H

COOH COOCH3COOCH3

OH

COOCH3 COOH

(51) Axit haploporic A (52) Axit crytoporic E

Từ quả thể của loài nấm basidiomycetes Albatrellus confluens, năm 2001,

Ding Zhi-Hui và cộng sự [14] đã phân lập được albaconol (53), một driman

sesquiterpen có hoạt tính sinh học cao Các nghiên cứu trước đây cho thấy

albaconol có thể ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư, và cũng sẽ là một loại thuốc

ức chế miễn dịch và chống viêm tiềm năng [28]

O H

OH

OH H

(53) Albaconol

Từ dịch chiết cao etyl axetat của quả thể loài nấm Strobilurus ohshimae, năm

2007, Yoshihito Shiono và cộng sự [36] đã phân lập được hai driman sesquiterpen

là strobilacton A (54) và strobilacton B (55) Qua kiểm tra hoạt tính sinh học, tác

giả cho thấy hai hợp chất này có khả năng kháng vi sinh vật, ngăn sự phát triển của

tế bào ung thư, và có hoạt tính antifeedant

O O

OH

OH H

H

O O

OH

OH H

O H

11,12-dòng enzym 11β-hy-droxysteroid dehydrogenas (11β -HSD1 and 11β -HSD2), nóđược xem giống như một xúc tác chuyển hóa giữa cortisol và cortisone.

OH

H O

H O

H

OH

H O

H

(59) 11,12-Dihydroxy (60) 3β-Hydroxy-11,12-O- (61) 3β,11,12-

drimen isopropyldrimen Trihydroxydrimen

Rừng ngập mặn là khu vực có tính đa dạng sinh học cao, và giàu nguồn hợp

chất thiên nhiên Năm 2011, từ loài nấm Aspergillus ustus (thuộc lớp Nấm túi hay

Nấm nang) trong vùng nuớc mặn, Huinan Zhou và cộng sự [50] đã phân lập được

20 driman sesquiterpen, trong đó có 5 chất mới lần lượt là O-methylalbrassitriol

(62), 9α-hydroxyl-9-aldehyde-5α-drim-7-en-6-one (63), drim-8-en-6α,7α,11-triol (64), 6-strobilactone-B (65) và (2’E,4’E ,6’E)-6-(1’-Carboxyocta-2’,4’,6’-triene)- 11,12-epoxy-9-hydroxy-11-methoxy-drim-7-ene (66).

H OH

OH

3

(62) O-methylalbrassitriol (63) 9α-Hydroxyl- (64) Drim-8-en-6α,7α,11-triol

-9-aldehyde -5α-drim-7-en-6-one

O

O OH

O O

2’,4’,6’-triene)-11,12-epoxy-Năm 2012, từ loài nấm basidiomycete Agrocybe sp., Zheng Yong-biao và

cộng sự [49] đã phân lập được 6 sesquiterpenoit có khung driman là 1α,2β –

dihydroxymarasmon (67); 2β,3α–dihydroxymarasmon (68), 14-hydroxyoreadon (69), agrocybolacton (70), marasmen (71) và 14-hydroxymarasmene(72)

O

H H

O H

O

O H

H O

(67) 1α,2β–Dihydroxy (68)2β,3α–Dihydroxymarasmon (69)1.4Hydroxyoreadon marasmon

O

H H

O H O

O H

O

H H O

OH

Năm 2013, Jiang-Yuan Zhao cùng cộng sự [24] đã phân lập được 2 hợp chất

drimane sesquiterpenoit mới là axit 11,12-dihydroxy-15-drimeneoic (73) và 3α,11,15-trihydroxydrimen (74) cùng một hợp chất đã biết là 3β,11,12- trihydroxydrimen (75)

OH OH

H

HOOC

OH

O H

H O

H

OH OH

O H

H

(73) 11,12-Dihydroxy- (74) 3α,11,15-Trihydroxydrimen (75) 3β,11,12-Trihydroxydrimen

15-drimeneoic

1.1.4 Mối liên quan giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học [3], [13]

Sesquiterpene (đặc biệt là sesquiterpen lacton) là một nhóm chất quan trọngcủa sản phẩm tự nhiên thu được từ nhiều loài cây thuốc Sự đa dạng về cấu trúccung như các hoạt tính sinh học tiềm năng đa dạng như chống ung thư, chốngviêm, chống ung thư, chống sốt rét, kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm đã vàđang được các nhà hóa học quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn Vai trò của cácsesquiterpene trong nấm đến các tác động về các vấn đề sức khỏe con người đãđược xem xét theo nhiều cách Do hoạt tính sinh học cao, terpen, và đặc biệt là cácsesquiterpene, thường được nghiên cứu như là nguồn nguyên liệu quan trọng tronghóa dược Mặc dù, các cơ chế chính xác các hoạt tính của sesquiterpen vẫn chưađược nghiên cứu chính xác, nhưng nó đã được ghi nhận một phần thông qua cácbáo cáo khác nhau được công bố trước đây

Trong các sesquiterpen, thì sesquiterpen lacton chiếm một địa vị quan trọngtrong lĩnh vự nghiên cứu đối với y học và nông nghiệp Người ta thường tin rằnghoạt tính sinh học của sesquiterpen lacton qua trung gian alkyl hóa của nucleophilqua cấu trúc cacbonyl α, β – bão hòa hoặc α, β, γ - không bão hòa, chẳng hạn như

α – CH2 - γ - lacton hoặc vòng cyclopentenon α , β - không bão hòa Dây nối α, βkhông bão hòa của vòng lacton hoặc vòng cyclopentenon dễ dàng kết hợp với cácnhóm SH, OH, NH của các axit amin và protein nói chung trong vi khuẩn, tuân

theo cơ chế nucleopil Về bản chất, sự tương tác giữa sesquiterpen lacton và cácnhóm thiol protein dẫn đến sự giảm hoạt động của enzyme hoặc gây ra sự giánđoạn của quá trình trao đổi chất và cân bằng oxi hóa khử cực kỳ quan trọng trong

tế bào

O O

SH

H3N COO

O O

S

H3N COO

+

+

+

Hình 1.8: Sự kết hợp vòng lacton với axit amin

Đa số hợp chất sesquiterpen lacton đều có vị đắng, và mùi vị khó chịu gây racảm giác chán ăn của động vật và sâu bọ Mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học vàhoạt tính sinh học của sesquiterpen lacton đã được nghiên cứu trong một số hệthống, đặc biệt là liên quan đến khả năng gây độc tế bào, antifeedant, chống viêm

và hoạt tính kháng u Người ta tin rằng nhóm exo- methylen trên vòng lacton làđiều cần thiết cho khả năng gây độc tế bào bởi vì sự thay đổi cấu trúc như bão hòa,hoặc thêm các nhóm methylene dẫn đến sự mất khả năng gây độc tế bào và ức chếkhối u Tuy nhiên, điều đó cũng cho thấy rằng các yếu tố chịu trách nhiệm về khảnăng gây độc của sesquiterpen lacton có thể là sự hiện diện của hệ thống O = C - C

= CH2, bất kể là vòng lacton hay vòng cyclopentenon Sau này người ta chứngminh rằng sự hiện diện của các nhóm alkyl tăng cường hơn rất nhiều khả năng gâyđộc của sesquiterpen lacton Hơn nữa, có thể khẳng định rằng sự hiện diện của α –

CH2 - γ - lacton và vòng cyclopentenon α, β - không bão hòa trong sesquiterpenlacton cần thiết cho chúng trong hoạt động chống khối u trong cơ thể Nó được xácnhận thông qua các báo cáo được công bố về các loại hoạt tính sinh học khác nhaucủa sesquiterpen lacton là do sự hiện diện của một trong hai yếu tố: α – CH2 - γ -lacton và vòng cyclopentenone α,β - không bão hòa

O O

( ) n

Hình 1.9: Cấu chúc chung của một sesquiterpen lacton

Tóm lại, sự khác biệt trong hoạt tính giữa các sesquiterpen lacton có thể đượcgiải thích bởi sự khác biệt về số lượng các yếu tố alkyl hóa, hình học phân tử, vàmôi trường hóa học của nhóm SH, OH, NH

Sự hiểu biết của chúng ta về sinh thái, hóa học của nấm chắc chắn từ sẽ đượchưởng lợi từ những kiến thức ngày càng tăng của các tác động của sesquiterpenetrên côn trùng và thực vật Kỹ thuật phân tích tinh vi hơn sẽ cho phép hiểu biết hơn

về các tương tác thú vị, phức tạp và cân bằng cao giữa nấm-thực vật-côn trùng.Đồng thời sự hiểu biết sâu sắc hơn về sinh thái hóa học, cơ chế tác động củasesquiterpene chắc chắn sẽ mở ra cửa sổ mới cho các ứng dụng trong các lĩnh vựcbảo vệ thực vật, kiểm soát côn trùng và y dược

1.2 Tổng quan về họ Nấm Polyporaceae

1.2.1 Đặc điểm sinh học [32]

Bộ Polyporales (Nấm nhiều lỗ) thuộc ngành nấm đảm (Basidiomycota): Bộ

gồm những nấm có quả thể chất thịt khi non, sau chất thịt cứng tạo thành chất

bì, quả thể dạng phiến hay dạng ống Bộ gồm các họ chính là:

Polyporaceae, Fomitopsidaceae, Ganodermataceae, Phanerochaetaceae, Steccherinaceae, Meruliaceae

Họ Polyporaceae (còn gọi là họ nấm lỗ) gồm có 86 chi khác nhau (các chi điển hình: Panus, Lentinus, Polyporus và Pleurotus) và có khoảng trên 500 loài đã

được tìm thấy Các loài trong họ này là loại nấm không có chân, gồm một khối dàyđặc như nắm tay hay to hơn, không đều hình nón, lồi ở mặt trên có màu trắng vàngnhạt Thịt nấm trắng, nhẹ, xốp, phủ bởi một lớp dày xù xì hóa gỗ, sờ thấy nhám,đánh dấu bởi những rãnh đồng tâm Phần bề mặt thân nấm thường gồm các lớp

hình ống xếp theo chiều dọc, mặt dưới thân nấm thấy rõ các lỗ nhỏ Thân nấmthường dai, nhẹ và cứng hơn phần mũ nấm, giống như gỗ, nhưng chúng khá dễ gãykhi phát triển mạnh

Hình 1.10: Hình dạng bề mặt cắt chung của nấm Polyporaceae

Khi trưởng thành, nấm này không nhanh chóng tàn lụi đi mà giữ nguyên hìnhdạng trong vài tháng đến vài năm Chúng thường phát triển trên gỗ, có một số pháttriển trên đất (thậm chí, thường thấy phát triển trên gỗ mục nát)

Thân nấm thường được tạo nên bởi các lớp mỏng xếp lại với nhau, hoặc cóhình móng guốc nhô ra từ nền, mặc dù thỉnh thoảng chúng có thân ngắn Có một

số loại không phát triển ra khỏi phần nền, vì toàn thân chúng là các lỗ nhỏ Cónhiều loài, lỗ của chúng nhỏ đến mức thoạt nhìn chúng giống như là một khối rắn,đến khi nhìn gần mới thấy Ở một số chi, vách ngăn giữa các lỗ bị ăn mòn hoặckhông có, vì thế bề mặt của chúng tạo nên tổng thể phẳng hơn là các lỗ, nhưngtrong những trường hợp này, những lớp mỏng rất cứng và giống như gỗ, khônggiống với các lớp phần thịt mềm thường thấy ở nấm

Polyporus squamosus Laetiporus_cincinnatus

Nấm hương (Lentinula edodes) Trametes versicolor

Hình 1.11: Một vài hình ảnh về nấm thuộc họ Polyporacea

1.2.2 Thành phần hóa học

Cho đến nay, trên thế giới có rất ít các công trình nghiên cứu về thành phân

hóa học của các loài nấm trong họ Polyporacea, các nhà khoa học chủ yếu là

nghiên cứu về sự đa dạng sinh học của chúng Những công trình nghiên cứu về

thành phần hóa học đã công bố cho thấy các loài Polyporacea chứa đa dạng các

dẫn chất bậc hai như terpen, steroid, alkaloit, các hợp chất chứa phenol

Trong phạm vi nhỏ của đề tài, chúng tôi chỉ báo cáo về các hợp chất

sesquiterpen phân lập từ các loài trong họ Polyporecae.

Năm 1992, Yoshinori Asakawa và cộng sự [47] đã phân lập được 7

sesquiterpenoit từ loài Cryptoporus volvatus là axit cryptoporic A (76), axit

cryptoporic B (77), axit cryptoporic C (78), axit cryptoporic D (79), axit cryptoporic E (80), axit cryptoporic F (81), axit cryptoporic G (82) Đây đều là các

dẫn xuất driman ete của axit isocitric và lần đầu tiên được phân lập Axitcryptoporic ức chế mạnh mẽ sự phát sinh của các gốc anion superoxide từ bạc cầu

của chuột lang cũng như bạch cầu thỏ Axit cryptoporic A(76), axit cryptoporic E (80) cho thấy hoạt tính chống khối u.

COOCH3

O

H

COOH COOCH3

O O

O HOOC

COOCH3

O

H

COOH COOCH3

O O

CH2OH

O

H

COOH COOCH3

O

H

COOH COOCH3

O O

COOH

(80) Axit cryptoporic E (81) Axit cryptoporic F

COOH

(82) Axit cryptoporic G

Năm 2004, Zhong L H và cộng sự [51] đã phân lập được 3 sesquiterpen mới

gồm dichomitol (83), 2β,13-dihydroxyledol (84), và dichomiton (85), được phân

lập từ sợi nâm Dichomitus squalens Cả 3 chất đều có hoạt tính diệt giun tròn.

O

H

OH H

OH

(83) Dichomitol (84) 2β,13-Dihydroxyledol (85) Dichomiton

Năm 2005, Vatcharin R và cộng sự [40] đã phân lập được 2 chất mới là

connatusin A (86) và connatusin B (87), cùng 2 chất đã biết là hypnophilin (88) và dihydrohypnophilin (89) 4 chất này đều có khung hirsutane sesquiterpen được

phân lập từ loài Lentinus connatus, trong đó đihydrohypnophilin (89) cho thấy nó

có hoạt tính chống sốt rét, và độc tế bào

O H

H O

OH

O H

H

H OH

O

O

H

H OH

O

O H

(86) Connatusin A (87) Connatusin B (88) Hypnophilin (89) Dihydrohypnophilin

Năm 2007, Dong Z L cùng cộng sự [15] đã phân lập được hai sesquiterpen

khung cadinan gồm 4β,14-dihydroxy-6α,7βH-1(10)-cadinen (90) và 1(10),4 – cadinadien (91) từ loài nấm Tyromyces chioneus () là chất mới có hoạt tính độc tế

bào (IC50 =76.9 µg/ml) và hoạt tính chống HIV với EC50 = 3.0µg/ml, SI (selectivityindex) = 25.4

H

O H

OH

H

(90) 4β,14-Dihydroxy-6α,7βH-1(10)-cadinen (91) 1(10),4 – Cadinadien

Các loài nấm của chi Polyporus luôn được quan tâm như là nguồn dược liệu

chứa các hoạt chất kháng khuẩn Năm 2008, Gladys R T V cùng cộng sự [21], đã

phân lập từ loài Polyporus tricholoma một hoạt chất là

5-hydroximethyl-1,1,4a-trimethyl-6-methylene-decahydronaphtalen-2-ol (92) có hoạt tính kháng khuẩn,

kháng vi trùng

OH

O H

(92) 5-Hydroximethyl-1,1,4a-trimethyl-6-methylene-decahydronaphtalen-2-ol

Năm 2013, Kazuko Y cùng cộng sự [26] đã phân lập được hai driman

sesquiterpen mới là axit cryptoporic P (93) và axit cryptoporic Q (94), cùng hai