Khoá luận tốt nghiệp các hợp chất steroit phân lập từ loài hải miên haliclona varia

TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC NGUYÊN THỊ LY CÁC HỢP CHẤT STEROIT PHÂN LẬP TỪ LOÀI HẢI MIÊN HALICLONA VARIA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • C h u y ên n gàn h : H ó a H ữ u C HÀ NỘI - 2015 • • TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC *****&&& NGUYỄN THỊ LY CÁC HỢP CHẤT STEROIT PHÂN LẬP TỪ LOÀI HẢI MIÊN HALICLONA VARIA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • C huyên ngành: H oá H ữu C Ngưòi hướng dẫn khoa học PGS.TS PHAN VĂN KIỆM HÀ NỘI - 2015 Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp LỜ I CẢM ƠN Khoá luận tốt nghiệp hoàn thành phòng Nghiên cứu cấu trúc - Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Phan Văn Kiệm nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn em suốt trình thực khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Văn Bằng toàn thể thầy cô giáo khoa Hóa học, thầy cô giáo Trường Đại học Sư phạm Hà Nội truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trình học tập trường Qua em xin gửi lời cảm ơn tới TS Hoàng Lê Tuấn Anh TS Nguyễn Xuân Nhiệm thầy cô, anh chị phòng Nghiên cứu cấu trúc - Viện Hoá sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian làm khoá luận tốt nghiệp Trong trình làm khóa luận tốt nghiệp này, cố gắng chắn tránh thiếu sót Vì vậy, em kính mong nhận ý kiến đóng góp, bảo quý thầy cô bạn bè! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, thảng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Ly Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lóp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tốt Nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ^ -N M R Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Proton Magnetic Resonance Spectroscopy cosy 2D-NMR 'H -'H chemical shift correlation Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Two-Dimensional NMR cc Sắc ký cột - column chromatography DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron Electron Impact Mass Spectrometry FAB-MS Phố khối lượng ban phá nguyên tử nhanh Fast Atom Bardment Mass Spectrometry ESI-MS Phổ phun mù điện tử Electron sparyt Ionization Mass Spectroscopy HMBC Heteronuclear Multiple Bond coherence HSQC Heteronuclear Single Quantum coherence HR-MS Phổ khối lượng phân giải cao Hight Resonlution Mass Spectrometry IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy Me Nhóm Metyl MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy NOESY Nuclei* Overhauser Effect Spectroscopy TLC Sac ký lớp mỏng Thin Layer chromatography Sinh viên Nguyen Thị Ly Lóp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ s ĐỒ Bảng 4.1 Dữ liệu phổ NMR họp chất chất tham khảo 41 Bảng 4.2 Dữ liệu phổ NMR hợp chất chất tham khảo 47 Hình 1.1.a Hình ảnh số loài hải miên thuộc chi Halỉclona Hình 1.1 b Cấu trúc họp chất Agosterol A Hình 1.1 c Cấu trúc họp chất Halichondrin B Hình 1.1 d Cấu trúc họp chất E-7389 Hình 2.1: Mầu tiêu Haliclona varỉa 30 Hình 4.1 a Cấu trúc hóa học hợp chất 36 Hình 4.1.b Phổ 'H- NMR hợp chất 37 Hình 4.1 c Phổ l3C -NMR hợp chất 37 Hình 4.1 d Phổ DEPT- NMR họp chất 38 Hình 4.1 e Phổ HSQC hợp chất 39 Hình 4.1 g Phổ HMBC hợp chất 39 Hình 4.1 h Các tương tác HMBC họp chất 40 Hình 4.2.a Cấu trúc hóa học hợp chất hợpchất .42 Hình 4.2.b Phổ 'H-NMR hợp chất 43 Hình 4.2.C Phổ l3C-NMR hợp chất 43 Hình 4.2.Ớ Phổ DEPT họp chất 44 Hình 4.2 e Phổ HSQC hợp chất 45 Hình 4.2.g Phổ HMBC hợp chất 45 Hình 4.2.h Các tương tác HMBC họp chất 46 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ phân lập họp chất từ Hải miên Haliclona varia 34 Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lóp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tốt Nghiệp MỤC LỤC Trang M Ở Đ Ầ U CHƯƠNG 1: TỎNG Q U A N 1.1 Tổng quan loài hải miên loài hải miên thuộc chi Haliclona 1.1.1 Tống quan loài hải m iên 1.1.1.1 Phân bo, sinh th ả i 1.1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.1.3 Công dụng 1.1.1.4 Hải miên Việt Nam .3 1.1.2 Tông quan loài hải miên thuộc chi Haliclona 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.1.1 Khải niệm 1.2.1.2 Cấu trúc khung Steroit ỉ 2.1.3 Phân loại Steroỉt 7.2.2 Một số steroit 1.2.2 L Sterol 1.2.2.2 Axỉt m ậ t 10 1.2.2.3 Hormon steroit 12 1.3 Các phương pháp chiết mẫu sinh vật 16 1.3.1 Chọn dung mỏi chiết 16 1.3.2 Quả trình chiết 18 1.4 Các phương pháp sắc ký phân lập họp chất hữu .19 1.4.1 Đặc điểm chung 19 1.4.2 Cơ sở phương pháp sắc k ý 20 1.4.3 Phân loại phương pháp sắc k ý 20 1.4.3.ỉ Sắc ký cột (C.C) .23 Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lóp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp 1.4.3.2.Sắc ký lớp m ỏng .24 1.5 Một số phương pháp hoá lý xác định cấu trúc hợp chất hữu c 25 1.5.1 Phổ hồng ngoại 25 1.5.2 Phổ khối lượng 25 1.5.3 Phố cộng hưởng từ hạt n h â n 26 1.5.3.1 Phố 'H -NM R 27 1.5 ỉ Phổ I3C-NMR 27 1.5.3.4.Phổ 2D-NMR 27 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 30 2.1 Mầu sinh vật biển 30 2.2 Phương pháp phân lập họp chất 30 2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC ) 30 2.2.2 Sắc ký lớp mỏng điều chế 30 2.2.3 Sắc kỹ cột (CC) 31 2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hoá học họp chất 31 2.4 Dụng cụ thiết bị 31 2.4.1 Dụng cụ thiết bị tách chiết 31 2.4.2 Dụng cụ thiết bị xác định cấu trúc 32 2.5 Hoả chất 32 CHƯƠNG 3: THỤC N G H IỆ M .33 3.1 Phân lập hợp chất 33 3.2 Tính chất lý hoá hợp chất phân lập 33 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 4.1 Xác định cấu trúc hóa học họp chất 36 4.2 Xác định cấu trúc hoá học họp chất 42 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM K H Ả O 50 Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lóp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp M Ở ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam ta nằm khu vực nhiệt đới cận xích đạo, có khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, độ ẩm cao (khoảng 80%), nên nước ta thiên nhiên ban tặng hệ động thực vật đa dạng phong phú với hàng ngàn loài khác Nước ta có bờ biển trải dài, có khí hậu thuận lợi tạo điều kiện phát triển cho nhiều loài hải miên Các loài hải miên có vai trò quan trọng ngành nghiên cứu khoa học Nhiều loài có chất có hoạt tính sinh học giá trị làm thuốc chữa bệnh ung thư, kháng khuẩn, khử độc Gần loài sinh vật biến đặc biệt trọng ngành khoa học vật liệu công nghệ sinh học nano Người ta sản xuất nguyên liệu thay xương, để trám răng, từ hải miên Tuy nhiên, chưa nhiều nghiên cứu hải miên Việt Nam Trên giới, nhà khoa học ý đến hải miên coi đối tượng nghiên cứu thú vị với nhiều hoạt chất sinh học phát Xuất phát từ sở chọn đề tài làm khoá luận tốt nghiệp là: “Các họp chất steroit phân lập từ loài Hải miên Halỉclona varỉa Với mục đích nghiên cứu thành phần steroit có hải miên Haliclona varia xác định cấu trúc hoá học hợp chất phân lập Từ đó, tạo sở cho nghiên cứu lĩnh vực tìm kiếm hoạt chất ứng dụng vào thực tế sống Đây yếu tố quan trọng có ý nghĩa thực tiễn phát triển y học Việt Nam Nhiệm vụ đề tài - Xử lí mẫu tạo dịch chiết metanol - Nghiên cứu phân lập hợp chất steroit từ loài Hải miên Haliclona varia - Xác định cấu trúc hoá học họp chất phân lập Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lởp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN 1.1 Tổng quan loài hải miên loài hải miên thuộc chi Haliclona 1.1.1 Tống quan loài hải miên Hải miên loài động vật thuộc ngành Porifera, chúng có mặt từ thời tiền sử, nguồn cung cấp dồi họp chất có chứa nhiều hoạt tính sinh học quý kháng viêm, chống ung thư Cơ thể chúng bao gồm lớp trung mô dạng thạch kẹp hai màng tế bào mỏng Trong tất loài động vật khác có tế bào chưa biệt hóa chuyển thành dạng tế bào chuyên biệt khác loài hải miên có số tế bào biệt hóa mà chuyển thành dạng tế bào khác, thông thường chúng di chuyến màng tế bào lớp trung mô Trong 15000 họp chất phân lập từ loài sinh vật sống đại dương, có đến 5300 hợp chất phân lập từ hải miên Hoạt động dược học họp chất xếp vào nhóm chống viêm, chống khối u, ức chế miễn dịch, chống virus, chống sốt rét, kháng sinh [ ] Do hải miên hệ thần kinh, hệ tiêu hóa hay hệ tuần hoàn nên hầu hết chúng dựa vào việc trì dòng nước ổn định chảy qua thể để thu nhận thức ăn oxi loại bỏ chất thải 1.1.1.1 Phân bố, sinh thái Mặc dù có số loài hải miên nước đa phần hải miên loài động vật biển, phân bố rộng khắp từ vùng triều tận độ sâu 8.800 m [2 ] 1.1.1.2 Thành phần hóa học Các họp chất phân lập thường tập trung vào nhóm chất nucleosit không điển hình, tecpen, sterol, peptit vòng, alcaloit, axit béo dẫn xuất axit amin [ ] Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lởp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tắt Nghiệp Thành phần hóa học chủ yếu loài Haliclona họp chất thuộc nhóm sterol, axit béo, ancaloit, họp chất chứa brom, số họp chất có nhiều nối ba có cấu trúc phức tạp [2 ] 1.1.1.3 Công dụng Mối liên hệ hải miên y học có từ thời xưa thầy lang thời kỳ La Mã sử dụng số loài hải miên hòa với lốt để kích thích trình đông máu trộn với số dịch chiết thực vật để gây mê bệnh nhân Các hợp chất từ hải miên có đặc tính quý để phát triển thành thuốc chữa bệnh cho người [ ] 1.1.1.4 Hải miên Việt Nam Hải miên vùng biển nước ta bắt đầu nghiên cứu từ năm 70 kỉ 20 Tuy nhiên, nghiên cún hải miên chưa công bố Những nghiên cún gần Viện tài nguyên Môi trường biển Viện Hải dương học cho thấy hải miên Việt Nam phong phú đa dạng, với trữ lượng lớn Có kế tên số loài như: Dysidea cinerea, Haliclona subarmigera, Mycale plumose, Petrosia nigricans, Clathria vulpina, Niphates sp, Ianthellabasta, Các loài phân bố chủ yếu rạn san hô, nằm dọc ven bờ biển xung quanh vùng đảo Cát Bà, Hạ Long, Trường Sa, Hoàng Sa, vịnh Nha Trang, Phú Quốc, Việt Nam 1.1.2 Tống quan loài hải miên thuộc chi Haliclona Trong số khoảng từ 5.000 đến 10.000 loài hải miên biết đến, hầu hết chúng sống dựa vào nguồn thức ăn vi khuẩn mảnh vụn nước Đối với số vi sinh vật chủ tổng hợp quang năng, chúng thường sản xuất thức ăn oxi nhiều số chúng tiêu thụ Một số loài hải miên sống môi trường nghèo dinh dưỡng trở thành động vật ăn thịt sống dựa vào loài giáp xác nhỏ Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lởp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tốt Nghiệp 3.2 Tính chất hóa lý họp chất phân lập 3.3.1 Hợp chất Tên khoa học: 3ị3-Hydroxycbolest-5-ene-7-one Dạng bột vô định hình, màu trắng Công thức phân tử : C27H4402 (M= 400), 'H-NMR (500 MHz, CDCI3) 13C-NMR ( 25 MHz, C D C I ), xem bảng 4.1 3.3.2 Hợp chất Tên khoa học: (22E)-3p-Hydroxycholesta-5,22-dien-7-one Dạng bột vô định hình, màu trắng Công thức phân tử: C27H4202, (M= 398), 'H-NMR (500 MHz, CDC13) l3C-NMR (125 MHz, CDCI3), xem bảng 4.2 Sinh viên Nguyễn Thị Ly 35 Lớp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận Tốt Nghiệp CHƯƠNG 4: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Xác định cấu trúc hóa học họp chất 1:3ị}-Hydroxycbolest-5-ene-7-one Hình 4.1.a Cấu trúc hóa học họp chất Hợp chất phân lập dạng bột, vô định hình, màu trắng Phổ 'H- l3C-NMR cho biết xuất nhóm methyl có hai nhóm methyl đính với cacbon bậc ba ôc 11,96 (C-18)/ÔH 0,68 (s, H-18) 17,3 (C-19)/ÔH 1,21 (s, H-19), ba nhóm methyl đính với cacbon bậc hai ôc 18,86 (C-21)/ÔH 0,92 (d, J = 6.5 Hz, H-21), 22,54 (C-26)/0,87 (d, J = 6,5 Hz, H-26), 22,79 (C-27)/0,87 (d, J = 6,5 Hz, H-27) nhóm oxymethine ôc 70,46 (C-3)/ôH 3,63 (m, H-3), tín hiệu proton olefin Ôh 5,67 (s, H-6 ), cho phép dự đoán steroit; dạng hợp chất phổ biến đặc trưng có mặt loài hải miên Sinh viên Nguyễn Thị Ly 36 Lớp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội -“i -'i ^ ^ Khóa Luận Tốt Nghiệp r s ÍSCSé «s : i: 1Z »: »: ÌZ »: 2: ppn 2: : :i: n: ;e : 13: :a : ::: ::: »: I: -r: e: 5: [...]...Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 Khỏa Luận Tốt Nghiệp Hình l.l.a Hình ảnh một số loài hải miên thuộc chỉ Halỉclona Hiện nay các nhà khoa học đã phát hiện gần 200 họp chất thuộc chi Haliclona Thành phần hóa học chủ yếu của các loài Haliclona là các hợp chất thuộc nhóm sterol, axit béo, các ancaloit, các hợp chất chứa brom, một số họp chất có nhiều nối ba hoặc có cấu trúc rất phức tạp và... phương pháp sắc ký trong phân ỉập các họp chất hữu cơ Phương pháp sắc ký (Chromatography) là một phương pháp phổ biến và hữu hiệu nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong việc phân lập các họp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất thiên nhiên nói riêng 1,4.1 Đặc điểm chung Sắc ký là phương pháp tách, phân tích, phân li các chất dựa vào sự khác nhau về bản chất hấp phụ và sự phân bố khác nhau của chúng... sử dụng trong quá trình chiết Trái lại, khả năng phân cực của clorofooc thấp hơn, nó có thế rủa giải các chất nằm ngoài tế bào Các ancol hoà tan phần lớn các chất chuyển hoá phân cực cùng với các hợp chất phân cực trung bình và thấp Vì vậy, các chất này cũng bị hoà tan đồng thời khi chiết bằng ancol Thông thường dung môi cồn trong nước có những đặc tính tốt nhất cho quá trình chiết sơ bộ Tuy nhiên, cũng... 1.2.1.1 Khái niệm Steroit có nhiều trong tự nhiên, là este phức tạp của rượu đa vòng sterol với các axit béo cao phân từ và là một nhóm họp chất tương tự nhau có trong động vật và thực vật Đa số các steroit khi đun nóng với Selen ở 360°c tạo ra hợp chất Diel có công thức phân tử Ci8H Ị6 Sinh viên Nguyễn Thị Ly 6 Lởp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 Khỏa Luận Tốt Nghiệp steroit 3 '-m etyl... ta còn sử dụng kết hợp các phương pháp chuyến hoá hoá học cũng như các phương pháp phân tích, so sánh, kết hợp khác Đặc biệt đối với các phân tử nhiều mạch nhánh dài, tín Sinh viên Nguyễn Thị Ly 28 Lớp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 Khỏa Luận Tốt Nghiệp hiệu phổ NMR bị chồng lấp nhiều, khó xác định chính xác được chiều dài các mạch, cũng như đối với các phân tử có các đơn vị đường thì... estradiol Khỏa Luận Tốt Nghiệp ß - estradiol - Estradiol được phân bo rộng ở khắp nơi trong cơ the, estradiol chuyến hóa nhiều ở gan, bài tiết qua nước tiểu, một lượng nhỏ qua phân - Sự giảm estradiol sẽ gây rối loạn quá trình điều nhiệt * Progesteron: Công thức phân tử: C21H 30O2 Công thức cấu tạo: Progesteron Progesteron có bản chất hóa học là hợp chất steroit được tổng hợp từ cholesterol hoặc từ axetyl-coenzim... của chất bị hấp phụ 1.4.3 Phân loại các phương pháp sắc ký Trong phương pháp sắc ký: pha động là các chất ở trạng thái khí hay lỏng, còn pha tĩnh có thể là các chất ở trạng thái lỏng hoặc rắn * Theo bản chất của hai pha sử dụng - Pha tĩnh: có thể là chất rắn hoặc chất lỏng + Pha tĩnh là chất rắn: thường là alumin hoặc silica gel đã được xử lý, nó có thể nạp nén vào trong một cột + Pha tĩnh là chất. .. bản chất của hiện tựợng xảy ra trong quá trình phân tách chất - Sắc ký phân chia (partition chromatography) + Pha động là chất lỏng hoặc chất khí (trong sắc ký khí) + Pha tĩnh là chất lỏng, lớp chất lỏng với chiều dày rất mỏng, chất lỏng này được nối hóa học lên bề mặt của những hạt rắn, nhuyễn và mịn - Sắc ký hấp thụ (Adsorption chromatography) + Pha động là chất lỏng hoặc chất khí + Pha tĩnh là chất. .. Sư Phạm Hà Nội 2 Khỏa Luận Tắt Nghiệp 1.5 Một số phương pháp hoá lý xác định cấu trúc của các họp chất hữu cơ [9] Cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ được xác định nhờ vào phương pháp phổ kết hợp Tuỳ thuộc vào cấu trúc hoá học của từng chất mà người ta sử dụng phương pháp phổ cụ thể cấu trúc càng phức tạp thì yêu cầu phối họp các phương pháp phổ càng cao Trong một số trường hợp, để xác định chính... chất khoáng, nước, gluxit trong cơ thể - Các chất tiêu biểu của nhóm này là: hydrocortizon và coztizon Cortizon Hyclrocortizon Sinh viên Nguyễn Thị Ly 15 Lớp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 Khỏa Luận Tắt Nghiệp 1.3 Các phương pháp chiết mẫu sinh vật 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 ... học ý đến hải miên coi đối tượng nghiên cứu thú vị với nhiều hoạt chất sinh học phát Xuất phát từ sở chọn đề tài làm khoá luận tốt nghiệp là: Các họp chất steroit phân lập từ loài Hải miên Halỉclona... ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC *****&&& NGUYỄN THỊ LY CÁC HỢP CHẤT STEROIT PHÂN LẬP TỪ LOÀI HẢI MIÊN HALICLONA VARIA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • C huyên ngành: H oá H ữu C Ngưòi hướng... cứu phân lập hợp chất steroit từ loài Hải miên Haliclona varia - Xác định cấu trúc hoá học họp chất phân lập Sinh viên Nguyễn Thị Ly Lởp K37A - Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Khỏa Luận