nghiên cứu hoá học,hoạt tính sinh học của các loài cây thuốc

Đề tài:nghiên cứu hoá học,hoạt tính sinh học của các loài cây thuốc

MỞ ĐẦU Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm, gió mùa nên có hệ thực vật rất phong phú và đa dạng với hơn 12.000 loài, bao gồm hơn 300 họ và 1.200 chi. Nguồn thực vật phong phú này đã cung cấp cho con người nhiều sản phẩm thiên nhiên có giá trị. Các sản phẩm thiên nhiên có hoạt tính sinh học có ứng dụng rất lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống, đặc biệt dùng làm thuốc chữa bệnh. Các loại thuốc thảo mộc ít gây tác dụng phụ và ít độc hại cho người sử dụng. Chúng được dùng như tác nhân điều trị trực tiếp, làm chất dò sinh hoá để làm sáng tỏ nguyên lí dược học hoặc làm chất chuẩn để phát triển các loại thuốc mới. Chính vì vậy việc nghiên cứu hoá học cũng như hoạt tính sinh học của các loài cây thuốc có ý nghĩa quan trọng cho việc sử dụng một cách hợp lý và có hiệu quản nhất nguồn tài nguyên thiên nhiên này. Chi Croton là một chi lớn thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) và được quan tâm nghiên cứu trên thế giới. Chính vì hoạt tính lý thú của các ent-kauran diterpenoid từ cây khổ sâm Bắc Bộ Croton tonkinensis (Euphorbiaceae) mà luận văn này có các nhiệm vụ sau: 1. Tiến hành khảo sát qui trình chiết tách ent-kauran diterpenoid từ lá cây khổ sâm Bắc Bộ. 2. Thực hiện một số phản ứng chuyển hóa với hợp chất ent-kauran diterpenoid phân lập được gồm: - Phản ứng epoxi hóa nối đôi và thủy phân epoxit. - Phản ứng thủy phân. - Phản ứng axetyl hóa. - Phản ứng oxi hoá. 3. Tiến hành thử hoạt tính sinh học với các sản phẩm chuyển hóa nhận được. 1 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Cây khổ sâm Bắc Bộ (Croton tonkinensis Gagnep.) 1.1.1 Thực vật học [1, 2] Cây khổ sâm Bắc Bộ có tên khoa học là Croton tonkinensis Gagnep. thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae). Hình 1: Cây khổ sâm Bắc Bộ (Croton tonkinensis Gagnep., Euphorbiaceae) Khổ sâm Bắc Bộ là cây nhỏ, cao độ 0,7-1 m. Lá mọc cách hay gần như mọc đối, có khi mọc thành vòng giả gồm 3-6 lá. Lá hình mũi mác, mép nguyên dài 5-10 cm, rộng 1-3 cm. Cả hai mặt lá đều có lông hình khiên óng ánh (kiểu lông ở lá cây nhót) nhưng mặt dưới nhiều hơn ở mặt trên. Khi phơi khô mặt lá ở dưới có màu trắng bạc, mặt trên 2 có màu nâu đen. Cụm hoa mọc ở kẽ lá hay đầu cành, lưỡng tính hay đơn tính. Hoa đực có 5 lá đài,12 nhị. Hoa cái có 5 lá đài, 3 vòi nhị. Quả gồm 3 mảnh vỏ màu hung đỏ. 1.1.2 Nơi sống và thu hái [1] Cây khổ sâm Bắc Bộ mọc hoang và được trồng ở khắp nơi, trong các vườn gia đình hoặc vườn thuốc, chủ yếu ở các tỉnh phía bắc Việt Nam. Thường trồng bằng gieo hạt hay trồng bằng cành vào mùa xuân. Thu hái khi cây đang có hoa, đem phơi hoặc sấy khô, khi dùng đem sao vàng. 1.1.3 Hoạt tính và công dụng của cây khổ sâm Bắc bộ [1, 2] Cây khổ sâm Bắc Bộ được dùng trong dân gian làm thuốc chữa mụn nhọt, lở ngứa, viêm mũi, lỵ, đau bụng, viêm loét dạ dày, tá tràng, tiêu hoá kém . Ngày dùng 15- 20 lá sao vàng, dạng thuốc sắc, dụng ngoài lấy nước sắc đặc để rửa. Gần đây, cây khổ sâm Bắc Bộ được chú ý nhiều do lá cây dùng trong đơn thuốc chữa bệnh đau dạ dày kết hợp với các vị thuốc khác (lá bồ công anh Lactuca indica và lá khôi Ardisia sylvestris) hoặc dùng riêng dưới dạng nước sắc. Nước sắc khổ sâm Bắc Bộ trong thực nghiệm có tác dụng kháng một số nấm ngoài da. Khổ sâm Bắc Bộ có tác dụng kháng sinh đối với trực khuẩn lỵ đồng thời có tác dụng kháng lỵ amip, làm cho đơn bào co thành kén. Tác dụng đối với ký sinh trùng sốt rét: nước sắc của bài thuốc gồm Khổ sâm và vỏ Bưởi có tác dụng ức chế ký sinh trùng sốt rét mạnh trên động vật thí nghiệm được gây nhiễm sốt rét, nhưng tái phát trong thời gian 10 ngày theo dõi trên mô hình thực nghiệm chuột nhắt nhiễm Plasmodium berghei và gà nhiễm Plasmodium gallinaceum. 1.1.4 Các ent-kauran diterpenoid của cây khổ sâm Bắc bộ Năm 2000, Phan Tống Sơn và cộng sự đã công bố quốc tế một diterpen mới từ lá cây khổ sâm. Bằng các phương pháp phổ đã xác định cấu trúc của diterpen này là ent- 7β-hydroxy-15-oxo kaur-16-en-18-yl axetat (1) [5, 33]. Chất này có hoạt tính kháng kí 3 sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum in vitro. Nhóm tác giả trên tiếp tục đánh giá hoạt tính của diterpen với ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum (với cả chủng nhạy và chủng kháng cloroquin) tác dụng gây độc đối với một số tế bào ung thư (Hep- G 2 , RD, FI, VR), tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật kiểm định [7]. CH 3 CH 3 COOCH 2 CH 3 H H OH O CH 2 1 Trong nghiên cứu tiếp theo của Phan Minh Giang và cộng sự [19] bốn ent- kaurane diterpen gồm hai chất đã biết, ent-7α,14β-dihydroxykaur-16-en-15-one (2) và ent-18-acetoxy-7α-hydroxykaur-16-en-5-one (3) và hai chất mới, ent-1β-acetoxy-7α, 14β-dihydroxykaur-16-en-15-one (4) và ent-18-acetoxy-7α,14β-dihydroxykaur-16-en- 15-one (5) đã được phân lập từ lá cây khổ sâm Bắc Bộ. Các ent-kauranoid này ức chế nhân tố phiên mã NF-ĸB và sự sản xuất NO được hoạt hoá bằng LPS trong đại thực bào RAW264.7 của chuột ở IC 50 = 0,07 - 0,42 µg/ml. R 1 R 2 OH O R 3 2 R 1 =H, R 2 =H, R 3 =OH 3 R 1 =H, R 2 =OAc, R 3 =H 4 R 1 =OAc, R 2 =H, R 3 =OH 5 R 1 =H, R 2 =OAc, R 3 =OH Năm 2004, ent-7β-hydroxy-15-oxokaur-16-en-18-ol (6) cũng đã được phân lập từ cây khổ sâm Bắc Bộ [30]. 4 O OH H H HO 6 Tiếp đó, Phan Minh Giang và cộng sự đã công bố cấu trúc của 4 ent-kauran diterpen mới, ent-1α,14α-diacetoxy-7β-hydroxykaur-16-en-15-one (7), ent-1α,7β- diaxetoxy-14α-hydroxykaur-16-en-15-one (8), ent-18-acetoxy-14α-hydroxykaur-16-en- 15-one (9) và ent-(16S)-18-acetoxy-7β-hydroxy kauran-16-en-15-one (10) [20]. AcO H H O OH R 1 R 2 R 3 R 4 H H O 10 Năm 2005, có 6 ent-kauran diterpenoid mới được phân lập từ lá cây khổ sâm Bắc Bộ đó là các chất ent-7β -acetoxy-11α-hydroxykaur-16-en-15-one (11), ent-18-acetoxy- R 1 R 2 R 3 R 4 7 OAc H OH OAc 8 OAc H OAc OH 9 H OAc H OH 5 11α-hydroxykaur-16-en-15-one (12), ent-11α-acetoxykaur-16-en-18-oic acid (13), ent- 15α,18-dihydroxykaur-16-ene (14), ent-11α,18-diacetoxy-7β -hydroxykaur-16-en-15- one (15), and ent-(16S)-1α,14a-diacetoxy-7β -hydroxy-17-methoxykauran-15-one (16) [21]. R 5 H H R 1 R 3 O R 4 R 2 R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 11 H H OAc H OH 12 H OAc H H OH 15 H OAc OH H OAc Ba diterpenoid với cấu trúc ent-kaur-16-ene, en-11α-acetoxy-7β, 14α dihydroxykaur-16-en-15-one (17), ent-18–hydroxykaur-16-ene (18) và ent-kaur-16- en- 15-oxo-18-oic acid (19) đã được phân lập từ phần chiết metanol lá khô cây khổ sâm Bắc Bộ bằng phương pháp tách sắc ký cột lần lượt trên silica gel, ODS gel, và HPLC pha đảo [18]. H H HO H H O HOOC AcO H H OH O OH 17 18 19 1.2 Vài nét về terpen và diterpen [3, 25] Khái niệm “terpen” được dùng để chỉ một lớp hợp chất thiên nhiên có cấu trúc có thể phân chia ra thành các đơn vị isopren. Căn cứ vào số đơn vị isopren hợp thành người 6 ta phân biệt các monoterpen C 10 , sesquiterpen C 15 , diterpen C 20 , sesterterpen C 25 , triterpen C 30 , tetraterpen C 40 và polyterpen. Bên cạnh thuật ngữ “terpen” người ta còn dùng khái niệm “terpenoit” để bao hàm rộng rãi các sản phẩm thoái biến tự nhiên, thí dụ các ionon và các dẫn xuất tự nhiên 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 phân chia ranh giới thật rõ rệt giữa các khái niệm “terpen” và “terpenoid” như vừa nêu. Thuật ngữ terpen nhiều khi được dùng để bao hàm các terpen – hidrocacbon lẫn các dẫn xuất của chúng. Các diterpenoid hợp thành một nhóm lớn các hợp chất C-20 được dẫn ra từ geranyl geraniol pyrophotphat. Chúng chủ yếu xuất hiện trong các loài nấm hoặc trong thực vật và bao gồm các axít nhựa và các hocmon sinh trưởng thực vật nhóm gibberellin. Các diterpenoid có một số nét riêng đặc trưng. Sự oxi hoá thường hay xảy ra hơn ở các nhóm trong phân tử và ta thấy xuất hiện nhiều phản ứng tạo ete hoặc lacton. Các tương tác giữa các nhóm không liên kết trực tiếp với nhau thường làm cho khung cacbon bị biến dạng và dẫn tới nhiều chuyển vị lý thú. Đa số các diterpen là hợp chất vòng. Đối với các diterpen chủ yếu kiểu đóng vòng để hình thành các dẫn xuất của perhidronaphtalen và perhidrophenantren. Có hai kiểu đóng vòng : Kiểu 1: Đóng vòng do sự proton hoá nối đôi của đơn vị isopropyliden xuất phát. Kiểu thứ nhất thuộc về cùng dãy lập thể với steroid. Kiểu 2: Nhóm pyrophotphat rời khỏi phân tử cho một cacbacation và khai mào cho phản ứng đóng vòng. Từ các tiền thân không vòng, thông qua các kiểu đóng vòng khác nhau mà dẫn đến các hệ thống khung vô cùng phong phú của các terpen cũng như diterpen. Chẳng hạn ngày nay ta đã biết đến trên 170 khung cacbon của các diterpen, trong số đó có 7 7 khung (hình 1) chiếm khoảng 50% các diterpen được biết, khung labdan chiếm số lượng lớn nhất. pimaran abietan gibberellan labdan clerodan kauran cembran pimaran abietan gibberellan labdan clerodan kauran Hình 2: Một số khung của các diterpen Các diterpen có hoạt tính sinh học vô cùng phong phú: Điển hình là các hocmon sinh trưởng thực vật dãy gibberellin. Người ta đã phân lập và tinh chế được axít gibberellic từ nấm Gibberella fujikuroi tác dụng đặc trưng cho sự phát triển bình thường của cây. Các axít nhựa thuộc vào số các sản phẩm thiên nhiên xuất hiện với lượng lớn. Chúng có tác dụng cố kết các sợi gỗ, đặc biệt là các axít nhựa có nhóm phenolic có hoạt tính kháng sinh nhẹ và bảo vệ cho gỗ khỏi bị vi sinh vật làm mục nát (axít podocarpic và axít ferruginol). Nhựa copan hình thành khi một số cây nhiệt đới mục nát có tác dụng bảo vệ cây. Diterpen pleu-romutilin phân lập từ cây Pleurotus mutilus có hoạt tính kháng khuẩn. 8 Ngoài ra nhiều hợp chất diterpenoid còn có tác dụng kìm hãm sự phát triển của khối u (ví dụ quinon-methin), hoặc là những hợp chất có độc tính nguy hiểm (ví dụ taxin 1 ở cây thuỷ tùng). Từ nhựa của Fabiana densa Remy var. ramulosa Wedd đã tách được hai diterpen mới: ent-beyer-15-en-18-O-succinat (20) và ent-beyer-15-en-18-O-oxalat (21). Hai hợp chất này có hoạt tính kháng vi trùng đối với Escherichia coli (ATCC 8739), Klebsiella pneumoniae, Salmonella aviatum (ATCC 2228), Pseudomonas aerug-inosa (ATCC 14207), Staphylococcus aureus (ATCC 6538P), Micrococeus flavus (ATCC 10290), Bacillus subtilis (ATCC 6633), Saccharomyces cerevisiae [16]. CH 3 R O H 2 C Phần chiết CH 2 Cl 2 của lá Croton zambesicus (Euphorbiaceae) gây độc tế bào đối với dòng tế bào ung thư biểu mô tử cung. Từ phần chiết này đã tách được một trachyloban diterpen, ent-trachyloban-3β-ol (22) với hoạt tính độc tế bào dòng tế bào Hela, IC 50 =7,3 µg/ml [14]. H H HO 22 9 1.3 Khái quát về kauran và ent-kauran Các kauran tồn tại ở hai dạng: dạng ent và phyllocladane. Phần lớn kauran ở dạng ent, ít phổ biến hơn là phyllocladan có cầu metylen ở vị trí đối diện so với nhóm metyl ở C-10. 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 16 17 18 19 H H 20 14 15 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 16 17 18 19 H H 20 8 ent-kauran phyllocladan 1.3.1 Sinh tổng hợp các ent-kauran Ent-kauran được hình thành từ geranylgeranyldiphosphat (GGPP) dưới tác dụng xúc tác của 2 enzym [22]. 1. Enzym ent-kaurene synthase (A) (copalyl PP synthase) xúc tác đóng vòng tạo thành (-)-copalyl PP (ent-copalyl diphosphat). OPP H H OPP enzym (A) OPP H H OPP enzym (A) OPP H H OPP enzym (A) OPP H H OPP enzym (A) GGPP (-)-copalyldiphosphat 2. Enzym ent-kaurene synthase (B) xúc tác để (-)-copalyl PP (ent-copalyl diphosphat) tiếp tục đóng vòng và phân bố lại. 10 [...]... chống viêm nhiễm Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu thành phần hóa học của lá và thân cùng các hoạt tính sinh học đối với các loài Rabdosia khác nhau, đặc biệt là Rabdosia rubescens (Hemsl.) Hara Các kauran diterpen như oridonin (137) và ponicidin (138) là những chất độc tế bào chính trong các loài Rabdosia [32] 26 137 138 Các hợp chất 139, 140, 144, 145 và 146 tách ra từ ngọn của Isodon enanderianus... được các dẫn xuất ent-kauran [15] 19 + OH HO OH AcO OAc OH 70 69 H2/Pd, C O O3 O 68 O + OH HO OH HO OAc 74 OH HO OAc O OAc 75 Zn/AcOH MCPBA O O (CH3)2CO/pyridin + OH HO OAc 71 O OH AcO 72 OH AcO OAc 73 OAc Hình 10: Sơ đồ chuyển hóa bán tổng hợp linearol tạo thành các ent-kauran 1.3.2 Hoạt tính sinh học của các ent-kauran diterpenoid tự nhiên và bán tổng hợp Các ent-kauran tự nhiên có hoạt tính sinh học. .. vi khuẩn Với mục đích thực hiện chuyển hoá ở một số nhóm chức của các chất này để nhận được các hợp chất mới có hoạt tính tốt hơn, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu một số phản ứng chuyển hoá của chúng H O OAc H AcO 166 Ac2O, pyridin KOH/MeOH H HO K2Cr2O7/ H2SO4 1 O O OH H H O H AcO 164 167 MCPBA O O H AcO H OH OH OH NaOH/MeOH O OH O HO H 162 159 Hình 17: Sơ đồ các phản ứng chuyển hóa chất 1 34 O H... Chuyển hoá các ent-kauran diterpenoid Các chất ent-kauran diterpenoid được phân lập từ cây khổ sâm Bắc Bộ (Croton tonkinensis Gagnep., Euphorbiaceae) có hoạt tính khá phong phú Các chất này có hoạt tính kháng kí sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum in vitro Đồng thời chúng cũng có tác dụng ức chế rõ rệt đối với một số dòng tế bào ung thư (Hep-G2, RD, FI, VR) và có tác dụng ức chế đối với một số vi sinh. .. tích, phân lập các hợp chất Để phân tích và phân tách các phần chiết của cây khổ sâm Bắc Bộ cũng như phân lập các chất đã sử dụng các phương pháp sắc ký như sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột thường (CC), sắc ký cột nhanh (FC) và các phương pháp kết tinh phân đoạn Sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên bản silica gel tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254, dày 0,2 mm (Merck) Hiện màu các vệt bằng thuốc thử dung... R1= α-OH R 2= =O 116 R1= = O R2 = β-AcO 117 R1= α-OH R2 = OH Hình 13: Các ent-kauran từ Isodon adenantha Các nhà khoa học bang Carolina đã tiến hành chuyển hóa bán tổng hợp từ linearol thu được 26 dẫn xuất ent-kauran Các dẫn xuất này đã được nghiên cứu cho hoạt tính chống HIV Kết quả là 5 hợp chất 118, 119, 120, 121 và 122 có hoạt tính chống lại sự sao chép HIV trong tế bào bạch cầu H9 với giá trị EC... hợp các dẫn xuất kauran 33-38 từ alcol kauran 26 Năm 2008, Silvia Marquina cùng với các cộng sự đã tiến hành hydroxyl hóa các diterpen axit ent-kaur-16-en-19-oic và axit ent-beyer-15-en-19-oic bằng phương pháp vi sinh sử dụng vi nấm Aspergillus niger [29] 13 H HO H H Aspergillus niger H H H OH H COOH H COOH Hợp chất Eriocalyxin B (39) được phân lập từ loài Isodon (Rabdosia), sau đó được các nhà hóa học. .. H OH R3 CH2OH CH2OH CH2OH H OH CH2OAc COOH CH2OH CH2OH CH2OAc COOH CH2OH Hình 11: Các ent-kauran từ quả Annona squamosa Năm 1999, các nhà khoa học Đức nghiên cứu loài Địa tiền Lepidolaena taylorii đã phân lập được bốn hợp chất 8,9-secokauran mới gây độc tế bào, 11 hợp chất 8,9seco-kauran (88) và 6 hợp chất có cấu trúc của kauren-15-on Hợp chất 8,9-secokauran (88) là hợp chất gây độc tế bào chính cùng... pháp nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu thực vật Mẫu thực vật được thu hái vào thời điểm thích hợp trong năm Mẫu tươi sau khi lấy về được rửa sạch, hong khô nơi thoáng mát và sấy khô ở 50oC Sau đó, xay mẫu khô thành dạng bột mịn Bột nguyên liệu thực vật được ngâm chiết với các dung môi như metanol, rồi phân bố chọn lọc trong các dung môi thích hợp (n-hexan, diclometan) để thu được các phần chiết 2.1.2 Các. .. hết các hợp chất được thử độc tế bào với dòng tế bào L-929, K562 và dòng tế bào ung thư cổ tử cung Hela Các hợp chất 16αH-17,19-ent-kauranediol (134), 13-hydroxy-16-ent-kauren-19-al (135), 16ent-kauren-19-ol (136) chống lại hai dòng tế bào ung thư K562 và L-929 Hợp chất 16ent-kauren-19-ol (136) chọn lọc nhất cho hoạt tính này IC50 = 6,8 µg/ml [23] Các loài Rabdosia ở Trung Quốc được sử dụng trong y học