Nghiên cứu cô lập depside từ loài địa y usnea aciculifera

Tính mới và sáng tạo: Việc nghiên cứu cô lập và xác định cấu trúc hóa học nhóm hợp chất depside nhằm cung cấp thêm thông tin về thành phần hóa học của loài địa y Usnea aciculifera nói

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CÔ LẬP DEPSIDE TỪ LOÀI ĐỊA Y

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU CÔ LẬP DEPSIDE TỪ LOÀI ĐỊA Y

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1 TS Võ Thị Ngà

2 TS Phan Thị Anh Đào

MỤC LỤC

Trang

Danh mục chữ viết tắt i

Danh mục sơ đồ ii

Danh mục hình ảnh ii

Danh mục bảng biểu ii

Danh mục phụ lục iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 MÔ TẢ THỰC VẬT 3

1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HOẠT TÍNH SINH HỌC 4

1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HÓA HỌC 5

1.3.1 Usnea alata Motyka 5

1.3.2 Usnea aliphatica Hale 6

1.3.3 Usnea angulata Ach 6

1.3.4 Usnea annulata Mull Argo 7

1.3.5 Usnea articulata (L.) Hoffm 7

1.3.6 Usnea baileyi (Stirt.) Zahlbr 7

1.3.7 Usnea campestris Sant 7

1.3.8 Usnea canariensis và Usnea hookeri 7

1.3.9 Usnea cavernosa Tuck 7

1.3.10 Usnea densirostra Taylor 8

1.3.11 Usnea diffracta Vain 8

1.3.12 Usnea emidotteries Rawat 8

1.3.13 Usnea hirta (L.) 8

1.3.14 Usnea longissima Ach 8

1.3.15 Usnea meridensis Keogh 9

1.3.16 Usnea rubrotincta Stirt 9

1.3.17 Usnea undulata Stirt 9

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 16

2.1 Hóa chất và thiết bị 16

2.2 Nguyên liệu 17

2.3 Điều chế các loại cao và cô lập hợp chất 17

2.4 Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào 17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 19

3.1 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất US-12 19

3.2 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất Us-08 22

3.3 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất US-09 24

3.4 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất US-03 27

3.5 Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào 29

KẾT LUẬN 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

PHỤ LỤC 37

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2015

Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 11 năm 2013

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu cô lập depside từ loài địa y Usnea aciculifera

 Mã số: T2015-64TĐ

 Chủ nhiệm đề tài: TS VÕ THỊ NGÀ

 Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

 Thời gian thực hiện: 12 tháng từ 10/2014-10/2015

2 Mục tiêu:

Cô lập 4 hợp chất depside từ loài địa y Usnea aciculifera

Xác định cấu trúc hóa học của 4 hợp chất depside cô lập được

3 Tính mới và sáng tạo:

Việc nghiên cứu cô lập và xác định cấu trúc hóa học nhóm hợp chất depside

nhằm cung cấp thêm thông tin về thành phần hóa học của loài địa y Usnea

aciculifera nói riêng và chi Usnea nói chung Những hợp chất barbatinic acid

(US-12), diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) lần đầu tiên được biết có hiện

diện trong loài địa y Usnea aciculifera Vain Aciculiferin A (US-09), được cô lập

lần đầu tiên trong tự nhiên

Hoạt tính ức chế tế bào ung thư của 3 depside barbatinic acid (US-12),

diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09); cùng với hàm lượng cao của

diffractaic acid (US-08) khoảng 1.5% trong loài địa y Usnea aciculifera cho thấy đây là nguồn dược liệu tiềm năng

4 Kết quả nghiên cứu:

Từ địa y Usnea aciculifera, sử dụng phương pháp trích ly ngâm dầm ở nhiệt

độ phòng bằng methanol, cùng các phương pháp sắc ký cột pha thường, sắc ký lớp mỏng điều chế, chúng tôi đã cô lập được 4 hợp chất tinh khiết Sử dụng các phương pháp hóa lý hiện đại như HR–ESI–MS, 1D và 2D–NMR và so sánh với các tài liệu tham khảo, chúng tôi đã xác định được cấu trúc hóa học của 4 hợp chất là barbatinic acid (US-12), diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) và atranorin (US-03) Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào cho thấy các depside barbatinic acid (US-12), aciculiferin A (US-09), diffractaic acid (US-08) thể hiện hoạt tính ức chế 3 dòng tế bào ung thư HeLa (ung thư cổ tử cung), MCF–7 (ung thư vú) và NCI–H460 (ung thư phổi) tại nồng độ 100 μg/mL lần lượt với mức độ từ vừa đến mạnh

5 Sản phẩm:

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên một bài báo thuộc tạp chí chuyên

ngành quốc tế trong hệ thống SCIE Natural Product Communications:

Tuong L Truong, Vo T Nga, Duong T Huy, Huynh B L Chi, Nguyen K P

Phung (2014), “A New Depside from Usnea aciculifera Growing in Vietnam”,

Natural Product Communications, 9(8), pp 1179-1180

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên chuyên ngành quốc tế trong hệ

thống SCIE Natural Product Communications, nhằm cung cấp những thông tin về thành phần hóa học của chi Usnea, giúp những nhà nghiên cứu trên cùng lĩnh vực

có định hướng trong việc nghiên cứu về hóa học trên những loài cùng chi

Bên cạnh đó, thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào cho thấy các depside barbatinic acid (US-12), diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) thể hiện hoạt tính ức chế 3 dòng tế bào ung thư HeLa (ung thư cổ tử cung), MCF–7 (ung thư

vú) và NCI–H460 (ung thư phổi) tại nồng độ 100 μg/mL lần lượt với mức độ từ vừa đến mạnh Từ đây, mở ra các thông tin về hoạt tính sinh học của các depside giúp định hướng cho các nhà nghiên cứu tổng hợp có quan tâm; hoặc hướng đến khai thác sử dụng loài địa y này như nguồn dược liệu tiềm năng

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

 Extraction and isolation depsides from Usnea aciculifera

 Elucidation the chemical structure of the isolated depsides

3 Creativeness and innovativeness:

The study on isolation and elucidation of depsides supplied the knowledge of

chemical constituents of Usnea aciculifera as well as Usnea It was the first time barbatinic acid and diffractaic acid isolated in the genus Usnea And aciculiferin A

was isolated for the first time from the nature

Three compounds were evaluated for their cytotoxic activity against HeLa, NCI-H460 and MCF-7 cell lines at the concentration of 100 g/mL The depsides diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) and barbatinic acid (US-12) respectively showed strong, good and moderate cytotoxic activity There was a remarkable result that diffractaic acid (US-08) presented in high yield of around

1.5% comparing to the dried material of Usnea aciculifera and it possessed strong

cytotoxic activity against three surveyed cancer cell lines This species of lichen could be used as the potential medicinal resource

4 Research results:

Our chemical study on Usnea aciculifera lead to the isolation and the structure

elucidation of four depsides, including barbatinic acid (US-12), diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) and antranorin (US-03) by 1D and 2D NMR as well as HR-ESI-MS spectroscopic analysis Barbatinic acid and diffractaic acid

were isolated for the first time in the genus Usnea and aciculiferin A was isolated

for the first time from the nature Three compounds were evaluated for their cytotoxic activity against HeLa NCI-H460 and MCF-7 cell lines at the concentration of 100 g/mL The depsides diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) and barbatinic acid (US-12) respectively showed strong, good and moderate cytotoxic activity

5 Products:

The research result was published on Natural Product Communications:

Tuong L Truong, Vo T Nga, Duong T Huy, Huynh B L Chi, Nguyen K P Phung

(2014), “A New Depside from Usnea aciculifera Growing in Vietnam”, Natural

Product Communications, 9(8), pp 1179-1180

6 Effects, transfer alternatives of research results and applicability:

The result of this research was published on Natural Product Communications

to share knowledge of Usnea genus for the researchers, who are studying on the

same field

Furthermore, diffractaic acid (US-08), aciculiferin A (US-09) and barbatinic acid (US-12) respectively showed strong, good and moderate cytotoxic activity This information could be usefull for the researchers who interested in synthesis of bioactivitive depsides Besides, there was a remarkable result that diffractaic acid (US-08) presented in high yield of around 1.5% comparing to the dried material of

Usnea aciculifera and it possessed strong cytotoxic activity against three surveyed

cancer cell lines This species of lichen could be used as the potential medicinal resource

i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

COSY COrrelation SpectroscopY

HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation

HR–ESI–MS High Resolution ElectroSpray Ionization Mass Spectroscopy

HSQC Heteronuclear Singlet Quantum Correlation

J Hằng số ghép cặp

M Khối lượng phân tử

NMR Nuclear Magnetic Resonance

ii

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Trang

Sơ đồ 2.1 Quy trình điều chế các loại cao và cô lập các hợp chất từ U aciculifera 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1a Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) 3

Hình 1.1b Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) trên cây thông 4

Hình 3.1 Các tương quan HMBC chính trong US-12 19

Hình 3.2 Các tương quan HMBC chính trong US-12 và US-08 24

Hình 3.3 Các tương quan HMBC chính trong US-09 25

DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Hoạt tính kháng khuẩn từ cao methanol của địa y Toninia candida và

Usnea barbata và hợp chất cô lập được từ chúng 6

Bảng 3.1 So sánh số liệu phổ 1H NMR và 13C NMR của US-12 và barbatinic acid 21

Bảng 3.2 So sánh số liệu phổ 1 H NMR và 13C NMR của US-08 và diffractaic acid 23

Bảng 3.3 So sánh số liệu phổ NMR của US-12, US-08 và US-09 26

Bảng 3.4 So sánh số liệu phổ 1H NMR và 13C NMR của US-03 và atranorin 28

Bảng 3.5 Hiệu quả ức chế tế bào ung thư ở nồng độ 100g/mL của US-08, US-09 và US-12 29

iii

DANH MỤC PHỤ LỤC

Trang Phụ lục 1 Phổ 1

H–NMR của US-12 37

Phụ lục 2 Phổ 13C–NMR của US-12 37

Phụ lục 3 Phổ HSQC–NMR của US-12 38

Phụ lục 4 Phổ HMBC–NMR của US-12 38

Phụ lục 5 Phổ 1H–NMR của US-08 39

Phụ lục 6 Phổ 13C–NMR của US-08 39

Phụ lục 7 Phổ HSQC–NMR của US-08 40

Phụ lục 8 Phổ HMBC–NMR của US-08 40

Phụ lục 9 Phổ HR–ESI–MS của US-08 41

Phụ lục 10 Phổ 1 H–NMR của US-03 42

Phụ lục 11 Phổ 13C–NMR của US-03 42

Phụ lục 12 Phổ 1 H–NMR của US-09 43

Phụ lục 13 Phổ 13 C–NMR của US-09 43

Phụ lục 14 Phổ COSY-NMR của US-09 44

Phụ lục 15 Phổ HSQC–NMR của US-09 44

Phụ lục 16 Phổ HMBC–NMR của US-09 45

Phụ lục 17 Phổ FT-IR của US-09 45

Phụ lục 18 Phổ HR–ESI–MS của US-09 46

Ghi chú: Các số liệu trong báo cáo biểu diễn dấu thập phân bằng dấu chấm

1

MỞ ĐẦU

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

Những nghiên cứu về thành phần hóa học của chi Usnea đã từng được thực

hiện trên 17 loài, với 8 nhóm hợp chất đã được cô lập, bao gồm: nhóm hợp chất phenol đơn vòng, nhóm depside, nhóm depsidone, nhóm dibenzofuran, nhóm xanthone, nhóm acid béo, nhóm quinone và nhóm steroid

Riêng nhóm depside đã có 8 hợp chất được cô lập: lecanorin, lecanoric acid,

evernic acid, barbatinic acid, 4-O-demethylbarbatic acid, diffractaic acid, squamatic

acid và atranorin

Loài địa y Usnea aciculifera chưa từng được nghiên cứu về thành phần hóa

học trên thế giới cũng như ở Việt Nam

Tính cấp thiết:

Địa y là loài thực vật bậc thấp đặc biệt, thường do sự cộng sinh giữa nấm và tảo Nhờ dạng sống cộng sinh này, địa y có thể sống được ở nhiều nơi như trên đất

đá, thân cây, lá cây, trong những điều kiện môi trường khô hạn và khắc nghiệt

Ngay từ thời cổ đại, địa y đã được sử dụng làm dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm,… Bên cạnh đó, địa y còn có công dụng như chất chỉ thị môi trường, cho biết mức độ ô nhiễm môi trường trong vùng sinh sống của nó Đến nay, với khoa học kỹ thuật hiện đại, những nghiên cứu đã làm sáng tỏ thành phần hóa học của địa y Nhiều hợp chất đã được cô lập từ các loài địa y có tính kháng khuẩn, kháng virus, giảm đau, hạ sốt, kháng ung thư,… đã minh chứng tác dụng chữa bệnh của các loài địa y Hai nhóm hợp chất đặc trưng cho các loài địa y là các nhóm hợp chất depside

và depsidone

Loài địa y Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) phân bố ở vùng cận nhiệt

đới, nơi có nhiệt độ thấp, như Nepal, Trung Quốc, Nhật Bản Ở Việt Nam loài địa y này mọc phổ biến trên các cây thông vùng cao nguyên Lâm Đồng Hiện chưa có nghiên cứu về hóa học và dược học nào được thực hiện trên loài địa y này Những

vụ công nghiệp dược phẩm

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này được đưa ra là trích ly, cô lập và xác định

cấu trúc hoá học của 4 hợp chất depside từ loài địa y Usnea aciculifera

Phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu :

Cô lập 4 hợp chất depside từ loài địa y Usnea aciculifera bằng các phương

pháp trích ly, sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, sắc ký lớp mỏng điều chế

Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất depside cô lập được bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại như cộng hưởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều, khối phổ,

Mô tả thực vật (Hình 1.1): Usnea aciculifera được đặc trưng bởi tản cây bụi,

rủ xuống, màu vàng nâu, phân đôi ở nhánh con, vết nứt hình vòng

Phân bố: Loài địa y Usnea aciculifera được phân bố trong vùng cận nhiệt đới

đến các vùng ôn đới thấp hơn, được biết đến từ Nepal, Trung Quốc và Nhật Bản Tại Ấn Độ, loài này được báo cáo hiện diện ở vùng Assam, Nagaland, Sikkim, Uttaranchal và những ngọn đồi phía Tây Bengal Đây là loài mới ở phía Tây Ghats của Karnataka, hiếm xuất hiện và được tìm thấy trên vỏ cây [24]

Ở Việt Nam, loài địa y này mọc rất nhiều trên những cây thông tại Đà Lạt, Lâm Đồng

Hình 1.1a: Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae)

4

1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HOẠT TÍNH SINH HỌC

Địa y chứa rất nhiều các hợp chất bậc 2 đa dạng Chúng có nhiều hoạt tính sinh học như: kháng sinh, kháng virus, kháng khối u, kháng khuẩn, chất chống oxy hóa, hạ sốt, giảm đau…[1]

Cao methanol từ Xanthoparmelia camtschadalis và Xanthoparmelia

conspersa, có chứa các chất salazinic acid (26), stictic acid (25), (+) và (-) usnic

acid (37, 38) bảo vệ tế bào hình sao của con người khỏi những tổn thương do hydro

peroxide gây ra Tế bào hình sao là những dòng đầu tiên của tế bào bảo vệ bộ não chống lại các độc tố thần kinh dễ phản ứng với hợp chất có oxy Do đó salazinic

acid (26), stictic acid (25), (+) và (-) usnic acid (37, 38) có thể làm tác nhân chống

oxy hóa trong những rối loạn thoái hóa thần kinh liên quan đến sự tổn thương do oxy hóa (ví dụ như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson) [1]

Hình 1.1b: Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) trên cây thông