Nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học loài cầu gai diadema savignyi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -o0o - ĐẶNG NGỌC BÁCH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC LOÀI CẦU GAI DIADEMA SAVIGNYI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẶNG NGỌC BÁCH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC LOÀI CẦU GAI DIADEMA SAVIGNYI Chuyên ngành : Hóa hữu Mã số : 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hoài Nam PGS.TS Phan Minh Giang HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phòng Dược liệu biển, Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, khuôn khổ Đề tài nghiên cứu định hướng ứng dụng: “Nghiên cứu quy trình phân lập hoạt chất có tác dụng diệt tế bào ung thư, kháng viêm kháng khuẩn từ số loài thuộc lớp Sao biển (Asteroidea), Hải sâm (Holothuroidea), Cầu gai (Echinoidea) thuộc ngành Da gai (Echinodermata) biển Việt Nam” Trước tiên, với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Hoài Nam, Viện Hóa Sinh Biển PGS TS Phan Minh Giang, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa sinh biển đặc biệt tập thể cán phòng Dược liệu biển tạo điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Hóa hoc - Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập trường Xin cảm ơn tất bạn bè động viên giúp đỡ em trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong trình làm luận văn tốt nghiệp cố gắng chắn tránh thiếu sót Vì kính mong nhận ý kiến đóng góp, bảo quý thầy cô Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Đặng Ngọc Bách LỜI CAM ĐOAN Luận văn “Nghiên cứu thành phần hóa học khảo sát hoạt tính sinh học loài cầu gai Diadema savignyi” công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn trực tiếp TS Nguyễn Hoài Nam PGS TS Phan Minh Giang Tôi xin cam đoan Các số liệu, kết luận văn trung thực, không trùng lặp chưa công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Đặng Ngọc Bách MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Những nghiên cứu tổng quát cầu gai .3 1.1.1 Động vật học .3 1.1.2 Phân bố sinh thái 1.1.3 Các loài cầu gai dùng làm thực phẩm 1.1.4 Thành phần hóa học hoạt tính sinh học cầu gai 1.2 Steroit từ số loài sinh vật biển Việt Nam .8 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tượng nghiên cứu .12 2.2 Phương pháp phân lập hợp chất 13 2.2.1 Sắc kí lớp mỏng (TLC) 13 2.2.2 Sắc kí lớp mỏng điều chế .13 2.2.3 Sắc kí cột (CC) .13 2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất 13 2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 14 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 16 3.1 Kết 16 3.1.1 Xử lý mẫu tạo dich chiết tổng .16 3.1.2 Phân lập hợp chất .17 3.2 Thảo luận 20 3.2.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất 20 3.2.1.1 Hợp chất DS1: 5α,8α-epiđioxi-cholest-6-en-3β-ol 20 3.2.1.2 Hợp chất DS2: Cholest-5-en-3β,7α-điol 25 3.2.1.3 Hợp chất DS3: Cholest-5-en-3β,7β-điol 28 3.2.1.4 Hợp chất DS4: 7β-metoxicholest-5-en-3β-ol .32 3.2.1.5 Hợp chất DS5: cholest-5-en-3β-ol .36 3.2.1.6 Hợp chất DS6: Natri cholest-5-en-3β-sunfat .40 3.2.2 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào hợp chất .45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Tên đầy đủ CC Column Chromatography COSY Correlation Spectroscopy DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer SKLM Sắc kí lớp mỏng TLC Thin Layer Chromatography NMR Nuclear Magnetic Resonance 13 Cacbon-13-Nuclear Magnetic Resonance C-NMR Spectroscopy H-NMR H-1H COSY Proton Magnetic Resonance Spectroscopy H-1H Chemical Shift Correlation Spectroscopy 10 HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence 11 HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Cầu gai S droebachiensis Hình 1.2 Cầu gai D setosum Hình 2.1 Cầu gai Diadema savignyi 12 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ phân lập hợp chất từ loài Cầu gai Diadema savignyi 19 Hình 3.1.a Phổ 1H-NMR DS1 20 Hình 3.1.b Cấu trúc hóa học DS1 20 Hình 3.1.c Phổ 13C-NMR DS1 21 Hình 3.1.d Phổ HMQC DS1 21 Bảng 3.1 Các số liệu phổ NMR DS1 22 Hình 3.1.e Phổ HMBC DS1 23 Hình 3.1.f Phổ COSY DS1 24 Hình 3.1.g Các tương tác COSY (▬) HMBC () DS1 24 Hình 3.2.a Phổ 1H-NMR DS2 25 Hình 3.2.b Cấu trúc hóa học DS2 25 Hình 3.2.c Phổ 13C-NMR DS2 26 Hình 3.2.d Phổ HMQC DS2 26 Bảng 3.2 Số liệu phổ NMR DS2 27 Hình 3.2.e Phổ HMBC DS2 28 Hình 3.2.f Các tương tác HMBC DS2 28 Hình 3.3.a Phổ 1H-NMR DS3 29 Hình 3.3.b Cấu trúc hóa học DS3 29 Hình 3.3.c Phổ 13C-NMR DS3 30 Hình 3.3.d Phổ HMQC DS3 30 Bảng 3.3 Số liệu phổ NMR DS3 31 Hình 3.3.e Phổ HMBC DS3 32 Hình 3.3.f Các tương tác HMBC DS3 32 Hình 3.4.a Phổ 1H-NMR DS4 33 Hình 3.4.b Cấu trúc hóa học DS4 33 Hình 3.4.c Phổ 13C-NMR DS4 34 Hình 3.4.d Phổ HMQC DS4 34 Bảng 3.4 Số liệu phổ NMR DS4 35 Hình 3.4.e Phổ HMBC DS4 36 Hình 3.4.f Các tương tác HMBC DS4 36 Hình 3.5.a Phổ 1H-NMR DS5 37 Hình 3.5.b Cấu trúc hóa học DS5 37 Hình 3.5.c Phổ 13C-NMR DS5 38 Hình 3.5.d Phổ HMQC DS5 38 Bảng 3.5 Số liệu phổ NMR DS5 39 Hình 3.5.e Phổ HMBC DS5 40 Hình 3.5.f Các tương tác HMBC DS5 40 Hình 3.6.a Phổ 1H-NMR DS6 41 Hình 3.6.b Cấu trúc hóa học DS6 41 Hình 3.6.c Phổ 13C-NMR DS6 42 Hình 3.6.d Phổ HMQC DS6 42 Bảng 3.6 Số liệu phổ NMR DS6 43 Hình 3.6.e Phổ HMBC DS6 44 Hình 3.6.f Các tương tác HMBC DS6 44 Bảng 3.7 Kết đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 46 Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ LỜI MỞ ĐẦU Diện tích bề mặt trái đất vào khoảng 510.072.000 km2 đại dương bao phủ 3/4 tổng diện tích bề mặt Đại dương không nơi sinh sống hàng ngàn loài động vật biển khác mà ẩn chứa điều bí ẩn chờ đợi người tìm hiểu khám phá Việc nghiên cứu khai thác sử dụng nguồn lợi từ biển chủ đề nóng bỏng nhà khoa học khắp giới Trong năm gần đầy Việt Nam có công trình khoa học nghiên cứu sinh vật biển, xu hướng mở tìm kiếm hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao từ sinh vật biển Từ nghiên cứu thành phần, cấu trúc tổng hợp nên hợp chất có giá trị y học cao Việt Nam quốc gia nằm vùng nhiệt đới, có điều kiện thuận lợi cho sinh vật phát triển tạo phong phú nhiều loài động thực vật nhiều hệ sinh thái khác Hơn với bờ biển kéo dài thềm lục địa rộng lớn nơi cất giấu kho nguyên liệu khoáng vật khổng lồ dạng hòa tan, nắng đọng đáy vùi kín đại dương Trong đa dạng sinh vật biển loài cầu gai loài nhận quan tâm đặc biệt nhà khoa học nước Ở Việt Nam cầu gai có giá trị ẩm thực mà mang giá trị y học Các công trình khoa học nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học giới cho thấy hợp chất tách từ cầu gai có hoạt tính sinh học cao kháng khuẩn kháng nấm, kháng viêm đặc biệt khả ức chế tế bào gây ung thư Tuy nhiên nước ta thông tin khoa học loài nhiều hạn chế, chưa có nghiên cứu cụ thể làm sáng tỏ giá trị dược dụng dược liệu quý Do đó, nội dung nghiên cứu đề tài nhằm phát thành phần hóa học hoạt tính sinh học quý báu góp phần minh chứng giá trị dược dụng loài Kết nghiên cứu làm tăng giá trị khoa học thực tiễn góp phần khai thác bảo tồn cách có hợp lý nguồn tài nguyên cầu gai phong phú đất nước Đặng Ngọc Bách Hóa hữu Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Châu Văn Minh, Nguyên Xuân Cường, Nguyễn Hải Đăng, Nguyễn Phương Thảo, Trần Hồng Quang, Nguyễn Hữu Tùng, Nguyễn Hoài Nam, Nguyễn Văn Hùng, Pham Văn Kiệm (2012), “Điểm lại nghiên cứu hóa học hoạt tính sinh học số loài sinh vật biển Việt Nam giai đoạn 20062012”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 50(6), tr 827-829 Châu Văn Minh, Phan Văn Kiệm, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Hoài Nam, Phạm Văn Cường (2012), Dược liệu biển Việt Nam – Thực trạng hội phát triển, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, tr 55-56 Phạm Thị Thùy (2010), Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm trứng cầu gai lên men tự nhiên, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Nha Trang Nguyễn Đình Triệu (2013), Các phương pháp vật lý đại ứng dụng hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh http://animaldiversity.org/accounts/Diadema_savignyi/ Dictionary of Natural Products on DVD, version 18.1, Copyright® 1982-2009 CRC Press http://gophuquoc.vn/vn/article_detail.aspx?mid=5&aid=294 Kol'tsova EA, Maksimov OB (1981), “Pigments of sea urchins Diadema setosum and Diadema savignije”, Quinoid pigments of echinoderms, Khimiya Prirodnykh Soedinenii, 1, p 115 Minh CV, Kiem PV, Huong le M, Kim YH (2004), “Cytotoxic constituents of Diadema setosum”, Arch Pharm Res, 27(7), pp 734-737 Đặng Ngọc Bách 48 Hóa hữu Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ 10 Yamada K, Tanabe K, Miyamoto T, Kusumoto T, Inagaki M, Higuchi R (2008), “Isolation and structure of a monomethylated ganglioside possessing neuritogenic activity from the ovary of the sea urchin Diadema setosum”, Chem Pharm Bull (Tokyo), 56(5), pp 734-737 11 Mishchenko NP, Fedoreyev SA, Van TTT, Hieu VMN, Ly BM (2013), Identification of polyhydroxylated naphoquinone pigments from Nha Trang Bay sea urchins, The 2nd international workshop on marine bioresources of Vietnam, Hanoi, pp 18-24 12 Carmichael J, DeGraff WG, Gazdar AF, Minna JD, Mitchell JB (1987), “Evaluation of a Tetrazolium-based Semiautomated Colorimetric Assay: Assessment of Radiosensitivity”, Cancer Research, 47(4), pp 943-946 13 Ioannou E, Abdel-Razik AF, Zervou M, Christofidis D, Alexi X, Vagias C, Alexis MN, Roussis V (2009), “pidioxysterols from the gorgonian Eunicella cavolini and the ascidian Trididemnum inarmatum: isolation and evaluation of their antiproliferative activity”, Steroids, 74(1), pp 73-80 14 Carvalho JF, Cruz Silva MM, Moreira JN, Simoes S, Sa EMML (2009), “Efficient chemoenzymatic synthesis, cytotoxic evaluation, and SAR of epoxysterols”, J Med Chem, 52(13), pp 4007-4019 15 Tian X-R, Tang H-F, Li Y-S, Lin H-W, Chen X-L, Ma N, Yao M-N, Zhang PH(2011), “New cytotoxic oxygenated sterols from the marine bryozoan Cryptosula pallasiana”, Marine Drugs, 9(2), pp 162-183 16 J Buchanan H, J Cox P, M S V Doidge-Harrison S, Alan Howie R, Jaspars M, L Wardell J (1997), “Syntheses and structures of 3-stannylcholest-5-ene species”, Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, (24), pp 3657-3664 17 D'Auria MV, Finamore E, Minale L, Pizza C, Riccio R, Zollo F, Pusset M, Tirard P (1984), “Steroids from the starfish Euretaster insignis: a novel Đặng Ngọc Bách 49 Hóa hữu Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ group of sulphated 3β,21- dihydroxysteroids”, Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, pp 2277-2282 Đặng Ngọc Bách 50 Hóa hữu [...]...Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 Châu Văn Minh, Nguyên Xuân Cường, Nguyễn Hải Đăng, Nguyễn Phương Thảo, Trần Hồng Quang, Nguyễn Hữu Tùng, Nguyễn Hoài Nam, Nguyễn Văn Hùng, Pham Văn Kiệm (2012), “Điểm lại các nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học một số loài sinh vật biển Việt Nam trong giai đoạn 20062012”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(6),... trạng và cơ hội phát triển, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, tr 55-56 3 Phạm Thị Thùy (2010), Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm trứng cầu gai lên men tự nhiên, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Nha Trang 4 Nguyễn Đình Triệu (2013), Các phương pháp vật lý hiện đại ứng dụng trong hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh 5 http://animaldiversity.org/accounts /Diadema_ savignyi/ ... 8 Kol'tsova EA, Maksimov OB (1981), “Pigments of sea urchins Diadema setosum and Diadema savignije”, Quinoid pigments of echinoderms, Khimiya Prirodnykh Soedinenii, 1, p 115 9 Minh CV, Kiem PV, Huong le M, Kim YH (2004), “Cytotoxic constituents of Diadema setosum”, Arch Pharm Res, 27(7), pp 734-737 Đặng Ngọc Bách 48 Hóa hữu cơ Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ 10 Yamada K, Tanabe K, Miyamoto... Zollo F, Pusset M, Tirard P (1984), “Steroids from the starfish Euretaster insignis: a novel Đặng Ngọc Bách 49 Hóa hữu cơ Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ group of sulphated 3β,21- dihydroxysteroids”, Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, pp 2277-2282 Đặng Ngọc Bách 50 Hóa hữu cơ ... sĩ 10 Yamada K, Tanabe K, Miyamoto T, Kusumoto T, Inagaki M, Higuchi R (2008), “Isolation and structure of a monomethylated ganglioside possessing neuritogenic activity from the ovary of the sea urchin Diadema setosum”, Chem Pharm Bull (Tokyo), 56(5), pp 734-737 11 Mishchenko NP, Fedoreyev SA, Van TTT, Hieu VMN, Ly BM (2013), Identification of polyhydroxylated naphoquinone pigments from Nha Trang Bay