Nghiên cứu phân lập và xác định cấu trúc hoá học của một số hợp chất Dibenzocyclooctadiên Lignan từ cây Na rừng (Kadsura Coccinea)

Trường Đại học sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội Khoa Hóa học ************* Phạm thị thu thủy Nghiên cứu phân lập xác định cấu trúc hóa học số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng (Kadsura coccinea) Khóa luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: hóa hữu Hà nội – 2009 Phạm Thị Thu Thủy Lớp K31B – Khoa Hóa Học Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội Khoa Hóa học ************* Phạm thị thu thủy Nghiên cứu phân lập xác định cấu trúc hóa học số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng (Kadsura coccinea) Khóa luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: hóa hữu Ngƣời hƣớng dẫn khoa học T.S Nguyễn văn Hà nội – 2009 Lời cảm ơn Khóa luận tốt nghiệp thực phòng xúc tác hữu cơ, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo – TS Nguyễn Văn Bằng, Trường Đại học sư phạm Hà Nội nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn em q trình thực khóa luận Em xin trân trọng cảm ơn bày tỏ lòng kính trọng trước giúp đỡ tận tình thầy giáo – TS Phan Văn Kiệm, Viện hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam Qua em xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể thầy giáo mơn Hóa hữu cơ, Trường Đại học sư phạm Hà Nội cán công nhân viên phòng xúc tác hữu cơ, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam ủng hộ tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù thân em cố gắng nỗ lực nhiều trình thực khóa luận quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ, bảo nhiệt tình thầy giáo khố luận nhiều hạn chế, thiếu sót Vì em kính mong nhận đóng góp ý kiến, bảo thầy giáo bạn sinh viên quan tâm Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2009 Sinh Viên Phạm Thị Thu Thủy Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu phân lập xác định cấu trúc hóa học số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ Na rừng (kadsura Coccinea)” thực hiện, không chép đề tài công bố trước Mục lục Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục sơ đồ, hình bảng biểu Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan Na rừng 1.1.1 Thực vật học 1.1.2 Bộ phận dùng 1.1.3 Phân bố 1.1.4 Những nghiên cứu sơ Na rừng 1.2 Các phương pháp chiết mẫu thực vật 1.2.1 Chọn dung mơi chiết 1.2.2 Q trình chiết 1.3 Các phương pháp sắc ký 1.3.1 Sắc kí cột 1.3.2 Sắc kí lớp mỏng 1.4 Các phương pháp hóa lí xác định cấu trúc hợp chất hữu 1.4.1 Phổ hồng ngoại 1.4.2 Phổ khối lượng 1.4.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Chƣơng 2: Thực nghiệm phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mẫu thực vật 2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất 3 4 5 10 11 11 12 13 16 16 16 2.2.1 Điểm nóng chảy 2.2.2 Độ quay cực 2.2.3 Phổ khối lượng 2.2.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2.3 Dụng cụ thiết bị 2.3.1 Dụng cụ thiết bị tách chiết 2.3.2 Dụng cụ thiết bị xác định cấu trúc 2.4 Hóa chất 2.5 Phân lập hợp chất 2.5.1 Phương pháp phân lập hợp chất 2.5.2 Quy trình phân lập hợp chất 2.6 Hằng số vật lí kiện phổ hợp chất 2.6.1 Hợp chất – Binakadsurin A 2.6.2 Hợp chất – Isovaleroylbinakadsurin A Chƣơng 3: Kết thảo luận 3.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất Binakadsurin A 3.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất 2Isovaleroylbinakadsurin A 3.3 Tổng hợp hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan phân lập từ Na rừng (Kadsura Coccinea) Kết luận Tài liệu tham khảo 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 19 23 23 24 25 25 32 40 41 42 Danh mục chữ viết tắt [ỏ]D Độ quay cực ( Specific Optical Botation) 13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 C-NMR ( Cacbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( Proton Magnetic Resonance Spectroscopy) 2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân chiều Two – Pimensional NMR CC Sắc ký cột TLC Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography) DEPT Distortionless Enhacement By Polarisation Trafer MS Phổ khối lượng (Mass Spectranetry) EI-MS Electron Ionization Mass Spectranetry EIS – MS Phổ khối lượng phun mù điện tử Electron Spray Ionization Mass Spectranetry FAB – MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh Fast Atom Bombardment Mass Spectranetry HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivily HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence IR Phổ hồng ngoại Me Nhóm metyl NOESY Nucler Overhauser Effect Spectroscopy 1 H- H COSY (HOMOCOSY) 1 H- H Chemical Shift Correlation Spectroscopy Danh mục sơ đồ, hình bảng biểu Trang Hình 1.1 Cây Na rừng (Kadsura Coccinea) Sơ đồ 2.5.a Sơ đồ chiết xuất phân lớp hợp chất 19 Sơ đồ 2.5.b Sơ đồ tách phân đoạn cặn KC1 tinh hợp chất 20 Sơ đồ 2.5.c Sơ đồ tinh chế hợp chất từ phân đoạn KC1D Hình 3.1.a Phổ H-NMR hợp chất 25 Hình 3.1.b Cấu trúc hóa học hợp chất 26 Hình 3.1.c Phổ C-NMR hợp chất 27 Hình 3.1.d Các phổ DEPT hợp chất 28 Bảng 3.1 Kết phổ NMR hợp chất 29 Hình 3.1.e Phổ HMBC hợp chất 30 Hình 3.1.f Phổ khối lượng ESI-MS hợp chất 31 Hình 3.2.a Phổ H-NMR hợp chất 32 Hình 3.2.b Cấu trúc hóa học hợp chất 33 Hình 3.2.c Phổ C-NMR hợp chất 33 Hình 3.2.d Các phổ DEPT hợp chất 34 Bảng 3.2 Kết phổ NMR hợp chất 35 Hình 3.2.e Phổ HSQC hợp chất 36 Hình 3.2.f Phổ HMBC hợp chất 37 Hình 3.2.g Phổ NOESY hợp chất 38 Hình 3.2.h Phổ khối lượng ESI-MS hợp chất 39 13 13 22 Mở đầu Các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên hay nguồn tài nguyên sinh học ngày người quan tâm, sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân đặc tính độc, dễ hấp thụ, không làm tổn hại đến môi sinh đặc biệt sử dụng hợp lý làm phong phú thêm số lượng chất lượng để phục vụ người Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học sử dụng làm thuốc chữa bệnh cho người, vật nuôi, thuốc bảo vệ thực vật, chất kích thích, điều hòa sinh trưởng động, thực vật làm nguyên liệu cho cơng nghiệp thực phẩm, hóa mỹ phẩm Theo tài liệu cơng bố có khoảng 60 – 70% loại thuốc chữa bệnh lưu hành giai đoạn thử nghiệm lâm sàng có nguồn gốc từ thiên nhiên [10] Nước Việt Nam nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, lượng mưa lớn, điều kiện vơ thuận lợi cho phát triển loài sinh vật Do nước ta có nguồn tài nguyên sinh vật đa dạng phong phú đặc biệt tài nguyên rừng Rừng Việt Nam có thảm thực vật phong phú vào loại bậc giới với khoảng 12.000 lồi, 4.000 lồi nhân dân sử dụng làm thảo dược mục đích khác phục vụ sống người [1] Đó nguồn tài nguyên dược liệu vô quý giá tiền đề cho phát triển ngành hóa học hợp chất thiên nhiên nước ta để phục vụ người đời sống lao động sản xuất Cùng với bề dày 4000 năm lịch sử, ngành Đông y nước ta thu thành tựu rực rỡ: nhiều phương thuốc từ cỏ, động vật ứng dụng hiệu lưu truyền đến ngày Cùng với phát triển khoa học cơng nghệ nói chung y học nói riêng, y học cổ truyền với y học đại có đóng góp to lớn, góp phần vào việc phòng, chữa bệnh làm tăng tuổi thọ cho người Vấn đề đặt làm để khai thác sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên đem lại hiệu cho xã hội Rễ Na rừng sử dụng làm thuốc từ lâu đời, người ta sử dụng sản phẩm khác có hoạt tính sinh học cao, chứa nhiều thành phần hóa học có nhiều tác dụng dược lý Song chưa có tài liệu cơng bố thành phần hoá học Na rừng cách đầy đủ, xác Việc nghiên cứu, khảo sát thành phần hóa học tác dụng dược lý Na rừng Việt Nam nhằm đặt sở khoa học cho việc sử dụng chúng cách hiệu quả, hợp lý có ý nghĩa quan trọng đặc biệt phát triển y học Việt Nam đại dựa phương thuốc cổ truyền Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn em chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phân lập xác định cấu trúc hóa học số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng (Kadsura Coccinea)” Nhiệm vụ khóa luận Phân lập số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập phương pháp phổ Hình 3.1.e Phổ HMBC hợp chất Từ phân tích nêu trên, số liệu phổ NMR hợp chất so sánh với số liệu công bố hợp chất binankadsurin A [6] Sự phù hợp hoàn tồn số liệu phổ NMR vị trí tương ứng hai hợp chất với kết phổ HMBC (hình II.1.d) phổ khối lượng m/z 401.0 [M- + H] , 384.8 [M-H2O+H] tương ứng với công thức phân tử C22H26O7 (M = 402) cho phép xác định xác cấu trúc hóa học hợp chất binankadsurin A Hợp chất phân lập từ số loài Kadsura Tuy nhiên, lần phân lập từ Kadsura coccinea Hình 3.1.f Phổ khối lƣợng ESI-MS hợp chất 3.2.Xác định cấu trúc hóa học hợp chất 2-Isovaleroylbinankadsurin A Hợp chất phân lập dạng chất kết tinh màu trắng; điểm chảy o 145-146 C; độ quay cực 25 : +32 (c 0.25, MeOH) Phổ H-NMR hoàn [] D toàn tương tự cho phép dự đoán hai hợp chất có cấu trúc gần giống Sự khác biệt dễ nhận thấy phổ H-NMR hợp chất so với hợp chất xuất thêm 02 tín hiệu nhóm metyl 0,74 (3H, d, J = 7,5 Hz, H-4’) 0,87 (3H, d, J = 6,5 Hz, H-5’) Hình 3.2.a Phổ H-NMR hợp chất O O 12 H3CO H 11 13 14 H 18 10 15 HO 16 RO H H3CO 17 CH3 CH3 O R= H3CO C2H5 CH CH3 Hình 3.2.b Cấu trúc hóa học hợp chất 13 Hình 3.2.c Phổ C-NMR hợp chất Hình 3.2.d Các phổ DEPT hợp chất Bảng 3.2 Kết phổ NMR hợp chất C a,c (J, DEPT a,b C 146,6 146,56 -Hz) 133,5 133,54 150,4 150,27 - HMBC 107,2 107,17 CH 2, 3, 5, 6, 16 133,6 133,41 - 38,7 # 6,39 s - 4, 5, 7, 8, 16 38,65 CH2 2,63 m 10 35,0 34,85 41,6 41,67 82,5 82,34 135,9 135,76 CH CH CH - 2,05 m 2,03 m 5,61 br s - 11 102,8 102,94 CH 6,50 s 12 13 14 15 16 148,9 136,1 141,3 119,2 117,1 148,88 136,11 141,24 119,28 117,00 - 17 14,9 14,90 CH3 18 19,7 19,72 CH3 1, 2, 16 60,8 55,8 60,81 55,81 CH3 CH3 0,92 d (7,0) 1,07 d (7,0) 5,55 s 3,90 s 3,89 s 59,8 59,75 CH3 3,84 s 14 12, 13 1-OH 1-OMe 2-OMe 3-OMe 14OMe OCH2O 101,2 101,20 CH2 5,96 d (1,5) 5,92 d (1,5) 1 2 172,9 175,98 33,7 40,38 CH 1,71 m 10, 11, 15 10, 12, 13, 15 6, 7, 7, 8, 1, 3 # 3 24,1 26,70 CH2 4 31,2 11,41 CH3 5 13,8 15,63 CH3 1,23 m, 1,37 m 0,74 d (7,5) 0,87 d (6,5) C caproyl-binankadsurin A [7], b 125 MHz, c500 MHz 2, 3 1, 2, 3 a đo CDCl3, Hình 3.2.e Phổ HSQC hợp chất 13 Phổ C-NMR phổ DEPT hợp chất hoàn toàn tương tự hợp chất Sự khác biệt dễ nhận thấy xuất thêm tín hiệu gốc iosovaleroyl 175,98 (C, C-1’), 40,38 (CH, C-2’), 26,70 (CH2, C-3’), 11,41 (CH3, C-4’), 15,63 (CH3, C-5’) Điều xác - nhận kết phổ khối lượng ESI-MS m/z 484,9 [M-H] , 508,9 [M+Na] + tương ứng với công thức phân tử C27H34O8 (M = 486) Các số liệu phổ cacbon gán với số liệu phổ proton tương ứng thông qua phổ HSQC Kết chi tiết bảng 3.2 Hình 3.2.f Phổ HMBC hợp chất Hình 3.2.g Phổ NOESY hợp chất Phân tích cấu trúc hợp chất cho thấy, nhóm isovaleroyl gắn vào nhóm OH vị trí C-1 C-9 Sự phù hợp hoàn toàn số liệu phổ NMR vị trí tương ứng hợp chất với caproyl-binankadsurin A [7] (một hợp chất có cấu trúc tương tự, khác đôi chút nhánh axit) cho phép xác định vị trí gắn nhóm isovaleroyl vào nhóm OH vị trí C-9 Điều lần khẳng định tín hiệu tương tác xa proton nhóm OH  5,55 (1H, br s, 1-OH) sang cacbon C-1 (146,56), C-2 (133,54) C-16 (117,00) từ proton H-9 (5,61) sang cacbon cacbonyl C-1’ ( 175,98) nhóm isovaleroyl Cấu hình khơng gian tâm bất đối hợp chất xác định tương tác không gian phổ NOESY (hình 3.2.g) Hình 3.2.h Phổ khối lƣợng ESI-MS hợp chất Từ tất phân tích nêu trên, cấu trúc hóa học hợp chất xác định isovaleroylbinankadsurin A Hợp chất phân lập từ loài Kadsura longipedunculata [8] Tuy nhiên, theo tra cứu chúng tôi, lần phân lập từ lồi K coccinea lần số 13 liệu phổ C 2D-NMR hợp chất công bố 3.2 Tổng hợp hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan phân lập đƣợc từ Na rừng Kadsura Coccinea Binankadsurin A Isovaleroylbinankadsurin A O O O O 12 11 13 14 H 15 HO 16 HO H H3CO CH3 14 H3CO C22H26O7 (M = 402) H H 18 10 H3CO 16 RO H H3CO H3CO CH3 15 HO 18 CH3 11 13 17 10 H3CO 12 H 17 CH3 R= O CH C27H34O8 (M = 486) C2 H5 CH3 Kết luận Bằng phương pháp chiết phân bố dung mơi mơi trường thích hợp khác điều chế dịch chiết tổng dibenzocyclooctadiene lignan từ rễ Na rừng kadsura Coccinea Bằng phương pháp sắc ký kết hợp bao gồm sắc ký cột nhồi chất hấp phụ Silicagel pha thường, Silicagel pha ngược; sắc ký lớp mỏng pha thường, sắc ký lớp mỏng pha ngược sử dụng hệ dung môi khác phân lập hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ rễ Na rừng kadsura Coccinea Bằng việc sử dụng phương pháp hóa lí kết hợp bao gồm phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân chiều ( H-NMR, 13 C-NMR DEPT 90, DEPT 135), phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân chiều (HSQC, HMBC) với phương pháp phổ khối lượng (ESI-MS) xác định cấu trúc hóa học hai hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan phân lập từ rễ Na rừng Cấu trúc hóa học chúng xác định : binankadsurin A (hợp chất 1), isovaleroylbinankadsurin A (hợp chất 2) Đây lần hợp chất binankadsurin A, hợp chất isovaleroylbinankadsurin A phân lập từ Kadsura Coccinea Các 13 số liệu phổ C 2D-NMR hợp chất isovaleroylbinakadsurin A lần công bố TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Trung, Bùi Xuân Chương, Nguyễn Thượng Dong, Đỗ Trung Đàm, Phạm Văn Hiển, Vũ Ngọc Lộ, Phạm Duy Mai, Phạm Kim Món, Đồn Thị Thu, Nguyễn Tập Trần Toàn, Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tập I, 2004 Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc Việt Nam, Nhà xuất y học Hà Nội, 2001 PGS.TS Nguyễn Hữu Đĩnh (chủ biên), PGS.TS Đỗ Đình Rãng, Hố học hữu , Nhà xuất Giáo Dục năm 2003 Duc Do Khac, Sung Tran Van, Angela Martha Campos, Yean-Yves Lallemand and Marcel Fetizon, Ellagic acid compounds from Diplopanax stachyanthus, Phytochemistry, Vol.29 (1), 251-256 (1990) K R Markham, B Ternai, R Stanley, H Geiger and T J mabry, Tetrahedron, 34, 1389-1392 (1978) Noriyuki Ookawa, Yukinobu Ikeya, Ko Sugama, Heihachi Taguchi and Masao Maruno, Dibenzocyclooctadiene lignans from Kadsura japonica, Phytochemistry, Vol 39, 1187-1191 (1995) Noriyuki Ookawa, Yukinobu Ikeya, Heihachiro Taguchi, and Itiro Yosioka, The constituents of Kadsura japonica Dunal I The structures of three new lignans, acetyl-, angeloyl- and caproyl-binankadsurin A Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 29(1), 123-127, 1981 Li LN, Xue H, Li X Three new dibenzocyclooctadiene lignans from Kadsura longipedunculata Planta Medica 1991; 57: 169-171 S B Mahato and A P Kundu 13 C-NMR spectra of pentacyclic triterpenoids-A compilantion and some salient features, Phytochemistry, Vol 37 1517-1575 (1994) 10 Peter J Houghton and Lu Ming Lian, Triterpenes from Desfonatainia spinosa, Phytochemistry, Vol 15(8), 1939-1944 (1986) 11 S Malhotra and K Misra An ellagic acid glycoside from the pods of Prosopis Juliflora, Phytochemistry, Vol 20(4), 860-861 (1981) 12 Yoshikazu Yazaki and W Edwin Hillis, Polyphenol of Eucalyptus globulus, E regan and E deglupta, Phytochemistry, 15(7), 1180-1182 (1976) ... thiết bị xác định cấu trúc 2.4 Hóa chất 2.5 Phân lập hợp chất 2.5.1 Phương pháp phân lập hợp chất 2.5.2 Quy trình phân lập hợp chất 2.6 Hằng số vật lí kiện phổ hợp chất 2.6.1 Hợp chất – Binakadsurin... dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng (Kadsura Coccinea) Nhiệm vụ khóa luận Phân lập số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập phương pháp phổ CHƢƠNG...Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội Khoa Hóa học ************* Phạm thị thu thủy Nghiên cứu phân lập xác định cấu trúc hóa học số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ na rừng (Kadsura coccinea)