Tách, xác định cấu trúc một số hợp chất thứ cấp từ vi nấm biển paraconiothyrium sp VK 13 bằng phương pháp hóa lý hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐINH XUÂN CHUNG TÁCH, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ VI NẤM BIỂN Paraconiothyrium sp VK-13 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN-2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐINH XUÂN CHUNG TÁCH, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ VI NẤM BIỂN Paraconiothyrium sp VK-13 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 844.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRẦN HỒNG QUANG THÁI NGUYÊN-2019 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực đề tài luận văn thạc sĩ, chun ngành Hóa phân tích, Khoa Hóa Học – Trường Đại học Khoa Học – Đại học Thái Nguyên, nhận ủng hộ, giúp đỡ thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Lời với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới TS Trần Hồng Quang ( Viện Hóa Sinh Biển – Viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam ) - người truyền cho tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, giáo Khoa Hóa Học, thầy Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa Học - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất thời gian ,đã giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu để hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, động viên suốt thời gian qua Luận văn đồng ý sử dụng phần nội dung Nhiệm vụ hợp tác quốc tế cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (mã số Nhiệm vụ: VAST.HTQT.HANQUOC.03/17-18) Trong trình thực luận văn hạn chế mặt thời gian trình độ chun mơn thân nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Đinh Xuân Chung MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT a DANH MỤC HÌNH B DANH MỤC BẢNG BIỂU C MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN Sơ lược phương pháp sắc ký : 1.1 Định nghĩa 1.2 Nguyên tắc sắc ký 1.3 Các giai đoạn trình sắc ký ……………………………………….3 1.4 Sơ lược phương pháp sắc ký lỏng 2.Sơ lược phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 11 2.1 Phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H 15 2.1.1 Cường độ vạch phổ 15 2.1.2 Phân loại phổ 16 2.2 Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C 21 2.2.1 Phổ 13C tương tác 1H 22 2.2.2 Phương pháp phổ 13C xóa tương tác 1H 23 Tình hình nghiên cứu vi nấm biển giới 24 Chương 2: THỰC NGHIỆM 29 2.1 Thực nghiệm: 29 2.1.1 Mẫu nghiên cứu: 29 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2 Dụng cụ hóa chất 31 2.2.1 Dụng cụ thiết bị tách chiết phân tích sắc ký 31 2.2.2 Thiết bị phân tích xác định cấu trúc 31 2.2.3 Hóa chất sử dụng phân tích sắc ký cấu trúc 31 2.3 Thực nghiệm phân tích sắc ký hợp chất 32 2.4 Hằng số vật lí kiện phổ hợp chất 33 2.4.1 Hợp chất VK-13-1 (modiolide D): 33 2.4.2 Hợp chất VK-13-2 (modiolide E): 34 2.4.3 Phân tích kiện phổ 1H NMR 34 Chương 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 36 3.1 Phân tích cấu trúc hợp chất VK-13-1 36 3.2 Phân tích cấu trúc hợp chất VK-13-2 39 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 46 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 13 C NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon 13 Carbon 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 hai chiều Two-Dimensional NMR Spectroscopy CC DAD DEPT EtOAc HMBC HSQC HRESITOFMS Sắc ký cột Column Chromatography Bộ phát mảng điot Diode array detector Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer Ethylacetate Heteronuclear Multiple Bond Connectivity Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ khối lượng phân giải cao phun mù điện tử thời gian bay High Resolution Electronspray Ionization Time-OfFlight Mass Spectroscopy HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao High-performance liquid chromatography MeOH PDA TLC Methanol Potato Dextrose Agar Sắc ký lớp mỏng Thin layer chromatography a DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống HPLC Hình 1.2: Phổ 1H NMR 1-xiclopentylbut-1-en-3-on 14 Hình 1.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton etylbenzen Chiều cao bậc thang đường cong tích phân tỷ lệ với số proton nhóm 15 Hình 1.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton số hợp chất 17 Hình 1.5 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 3-brom-2-tertbutoxithiophen 18 Hình 1.6 Phổ lý thuyết A2B 18 Hình 1.7 Phổ 1H-NMR 1,3,4-tribrombut-1-in 19 Hình 1.8 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton stirenoxit 19 Hình 1.9 Phổ lí thuyết hệ ABX với JAX JBX a) ngược dấu, b) dấu 20 Hình 1.10 Phổ lý thuyết A2B2 21 Hình 1.11 Phổ CHTN–13C có tương tác C–H (a) xóa tương tác C–H (b) 23 Hình 1.12 Một số hình ảnh bốn loài vi nấm 25 Hình 2.1 Sơ đồ phân lập hợp chất từ Paraconiothyrium sp VK-13 32 Hình 2.2 Sắc ký đồ HPLC phân tách hợp chất VK-13-2 33 Hình 3.1 Cấu trúc hóa học hợp chất VK-13-1 36 Hình 3.2 Các tương tác HMBC COSY hợp chất VK-13-1 37 Hình 3.3 Các tương tác NOESY hợp chất VK-13-1 37 Hình 3.4 Hiệu số H VK-13-1a VK-13-1b 38 Hình 3.5 Cấu trúc hóa học hợp chất VK-13-2 39 Hình 3.6 Các tương tác HMBC COSY hợp chất VK-13-2 40 Hình 3.7 Hiệu số H VK-13-2a VK-13-2b 41 b DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Số liệu phổ NMR hợp chất VK-13-1 37 Bảng 3.2 Số liệu phổ NMR hợp chất VK-13-2 40 c MỞ ĐẦU Đã từ lâu loài nấm cạn biết đến nguồn cung cấp hợp chất có hoạt tính sinh học cao Kể từ penicillin phát Alexander Fleming vào năm 1928 tạo bước đột phá điều trị bệnh nhiễm khuẩn, vi nấm trở thành nguồn phát triển thuốc quan trọng cho y học Bên cạnh hoạt chất kháng khuẩn phổ biến có nguồn gốc từ vi nấm fusidic acid griseofulvin, số loại thuốc kháng nấm Eraxis, Cancidas, Altabax bán tổng hợp từ hợp chất phân lập từ vi nấm Các hoạt chất hạ mỡ máu statin sử dụng điều trị bệnh mạch vành từ mevastitin lovastatin Tuy nhiên việc phát lặp lại với tần suất cao hợp chất biết cản trở việc nghiên cứu phát triển thuốc từ nguồn nấm cạn truyền thống Do việc nghiên cứu nấm giới chuyển hướng sang khu vực có hệ sinh thái mơi trường biết đến, đại dương Các đại dương bao phủ ba phần tư diện tích bề mặt trái đất nơi trú ngụ tất loài vi sinh vật thiết yếu Các ổ sinh thái trầm tích, rừng ngập mặn, tảo, sinh vật biển cung cấp điều kiện sống riêng biệt cho vi sinh vật[1] Hiện nay, việc nghiên cứu tìm hợp chất có hoạt tính sinh học từ vi khuẩn, vi nấm, vi tảo-các đối tượng có khả nhân sinh khối lượng lớn, phục vụ cho phát triển thuốc nhà khoa học giới quan tâm Trong đó, hợp chất thứ cấp sản sinh từ vi nấm có đa dạng cao cấu trúc hoạt tính sinh học tiềm khai thác lớn Với nguồn thực vật động vật biển dồi phong phú, với đa dạng hệ sinh thái môi trường sống, đa dạng sinh học chủng vi nấm biển Việt Nam đánh giá cao tiềm khai thác hợp chất có hoạt tính sinh học có giá trị khả quan Tuy nhiên, hướng nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học chủng vi nấm từ biển chưa tiến hành Việt Nam Do việc nghiên Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn cứu cách hệ thống nhằm xây dựng sở liệu hóa học hoạt tính sinh học lồi vi nấm phân lập từ biển Việt Nam, qua tìm hoạt chất sinh học phục vụ cho nghiên cứu ứng dụng cần thiết Các nghiên cứu thành phần hóa học giới cho thấy chi vi nấm Paraconiothyrium nguồn cung cấp dồi hợp chất thứ cấp có nhiều hoạt tính sinh học Tuy nhiên, nước ta việc nghiên cứu thành phần hóa học, tác dụng dược lý lồi vi nấm biển nói chung vi nấm Paraconiothyrium mẻ giàu tiềm Vì vậy, em lựa chọn đề tài: “Tách, xác định cấu trúc số hợp chất thứ cấp từ vi nấm biển Paraconiothyrium sp VK-13 phương pháp hóa lý đại” Mục tiêu đề tài : Phân tích cấu trúc hóa học số hợp chất thứ cấp phân tách từ chủng vi nấm biển Paraconiothyrium sp VK-13 phương pháp phổ như: phổ khối lượng phun mù điện tử phân giải cao (HRESIMS), phổ cộng hưởng từ nhân chiều (1D NMR) chiều (2D NMR) Các bước thực đề tài: Nghiên vứu phân tách số hợp chất phương pháp phân tích sắc ký như: sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột (CC), sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) từ sinh khối chủng vi nấm Paraconiothyrium sp VK-13 Nghiên cứu phân tích xác định cấu trúc hóa học số hợp chất thứ cấp phương pháp phổ như: phổ khối lượng phun mù điện tử phân giải cao (HRESIMS), phổ cộng hưởng từ nhân chiều (1D NMR) chiều (2D NMR) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 0! (°') 9 "SI" V"\ \C) r : ' �� c: = �9 ' °' -h��������������������������������� ��������������������������������� �r-r-1 150.0 140.0 130.0 120.0 110.0 100.0 90.0 80.0 70.0 ) \\ )\ -e- N- ('") r- ("") 00 ("") - 6.0 5.0 3.0 4.0 1.0 2.0 X : parts per Million : I H 2.0 (Millions) Hình 1.1.h Phổ NOESY (400 MHz, CD3OD) hợp chất VK-13-1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 4.0 6.0 1.2 Phụ lục phổ hợp chất VK-13-2 Hình 1.2.a Phổ HRESIMS hợp chất VK-13-2 Hình 1.2.b Phổ 1H NMR (400 MHz, CD3OD) hợp chất VK-13-2 10 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 1.2.c Phổ 13C NMR (100 MHz, CD3OD) hợp chất VK-13-2 11 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn - -·q_ - � 0 c; ;- r ;_ \C1 _ V) 0· -s:t;_ - '° 6.0 X : parts per Million : H 5.0 4.0 3.0 2.0 Hình 1.2.g Phổ COSY (400 MHz, CD3OD) hợp chất VK-13-2 15 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.0 3.0 (Millions) 5.0 7.0 � C> c ; "0c:' �� � = � N � � � - � � D -� � � � X : parts per Million : I H 5.0 4.0 3.0 7.0 � ire)i:::;,,s,, i¥o- 2.0 l.O 3.0 (Millions) Hình 1.2.h Phổ NOESY (400 MHz, CD3OD) hợp chất VK-13-2 16 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 5.0 ... từ vi nấm biển Paraconiothyrium sp VK- 13 phương pháp hóa lý đại Mục tiêu đề tài : Phân tích cấu trúc hóa học số hợp chất thứ cấp phân tách từ chủng vi nấm biển Paraconiothyrium sp VK- 13 phương. ..ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐINH XUÂN CHUNG TÁCH, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ VI NẤM BIỂN Paraconiothyrium sp VK- 13 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HĨA LÝ HIỆN ĐẠI Chun... NOESY hợp chất VK- 13- 1 37 Hình 3.4 Hiệu số H VK- 13- 1a VK- 13- 1b 38 Hình 3.5 Cấu trúc hóa học hợp chất VK- 13- 2 39 Hình 3.6 Các tương tác HMBC COSY hợp chất VK- 13- 2 40 Hình 3.7 Hiệu số