Nghiên cứu thành phần hóa học của lá loài cáp đồng văn (capparis dongvanensis)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN HẢI HỒN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA LÁ LỒI CÁP ĐỒNG VĂN (CAPPARIS DONGVANENSIS) Ngành: Hóa hữu Mã số: 8440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Khang THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu khoa học riêng tôi, số liệu ,dữ liệu, kết luận văn trung thực, chưa có cơng bố kết nghiên cứu trình bày luận văn báo cáo nghiên cứu khoa học khác Học viên Trần Hải Hoàn i LỜI CẢM ƠN Lời xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS Phạm Văn Khang - Người hướng dẫn tơi tận tình, cặn kẽ, bảo ban tơi q trình học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Ban Chủ nhiệm khoa Hóa học, thầy giáo khoa, đặc biệt thầy cô giáo mơn Hóa học ứng dụng - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu trường Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè em sinh viên nghiên cứu khoa học hướng dẫn tơi tận tình từ ngun tắc, kiến thức làm nghiên cứu Các anh chị học viên, em sinh viên cổ vũ, giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình làm thí nghiệm Thái Nguyên, tháng năm 2020 Học viên Trần Hải Hoàn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát loài Cáp đồng văn (Capparis dongvanensis) 1.1.1 Đặc điểm thực vật học 1.2 Tổng quan chi Capparis 1.3 Khái quát chung họ Caparaceae (Màn Màn).[a] 13 1.4 Những nghiên cứu hoạt tính sinh học loài họ Màn Màn 14 1.5 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học loài họ Màn Màn 17 1.6 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học loài chi Capparis 21 1.6.1 Alkaloid 21 1.6.2 Flavonoid 26 1.6.3 Steroid 28 1.6.4 Các hợp chất khác 30 1.7 Những nghiên cứu hoạt tính sinh học loài chi Capparis 31 1.7.1 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư chi Capparis 31 1.7.2 Hoạt tính chống oxi hóa 33 1.7.3 Hoạt tính kháng viêm 34 iii 1.7.4 Hoạt tính điều trị đái tháo đường 35 Chương 2: THỰC NGHIỆM 36 2.1 Hóa chất thiết bị 36 2.1.1 Hóa chất 36 2.1.2 Hóa chất tế bào dùng để thử hoạt tính sinh học 36 2.1.3 Thiết bị 36 2.2 Phương pháp sử lý mẫu thực vật, chiết tách xác định cấu trúc chất phân lập 37 2.2.1 Mẫu nghiên cứu xử lý mẫu thực vật 37 2.2.2 Chiết xuất 37 2.2.3 Phương pháp định tính nhóm hợp chất 37 2.2.4 Xác định cấu trúc chất 39 2.3 Phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 40 2.3.1 Vật liệu hóa chất 40 2.3.2 Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro 40 2.3.3 Phương pháp xác định tính độc tế bào ung thư (cytotoxic assay) 40 2.4 Phân lập, tinh chế hợp chất 42 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Kết định tính nhóm hợp chất 44 3.2 Kết xác định cấu trúc hợp chất 46 3.2.1 Phân tích cấu trúc hợp chất 46 3.2.2 Phân tích cấu trúc hợp chất 52 3.2.3 Phân tích cấu trúc hợp chất 56 3.3 Kết nghiên cứu hoạt tính độc tế bào dịng tế bào ung thư HeLa (cổ tử cung) A549 (tế bào ung thư gan) 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN 13 C-NMR : 13C-Nucler Magnetic Resonance : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C H-NMR : 1H-Nucler Magnetic Resonance : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H DEPT : Distortionless Enhancement by Polarisation Tranfer : Phổ DEPT ESI-Ms : Electron Impact Mass Spectroscopy : Phổ khối lượng HMBC : Heternuclear multiple - Bond Corelation : Phổ tương quan HMBC HSQC : Heternuclear Spectroscopy- Quantum Coherence : Phổ tương quan trực tiếp C-H RP : Reversed - Phase Chromatography NP : Normal - Phase Chromatography SEM :Scanning Electro Microscope LC : Liquid chromatography : Sắc ký lỏng MS : Mass spectrometry : Phổ khối lượng iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Danh mục loài có giá trị họ Màn Việt Nam 13 Bảng 1.2: Những hợp chất Alkaloid 22 Bảng 1.3: Những hợp chất flavonoid 26 Bảng 1.4: Những hợp chất steroid 28 Bảng 1.5: Những hợp chất khác 30 Bảng 1.6: Hoạt tính ức chế tế bào ung thư chi Capparis 32 Bảng 1.7: Hoạt tính chống oxi hóa chi Capparis 33 Bảng 1.8: Hoạt tính sinh học kháng viêm chi Capparis 34 Bảng 1.9: Tác dụng điều trị đái tháo đường chi Capparis 35 Bảng 3.1 Kết định tính số nhóm chất hữu có cao chiết ethanol cao chiết EA 44 Bảng 3.2: Giá trị độ chuyển dịch hóa học (δ ppm, J Hz)) 48 Bảng 3.3: Giá trị độ chuyển dịch hóa học 1H NMR chất 57 Bảng 3.4: Tác động gây độc tế bào ung thư 62 v DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Hình vẽ mơ tả loài Cáp đồng văn Hình 1.2: Hình ảnh lồi Cáp đồng văn Hình 1.3: Một vẽ hình thái Capparis spinosa L Hình 1.4: Hoa Capparis aegyptia Hình 1.5: Quả mở Capparis sola Hình 1.6: Hình thái quan khác Capparis Hình 1.7: Quả Capparis flexuosa cắt ngang, làm lộ cấu trúc bên hạt Hình 1.8: Chú ý vị trí tương đối thân Capparis spinosa Hình 1.9: Sự biến đổi khác hoa loài chi Capparis Hình 1.10: Capparis cartilaginea với hoa độ tuổi khác cho thấy màu sắc khác nằm màu trắng đỏ Hình 1.11: Sự biến đổi màu sắc hình dạng lồi chi Capparis 11 Hình 1.12: Sự biến đổi cách mọc lồi chi Capparis 12 Hình 1.13: Các phận sử dụng y, dược học đời sống thường ngày 13 Hình 2.1: Sơ đồ phân lập chất 1-3 43 Hình 3.1 Phổ 1H-NMR chất 46 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR chất 49 Hình 3.3 Phổ HSQC chất 50 Hình 3.4 Sự tương quan HC chất (HMBC) 50 Hình 3.5 Phổ NOESY chất 51 Hình 3.6 Phổ MS chất 51 vi Hình 3.7 Cơng thức cấu tạo chất 52 Hình 3.8 Phổ 1H-NMR chất 52 Hình 3.9 Phổ 13C-NMR chất 54 Hình 3.10 Phổ DEPT - 135 chất 54 Hình 3.11 Phổ HSQC chất 55 Hình 3.12 Phổ HMBC chất 55 Hình 3.13: Phổ NOESY chất 55 Hình 3.14 Cấu trúc hóa học chất 56 Hình 3.15 Phổ 1H-NMR chất 56 Hình 3.16 Phổ 13C-NMR chất 58 Hình 3.17 Phổ DEPT - 135 chất 59 Hình 3.18 Phổ HSQC chất 59 Hình 3.19 Phổ HMBC chất 60 Hình 3.20: Phổ NOESY chất 60 Hình 3.21: Phổ khối lượng 61 Hình 3.22 Cấu trúc hóa học chất 61 vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, hợp chất hữu có hoạt tính sinh học có động thực vật lĩnh vực nghiên cứu nhiều nhà khoa học quan tâm Từ xưa người biết sử dụng nhiều loại thực vật để chữa bệnh Do vậy, việc nghiên cứu, khai thác chất có hoạt tính sinh học có có tự nhiên vấn đề quan tâm chung xã hội Việt Nam có điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm nên lồi thực vật đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu hợp chất có hoạt tính sinh học giúp ngành y học cổ truyền phát triển Các loài thuộc chi Cáp (họ Màn - Capparaceae) dùng từ lâu để chữa số bênh như: viêm nhiễm, đau lưng Gần đây, số nghiên cứu chứng minh dịch chiết cao tổng số hợp chất hóa học phân lập từ lồi thực vật có kháng viêm, ức chế nhiều dịng tế bào ung thư bảo vệ tế bào Ở Việt Nam, loài Cáp đồng văn loài thực vật nhóm nghiên cứu PGS TS Sỹ Danh Thường phát hiện, định danh công bố tên khoa học năm 2017 Hiện nay, loài thực vật phát Hà Giang Đến chưa có cơng bố thành phần hóa học lồi thực vật Dó chúng tơi đề xuất đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học lồi Cáp đồng văn (Capparis dongvanensis) Khi đề tài hoàn thành cung cấp sở khoa học để sử dụng loài Cáp đồng văn làm thuốc chữa bệnh, đồng thời đào tạo nhân lực nước Mục tiêu đề tài Đánh giá sơ thành phần hóa học nhóm hợp chất phản ứng định tính Phân lập, xác định cấu trúc hóa học hợp chất từ loài Cáp đồng văn Đánh giá hoạt tính sinh học hợp chất thu 67 Rodrigo, M., M.J Lazaro, A Alvarruiz et al 1992 Composition of capers (Capparis spinosa): influence of cultivar, size and harvest date Journal of Food Science 57(5), pp 1152-1154 68 Sakthivadivel M., Gunasekaran P., Mathew J., Samraj A., Arivoli S., Tennyson S 2014, “Evaluation of larvicidal efficacy of Cleome viscosa L (Capparaceae) aerial extracts against Culex quinquefasciatus Say (Diptera: Culicidae)”, Asian Pac J Trop Dis., 4(2), pp S795-S798 69 Saradha J.K., Rao B.S 2010, “In vitro antibacterial activity of Cleome viscosa Linn.”, Pharma Science Monitor, 1(2), pp 71-78 70 Sawadogo, M A.M Tessier, and P Delaveau 1981 Chemical study of Capparis corymbosa Lam roots Plantes Medicinales et Phytotherapie 15(4), pp 234-239 71 Saxena, V.K and A Goutam 2008 Isolation and study of the flavone glycoside luteolin-7-O-β-D-glucopyranoside from the seeds of the Capparis decidua (Forsk) International Journal of Chemical Sciences 6(1), pp 7-10 72 Selvamani, P., S Latha, K Elayaraja, P.S Babu, J.K Gupta et al 2008 Antidiabetic activity of the ethanol extract of Capparis sepiaria L leaves Indian Journal of Pharmaceutical Sciences 70(3), pp 378-380 73 Sharaf, M., M.A El-Ansari, and N.A.M Saleh 2000 Quercetin triglycoside from Capparis spinosa Fitoterapia 71(1), pp 46-49 74 Sharma, B., R Salunke, C Balomajumder, et al 2010 Anti-diabetic potential of alkaloid rich fraction from Capparis decidua on diabetic mice Journal of Ethnopharmacology 127, pp 457-462 75 Sini, K.R., B.N Sinha, and A Rajasekaran 2011 Protective effects of Capparis zeylanica Linn leaf extract on gastric lesions in experimental animals Avicenna Journal of Medical Biotechnology (Tehran, Iran) 3(1), pp 31-35 71 76 Srivastava S.K., Chauhan J.S., Srivastava S.D 1979, “A new naringenin glycoside from Cleome viscosa”, Phytochemistry, 18(12), pp 2057-2058 77 Srivastava S.K 1980, “Stigmasta-5,24(28)-diene-3β-O-α-L-rhamnoside from Cleome viscosa”, Phytochemistry, 19(11), pp 2510-2511 78 Su, D.M., W.Z Tang, S Yu, Y Liu, J Qu, and D Yu 2008 Water-soluble constituents from roots of Capparis tenera Zhongguo Zhongyao Zazhi 33(9), pp 1021-1023 79 Sudhakar M., Rao Ch.V., Rao P.M., Raju D.B 2006, “Evaluation of antimicrobial activity of Cleome viscosa and Gmelina asiatica”, Fitoterapia, 77, pp 47-49 80 Tlili, N., N Nasri, E Saadaoui, A Khaldi, and S Triki 2010 Sterol composition of caper (Capparis spinosa) seeds African Journal of Biotechnology 9(22), pp 3328-3333 81 Tlili, N., T El Guizani, N Nasri, A Khaldi, and S Triki 2011 Protein, lipid, aliphatic and triterpenic alcohol content of caper seeds “Capparis spinosa.” Journal of the American Oil Chemists’ Society 88(2), pp 265-270 82 Trombetta, D., F Occhiuto, D Perri, et al 2005 Antiallergic and antihistaminic effect of two extracts of Capparis spinosa L flowering buds Phytotherapy Research 19, pp 29-33 83 Wake R.R., Patil N.A., Khadabadi S.S 2011, “In vitro antimicrobial activity of extracts of seeds of Cleome viscosa”, Int J Pharm Sci Res., 2(8), pp 2232-2236 84 Wang, X., W Chen, J Xing, et al 2009 Method for manufacturing antiinflammatory and analgesic cataplasma of Capparis heyneana Chinese Patent CN 2009, pp 1011-3221 85 Xiao, W., N Li, and X Li 2008 Isolation and identification of organic acids from pericarp of Capparis spinosa L Shenyang Yaoke Daxue Xuebao 25(10), pp 790-792 72 86 Yadav N.P., Chanda D., Chattopadhyay S.K., Gupta A.K., Pal A 2010, “Hepato protective effects and safety evaluation of coumarinolignoids isolated from Cleome viscosa seeds”, Indian J Pharm Sci., 72(6), pp 759-765 87 Hughes, J P., Rees, S S., Kalindjian, S B., & Philpott, K L (2011), “Principles of early drug discovery” British Journal of Pharmacology, Vol 162, pp 1239-1249 88 Yang, H.F., L Yu, L Pang, G.D Liu, H Li, and Y Ji 2009 Study on chemical constitutions of n-BuOH extract of capparis spinosa fruits and vitro antitumor activity Harbin Shangye Daxue Xuebao, Ziran Kexueban 25(3), pp 264-267 89 Yang, T., C.H Wang, G.X Chou, T Wu, X.M Cheng, and Z.T Wang 2010 New alkaloids from Capparis spinosa: structure and X-ray crystallographic analysis Chemistry 123(3), pp 705-10 90 Ying, X 2008 Application of Capparis spinosa L in preparing medicine for treating kidney diseases Chinese Patent CN 2008, pp 1005-9985 91 Yu, L., S Gao, X Zou, C Ji, and Y Ji 2010 Effects of Capparis spinosa L polar alkaloids on reactive oxygen species, Ca2+ and caspase-9,3 in HepG2 cell Zhongguo Yao Cue Za Xhi 45(23), pp 1827-1831 92 Zhou, H.F., C Xie, R Jian, J Kang, Y Li, C.L Zhuang, F Yang, L.L Zhang, L Lai, T Wu, and X Wu 2011 Biflavonoids from Caper (Capparis spinosa L.) fruits and their effects in inhibiting NF-κB activation Journal of Agricultural and Food Chemistry 59(7), pp 3060-3065 93 Kim, J B., Yu, J H., Ko, E., Lee, K W., Song, A K., Park, S Y., … Noh, D Y (2010) The alkaloid Berberine inhibits the growth of Anoikis-resistant MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines by inducing cell cycle arrest Phytomedicine, 17(6), 436-440 73 PHỤ LỤC Hình S1 Phổ giãn 1H-NMR chất Hình S2 Phổ giãn 13C-NMR chất Hình S3 Phổ giãn HSQC chất Hình S4 Phổ giãn HMBC chất Hình S5 Phổ giãn 1H-NMR chất Hình S6 Phổ giãn 1H-NMR chất Hình S7 Phổ giãn 13C-NMR chất Hình S8 Phổ giãn 13C-NMR chất Hình S9 Phổ giãn HSQC chất Hình S10 Phổ giãn HMBC chất ... xuất đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học lồi Cáp đồng văn (Capparis dongvanensis) Khi đề tài hoàn thành cung cấp sở khoa học để sử dụng loài Cáp đồng văn làm thuốc chữa bệnh, đồng thời đào... 13 1.4 Những nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi họ Màn Màn 14 1.5 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học lồi họ Màn Màn 17 1.6 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học lồi chi Capparis ... thành phần hóa học nhóm hợp chất phản ứng định tính Phân lập, xác định cấu trúc hóa học hợp chất từ loài Cáp đồng văn Đánh giá hoạt tính sinh học hợp chất thu Chương TỔNG QUAN 1.1 Khái quát loài