Nghiên cứu ảnh hưởng địa lý đến sự phân bố các hợp chất terpenoid, flavonoid và steroid trong cây Ké đầu ngựa (Xanthiumstrumarium L., Asteraceae) mọc ở Hòa Bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ninh Thế Sơn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỊA LÝ ĐẾN SỰ PHÂN BỐ CÁC HỢP CHẤT TERPENOID, FLAVONOID VÀ STEROID TRONG CÂY KÉ ĐẦU NGỰA (XANTHIUM STRUMARIUM L., ASTERACEAE) MỌC Ở HỊA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ninh Thế Sơn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỊA LÝ ĐẾN SỰ PHÂN BỐ CÁC HỢP CHẤT TERPENOID, FLAVONOID VÀ STEROID TRONG CÂY KÉ ĐẦU NGỰA (XANTHIUM STRUMARIUM L., ASTERACEAE) MỌC Ở HỊA BÌNH Chun ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phan Minh Giang Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ hồn thành Phịng thí nghiệm Hóa học hợp chất thiên nhiên, Bộ mơn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Với lòng biết ơn sâu sắc, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng lời cảm ơn chân thành đến: PGS TS Phan Minh Giang tin tưởng giao đề tài tạo điều kiện thí nghiệm thuận lợi giúp tơi hồn luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Phịng thí nghiệm Hóa học hợp chất thiên nhiên tư vấn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên Ninh Thế Sơn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỌ CÚC (ASTERACEAE) VÀ CHI XANTHIUM 1.1.1 Họ Cúc (Asteraceae) 1.1.2 Chi Xanthium 1.2 ĐẶC ĐIỂM CÂY KÉ ĐẦU NGỰA (XANTHIUM STRUMARIUM L.) 1.2.1 Đặc điểm thực vật 1.2.2 Đặc điểm sinh thái 1.2.3 Công dụng y học cổ truyền 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY XANTHIUM STRUMARIUM 10 CHƯƠNG 2: NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 24 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.2.1 Phương pháp xử lý mẫu 24 2.2.2 Các phương pháp phân tích, phân tách hỗn hợp phân lập hợp chất 25 2.2.2.1 Phương pháp chiết hai pha lỏng 25 2.2.2.2 Các phương pháp sắc ký 25 2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc 28 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 29 3.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 29 3.2 NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT 29 3.3 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY KÉ ĐẦU NGỰA 29 3.4 PHÂN TÍCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ LỚP MỎNG 30 3.5 PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ ĐIỀU CHẾ 31 3.5.1 Phân tách sắc ký phần chiết n-hexan (HBLH) 31 3.5.2 Phân tách sắc ký phần chiết nước (HBLW) 32 3.5.3 Phân tách sắc ký phần chiết cành n-hexan (HBCH) 33 3.5.4 Phân tách sắc ký phần chiết cành điclometan (HBCD) 33 3.5.5 Phân tách sắc ký phần chiết cành etyl axetat (HBE) 34 3.6 HẰNG SỐ VẬT LÝ VÀ DỮ KIỆN PHỔ CỦA CÁC HỢP CHẤT ĐƯỢC PHÂN LẬP 35 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 4.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 39 4.2 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY KÉ ĐẦU NGỰA 39 4.3 PHÂN TÍCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ LỚP MỎNG 42 4.3.1 Phân tích phần chiết n-hexan (HBLH) 42 4.3.2 Phân tích phần chiết điclometan (HBLD) 43 4.3.3 Phân tích phần chiết cành n-hexan (HBCH) 43 4.3.4 Phân tích phần chiết cành điclometan (HBCD) 44 4.3.5 Phân tích phần chiết cành etyl axetat (HBE) 45 4.4 PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY KÉ ĐẦU NGỰA 46 4.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (HBLH) 46 4.4.2 Phân tách phần chiết nước (HBLW) 48 4.4.3 Phân tách phần chiết cành n-hexan (HBCH) 50 4.4.4 Phân tách phần chiết cành điclometan (HBCD) 52 4.4.5 Phân tách phần chiết cành etyl axetat (HBE) 54 4.5 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC PHÂN LẬP ĐƯỢC 56 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 69 CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN TLC (Thin layer Chromatography): Sắc ký lớp mỏng CC (Column Chromatography): Sắc ký cột thường FC (Flash Chromatography): Sắc ký cột nhanh Mini-C (Mini Column Chromatography): Sắc ký cột tinh chế IR (InfraRed spectroscopy): Phổ hồng ngoại NMR (Nculear Magnetic Resonance): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H-NMR (Proton-Nuclear Magnetic Resonance): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13 C-NMR (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13 DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer): Phổ DEPT GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry): Sắc ký-Khí khối phổ ESI-MS (Electron Spray Ionization-Mass Spectrometry): Phổ khối lượng ion hoá phun bụi electron DANH MỤC CÁC HÌNH, CÁC BẢNG, VÀ CÁC SƠ ĐỒ Hình 1.1: Ké đầu ngựa (Xanthium strumarium L., Asteraceae) Hình 1.2: Ké hoa đào, Ké hoa vàng, Ké đầu ngựa Bảng 4.1: Hiệu suất thu nhận phần chiết từ Ké đầu ngựa Bảng 4.2: Phân tích TLC phần chiết n-hexan (HBLH) Bảng 4.3: Phần tích TLC phần chiết điclometan (HBLD) Bảng 4.4: Phân tích TLC phần chiết cành n-hexan (HBCH) Bảng 4.5: Phân tích TLC phần chiết cành điclometan (HBCD) Bảng 4.6: Phân tích TLC phần chiết cành etyl axetat (HBE) Sơ đồ 4.1: Quy trình điều chế phần chiết từ Ké đầu ngựa Sơ đồ 4.2: Phân tách phần chiết n-hexan (HBLH) Sơ đồ 4.3: Phân tách phần chiết nước (HBLW) Sơ đồ 4.4: Phân tách phần chiết cành n-hexan (HBCH) Sơ đồ 4.5: Phân tách phần chiết cành điclometan (HBCD) Sơ đồ 4.6: Phân tách phần chiết cành etyl axetat (HBE) MỤC LỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR HBLH2 Phụ lục 2: Phổ 1H-NMR HBLH13 Phụ lục 3: Phổ (+)- ESI-MS HBCH4 Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR HBCH4 Phụ lục 5: Phổ 13C-NMR HBCH4 Phụ lục 6: Phổ 13C-NMR/DEPT HBCH4 Phụ lục 7: Phổ 1H-NMR HBCD8 Phụ lục 8: Phổ 13C-NMR HBCD8 Phụ lục 9: Phổ 13C-NMR/DEPT HBCD8 Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR HBCD9 Luận Văn Thạc Sĩ 2011-2013 LỜI MỞ ĐẦU Trong hàng nghìn năm, văn hóa tồn giới sử dụng thuốc để điều trị nhiều loại bệnh tật Nhiều loại thuốc sử dụng ngày phát triển từ hoạt chất chứa thuốc cổ truyền Trong thực tế, phần lớn thuốc điều trị ung thư nhiễm khuẩn phát qua nghiên cứu hóa thực vật Y học cổ truyền nước mô tả chi tiết tác dụng dược lý thuốc hoạt chất chúng trở thành tài sản quí giá quốc gia, từ nguồn tư liệu nhiều loại thuốc nghiên cứu phát triển Đánh giá vai trò hợp chất tách chiết thực vật ứng dụng y tế theo số liệu khảo sát gần 50% dược phẩm sử dụng để chữa bệnh hay thử nghiệm lâm sàng Mặc dù có ghi chép tác dụng điều trị số thuốc nhìn tổng thể số lượng nghiên cứu hóa thực vật cách chi tiết khiêm tốn, số lượng hoạt chất liên quan trực tiếp đến tác dụng điều trị thuốc phát cịn Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa điều kiện thuận lợi tạo nên đa dạng cho giới thực vật Theo số liệu thống kế thảm thực vật Việt Nam có 12.000 lồi 3.200 lồi ứng dụng làm thuốc Một vấn đề lớn đặt cho nhà nghiên cứu hóa sinh hữu hóa học hợp chất thiên nhiên cần phải phát triển nhiều phương pháp nghiên cứu mới, đại, để nhanh chóng đánh giá nguồn tài nguyên thực vật Việt Nam, bước đầu có đóng góp quan trọng vào nghiên cứu hóa hữu cơ, hóa sinh, y dược giới Trong đa dạng giới thực vật họ Cúc (Asteraceae) có vai trị quan trọng Nhiều loài họ biết đến với vai trị dược thảo có tác dụng tốt người có giá trị thực phẩm Nhiều họ cho nhiều hợp chất có giá trị có cấu trúc vơ lý thú Chi Xanthium thuộc họ phổ biến tự nhiên tìm thấy nhiều quốc Ninh Thế Sơn Luận Văn Thạc Sĩ 2011-2013 28 Arokiyaraj S., Chandran M., Vigneshwari R., Balamurugan A., Sripriya N (2013), “Studies on phytochemistry of 100 plants in Chennai, India”, British Journal of Pharmaceutical Research, (3), 407-419 29 Han T., Li H -L., Zhang Q -Y., Han P., Zheng H -C., Rahman K., Qin L -P (2007), “Bioactivity-guided fractionation for anti-inflammatory and analgesic properties and constituents of Xanthium strumarium L.”, Photomedicine, 14 (12), 825-829 30 Han T., Li H., Zhang Q., Zheng H., Qin L (2006), “New Thiazinediones and other components from Xanthium strumarium”, Chemistry of Natural Compounds, 42, 567-570 31 Bui V B., Liu S T., Zhu J J., Xiong J., Zhao Y., Yang G X., Xia G., Hu J F (1995), “Sesquiterpene lactones from the aerial parts of Xanthium sibiricum and cytotoxic effects on human cancer cell lines”, Phytochemistry Letters, (3), 685689 32 Wei X., Huang X., Shao H., Zhang C (2012), “Phytotoxic effects and a phytotoxin from the invasive plant Xanthium italicum Moretti", Molecules, 34, 4037-4046 33 Ma Y T., Huang M C., Hsu F L (1998), “Thiazinedione from Xanthium strumarium”, Phytochemistry, 6, 1083-1085 34 Chen Y I (1979), Xanthium, Flora Reipublicae Populariss Smicae, 75, Science Press, Beijing 35 Chen Y Q., Sui P., Luan C., Shi X P (2012), “Xanthium suppression under Maizell // Sunflower intercropping system”, Journal of Intergrative Agriculture, 11 (6), 1026-1037 36 Chen Y C., Cheng J T., Hsu F L (2000), “Caffeic acid as active principle from the fruit of Xanthium strumarium to lower plasma glucose in diabetic rats”, Planta Medica, 66, 228-230 Ninh Thế Sơn 68 Luận Văn Thạc Sĩ 2011-2013 37 Yogananda R., Sriharamurthy N B (2010), “Antioxidant and antibacterial activity of Xanthium strumarium L.”, Research Journal of Pharmacodynamics, (6), 407-413 Ninh Thế Sơn 69 Luận Văn Thạc Sĩ 2011-2013 PHẦN PHỤ LỤC Ninh Thế Sơn 70 Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR HBLH2 Phụ lục 2: Phổ 1H-NMR HBLH13 Phụ lục 3: Phổ (+)-ESI-MS HBCH4 Phụ lục 3: Phổ (+)-ESI-MS HBCH4 Phụ lục 3: Phổ (+)-ESI-MS HBCH4 Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR HBCH4 XS2HBCH4−MeOD−C13CPD Phụ lục 5: Phổ 13C-NMR HBCH4 XS2HBCH4−MeOD−C13CPD&DEPT DEPT90 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 Phụ lục 6: Phổ 13C-NMR/DEPT HBCH4 40 30 20 ppm Phụ lục 7: Phổ 1H-NMR HBCD8 XS2HBCD8−MeOD−C13CPD Phụ lục 8: Phổ 13C-NMR HBCD8 XS2HBCD8−MeOD−C13CPD&DEPT Phụ lục 9: Phổ 13C-NMR/DEPT HBCD8 Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR HBCD9