Cô lập và nhận danh các hợp chất từ cao ethyl acetate của địa y roccella sinensis (nyl ) hale thu hái ở bình thuận luận văn tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA HÓA BỘ MƠN HĨA HỮU CƠ _ _ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: CÔ LẬP VÀ NHẬN DANH CÁC HỢP CHẤT TỪ CAO ETHYL ACETATE CỦA ĐỊA Y ROCCELLA SINENSIS (NYL.) HALE THU HÁI Ở BÌNH THUẬN Người hướng dẫn Sinh viên thực Mã số sinh viên : ThS Hồ Xuân Đậu : Võ Như Nguyện : 35106035 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013 LỜI MỞ ĐẦU Địa y loài thực vật bậc thấp với nhiều công dụng quý báu Từ thời trung đại nhiều thầy thuốc sử dụng địa y làm thuốc trị bệnh phổi sọ não[3] Ngày địa y sử dụng rộng rãi nước, Trung Quốc dùng địa y để bào chế nhiều loại thuốc, đặc biệt thuốc long đờm[3], Thụy Điển dùng để bào chế thuốc điều trị bệnh đái tháo đường, bệnh phổi bệnh viêm mũi[3], Ấn Độ, dùng làm thuốc giảm đau[3] Ngoài ra, nhờ vào mùi hương hấp dẫn từ hợp chất địa y cịn dùng lĩnh vực hóa mỹ phẩm sản xuất xà phịng, nước hoa Tuy có nhiều cơng dụng nước ta, địa y lại nghiên cứu biết đến Trong số chi địa y nghiên cứu hóa học chi Roccella tương đối ít, đặc biệt loài địa y Roccella sinensis (Nyl.) Hale chưa nghiên cứu Qua giới thiệu Thầy Hồ Xuân Đậu Thầy Dương Thúc Huy tìm hiểu thân, em cảm thấy khảo sát, cô lập hợp chất từ địa y đề tài hay, bổ ích em định chọn “Cô lập nhận danh hợp chất từ cao Ethyl acetate loài địa y Roccella sinensis (Nyl.) Hale thu hái Bình Thuận” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC .2 DANH MỤC HÌNH ẢNH .4 DANH MỤC BẢNG .4 DANH MỤC SƠ ĐỒ .4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA Y 1.1.1 Định nghĩa phân loại địa y 1.1.2 Vai trò hợp chất tự nhiên địa y [4] 1.1.3 Một số ứng dụng địa y 1.2 HOẠT TÍNH CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ ĐỊA Y 1.2.1 Hoạt tính điều tiết tăng trưởng thực vật bậc cao[1] 1.2.2 Hoạt tính động vật[1] 1.2.3 Hoạt tính kháng virus hợp chất địa y[1] 1.2.4 Hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm hợp chất địa y[1] 1.2.5 Hoạt tính kháng ung thư kháng đột biến hợp chất địa y[1] 1.2.6 Các loại enzyme bị ức chế hợp chất địa y[1] 1.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VỀ CÁC HỢP CHẤT CĨ TRONG ĐỊA Y 10 1.4 MƠ TẢ THỰC VẬT ROCCELLA SINENSIS (NYL.) HALE (ROCCELLACEACE) 10 1.5 CÁC NGHIÊN CỨU HÓA HỌC TRONG CHI ROCCELLA 11 1.5.1 Các acid béo 11 1.5.2 Các hợp chất aliphatic vòng 11 1.5.3 Các carbohydrate 11 1.5.4 Các hợp chất carotenoid 11 1.5.5 Các hợp chất Chromane Chromone 11 1.5.6 Các hợp chất depside 12 1.5.7 Các hợp chất dibenzofurane 12 1.5.8 Các hợp chất chứa N: 12 1.5.10 Cơng thức hóa học hợp chất 12 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 14 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 14 2.1.1 Hóa chất 14 2.1.2 Thiết bị 14 2.2 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU 14 2.3 ĐIỀU CHẾ CÁC LOẠI CAO 14 2.3.1 Sắc ký cột cao EA2 16 2.3.3 Sắc ký cột cao EA1 16 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỌC CỦA HỢP CHẤT RS-C7 18 3.2 KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỢP CHẤT RS-C6a 19 3.3 SỰ THAY ĐỔI GIÁ TRỊ δ C CỦA CÁC CARBON PHẦN ĐƯỜNG KHI LIÊN KẾT VỚI PHẦN AGLYCON TẠI CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAU .21 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .22 4.1 KẾT LUẬN 22 4.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Ba dạng địa y Hình 2: Sinh tổng hợp hợp chất từ địa y Hình 3: Địa y Roccella sinensis (Nyl.) Hale 10 Hình 4: Các tương quan HMBC hợp chất RS-C7 19 Hình 5: Các tương quan HMBC hợp chất RS-C6a 20 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Số liệu phổ NMR hợp chất RS-C7 RS-C6a 20 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1: Sơ đồ điều chế cao địa y Roccella sinensis (Nyl.) Hale 14 Sơ đồ 2: Sắc ký cột cao EA2 16 Sơ đồ 3: Sắc ký cột cao EA1 17 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT s : Mũi đơn (Singlet) d : Mũi đôi (Doublet) t : Mũi ba (Triplet) m : Mũi đa (Multiplet) brs : Mũi đơn rộng m/z : Mass to charge ratio Transfer NMR : Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance) HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC : Heteronuclear Multiple Bond Coherence 1H-NMR : Proton Nuclear Magnetic Resonance 13C-NMR : Carbon Nuclear Magnetic Resonance DEPT : Distortionless Enhancement by Polarization Transfer J : Hằng số tương tác spin-spin Ppm : Part per million UV : Tia cực tím (ultra violet) HR-ESI-MS : Hight Resolution- Electro Spray Ionization- Mass Spectrometry ED : Ether dầu hỏa EA : Ethyl acetate C : Chloroform Me : Methanol Ac : Acid acetic H : Hexan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA Y 1.1.1 Định nghĩa phân loại địa y Địa y dạng thực vật bậc thấp đặc biệt, kết cộng sinh nấm (mycobiont) thành phần quang hợp (photobiont) thường tảo (green alga) hay vi khuẩn lam (cyanobacterium) Hiện có khoảng 17000 lồi địa y tìm thấy Địa y thường chia làm ba dạng chính: dạng khảm (crustose), dạng phiến (foliose) dạng sợi (frucose) Thành phần tảo địa y sản sinh carbohydrate q trình quang hợp, cịn thành phần nấm sản sinh hợp chất tự nhiên (để chống tia UV, ngăn chặn sâu bọ loài động vật ăn cỏ, …), cung cấp nước khoáng chất Kết từ cộng sinh giúp địa y sinh trưởng sống sót điều kiện khắc nghiệt, chủ yếu vùng vĩ độ cao, vùng nhiệt đới, diện khắp nơi đá, đất, cây, thân cây, kim loại, thủy tinh [2] Địa y dạng khảm Địa y dạng phiến Địa y dạng sợi Hình 1: Ba dạng địa y 1.1.2 Vai trò hợp chất tự nhiên địa y [4] − Bảo vệ trồng bậc thấp bậc cao − Các hợp chất thơm hấp thụ tia UV, bảo vệ địa y chống lại xạ có hại − Các carboxylic acid từ địa y tác chất tạo phức mạnh giúp cho địa y lấy khoáng chất từ vật chủ nơi địa y bám vào (substrate) − Giúp xua đuổi thú ăn thịt côn trùng 1.1.3 Một số ứng dụng địa y Địa y sử dụng làm thực phẩm, làm phẩm nhuộm, nguyên liệu thô sản xuất nước hoa y học cổ truyền 1.2 HOẠT TÍNH CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ ĐỊA Y Địa y sản sinh lượng lớn hợp chất hữu cơ, đa số có hoạt tính sinh học nhiều loại chúng đặc hiệu địa y hoá học hợp chất tự nhiên Tuy vậy, khảo sát hoá học địa y bị hạn chế nguồn cung có hạn, địa y phát triển chậm Những nghiên cứu gần cho thấy việc nuôi cấy địa y phịng thí nghiệm khơng dễ dàng, khoảng 10% địa y nuôi cấy thành công, nhiên chúng lại chứa hợp chất hữu khác hẳn với hợp chất có loại địa y tự nhiên [1] Lê Hoàng Duy [2] nghiên cứu ni cấy thành cơng 10 % khoảng 50 lồi địa y lấy từ Việt Nam Tuy đạt thành công mặt cô lập hợp chất hợp chất cô lập từ địa y nuôi cấy khác so với hợp chất địa y tự nhiên Khoảng gần 1000 hợp chất địa y lập Nghiên cứu hoạt tính sinh học khả dược học hợp chất tự nhiên từ địa y thống kê đầy đủ Boustie (2007) [5], Huneck (1999) [6], Muller (2001) [7] kháng khuẩn, kháng virus, chống oxy hóa, kháng ung thư, kháng viêm, kháng enzyme … 1.2.1 Hoạt tính điều tiết tăng trưởng thực vật bậc cao[1] Địa y hợp chất địa y Hoạt tính Barbatic acid, 4-O-demethylbarbatic acid, diffractaic acid, evernic acid, lecanoric acid, β-orcinolcarboxylic acid, orsellinic acid Ức chế tăng trưởng rau diếp Ergochrome AA (secalonic acid A) Gây độc cho thực vật Evernic acid Giảm nồng độ chất diệp lục rau bina Lecanoric acid Nguyên nhân gây bất thường cho gốc Allium cepa Các hợp chất phenol đơn vịng Hoạt tính ức chế độc chất thực vật Các quinone từ Pyxine sp Ức chế nguyên phân rễ Allium cepa Usnic acid Ức chế mầm phát triển Lepidium sativum 1.2.2 Hoạt tính động vật[1] − Acid caperatic cao chiết xuất từ địa y Flavoparmelia baltimorensis Xanthoparmelia cumberlandia kìm hãm tăng trưởng loài ốc Pallifera varia − Các hợp chất phenol đơn vịng gây độc ấu trùng lồi giun Toxocara canis − Atranorin, acid pulvinic dilactone, calycin, parietin, acid evernic, acid psoromic, acid physodic, acid 3-hydroxyphysodic, acid fumarprotocetraric, acid stictic, acid norstictic, acid salazinic, acid vulpinic, acid rhizocarpic acid usnic làm giảm tăng trưởng ấu trùng ăn tạp Spodoptera littoralis không ảnh hưởng đến sống cịn chúng 1.2.3 Hoạt tính kháng virus hợp chất địa y[1] Hợp chất Virus enzyme virus Depsidone: virensic acid dẫn xuất Hệ enzyme đặc hiệu đính thể nguyên thực khuẩn vào nhiễm sắc thể virus HIV Butyrolactone acid: protolichesterinic acid Sao chép ngược HIV (+)-Usnic acid depside khác Virus Epstein-Barr (EBV) Emodin, 7-Cloroemodin, 7-Chloro-1O-methylemodin, 5,7-Dichloroemodin, Hypericin HIV, cytomegalovirus virus khác 1.2.4 Hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm hợp chất địa y[1] Hợp chất Vi khuẩn Usnic acid dẫn xuất Vi khuẩn gram (+), Bacteroides spp., Clostridium perfringens, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Staphylococcus spp., Enterococcus spp., Mycobacterium aurum Protolichesterinic acid Helicobacter pylori Methyl orsellinate, Ethyl orsellinate, Methyl β-orsellinate, Methyl haematommate Epidermophyton floccosum, Microsporum canis, M gypseum, Trichophyton rubrum, T mentagrophytes, Verticillium achliae, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Candida albicans Alectosarmentin Staphylococcus aureus, Mycobacterium smegmatitis 1´-Chloropannarin, Pannarin Leishmania spp Emodin, Physcion Bacillus brevis Pulvinic acid dẫn xuất Drechslera rostrata, Alternaria alternata Vi khuẩn hiếu khí vi khuẩn kỵ khí Leprapinic acid dẫn xuất Vi khuẩn Gram (+) Gram (-) 1.2.5 Hoạt tính kháng ung thư kháng đột biến hợp chất địa y[1] Hợp chất Hoạt tính loại tế bào (-)-Usnic acid Kháng ung thư phổi Lewis, ung thư bạch cầu P388, ức chế phân bào, có hoạt tính chống lại tế bào sừng hóa HaCaT Protolichesterinic acid Có hoạt tính chống lại tế bào ung thư bạch cầu K562 khối u rắn Ehrlich Pannarin, 1-Chloropannarin, Sphaerophorin Gây độc cho trình tái tạo lympho bào Naphthazarin Có hoạt tính chống lại dịng tế bào sừng hóa Scabrosin ester dẫn xuất, Euplectin Gây độc chống lại tế bào murine P815 mastocytoma dịng tế bào khác Hydrocarpone, Salazinic acid, Stitic acid Có hoạt tính với nhân tế bào gan chuột Psoromic acid, Chrysophanol, Emodin dẫn xuất Có hoạt tính chống lại tế bào ung thư bạch cầu 1.2.6 Các loại enzyme bị ức chế hợp chất địa y[1] Hợp chất địa y Enzyme bị ức chế Atranorin Trypsin, Pankreaselastase, Phosphorylase Baeomycesis acid 5-Lipoxygenase Bis-(2,4-dihydroxy-6-npropylphenyl)methane, Divarinol, cao chiết từ Cetraria juniperina, Hypogymnia physodes Letharia vulpina Tyrosinase Chrysophanol Glutathione reductase Confluentic acid, 2β-O-Methylperlatolic acid Monoaminoxidase B 4-O-Methylcryptochlorophaeic acid Prostataglandinsynthetase (+)-Protolichesterinic acid 5-Lipoxygenase (Sao chép ngược HIV) Vulpinic acid Phosphorylase Norsolorinic acid Monoamino oxidase Physodic acid Arginine decarboxylase Usnic acid Ornithine decarboxylase TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Yit Heng Choi, Generic potential of lichen-forming fungi in polyketide biosynthesis, A thesis for Doctor of Philosophy, RMIT University, 2008, 10-15 [2] Le Hoang Duy, Chemical study of common lichens in the south of Vienam, A thesis for Doctor of Philosophy, Kobe Pharmaceuticel University, 2012, 2-8 [3] E J W Barrington, Arthur J.Willis, The biology of lichens: Contemporary biology, 2nd edition, Edward Arnold, London, 1974 [4] Siegfried Huneck, Isao Yoshimura, Identification of lichen substances, Springer, Berlin,1997, 155-311 [5] Boustie J., Grube M., Lichens - a promising source of bioactive secondary metabolites, Plant Genetic Resources 3, 273-287, 2007 [6] Siegfried Huneck, New results on the chemistry of lichen substances, Springer, Berlin, 2001 [7] Muller K., Pharmaceutically relevant metabolites from lichens, Applied Microbiology and Biotechnology, 56, 9-16, 2001 [8] Huneck S., Follmann G Uber die Inhaltsstoffe von, Roccella mollis (Hampe) Zahlbr Und die Strucktur sowie absolute Konfiguration der Roccellasarue Z Nafurforsch 22b: 666-670, 1967 [9] Huneck S., Schmidt J., Porzel A., Chemie der Roccellsaure, Z Naturforsch, 49b, 561-568, 1994 [10] Ferguson G., Mackey I R the structure of portentol:X-ray analysis of a heavy atom derivative Chem Common: 665-666, 1970 [11] Aberhart D J ,Overton K H., Huneck S., Portentol: an unusual polypropionate from the lichen Roccella portentosa J Chem Soc:1612-1623, 1970 [12] Culberson C F., Chemical and botanical guide to lichen products, Univ North Carolina Press, Chapel Hill, 1969 [13] Dyke H J., Elix J A., Marcuccio S M.,Whitton A., Oxidation of alkyl 1,6- dihydro-orsellinates A new method for the synthesis of methyl orsellinate and homologues, Aust J Chem., 40, 431-434, 1987 [14] Czeczuga B., Carotenoids In: Galun M (ed) C R C Handbook of lichenology, Vol III C R C Press, Boca Raton, Floria, pp 25-34, 1988 [15] Aberhart D J ,Overton K H., Huneck S., Studies on lichen substances Part LXII Aromatic constituents of the lichen Roccella fuciformis DC A revised structure for lepraic acid J Chem Soc:704-707, 1969 [16] Hucneck S., Ein neues Chromon aus Roccella fuciformis, Phytochemistry, 11, 489-1490, 1972 [17] Huneck S., Jakupovic J., Follmann G., The final structures of the lichen chromones galapagin, lobodirin,mollin, and roccellin, Z Naturforsch., 47b, 449-451, 1992 [18] Sundholm E.G., Huneck S., 13C NMR – sdectra of lichen depsides, depsindones and depsones.1.Compounds of the oricinol series Chem Scripta 16: 197-200, 1980 [19] Huneck S., Jakupovic J., Follmann G., 9-Methylpannarate from the lichen Roccella capesis Z Naturforsch 46b:969-970, 1991b [20] Huneck S., Elix J A., Naidu R., Follmann G., 3-O-Demethylschizopeltic acid, a new dibenzofuran from the lichen Roccella hypomecha Aust J Chem, 46, 407-410, 1993a [21] Marcuccio S M., Elix J A., A structual revision of picroroccellin , Tetrahedron Lett., 1445-1448, 1983 [22] Bohman-Lindgren G., Ragnarsson U., Chemical studies of lichens ,XXXIIV the synthesis of cyclo-(R-β-phenyl-β-alanyl-L-prolyl) : a peptide isolated from Roccella canarlensist , Tetrahedron, 28, 4631-4634, 1972 PHỤ LỤC CH3 O HO 1' CH2 7O HC2' OH 3' OH HC4'OH H2C OH Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR hợp chất RS-C7 CH3 O HO 1' CH2 HC2' OH 3' OH HC4'OH H2C OH 7O Phụ lục 1b: Phổ 1H-NMR hợp chât RS-C7 CH3 O HO 1' CH2 7O HC2' OH 3' OH HC4'OH H2C OH Phụ lục 2: Phổ 13C-NMR hợp chất RS-C7 CH3 O HO 1' CH2 HC2' OH 3' OH HC4'OH H2C OH 7O Phụ lục 3: Phổ HSQC RS-C6 (dùng để tham khảo tương quan hợp chất RS-C7) 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 3a: Phổ HSQC RS-C6 mở rộng (dùng để tham khảo tương quan hợp chất RS-C6a) CH3 O HO Phụ lục 4: Phổ HMBC RS-C6 (dùng để tham khảo tương quan hợp chất RS-C7) 1' CH2 7O HC2' OH 3' OH HC4'OH H2C OH 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 4a: Phổ HMBC mở rộng RS-C6 (dùng để tham khảo tương quan hợp chất RS-C6a) 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR RS-C6 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 5a: Phổ 1H-NMR mở rộng RS-C6 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 5b: Phổ 1H-NMR mở rộng RS-C6 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a 1a O HC OH 4'a H C OH 3a OH Phụ lục 6: Phổ 13C-NMR RS-C6 8a 5a HO 1'a CH3 O H2'a 2C OH 7a CH 3'a O 1a HC OH 4'a H OH 2C OH 3a Phụ lục 6a: Phổ 13C-NMR mở rộng RS-C6 ... hợp chất từ địa y đề tài hay, bổ ích em định chọn “Cơ lập nhận danh hợp chất từ cao Ethyl acetate loài địa y Roccella sinensis (Nyl. ) Hale thu hái Bình Thu? ??n” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp MỤC... Tuy đạt thành công mặt cô lập hợp chất hợp chất cô lập từ địa y nuôi c? ?y khác so với hợp chất địa y tự nhiên Khoảng gần 1000 hợp chất địa y cô lập Nghiên cứu hoạt tính sinh học khả dược học hợp. .. Sinh tổng hợp hợp chất từ địa y Hình 3: Địa y Roccella sinensis (Nyl. ) Hale 10 Hình 4: Các tương quan HMBC hợp chất RS-C7 19 Hình 5: Các tương quan HMBC hợp chất RS-C6a