Luận văn thạc sĩ Hóa hữu cơ, Hoạt tính sinh học, Cây quần đầu khỉ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN …………………… ĐOÀN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY QUẦN ĐẦU KHỈ (POLYALTHIA SIMIARUM Benth & Hook f.) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN …………………… ĐOÀN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY QUẦN ĐẦU KHỈ (POLYALTHIA SIMIARUM Benth & Hook f.) Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ MINH HẰNG Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Minh Hằng giao đề tài, trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Hóa học thầy mơn Hóa hữu trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN giúp đỡ em trình học tập thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới bác, chú, anh chị, bạn, em sinh viên Trung tâm nghiên cứu Phát triển thuốc - Viện Hóa Sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam động viên, thảo luận tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian em thực luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình nguồn động viên lớn lao em sống, học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 15 tháng 01 Học viên năm 2015 Đoàn Thị Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sơ lược họ Na (Annonaceae)……………………………… 1.1.1 Thực vật học họ Na………………………………………………… 1.1.2 Một số nghiên cứu họ Na………………………………………… 1.2 Giới thiệu chi Quần đầu (Polyalthia)………………………………… 1.2.1 Thực vật hoc…………………………………………………………… 1.2.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học………… 1.3 Cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum Benth & Hook f.)…… ……… 1.3.1 Thực vật học…………………………………………………………… 1.3.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học………… CHƢƠNG - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mẫu thực vật……………………………………………………………… 2.2 Phương pháp xử lý chiết mẫu………………………………………… 2.3 Phương pháp phân tích, phân tách hỗn hợp phân lập hợp chất từ mẫu thực vật………………………………………………………………… 2.4 Các phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ mẫu thực vật nghiên cứu………………………………………… 2.5 Phương pháp thử hoạt tính sinh học……………………………………… 2.5.1 Phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào……………………………… 2.5.2 Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định……………… CHƢƠNG - THỰC NGHIỆM 3.1 Tách chiết, phân lập chất từ Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum)……………………………………………………………………… 3.1.1 Xử lý mẫu thực vật chiết xuất……………………………………… 3.1.2 Phân lập chất từ cặn chiết Quần đầu khỉ……………… 3.1.3 Dữ kiện phổ số vật lý hợp chất phân lập………… 3.2 Tách chiết, phân lập chất từ vỏ Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum)……………………………………………………………………… 3.2.1 Xử lý mẫu thực vật chiết tách……………………………………… 3.2.2 Dữ kiện phổ số vật lý hợp chất phân lập………… 3.3 Hoạt tính gây độc tế bào hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định chất phân lập…………………………………………………………… 3.3.1 Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định……………………… 3.3.2 Thử hoạt tính gây độc tế bào…………………………………………… CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3 3 10 10 10 22 22 22 23 23 23 23 23 24 24 24 25 25 25 26 29 30 30 31 31 31 32 34 4.1 Các hợp chất phân lập từ Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 4.1.1 Rutin (POS2)…………………………………………………………… 4.1.2 Kaempferol-3-O-rutisoside (POS1)…………………………………… 4.1.3 Indole-3-aldehyde (QDK1)…………………………………………… 4.1.4 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-β-carboline (POS3) 4.2 Các hợp chất phân lập từ vỏ Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum)……………………………………………………………………… 4.2.1 Ent-halima-1(10),13E-dien-15-oic acid (SP1) 4.2.2 β-Sitosterol (POS5) 4.2.3 β-Sitosterol glucoside (POS6)…………………………………… …… 4.3 Hoạt tính sinh học hợp chất phân lập……………………… 4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào hợp chất phân lập……………… 4.3.2 Hoạt tính sinh học hợp chất phân lập…………………… KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 34 34 37 40 40 43 43 44 46 46 47 48 49 50 55 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT NMR: Nucleur Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) H-NMR: Proton Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) 13 13 C-NMR: Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân C) COSY: Correlated Spectroscopy (Phổ COSY) DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer (Phổ DEPT) HMBC: Heteronuclear Multiple Bond Correlation (Phổ HMBC) HMQC: Heteronuclear Multiple Quantum Coherence (Phổ HMQC) HSQC: Heteronuclear Single Quantum Coherence (Phổ HSQC) s: singlet b: broad d: doublet dd: double doublet t: triplet dt: double triplet q: quartet dq: double quartet H, C: Độ chuyển dịch hóa học proton cacbon ppm: parts per million (phần triệu) MS: Mass Spectrometry (Phương pháp khối phổ) ESI-MS: Electron Spray Ionizatio (Phổ khối phun bụi điện tử) APCI: Atmospheric Pressure Chemical Ionization (Ion hóa hóa học áp suất khí quyển) Đnc: Điểm nóng chảy Kt: Kết tinh TLC: Thin Layer Chromatography (Sắc kí mỏng) CC: Column Chromatography (Sắc kí cột thường) DMSO: Dimethylsulfoxide MeOH: Metanol EtOAc: Etylacetat IC50: Inhibition concentration at 50% (Giá trị dùng để đánh giá khả ức chế mạnh yếu mẫu khảo sát) Tên riêng hợp chất tự nhiên phân lập được viết theo nguyên tiếng Anh cho tiện tra cứu DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1 Quá trình chiết xuất Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 26 Sơ đồ 3.2 Quá trình phân lập chất từ cặn alkaloit 27 Sơ đồ 3.3 Quá trình phân lập chất từ cặn etyl axetat 28 Sơ đồ 3.4 Quá trình phân lập chất từ cặn metanol 29 Sơ đồ 3.5 Quá trình chiết xuất vỏ Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 30 Sơ đồ 3.6 Quá trình phân lập chất từ cặn n-hexan 31 Bảng 4.1 Số liệu phổ NMR POS2 37 Bảng 4.2 Số liệu phổ NMR POS1 38 Bảng 4.3 Dữ kiện phổ hợp chất QDK1 40 Bảng 4.4 Dữ kiện phổ hợp chất POS3 43 Bảng 4.5 Số liệu phổ NMR SP1 44 Bảng 4.6 Số liệu phổ NMR POS5 45 Bảng 4.7 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào SP1 47 Bảng 4.8 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào POS3 QDK1 48 Bảng 4.9 Kết thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 48 Hình 4.1 Phổ 1H-NMR POS2 35 Hình 4.2 Phổ 13C-NMR phổ DEPT POS2 36 Hình 4.3 Phổ 1H-NMR POS1 39 Hình 4.4 Phổ 1H-NMR POS3 41 Hình 4.5 Phổ 13C-NMR POS3 41 Hình 4.6 Phổ HMBC POS3 42 MỞ ĐẦU Từ thời xa xưa, thuốc giữ vai trị trọng yếu việc trì sức khỏe lồi người Ví dụ lanh (Linum usitatissimum) cung cấp cho người thu hoạch chúng loại dầu thực phẩm giàu dinh dưỡng, chất đốt, mỹ phẩm chăm sóc da sợi để dệt vải Vào thời điểm đó, người ta sử dụng để trị chứng viêm phế quản, viêm đường hô hấp, ung nhọt số vấn đề tiêu hóa [1,2] Nhờ có lợi ích sống mà nhiều loài khác quan tâm Ngày nay, người tiếp tục dựa vào dược tính loại thảo mộc để bào chế khoảng 75% loại thuốc Tính chất đa dạng phong phú loài cỏ sử dụng vào mục đích y học, đặc biệt kết hợp với liệu pháp chữa trị mang lại kết đáng ngạc nhiên, đạt hiệu tương đương với loại thuốc thống lại có tác dụng phụ Hàng ngàn loại sinh trưởng khắp giới có nhiều cơng dụng y học, chúng chứa thành phần hoạt chất có tác động trực tiếp lên thể, dùng việc bào chế dược thảo lẫn loại thuốc thông thường Chúng có lợi ích mà dược phẩm Tây y thường khơng có, giúp người chống lại bệnh tật hỗ trợ cho thể phục hồi sức khỏe Các loài thực vật chứa hàng trăm, hàng nghìn chất hóa học tương tác theo cách phức tạp Chúng ta thường chi tiết cách tác động loại thảo mộc đó, tác dụng chữa bệnh chứng minh rõ ràng Việc sâu nghiên cứu thành phần hóa học để hiểu rõ nguồn gốc hoạt tính loại thuốc chữa bệnh có vai trị quan trọng, điều dẫn đến việc bào chế loại thuốc hiệu Sự hiểu biết thành phần hóa học chứa thực vật giúp hiểu chúng hoạt động bên thể người Ở Việt Nam việc sử dụng loại cỏ, hoa tự nhiên để chữa trị bệnh tật tạo nên ngành y học cổ truyền dân tộc gọi Đơng y Tuy nhiên, kết hợp hài hịa vị thuốc cỏ Đông y chủ yếu dựa kinh nghiệm dân gian công dụng lồi thảo dược Việt Nam có hệ thực vật phong phú đa dạng Đây nguồn tài nguyên thiên nhiên quý báu đất nước có tác dụng lớn sức khỏe người đồng thời mở tiềm nghiên cứu hợp chất tự nhiên từ loài thực vật Việt Nam Cịn nhiều lồi thực vật Việt Nam chưa nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học Các lồi thực vật họ Na thu hút quan tâm nghiên cứu nhà khoa học thành phần hóa học Các nghiên cứu cho thấy đa dạng thành phần hóa học lồi thuộc họ Na bao gồm steroit, flavonoit, alkaloit acetogenin thể hoạt tính sinh học phong phú hoạt tính gây độc tế bào, chống khối u, trừ sâu, chống nấm, kháng trùng sốt rét, kháng lao hoạt tính chống oxi hóa [3] Rất nhiều lồi thuộc họ Na cịn chưa nghiên cứu Với mục tiêu tìm kiếm chất có hoạt tính sinh học từ lồi thực vật họ Na, chúng tơi lựa chọn loài Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) làm đối tượng nghiên cứu luận văn với mục tiêu: (1) Nghiên cứu thành phần hóa học Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) nhằm phát hợp chất có hoạt tính sinh học (2) Khảo sát hoạt tính gây độc tế bào hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định số chất phân lập tạo sở khoa học định hướng cho nghiên cứu loài hợp chất CHƢƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sơ lƣợc họ Na (Annonaceae) 1.1.1 Thực vật học họ Na Họ Na (danh pháp khoa học Annonaceae) gọi họ Mãng cầu, họ lớn Mộc lan (Magnoliales) với 120-130 chi 2.300-2500 loài, phân bổ chủ yếu vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, lồi sinh sống vùng ơn đới Khoảng 900 loài Trung Nam Mỹ, 450 loài châu Phi, loài khác châu Á [5,25] Đây họ thực vật có hoa bao gồm loại thân gỗ, bụi hay dây leo thường sử dụng thuốc cổ truyền Đơng Nam Á Một số lồi trồng làm cảnh, đặc biệt Polythia longifolia var pendula (lá bó sát thân) Các lồi thân gỗ cịn dùng làm củi Một số lồi có lớn, nhiều thịt, ăn bao gồm loài chi Annona (na, na Nam Mỹ, mãng cầu xiêm) hay chi Asimina (đu đủ Mỹ) chi Rollinia Bên cạnh đó, số lồi Hồng lan (Cananga odorata) cịn chứa tinh dầu thơm sử dụng sản xuất nước hoa hay đồ gia vị Vỏ cây, rễ số loài sử dụng y học dân gian chữa bệnh nhiễm trùng, bệnh ho, bệnh gan, bệnh vàng da gan, bệnh tiêu chảy, … Các nghiên cứu dược lý tìm thấy khả kháng nấm, kháng khuẩn đặc biệt khả sử dụng hóa học trị liệu số thành phần hóa học vỏ [63] Hầu hết dạng sống chủ yếu thấy loài họ Na, trừ thân cỏ dạng sống phụ sinh hay ký sinh Đối với loài mọc đứng thường gặp dạng bụi gỗ nhỏ Trong nhiều loài khác thuộc chi Polyathia hàng loạt chi khác lại gặp gỗ to lớn [1,5] Hình thái chung họ Na có đặc điểm sau: Lá tất loài họ Na khơng có kèm, mọc cách, đơn, ngun, mép ngun với gân lơng chim Hoa lồi họ Na thường hoa lưỡng tính Hoa mọc đơn độc hợp thành dạng cụm hoa khác nhau, nách nách lá, đỉnh cành hoa mọc thân già không Đặc điểm thường dùng để phân biệt chi họ Na Nhị họ Na có hai kiểu chính: “kiểu Uvarioid” với trung đới dầy dài vượt qua bao phấn để tạo thành mào trung đới, “kiểu Miliusoid” có trung đới mỏng hẹp, làm cho bao phấn lồi lên so với trung đới Phần lớn loài họ Na có nhụy gồm nỗn rời Mỗi nỗn chia thành bầu, vịi nhụy núm nhụy [2,4] 1.1.2 Một số nghiên cứu họ Na Các loài thực vật họ Na thu hút quan tâm nghiên cứu nhà khoa học thành phần hóa học Số lượng cơng trình nghiên cứu lớn, Phụ lục 1-3 Phổ HMBC Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) 57 Phụ lục 1-4 Phổ HSQC Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) [M+Na] + Phụ lục 1-5 Phổ MS Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) 58 Phụ lục 1-6 Phổ 1H-NMR Kaempferol-3-O-rutinoside 59 Phụ lục 1-7 Phổ 13C-NMR Kaempferol-3-O-rutinoside [M-H] - Phụ lục 1-8 Phổ ESI-MS negative Kaempferol-3-O-rutinoside 60 Phụ lục 1-9 Phổ 1H-NMR Indole-3-carbaldehyde Phụ lục 1-10 Phổ 13C-NMR Indole-3-carbaldehyde 61 Phụ lục 1-11 Phổ COSY Indole-3-carbaldehyde Phụ lục 1-12 Phổ HSQC Indole-3-carbaldehyde 62 Phụ lục 1-13 Phổ HMBC Indole-3-carbaldehyde 63 Phụ lục 1-1 Phổ 1H-NMR Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) Phụ lục 1-1 Phổ 1H-NMR Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) Phụ lục 1-1 Phổ 1H-NMR Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) Phụ lục 1-1 Phổ 1H-NMR Rutin (Quercetin-3-O-rutinoside) Phụ lục 1-14 Phổ 1H-NMR 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-βcarboline Phụ lục 1-15 Phổ 13C-NMR 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-βcarboline 64 Phụ lục 1-16 Phổ HMBC 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-β-carboline 65 Phụ lục 1-17 Phổ HSQC 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-β-carboline Phụ lục 1-18 Phổ APCI-MS positive 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methylβ-carboline 66 Phụ lục 1-19 Phổ 13H-NMR Ent-halima-1(10),13E-dien-15-oic acid 67 Phụ lục 1-20 Phổ 13C-NMR phổ DEPT Ent-halima-1(10),13E-dien-15-oic acid 68 Phụ lục 1-21 Phổ APCI-MS positive Ent-halima-1(10),13E-dien-15-oic acid 69 Phụ lục 1-22 Phổ 1H-NMR β-sitosterol 70 Phụ lục 1-23 Phổ 13C-NMR phổ DEPT β-sitosterol 71 ... NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY QUẦN ĐẦU KHỈ (POLYALTHIA SIMIARUM Benth & Hook f.) Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA... có hoạt tính sinh học từ lồi thực vật họ Na, chúng tơi lựa chọn loài Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) làm đối tượng nghiên cứu luận văn với mục tiêu: (1) Nghiên cứu thành phần hóa học Quần đầu. .. chảy 273-274oC 3.3 Hoạt tính gây độc tế bào hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định chất đƣợc phân lập 3.3.1 Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định