luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của loài xuyên tâm liên (andrographis paniculata (burm f ) nees) và loài vân mộc hương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY MỴ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES) VÀ LOÀI VÂN MỘC HƯƠNG (SAUSSUREA COSTUS (FALC.) LIPSCH.) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY MỴ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES) VÀ LOÀI VÂN MỘC HƯƠNG (SAUSSUREA COSTUS (FALC.) LIPSCH.) Ở VIỆT NAM Ngành: Hóa học Mã số : 9440112 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS VS CHÂU VĂN MINH PGS.TS TRẦN THU HƯƠNG Hà Nội – 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học GS.VS Châu Văn Minh PGS.TS Trần Thu Hương Những số liệu kết công bố luận án trung thực chưa cá nhân nhóm tác giả khác cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu năm Hà Nội, ngày tháng TÁC GIẢ LUẬN ÁN TẬP THỂ HƯỚNG DẪN HD1: GS VS Châu Văn Minh Nguyễn Thị Thùy Mỵ HD2: PGS TS Trần Thu Hương i LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới GS.VS Châu Văn Minh, PGS.TS Trần Thu Hương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoài Nam, TS Nguyễn Xuân Cường, TS Trần Thị Hồng Hạnh, TS Trần Hồng Quang anh chị em công tác Viện Hố sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam giúp đỡ tận tình trình thực nghiệm hồn thành luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy Bộ mơn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hố học Viện Đào tạo Sau đại học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội quan tâm hướng dẫn, bảo suốt trình học tập trường Luận án thực Viện Hóa sinh biển Bộ mơn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với hỗ trợ kinh phí từ đề tài trọng điểm cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (mã số: KHCBHH.02/18-20) Tơi vơ cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên chia sẻ khó khăn để tơi hồn thành tốt luận án Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án Nguyễn Thị Thùy Mỵ ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………………vii DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………….ix DANH MỤC HÌNH………………………………………………………………… xi MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU…………………… 1.1 Giới thiệu loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata) 1.1.1 Đặc điểm thực vật loài Xuyên tâm liên (A paniculata) 1.1.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học lồi Xun tâm liên (A paniculata)4 1.1.2.1.Các hợp chất labdane diterpene 1.1.2.2.Các hợp chất terpenoid khác 1.1.2.3.Các hợp chất flavonoid 1.1.2.4.Các hợp chất phenolic khác ……………………………… 10 1.1.2.5.Các hợp chất iridoid 12 1.1.2.6.Các hợp chất steroid 12 1.1.2.7.Các hợp chất alkaloid 13 1.1.3 Các nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi Xun tâm liên (A paniculata) 14 1.1.3.1.Hoạt tính gây độc tế bào 14 1.1.3.2.Hoạt tính kháng viêm 15 1.1.3.3.Hoạt tính kháng vi sinh vật 16 1.1.3.4.Hoạt tính chống oxi hóa 16 1.1.3.5.Hoạt tính điều hịa miễn dịch 16 1.1.3.6.Các hoạt tính khác 17 1.2 Giới thiệu loài Vân mộc hương (Saussurea costus) 19 1.2.1 Đặc điểm thực vật loài Vân mộc hương (S costus) 19 1.2.2 Các nghiên cứu thành phần hóa học lồi Vân mộc hương (S costus) 21 1.2.2.1.Các hợp chất sesquiterpene 21 1.2.2.2.Các hợp chất terpenoid khác 24 1.2.2.3.Các hợp chất flavonoid 25 1.2.2.4.Các hợp chất phytosterol 26 1.2.2.5.Các hợp chất anthraquinone 26 1.2.2.6.Các hợp chất lignan 26 1.2.3 Các nghiên cứu hoạt tính sinh học loài Vân mộc hương (S costus) 27 1.2.3.1.Hoạt tính gây độc tế bào 27 1.2.3.2.Hoạt tính kháng viêm 28 1.2.3.3.Hoạt tính kháng vi sinh vật 29 1.2.3.4.Hoạt tính bảo vệ gan 29 1.2.3.5.Hoạt tính điều hịa miễn dịch 29 1.2.3.6.Các hoạt tính khác 30 iii CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… ………31 2.1.Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………………… 31 2.1.1 Loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata) 31 2.1.2 Loài Vân mộc hương (Saussurea costus) 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu… ……………………………………………………31 2.2.1 Phương pháp phân lập hợp chất 31 2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học hợp chất 32 2.2.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 33 2.2.3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) 33 2.2.3.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 35 2.2.3.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 36 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM…………………………………………………… 38 3.1.Phân lập hợp chất từ loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata)… 38 3.1.1 Phân lập hợp chất………………………………………………………… 38 3.1.2 Thông số vật lý liệu phổ hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)……………………………………………………………………… 40 3.1.2.1 Hợp chất APT1: Andropanioside A (hợp chất mới)…………………………40 3.1.2.2 Hợp chất APT2: Andropanioside B (hợp chất mới)…………………………40 3.1.2.3 Hợp chất APT3: Andrographiside……………………………………….… 42 3.1.2.4 Hợp chất APT4: Neoandrograpolide…………………………………………42 3.1.2.5 Hợp chất APT5: Andropanoside …………………………………………….42 3.1.2.6 Hợp chất APT6: 14-deoxy-11,12-didehydroandrographiside ………………42 3.1.2.7 Hợp chất APT7: Andrographic acid methyl ester (hợp chất mới)…………….42 3.1.2.8 Hợp chất APT8: 19-O-β-D-glucopyranosyl-ent-labda-8(17),13-dien-15,16,19triol 42 3.1.2.9 Hợp chất APT9: Andrograpanin…………………………………………… .42 3.2.1.10.Hợp chất APT10: Andrographolide………………………………………….42 3.2.1.11.Hợp chất APT11: Andropanolide ………………………………………… .42 3.2.1.12.Hợp chất APT12: Pashanone glucoside (hợp chất mới)…………………… 43 3.2.1.13.Hợp chất APT13: Andrographidine A …………………………………… 43 3.2.1.14.Hợp chất APT14: Andrographidine F ……………………………………….43 3.2.1.15.Hợp chất APT15: 6-epi-8-O-acetyl-harpagide …………………………… 43 3.2.1.16.Hợp chất APT16: Curvifloruside F …………………………………………43 3.2.Phân lập hợp chất từ loài Vân mộc hương (Saussurea costus)……………43 3.2.1 Phân lập hợp chất……………………………………………………… .43 3.2.2 Thông số vật lý liệu phổ hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus).…………………………………………………………………… .47 3.2.2.1 Hợp chất SAL1: Saussucostusoside A (hợp chất mới) 47 3.2.2.2 Hợp chất SAL2: Saussucostusoside B (hợp chất mới) 47 3.2.2.3 Hợp chất SAL3: 4α-hydroxy-4β-methyldihydrocostol 47 3.2.2.4 Hợp chất SAL4: 11β,13-dihydrosantamarin 48 iv 3.2.2.5 3.2.2.6 3.2.2.7 3.2.2.8 Hợp chất SAL5: 11β,13-dihydroxyreynosin β-D-glucoside 47 Hợp chất SAL6: Costunolide 47 Hợp chất SAL7: Picriside B 47 Hợp chất SAL8: 10β,14-dihydroxy-11βH-guai-4(15)-ene-12,6α-olide-14-Oβ-D-glucoside 48 3.2.2.9 Hợp chất SAL9: Dehydrocostuslactone……………………………………48 3.2.2.10 Hợp chất SAL10: 3β-[4-hydroxy-methacryloyl-oxy]-8α-hydroxycostunolide……………………………………………………… 48 3.2.2.11 Hợp chất SAL11: 11β,13-dihydro-dehydro-costuslactone-8-O-β-Dglucoside………………………………………………………………… 48 3.2.2.12 Hợp chất SAL12: Sausinlactone A ……………………………………… 48 3.2.2.13 Hợp chất SAL13: 3α,8α-dihydroxy-11βH-11,13-dihydro-dehydro costuslactone……………………………………………………………….48 3.2.2.14 Hợp chất SAL14: Mokkolactone…… ………………………………… 48 3.2.2.15 Hợp chất SAL15: 8α-hydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydrocostuslactone …………………………………………………………………………… 48 3.2.2.16 Hợp chất SAL16: 11β,13-dihydrozaluzanin C …………………………….48 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………… 49 4.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)………………………………………………………… 49 4.1.1 Hợp chất APT1: Andropanioside A (hợp chất mới) 49 4.1.2 Hợp chất APT2: Andropanioside B (hợp chất mới) 55 4.1.3 Hợp chất APT3: Andrographiside 62 4.1.4 Hợp chất APT4: Neoandrograpolide 63 4.1.5 Hợp chất APT5: Andropanoside 65 4.1.6 Hợp chất APT6: 14-deoxy-11,12-didehydroandrographiside 67 4.1.7 Hợp chất APT7: Andrographic acid methyl ester (hợp chất mới) 68 4.1.8 Hợp chất APT8: 19-O-β-D-glucopyranosyl-ent-labda-8(17),13-dien-15,16,19triol .74 4.1.9 Hợp chất APT9: Andrograpanin .76 4.1.10.Hợp chất APT10: Andrographolide………………………………………… 78 4.1.11.Hợp chất APT11: Andropanolide …………………………………………… 79 4.1.12.Hợp chất APT12: Pashanone glucoside (hợp chất mới)……………………… 81 4.1.13.Hợp chất APT13: Andrographidine A ……………………………………… 86 4.1.14.Hợp chất APT14: Andrographidine F ……………………………………… 88 4.1.15.Hợp chất APT15: 6-epi-8-O-acetyl-harpagide ……………………………… 90 4.1.16.Hợp chất APT16: Curvifloruside F ………………………………………… 91 4.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus)………………………………………………………………….95 4.2.1 Hợp chất SAL1: Saussucostusoside A (hợp chất mới) 95 4.2.2 Hợp chất SAL2: Saussucostusoside B (hợp chất mới) 101 v 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 Hợp chất SAL3: 4α-hydroxy-4β-methyldihydrocostol 106 Hợp chất SAL4: 11β,13-dihydrosantamarin 108 Hợp chất SAL5: 11β,13-dihydroxyreynosin-β-D-glucoside 109 Hợp chất SAL6: Costunolide 110 Hợp chất SAL7: Picriside B 111 Hợp chất SAL8: 10β,14-dihydroxy-11βH-guai-4(15)-ene-12,6α-olide-14-O-βD-glucoside 113 4.2.9 Hợp chất SAL9: Dehydrocostuslactone 114 4.2.10.Hợp chất SAL10: 3β-[4-hydroxymethacryloyloxy]-8α-hydroxycostunolide 115 4.2.11.Hợp chất SAL11: 11β,13-dihydrodehydrocostuslactone-8-O-β-D-glucoside 117 4.2.12.Hợp chất SAL12: Sausinlactone A ………………………………………… 118 4.2.13.Hợp chất SAL13: 3α,8α-dihydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydrocostuslactone…………………………………………………………………119 4.2.14.Hợp chất SAL14: Mokkolactone…… …………………………………….120 4.2.15.Hợp chất SAL15: 8α-hydroxy-11βH-11,13-dihydrodehydrocostuslactone …121 4.2.16.Hợp chất SAL16: 11β,13-dihydrozaluzanin C ………………………………122 4.3 Kết thử số hoạt tính sinh học hợp chất phân lập 125 4.3.1 Kết sàng lọc số hoạt tính sinh học hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata) ………………… 125 4.3.1.1 Kết sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) ……………………… 125 4.3.1.2 Kết sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata)………………………….129 4.3.1.3 Kết sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào ung thư hợp chất phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) ………………………………… 130 4.3.1.4 Kết sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định dịch chiết từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata)…131 4.3.2 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) gây độc tế bào ung thư hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………………………………………132 4.3.2.1 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) ………………………………… 132 4.3.2.2 Kết thử hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) hợp chất APT11 phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………133 4.3.2.3 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư hợp chất APT11 phân lập từ loài Xuyên tâm liên (A paniculata) …………………………………134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………135 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN……………138 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….139 PHỤ LỤC………………………………………………………………………… 151 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh • Các phương pháp sắc ký: CC MPLC Tiếng Việt PR18 TLC Các phương pháp phổ: HR-ESI-MS • HR-QTOF-MS H NMR 13 C NMR COSY HSQC HMBC NOESY ROESY δH δC δ (ppm) J (Hz) s d t q m • Thử hoạt tính sinh học: ACh GI50 Acetylchol Growth inh MIC Minimum i concentrati Nitric oxid NO OD IC50 LD50 TBUT Hep-G2 KB MCF-7 LNCaP SK-Mel-2 FBS ATCC DMEM MTT LPS RAW264.7 Bcl-2 COR-L23 DU145 HL-60 HSV IL-1β RSC96 TGF-β • Các hóa chất, dung mơi (tên hợp chất viết theo nguyên DMSO DPPH MeOH EtOH • Các ký hiệu khác: Vietnam academy VAST and technology KHCBHH D M E o f science Viện Hàm lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Khoa học hóa học viii PHỤ LỤC 29: 3α, 8α-dihydroxyl-11βH-11,13-dihydrodehydro costuslactone Hình 29.1: Phổ H NMR hợp chất SAL13 CD3OD Hình 29.2: Phổ 13 C NMR hợp chất SAL13 CD3OD PL-72 Hình 29.3: Phổ HSQC hợp chất SAL13 CD3OD Hình 29.4: Phổ HMBC hợp chất SAL13 CD3OD PL-73 PHỤ LỤC 30: Mokkolactone Hình 30.1: Phổ H NMR hợp chất SAL14 CD3OD Hình 30.2: Phổ 13 C NMR hợp chất SAL14 CD3OD PL-74 Hình 30.3: Phổ HSQC hợp chất SAL14 CD3OD Hình 30.4: Phổ HMBC hợp chất SAL14 CD3OD PL-75 PHỤ LỤC 31: 8α-hydroxyl-11βH-11, 13-dihydrodehydrocostuslactone Hình 31.1: Phổ H NMR hợp chất SAL15 CDCl3 Hình 31.2: Phổ 13 C NMR hợp chất SAL15 CDCl3 PL-76 Hình 31.3: Phổ HSQC hợp chất SAL15 CDCl3 Hình 31.4: Phổ HMBC hợp chất SAL15 CDCl3 PL-77 PHỤ LỤC 32: 11β, 13-dihydrozaluzanin C Hình 32.1: Phổ H NMR hợp chất SAL16 CD3OD Hình 32.2: Phổ 13 C NMR hợp chất SAL16 CD3OD PL-78 Hình 32.3: Phổ HSQC hợp chất SAL16 CD3OD Hình 32.4: Phổ HMBC hợp chất SAL16 CD3OD PL-79 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MẪU THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH CỦA DỊCH CHẾT HAI LOÀI SAL VÀ APT Hình 33.1: C albicans +: Ciclopirox olamine 10 g/ml - : DMSO Hình 33.2: M.luteus +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO Hình 33.3: S.aureus +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO PL-80 Hình 33.4: P aeruginosa +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO Hình 33.5: E coli +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO Hình 33.6: B subtilis +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO PL-81 Hình 33.7: P mirabilis +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO Hình 33.8: S typhi +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO Hình 33.9: P vulgaris +: Gentamicin 200 g/ml - : DMSO PL-82 Bảng 34.1: Số liệu phổ Vị trí C 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 6’ 15-OMe 13 C NMR (đo methanol-d4) hợp chất APT1-APT11 APT1 43,5 78,7 39,5 39,6 56,5 25,1 39,5 148,8 58,4 40,0 23,3 25,5 134,8 147,6 72,1 176,9 107,8 28,1 66,4 17,5 104,9 75,5 77,9 71,8 78,2 62,7 APT6 39,8 29,0 80,7 44,0 56,2 24,9 37,9 150,3 63,0 40,0 136,7 122,4 129,6 146,7 71,6 174,9 108,9 24,0 72,2 16,0 105,0 75,1 78,0 71,6 78,2 62,7 Bảng 34.2: Số liệu phổ Vị trí C 10 1' 2' 3' 4' 5' 6' 13 C NMR APT12, APT14, APT15, APT16 (đo methanol-d4) APT13 (đo DMSO-d6) APT12 APT13 144,3 78,4 129,1 44,6 195,3 189,5 158,0 154,9 132,8 95,7 159,5 158,2 92,8 131,8 157,2 154,8 109,3 106,7 102,8 102,4 75,1 73,3 78,5 76,9 71,6 70,1 78,9 77,6 62,7 60,9 PL-84 Bảng 34.3: Số liệu phổ C 10 11 12 13 14 15 1ʹ 2ʹ 3ʹ 4ʹ 5ʹ 6ʹ 1ʹʹ 2ʹʹ 3ʹʹ 4ʹʹ 13 C NMR hợp chất phân lập từ loài Vân mộc hương (S costus) SAL1 36,9 29,3 83,4 152,2 39,6 35,6 75,0 32,8 37,1 36,4 157,6 63,1 108,7 15,7 110,0 102,1 75,2 78,3 71,8 78,0 62,9 SAL2 48,5 76,7 45,6 149,6 50,6 30,8 41,4 27,9 42,1 36,1 149,6 178,0 114,9 17,6 108,4 102,9 75,1 77,8 71,7 78,1 62,8 PL-85 SAL3 41,1 20,1 43,5 72,3 55,0 26,6 42,1 27,3 44,7 34,7 154,1 65,3 107,9 18,7 22,7 PL-86 ... ? ?Nghiên cứu thành phần hóa học số hoạt tính sinh học lồi Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata (Burm f. ) Nees) loài Vân mộc hương (Saussurea costus (Falc .) Lipsch .) Việt Nam” Mục tiêu luận án: ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY MỴ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM. F. ) NEES) VÀ LOÀI... từ phần mặt đất loài Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata (Burm f. ) Nees) từ rễ loài Vân mộc hương (Saussurea costus (Falc .) Lipsch .) ở Việt Nam phương pháp sắc ký Xác định cấu trúc hóa học