Nghiên cứu sơ bộ thành phần hóa học quả đào tiên

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== BÙI THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU SƠ BỘ THÀNH PHẦN HÓA HỌC QUẢ ĐÀO TIÊN (Crescentia cujete L.) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu Hà nội, tháng năm 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== BÙI THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU SƠ BỘ THÀNH PHẦN HÓA HỌC QUẢ ĐÀO TIÊN (Crescentia cujete L.) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN VĂN BẰNG Hà nội, tháng năm 2019 LỜI CẢM ƠN “Ngƣời em muốn gửi lời cảm ơn đến PGS.TS NGUYỄN VĂN BẰNG Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy - ngƣời tận tình bảo em suốt thời gian làm đề tài khóa luận tốt nghiệp.” “Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo đặc biệt TS Nguyễn Xuân Cƣờng TS Trần Thị Hồng Hạnh anh, chị kỹ thuật viên Viện Hóa sinh biển tận tình bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho em đƣợc học hỏi đƣợc sử dụng thiết bị tiên tiến viện nghiên cứu để hoàn thành tốt đề tài khóa luận tốt nghiệp mình.” “Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo thầy cô khoa Hóa học Trƣờng ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ, dạy dỗ em trình học tập năm trƣờng.” “Em xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ bạn bè giúp đỡ, động viên đồng hành em lúc căng thẳng, mệt mỏi gặp khó khăn.” “Trình độ hiểu biết kiến thức thân hạn chế nên q trình thực khóa luận tốt nghiệp chắn tránh đƣợc thiếu sót Em mong q thầy thơng cảm Em xin chân thành ghi nhận góp ý quý báu từ q thầy bạn bè để em hồn thành tốt khóa luận.” Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2019 Sinh viên Bùi Thị Hạnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu, số liệu đƣợc trình bày khóa luận : “Nghiên cứu sơ thành phần hóa học Đào tiên” kết tơi trực tiếp nghiên cứu tìm hiểu dƣới hƣớng dẫn PGSTS Nguyễn Văn Bằng Trong trình nghiên cứu tơi có sử dụng số tài liệu số nhà nghiên cứu, số tác giả Tuy nhiên sở để tơi rút đƣợc vấn đề cần tìm hiểu đề tài Đây kết cá nhân tơi kết tác giả khác Sinh viên Bùi Thị Hạnh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu 13 C – NMR H-NMR 2D-NMR CC DEPT EI – MS ESI – MS Ethyl HMBC HSQC IR MeOH MS NMR NOESY SKLM TLC CC2 CC3 CC4 Chú giải Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân Carbon Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân hai chiều (Two- Dimensional NMR) Sắc ký cột Column Chromatography Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer Electron Impact Ionization Mass Spectroscopy phổ phun mù điện tử (Electrob Sprayt Ionization Mass Spectroscopy) Ethylacetat Phổ tƣơng tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết Heteronuclear Multiple Bond Corelation Phổ tƣơng tác H-C Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ hồng ngoại Methanol Phổ khối lƣợng Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic Resonance) Hiệu ứng NOE Nuclear Overhauser Effect Sắc kí lớp mỏng Sắc ký mỏng Thin Layer Chromatography Ningpogenin Dehydrodiconiferyl alcohol Balanophonin DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Trang Hình 1.1: Cây Đào tiên Hình 1.2: Quả Đào tiên Hình 1.3: Hoa Đào tiên Hình 1.4 Thịt Đào tiên Hình 1.5 Cấu trúc hóa học hợp chất 1-7 Hình 3.1 Sơ đồ chiết phân đoạn mẫu Đào tiên Crescentia cujete (L) 26 Hình 3.2 Sơ đồ phân lập hợp chất từ cặn mẫu Đào tiên Crescentia cujete (L) 27 Hình 4.1a Cấu trúc hóa học hợp chất CC4 28 Hình 4.1b Phổ 1H-NMR hợp chất CC4 28 Hình 4.1c Phổ 13C-NMR hợp chất CC4 29 Hình 4.1d Phổ HSQC hợp chất CC4 30 Hình 4.1e Phổ HMBC hợp chất CC4 31 Hình 4.1f Các tƣơng tác HMBC hợp chất CC4 31 Hình 4.2a Cấu trúc hóa học hợp chất CC3 33 Hình 4.2b Phổ 1H-NMR hợp chất CC3 33 Hình 4.2c Phổ 13C-NMR hợp chất CC3 34 Hình 4.2d Phổ HSQC hợp chất CC3 35 Hình 4.2e Phổ HMBC hợp chất CC3 36 Hình 4.2f Các tƣơng tác HMBC hợp chất CC3 36 Hình 4.3a Cấu trúc hóa học hợp chất CC2 38 Hình 4.3b Phổ 1H-NMR hợp chất CC2 38 Hình 4.3c Phổ 13C-NMR hợp chất CC2 39 Hình 4.3d Phổ HSQC hợp chất CC2 39 Hình 4.3e Phổ HMBC hợp chất CC2 40 Hình 4.3f Các tƣơng tác HMBC hợp chất CC2 41 Hình 5: Cấu trúc hóa học hợp chất phân lập đƣợc từ Đào tiên (C cujiete) 42 Bảng 4.1 Số liệu phổ NMR hợp chất CC4 chất so sánh 32 Bảng 4.2 Số liệu phổ NMR hợp chất CC3 chất so sánh 37 Bảng 4.3 Số liệu phổ NMR hợp chất CC2 chất so sánh 41 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Đào tiên 1.1.1 Giới thiệu Đào tiên 1.1.2 Phân bố, sinh thái 1.1.3 Công dụng 1.1.4 Các nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học Đào tiên 1.2 Phƣơng pháp chiết mẫu thực vật 10 1.2.1 Đặc điểm chung 10 1.2.2 Chọn dung môi chiết 11 1.2.3 Quá trình chiết 12 1.3 Các phƣơng pháp sắc kí phân lập hợp chất hữu 12 1.3.1 Đặc điểm chung phƣơng pháp sắc kí 12 1.3.2 Cơ sở phƣơng pháp sắc kí 13 1.3.3 Phân loại phƣơng pháp sắc kí 13 1.4 Một số phƣơng pháp hóa lý xác định cấu trúc hợp chất hữu 19 1.4.1 Phổ hồng ngoại (IR) 19 1.4.2 Phổ khối lƣợng (MS) 20 1.4.3 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) 21 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 24 2.2 Phƣơng pháp phân lập hợp chất 24 2.2.1 Sắc kí lớp mỏng (TLC) 24 2.2.2 Sắc ký cột (CC) 24 2.3 Phƣơng pháp xác định cấu trúc hoá học hợp chất 24 2.4 Dụng cụ thiết bị 24 2.4.1 Dụng cụ thiết bị tách chiết 25 2.4.2 Dụng cụ thiết bị xác định cấu trúc 25 2.5 Hóa chất 25 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 26 CHƢƠNG THẢO LUẬN KẾT QUẢ 28 4.1 Hợp chất CC4: Balanophonin 28 4.2 Hợp chất CC3: Dehydrodiconiferyl alcohol 33 4.3 Hợp chất CC2: Ningpogenin 38 KẾT LUẬN 42 KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 MỞ ĐẦU Việt Nam nƣớc nằm khu vực có kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa kết hợp với địa hình ba phần tƣ đồi núi nên Việt Nam đa dạng địa hình, kiểu đất, cảnh quan Đặc điểm điều kiện thuận lợi để giới thực vật phát triển Theo thống kê „Tiếp cận nguồn gen chia sẻ lợi ích Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới-IUCN‟ nƣớc ta có khoảng 10585 lồi thực vật thuộc 2342 chi, 337 họ Thực vật có vai trị quan trọng sống Trái Đất Nó góp phần điều hịa khí hậu, cung cấp oxi cho q trình hơ hấp, giúp bầu khơng khí lành, giảm thiểu nguồn gây nhiễm khơng khí Khơng thực vật cung cấp thức ăn cho ngƣời động vật, nơi trú ngụ cho động vật, cung cấp nguồn nguyên liệu quý cho ngành dƣợc, cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp, xây dựng, Nhiều lồi thực vật ngƣời ta trồng để trang trí Những nơi có thảm thực vật đa dạng, phong phú, sinh động ngƣời ta khai thác ngành du lịch Với phát triển khoa học công nghệ kĩ thuật đại, ngƣời sản xuất nhiều thực phẩm dƣợc phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên Tuy nhiên lợi nhuận kinh tế, cạnh tranh thị trƣờng nên khơng nhà sản xuất cho thêm thành phần hóa chất độc hại vào sản phẩm Khi sản phẩm tới tay ngƣời tiêu dùng gây ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe ngƣời Tùy vào liều lƣợng chất độc hại thời gian sử dụng sản phẩm hay nhiều mà gây bệnh nhƣ ngộ độc, tiêu chảy, đau bụng, kích ứng da, ung thƣ, nghiêm trọng dẫn đến tử vong Để đảm bảo sức khỏe ngƣời, sản phẩm chiết xuất từ thiên nhiên ngày đƣợc quan tâm ứng dụng rộng rãi đặc tính độc, dễ hấp thụ không làm tổn hại đến môi trƣờng Theo tài liệu công bố nay, có khoảng 60% - 70% loại thuốc chữa bệnh đƣợc lƣu hành giai đoạn thử nghiệm lâm sàng có nguồn gốc thiên nhiên Hình 4.1d Phổ HSQC hợp chất CC4 Phổ 13C-NMR hợp chất CC4 (hình 4.1c) xuất tín hiệu 20 ngun tử cacbon có tín hiệu nhóm andehit δC 196,13/δH 9,60, tƣơng tác nhóm andehit với cặp nối đơi δC 127,12 (C-8ʹ)/156,07 (C-7ʹ) nhƣ tƣơng tác H-7ʹ với C-2ʹ, C-6ʹ, H-8ʹ với C-1ʹ xác định vị trí nhánh -CH=CH-CHO so với vòng benzen Vòng dihydrofuran đƣợc xác định tín hiệu đặc trƣng δC 90,11 (C-7), 54,66 (C-8), 64,59 (C-9) nhƣ tƣơng tác HMBC H-7 với C-1, C-2, C-6, C-8, C-9, C-4ʹ Cấu hình nhóm C-7, C-8 đƣợc xác định trans dựa vào số tƣơng tác JH-7, H-8=6,5 Hz [7] 30 Hình 4.1e Phổ HMBC hợp chất CC4 Hình 4.1f Các tương tác HMBC hợp chất CC4 31 Bảng 4.1 Số liệu phổ NMR hợp chất CC4 chất so sánh δC δCa,b DEPT δHa,c mult, (J= Hz) 129,1 133,96 C - 108,6 110,64 CH 6,97 d (1,5) 146,5 149,20 C - 145,6 147,85 C - 114,3 116,26 CH 6,80 d (8,5) 1, 119,1 119,83 CH 6,85 dd (2,0, 8,0) 2, 4, 7 88,8 90,11 CH 5,63 d (6,5) 1, 2, 6, 8, 9, 4' 52,9 54,66 CH 3,58 dd (6,0, 12,0) 1, 7, 9, 4', 5' 63,7 64,59 CH2 3,87 m 8, 9, 5' 1' 127,8 129,64 C - 2' 112,3 114,35 CH 7,25 d (1,5) 3' 144,4 146,04 C - 4' 151,2 152,98 C - 5' 132,0 131,31 C - 6' 118,0 119,99 CH 7,31 s 8, 2', 4', 7' 7' 152,9 156,07 CH 7,63 d (15,5) 2', 6' 8' 126,0 127,12 CH 6,70 dd (7,5, 15,5) 1', 9' 9' 193,2 196,13 CH 9,60 d (8,0) 8' 3-OCH3 55,9 56,42 CH3 3,84 s 3'-OCH3 56,0 56,84 CH3 3,94 s Cacbon # # δC: số liệu phổ Balanophonin [8] đo DMSO, a HMBC 4, 3', 4', 6', 7' đo MeOD, b 125MHz, c 500MHz So sánh liệu phổ hợp chất CC4 với Balanophonin [8] cho thấy phù hợp tất vị trí tƣơng ứng Cấu trúc hợp chất CC4 đƣợc khẳng định chắn dựa tƣơng tác HMBC (xem bảng 4.1) Nhƣ hợp chất CC4 đƣợc xác định Balanophonin 32 4.2 Hợp chất CC3: Dehydrodiconiferyl alcohol Hình 4.2a Cấu trúc hóa học hợp chất CC3 Hình 4.2b Phổ 1H-NMR hợp chất CC3 33 Hình 4.2c Phổ 13C-NMR hợp chất CC3 Hợp chất CC3 thu đƣợc dƣới dạng dầu Phổ 1H, 13C-NMR hợp chất tƣơng tự nhƣ hợp chất CC4 với xuất hai vòng thơm dạng ABX AX, vịng dihydrofuran với tín hiệu đặc trƣng δC 87,20 (C-7)/δH 5,45, δC 52,98 (C-8)/δH 3,44, δC 62,94 (C-9)/δH 3,61, 3,69, tín hiệu nối đơi dạng trans δC 128,97 (C-7ʹ)/δH 6,46, δC 127,98 (C-7)/δH 6,21 Tín hiệu hai nhóm oxim δH 3,74 3,79 (s, 3H/mỗi tín hiệu) Sự khác biệt hợp chất CC3 so với hợp chất CC4 tín hiệu nhóm andehit vùng trƣờng yếu thay vào xuất nhóm oximen δC 61,64 (C-9ʹ)/δH 4,08, điều đƣợc khẳng định dựa tƣơng tác HMBC H-9ʹ với C-7ʹ, C-8ʹ tƣơng tác nhóm hydoxy δH 4,77 với C-9ʹ (Hình 4.2e) 34 Hình 4.2d Phổ HSQC hợp chất CC3 35 Hình 4.2e Phổ HMBC hợp chất CC3 Hình 4.2.f Các tương tác HMBC hợp chất CC3 Cấu hình nhóm C-7, C-8 đƣợc xác định trans dựa vào số tƣơng tác JH-7, H-8 = 6,5 Hz [7] Các vị trí khác đƣợc khẳng định chắn dựa tƣơng tác HMBC (Bảng 4.2) Nhƣ cấu trúc hợp chất CC3 đƣợc xác định Dehydrdiconiferyl alcohol hay cịn có tên gọi Vladinol E [9] 36 Bảng 4.2 Số liệu phổ NMR hợp chất CC3 chất so sánh Position 1ʹ 2ʹ 3ʹ 4ʹ 5ʹ 6ʹ 7ʹ 8ʹ 9ʹ 3-OCH3 3ʹ-OCH3 4-OH 9-OH 9'-OH Glc-1 Glc-2 Glc-3 Glc-4 Glc-5 Glc-6 # # δC 135,9 110,7 150,3 150,4 112,9 119,5 89,1 55,2 64,9 132,3 112,2 145,5 149,4 130,2 116,7 134,3 124,3 71,2 56,4 56,8 δCa,b 132,34 110,35 147,54 146,38 115,32 118,52 87,20 52,98 62,94 130,50 110,35 143,67 147,09 129,47 114,94 128,97 127,98 61,64 55,64 55,69 DEPT C CH C C CH CH CH CH CH2 C CH C C C CH CH CH CH2 CH3 CH3 δHa,c mult, (J= Hz) 6,91 br s 6,75 6,75 5,45 d (6,5) 3,44 d (6,0) 3,61 m/ 3,69 m 6,91 br s 6,94 br s 6,46 d (16,0) 6,21 td (5,0, 16,0) 4,08 m 3,74 s 3,79 s 9,00 s 5,02 t (5,0) 4,77 t (5,5) HMBC 4, 2, 6, 8, 9, 4ʹ, 5ʹ 1, 7, 4ʹ, 5ʹ 7, 5ʹ 2ʹ, 4ʹ, 7ʹ 1ʹ, 2ʹ, 6ʹ 1ʹ, 9ʹ 7ʹ, 8ʹ 3ʹ 3, 4, 8, 9ʹ 103,2 75,1 77,8 71,6 78,0 62,8 δC: số liệu phổ chất Woorenoside V [9] đo MeOH, a đo DMSO, b 125MHz, c 500MHz 37 4.3 Hợp chất CC2: Ningpogenin Hình 4.3a Cấu trúc hóa học hợp chất CC2 Hợp chất CC2 thu đƣợc dƣới dạng dầu màu vàng nhạt Phổ 1H-NMR hợp chất CC2 xuất tín hiệu proton olefin δH 5,62 gợi ý cho có mặt nối đơi vị trí (-CH=C