Luận án tiến sĩ nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài tai chua (garcinia cowa roxb ex choisy)

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ KIM AN NGHIÊN CỨU HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI TAI CHUA (GARCINIA COWA ROXB EX CHOISY) VÀ ĐẰNG HOÀNG (GARCINIA HANBURYI HOOK F.) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2020 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ KIM AN NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LỒI TAI CHUA (GARCINIA COWA ROXB EX CHOISY) VÀ ĐẰNG HOÀNG (GARCINIA HANBURYI HOOK F.) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa học hợp chất thiên nhiên Mã số: 44 01 07 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Ngô Đại Quang PGS.TS Trần Thị Thu Thủy Hà Nội – 2020 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Đại Quang PGS.TS Trần Thị Thu Thủy Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Thị Kim An iv LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành Phịng Hóa sinh hữu cơ, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Với lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, xin gửi đến thầy cô hướng dẫn: PGS.TS Ngô Đại Quang PGS.TS Trần Thị Thu Thủy lời cảm ơn tạo điều kiện thuận lợi, tận tình hướng dẫn có nhiều góp ý quý báu cho thời gian thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, đặc biệt GS.TS Phạm Quốc Long - Viện trưởng, cán Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên giúp đỡ, tạo điều kiện cho trình thực luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạo Khoa Công nghệ Hóa giảng viên Khoa Cơng nghệ Hóa tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ động viên thời gian học tập Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, cán phịng ban tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành thủ tục trình thực bảo vệ luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đề tài Hóa dược: “Nghiên cứu quy trình phân lập axit gambogic từ nhựa Đằng hoàng Việt Nam (Garcinia hanburyi) làm nguyên liệu sản xuất thuốc điều trị ung thư” mã số CNHD.ĐT.061/15-17 tài trợ kinh phí để tơi thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lee Jae Wook (Viện Khoa học Công nghệ Hàn Quốc - KIST), TS Phan Đức Anh (Trường Đại học Phenikaa), PGS.TS Đỗ Thị Thảo (Viện Công nghệ Sinh học), TS Trần Thị Hồng Hà (Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên), TS Nguyễn Thanh Trà (Viện Hóa học) giúp đỡ tơi thực nghiên cứu tính chất vật lý, hóa lý hoạt tính sinh học Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến tồn thể gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, em sinh viên ủng hộ hỗ trợ tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Nguyễn Thị Kim An i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung chi Garcinia 1.1.1 Đặc điểm thực vật chi Garcinia .2 1.1.2 Công dụng 1.1.3 Thành phần hóa học chi Garcinia 1.1.3.1 Xanthone 1.1.3.2 Benzophenone 1.1.3.3 Biflavonoid flavonoid 1.1.3.4 Triterpenoid 10 1.1.3.5 Biphenyl 10 1.1.3.6 Depsidone .11 1.1.3.7 Tocotrienol 11 1.1.3.8 Phloroglucinol 12 1.1.3.9 Một số nhóm hợp chất khác 12 1.1.4 Hoạt tính sinh học chất phân lập từ chi Garcinia 13 1.1.4.1 Hoạt tính chống oxygen hóa 13 1.1.4.2 Hoạt tính kháng khuẩn / kháng ký sinh trùng 14 1.1.4.3 Hoạt tính kháng viêm 15 1.1.4.4 Hoạt tính chống ung thư 16 1.1.4.5 Hoạt tính kháng virus 17 1.1.4.6 Hoạt tính khác 18 1.1.5 Nghiên cứu chi Garcinia Việt Nam .18 1.2 Tổng quan tai chua Garcinia cowa 19 1.2.1 Đặc điểm hình thái phân bố 19 1.2.2 Tình hình nghiên cứu hóa học hoạt tính sinh học 20 1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu giới .20 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 28 1.3 Tổng quan đằng hoàng Garcinia hanburyi 28 1.3.1 Đặc điểm hình thái phân bố 28 ii 1.3.2 Tình hình nghiên cứu hóa học hoạt tính sinh học 29 1.3.2.1 Tình hình nghiên cứu giới .29 1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 36 1.4 Tổng quan acid gambogic 36 1.4.1 Cấu trúc hóa học 36 1.4.2 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư acid gambogic 37 1.4.3 Bán tổng hợp thử nghiệm hoạt tính sinh học dẫn xuất GA 38 2.1 Đối tượng nghiên cứu .42 2.1.1 Nhựa tai chua G cowa 42 2.1.2 Thân nhựa đằng hoàng Garcinia hanburyi 42 2.2 Phương pháp nghiên cứu .43 2.2.1 Phương pháp phân lập chất 43 2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc 43 2.2.3 Phương pháp khảo sát động học vật liệu vơ định hình 43 2.2.4 Các phương pháp đánh giá hoạt tính 44 2.2.4.1 Phương pháp đánh giá khả chống oxygen hóa ABTS DPPH 44 2.2.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase 45 2.2.4.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro .46 CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 48 3.1 Phân lập chất từ G cowa 48 3.1.1 Cách tiến hành .48 3.1.2 Hằng số vật lý liệu phổ chất phân lập 51 3.2 Phân lập chất từ G hanburyi .52 3.2.1 Cách tiến hành .52 3.2.1.1 Phân lập chất từ nguyên liệu thân cành 52 3.2.1.2 Phân lập chất từ nguyên liệu nhựa 55 3.2.2 Hằng số vật lý liệu phổ chất phân lập 56 3.3 Tổng hợp dẫn xuất GA .57 3.3.1 Khảo sát tính chất nhiệt động học động học acid gambogic trạng thái gương trạng thái dung dịch siêu lạnh .57 3.3.2 Tổng hợp dẫn xuất GA .58 3.3.2.1 Tổng hợp dẫn xuất ester GA 58 a) Hợp chất methylgambogate (GA1) .58 b) Hợp chất ethylgambogate (GA2) 59 iii 3.3.2.2 Tổng hợp dẫn xuất amide GA 59 a) Hợp chất N,N-diallylgambogamide (GA3) 59 b) Hợp chất N-piperidinylgambogamide (GA4) .60 c) N-Morpholinylgambogamide (GA5) .61 d) 1-(4-trifluoromethylphenyl)piperazinylgambogamide (GA6) 61 e) 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinyl-gambogamide (GA7) 62 f) N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide (GA8) 62 3.4 Thử nghiệm hoạt tính sinh học chất 63 3.4.1 Hoạt tính chống oxygen hóa ABTS DPPH 63 3.4.2 Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase 63 3.4.3 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro .63 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 64 4.1 Kết nghiên cứu thành phần hóa học nhựa G cowa 64 4.1.1 Hợp chất GC1: Cowaxanthone I (Hợp chất mới) .66 4.1.2 Hợp chất GC2: Cowaxanthone J (Hợp chất mới) 69 4.1.3 Hợp chất GC3: Cowaxanthone K (Hợp chất mới) .71 4.1.4 Hợp chất GC4: Norcowanol A (Hợp chất mới) 73 4.1.5 Hợp chất GC5: Norcowanol B (Hợp chất mới) 76 4.1.6 Hợp chất GC6: Garcinone F (Hợp chất mới) .79 4.1.7 Hợp chất GC7: Fuscaxanthone A 81 4.1.8 Hợp chất GC8: 7-O-methylgarcinone E .84 4.1.9 Hợp chất GC9: Cowagarcinone A 86 4.1.10 Hợp chất GC10: Cowaxanthone 88 4.1.11 Hợp chất GC11: Rubraxanthone 90 4.1.12 Hợp chất GC12: Cowanin 92 4.1.13 Hợp chất GC13: Norcowanin 93 4.1.14 Hợp chất GC14: Cowanol 95 4.1.15 Hợp chất GC15: Kaennacowanol A 97 4.1.16 Hợp chất GC16: Garcinone D .99 4.1.17 Hợp chất GC17: Fuscaxanthone I 101 4.1.18 Hợp chất GC18: Parvifoliol F 103 4.2 Kết nghiên cứu thành phần hóa học nhựa thân cành G hanburyi 105 4.2.1 Hợp chất GH1: Acid gambogic 107 iv 4.2.2 Hợp chất GH2: Acid isogambogic .110 4.2.3 Hợp chất GH3: Acid morellic 113 4.2.4 Hợp chất GH4: Acid isomorellic 115 4.2.5 Hợp chất GH5: Isomorellin 118 4.2.6 Hợp chất GH6: Desoxymorellin 121 4.2.7 Hợp chất GH7: Isomoreollin B 123 4.2.8 Hợp chất GH8: acid 10α-butoxygambogic 126 4.3 Kết tổng hợp dẫn xuất GA (GH1) 128 4.3.1 Kết khảo sát hồi phục phân tử trạng thái gương trạng thái dung dịch siêu lạnh acid gambogic vơ định hình 128 4.3.2 Định hướng tổng hợp dẫn xuất 130 4.3.3 Kết tổng hợp dẫn xuất 131 4.3.3.1 Hợp chất GA1: Methyl gambogate 132 4.3.3.2 Hợp chất GA2: Ethyl gambogate .133 4.3.3.3 Hợp chất GA3: N,N-diallyl gambogamide .134 4.3.3.4 Hợp chất GA4: N-piperidinylgambogamide 136 4.3.3.5 Hợp chất GA5: N-morpholinyl gambogamide 137 4.3.3.6 Hợp chất GA6: 1-(4-trifluoromethylbenzene-piperazinyl)-gambogamide 139 4.3.3.7 Hợp chất GA7: 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinyl-gambogamide 140 4.3.3.8 Hợp chất GA8: N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide 142 4.4 Kết thử nghiệm hoạt tính sinh học chất phân lập dẫn xuất tổng hợp .142 4.4.1 Hoạt tính chống oxygen hóa ABTS DPPH 143 4.4.2 Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase 143 4.4.3 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro 144 4.4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư chất phân lập 144 4.4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư dẫn xuất GA .145 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 147 Kết luận 147 Kiến nghị 148 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 149 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 150 PHỤ LỤC .151 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Một số xanthone polyoxygen đơn giản phân lập từ chi Garcinia .5 Hình 1.2 Một số prenyl xanthone phân lập từ chi Garcinia Hình 1.3 Cơ chế phản ứng sinh tổng hợp xanthone lồng từ mesuaxanthone B Hình 1.4 Một số xanthone lồng phân lập từ chi Garcinia Hình 1.5 Một số bisxanthone phân lập từ chi Garcinia .8 Hình 1.6 Một số benzophenone phân lập từ chi Garcinia Hình 1.7 Một số hợp chất biflavonoid phân lập từ chi Garcinia .9 Hình 1.8 Một số triterpenoid phân lập từ chi Garcinia 10 Hình 1.9 Một số biphenyl phân lập từ chi Garcinia 11 Hình 1.10 Một số hợp chất depsidone phân lập từ chi Garcinia .11 Hình 1.11 Một số tocotrienol phân lập từ chi Garcinia 11 Hình 1.12 Một số hợp chất phloroglucinol phân lập từ chi Garcinia 12 Hình 1.13 Một số hợp chất khác phân lập từ chi Garcinia 13 Hình 1.14 Cấu trúc hóa học số hợp chất có khả chống oxygen hóa 14 Hình 1.15 Cấu trúc hóa học số hợp chất có khả kháng khuẩn / 15 kháng ký sinh trùng 15 Hình 1.16 Cấu trúc hóa học số hợp chất có khả kháng viêm 16 Hình 1.17 Cấu trúc hóa học số hợp chất có khả chống ung thư 17 Hình 1.18 Cấu trúc hóa học số hợp chất có khả kháng virus 17 Hình 1.19 Cấu trúc hóa học garsubellin A 18 Hình 1.20 Thân, tai chua G cowa 20 Hình 1.21 Thân, hoa đằng hoàng G hanburyi 29 Hình 1.22 Cơng thức cấu tạo GA 36 Hình 1.23 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất amide GA 38 Hình 1.24 Sơ đồ tổng hợp số dẫn xuất oxygen hóa GA .39 Hình 1.25 Một số dẫn xuất chứa vòng bicyclo GA 40 Hình 1.26 Một số dẫn xuất ester, thioester, amide epoxy GA 40 Hình 1.27 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất PEG-AG 40 Hình 1.28 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất alkanolamine GA .41 Hình 1.29 Một số dẫn xuất chứa vịng 1,2,5-oxadiazole-2-oxygende GA 41 Hình 3.1 Sơ đồ phân lập chất từ dịch chiết DCM nhựa G cowa 48 vi Hình 3.2 Sơ đồ phân lập chất từ dịch chiết DCM thân cành G hanburyi 53 Hình 3.3 Sơ đồ phân lập chất từ dịch chiết DCM nhựa G hanburyi 55 Hình 3.4 Sơ đồ tạo dẫn xuất ester/amide GA 58 Hình 4.1 Cấu trúc hợp chất GCx (x = 1-18) phân lập từ nhựa G cowa .64 Hình 4.2 Phổ HRESIMS hợp chất GC1 66 Hình 4.3 Phổ 1H NMR hợp chất GC1 .67 Hình 4.4 Phổ 13C NMR hợp chất GC1 67 Hình 4.5 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC1 68 Hình 4.6 Phổ HRESIMS hợp chất GC2 69 Hình 4.7 Phổ 1H NMR hợp chất GC2 .70 Hình 4.8 Phổ 13C NMR hợp chất GC2 70 Hình 4.9 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC2 70 Hình 4.10 Phổ HRESIMS hợp chất GC3 71 Hình 4.11 Phổ 1H NMR hợp chất GC3 .72 Hình 4.12 Phổ 13C NMR hợp chất GC3 72 Hình 4.13 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC3 73 Hình 4.14 Phổ HRESIMS hợp chất GC4 74 Hình 4.15 Phổ 1H NMR hợp chất GC4 .74 Hình 4.16 Phổ 13C NMR hợp chất GC4 75 Hình 4.17 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC4 76 Hình 4.18 Phổ HRESIMS hợp chất GC5 76 Hình 4.19 Phổ 1H NMR hợp chất GC5 .77 Hình 4.20 Phổ 13C NMR hợp chất GC5 77 Hình 4.21 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC5 78 Hình 4.22 Phổ HRESIMS hợp chất GC6 80 Hình 4.23 Phổ 1H NMR hợp chất GC6 .80 Hình 4.24 Phổ 13C NMR hợp chất GC6 80 Hình 4.25 Cấu trúc hóa học tương tác HMBC hợp chất GC6 81 Hình 4.26 Cấu trúc hóa học hợp chất GC7 82 Hình 4.27 Phổ 1H NMR hợp chất GC7 .82 Hình 4.28 Phổ 13C NMR hợp chất GC7 83 139 Hình 4.104 Phổ 13C NMR hợp chất GA5 Căn vào kết phân tích phổ NMR HRESIMS GA5, chúng tơi kết luận GA5 N-morpholine gambogamide Đây hợp chất lần tổng hợp 4.3.3.6 Hợp chất GA6: 1-(4-trifluoromethylbenzene-piperazinyl)-gambogamide 30 34 33 28 35 24 40 38 37 20 36 39 31 O 17 18 23 16 O 26 13 21 OH O 14 29 O 25 19 32 O 27 22 12 N N 11 10 O CF3 Hình 4.105 Cấu trúc hóa học hợp chất GA6 Kết đo phổ HRESIMS GA6 thu pic phân tử proton hóa [M+H]+ 841,4016 (tính tốn lý thuyết cho CTPT C49H56F3N2O7 841,9733) Do đó, CTPT GA6 C49H55F3N2O7 Trên phổ 1H 13C NMR hợp chất GA6 xuất tín hiệu proton cacbon đặc trưng acid gambogic Tuy nhiên, phổ NMR HSQC GA6 xuất tín hiệu nhóm CH thơm thuộc nhóm 1-(4-trifluoromethyl-phenyl)piperazinyl δH 7,49 (2H; d; 9,0)/ δC 126,52; 126,49; δH 6,89 (2H; d; 9,0)/ δC 115,2 Tín hiệu cacbon thơm bậc liên kết với nitrogen xuất δC 152,9 Tín hiệu cacbon nhóm CF3 cacbon thơm liên kết với nhóm khơng quan sát thấy phổ 13C NMR Các tín hiệu proton cacbon nhóm CH2 vòng piperazine quan sát phổ NMR HSQC độ dịch chuyển δH 3,74 (1H; m); 3,59 (1H; m)/ δC 40,6 (CH2 piperazine); 3,35-3,05 (6H; m)/ δC 49,0; 49,0; 48,0 (3CH2 piperazine) 140 Hình 4.106 Phổ 1H NMR hợp chất GA6 Hình 4.107 Phổ 13C NMR hợp chất GA6 Trên phổ COSY GA6, hệ spin đặc trưng GA, dễ dàng nhận xuất hai hệ spin tương tác proton δH 7,49 với proton δH 6,89 tương tác proton δH 3,74-3,05 với Các liệu chứng tỏ xuất nhóm 1-(4-trifluoromethyl-phenyl)piperazinyl cấu trúc hợp chất GA6, khẳng định sản phẩm amide tạo thành Ngoài phổ NMR GA6 xuất tín hiệu đặc trưng cho amide hóa nhóm cacboxyl GA, tách thành hai tín hiệu H26; dịch chuyển phía trường cao H-26 H-27; dịch phía trường cao C-27 dịch trường thấp C-28 Căn vào liệu phổ NMR HRESIMS kết luận hợp chất GA6 1(4-trifluoromethylbenzenepiperazinyl)gambogamide Đây hợp chất lần tổng hợp 4.3.3.7 Hợp chất GA7: 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinyl-gambogamide 30 34 33 28 35 24 40 38 37 O 17 20 36 39 31 18 23 16 O 26 13 21 OH O 14 29 O 25 19 32 O 27 22 12 N N F 11 10 O F Hình 4.108 Cấu trúc hóa học hợp chất GA7 Phổ 1H C NMR hợp chất GA7 có tín hiệu đặc trưng acid 13 gambogic Ngồi ra, vùng trường thấp phổ NMR thấy xuất thêm tín hiệu proton thơm vịng benzen nhóm 1-(2,5- 141 difluorobenzyl)piperazinyl δH 7,14 (m; 1H; CH aromatic); 6,99 (m; 1H; CH thơm) 6,95 (m; 1H; CH thơm) Tín hiệu nhóm methylen thuộc nhóm 1-(2,5difluorobenzyl)piperazinyl xuất phổ NMR δH 3,80; 3,67 (2x1H; m; CH2 piperazine); 3,35-3,17 (6H; m; CH2 piperazine) Tín hiệu nhóm CH2 liên kết với N vịng thơm có dạng singlet xuất δH 3,51 (2H; s; CH2-N) Hình 4.109 Phổ 1H NMR hợp chất GA7 Hình 4.110 Phổ 13C NMR hợp chất GA7 Trên phổ 13 C NMR GA7, ngồi tín hiệu cacbon khung acid gambogic xuất tín hiệu sáu cacbon thơm δC 159,7; 156,3; 126,4; 117,1; 116,2; 115,0 tín hiệu bốn cacbon sp3 liên kết với nitrogen δC 46,1; 45,8; 40,9; 40,8 Ngoài phổ NMR GA7 xuất tín hiệu đặc trưng cho amide hóa nhóm cacboxyl GA, tách thành hai tín hiệu H-26; dịch chuyển phía trường cao H-26 H-27; dịch phía trường cao C-27 dịch trường thấp C-28 Các kiện chứng tỏ xuất nhóm 1-(2,5-difluorobenzyl) piperazinyl cấu trúc hợp chất GA7, khẳng định sản phẩm amide 142 tạo thành Kết phân tích phổ NMR hợp chất GA7 so sánh với kiện phổ GH1 GA6 cho thấy hợp chất GA7 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinylgambogamide Đây hợp chất lần tổng hợp 4.3.3.8 Hợp chất GA8: N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide 30 34 33 28 35 24 40 38 37 20 36 39 19 32 31 O 17 18 23 16 O 26 OH O 14 21 29 13 O 27 O 25 HN S 22 12 11 10 O Hình 4.111 Cấu trúc hóa học hợp chất GA8 Hình 4.112 Phổ 1H NMR hợp chất GA8 Tại vùng trường thấp phổ 1H NMR hợp chất GA8 ngồi tín hiệu proton đặc trưng acid gambogic, cịn xuất tín hiệu proton thơm vòng thiophen δH 7,06 (m; 1H; CH thiophene); 6,85 (m; 1H; CH thiophene); 6,75 (m; 1H; CH thiophene) Trên phổ 1H NMR xuất tín hiệu nhóm methylen liên kết với nitrogen δH 3,40 (2H; m; CH2-N) tín hiệu nhóm methylen δH 2,94 (2H; m; CH2-CH2-N) Ngồi ra, tín hiệu proton methylen H26 bị tách thành hai tín hiệu xuất δH 2,55 (1H; dd; 15,5; 8,0) 2,40 (1H; dd; 15,5; 8,5) Các liệu chứng tỏ xuất nhóm (2-thiophen-2-yl)ethyl cấu trúc hợp chất GA8, khẳng định sản phẩm amide tạo thành Dữ liệu phổ H NMR GA8 N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide Đây hợp chất lần tổng hợp 4.4 Kết thử nghiệm hoạt tính sinh học chất phân lập dẫn xuất tổng hợp 143 4.4.1 Hoạt tính chống oxygen hóa ABTS DPPH Các hợp chất GC7-GC17, GH1-GH8 thử nghiệm hoạt tính chống oxygen hóa theo hai phương pháp ABTS DPPH với chứng dương sử dụng acid ascorbic trolox Kết giá trị IC50 (nồng độ làm giảm 50% gốc tự ABTS.+ nồng độ trung hòa 50% gốc tự DPPH) trình bày bảng 4.27 Bảng 4.27 Giá trị IC50 hợp chất GC1-GC18 Hợp chất IC50 (µM) ABTS DPPH 621,32±56,61 20,39±1,92 GC7 GC8 GC9 GC10 GC11 GC12 GC13 GC14 74,45±8,89 167,11±14,83 70,98±3,55 692,08±38,34 GC15 64,56±4,51 269,21±13,04 IC50 (µM) ABTS DPPH - Hợp chất GH1 GH2 GH3 GH4 GH5 GH6 GH7 GH8 Acid ascorbic Trolox 82,38 ± 8,97 55,35 ± 5,22 105,72±12,91 384,80±23,12 22,05±1,64 24,25±0,72 GC16 639,74±38,46 GC17 Kết khảo sát hoạt tính chống oxygen hóa cho thấy hợp chất GC13- GC16 thể hoạt tính theo hai phương pháp ABTS DPPH; hợp chất GC11, GC12 GC17 thể hoạt tính theo phương pháp DPPH, chất cịn lại khơng thể hoạt tính chống oxygen hóa nồng độ nghiên cứu Trong số chất thể hoạt tính, hợp chất GC12 thể hoạt tính mạnh theo phương pháp DPPH với giá trị IC50 20,39 µM nhỏ giá trị IC50 chất chng dng trolox (IC50 24,25 àM) v cha bng ẵ giá trị IC50 acid ascorbic Theo phương pháp ABTS, hai hợp chất GC13 GC15 thể hoạt tính chống oxygen hóa mạnh với giá trị IC50 74,45 64,56 µM, nhỏ so với giá trị IC50 acid ascorbic 4.4.2 Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase Các hợp chất chứa hai nhóm prenyl geranyl GC12-GC17 thử nghiệm hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase với chất chứng dương acarbose Bảng 4.28 Giá trị IC50 ức chế enzym α-glucosidase hợp chất GC12-GC17 Hợp chất GC12 GC13 % ức chế nồng độ (µg/mL) 128 32 24 14 86 72 50 48 IC50 (µM) 17,23±0,32 144 GC14 GC15 GC16 GC17 Acarbose 85 13 80 12 77 11 35 10 35 15 26 4 33,53±0,93 149,47±2,8 257,32±4,80 Kết cho thấy hợp chất GC13-GC14 GC17 thể hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase mạnh với giá trị IC50 nhỏ nhiều so với chứng dương acarbose Hợp chất GC13 GC14 thể hoạt tính mạnh, IC50 6,7% 13,0% giá trị IC50 acarbose (IC50 257,32), hứa hẹn chất chống tiểu đường tiềm Hợp chất GC16 thể hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase mạnh với giá trị IC50 khoảng 60% giá trị IC50 acarbose Điểm chung hợp chất có hoạt tính có chứa 1-2 nhóm prenyl geranyl khơng bị oxygen hóa Các hợp chất chứa hai nhóm prenyl geranyl bị hydroxy hóa khơng thể hoạt tính Hợp chất GC13, chứa nhóm prenyl nhóm geranyl khơng bị oxygen hóa hợp chất khơng chứa nhóm methoxy C-7, thể hoạt tính mạnh Trong đó, hợp chất GC12 có cấu trúc hoàn toàn giống với hợp chất GC13, khác nhóm methoxy vị trí C-7 lại khơng thể hoạt tính Điều chứng tỏ nhóm hydroxy gắn với khung xanthone đóng vai trị quan trọng hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase 4.4.3 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro 4.4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư chất phân lập Các hợp chất GC1-GC18 phân lập từ G cowa GH1-GH8 phân lập từ G hanburyi thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư hai dòng tế bào ung thư dòng tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 dòng tế bào ung thư cổ tử cung HeLa theo phương pháp MTT Kết tính tốn giá trị IC50 hợp chất trình bày bảng 4.28 Bảng 4.29 Giá trị IC50 hợp chất GC1-GC18, GH1-GH8 Hợp chất GC1 GC2 GC3 GC4 GC5 GC6 GC7 GC8 IC50 (µM) Hợp chất HT-29 HeLa Các hợp chất từ G cowa 49,49 104,42 GC10 83,98 46,55 GC11 GC12 GC13 127,36 147,33 GC14 64,23 117,48 GC15 GC16 56,29 GC17 IC50 (µM) HT-29 HeLa 45,20 6,66 2,80 3,49 2,41 1,60 3,90 9,62 39,30 7,85 16,58 13,46 42,06 81,84 11,96 45,86 145 GC9 - GH1 GH2 GH3 GH4 0,79 5,76 15,54 4,57 Kết cho thấy GC18 Các hợp chất từ G hanburyi 0,99 4,48 3,58 GH5 10,99 4,01 47,38 GH6 17,52 4,32 6,88 GH7 2,89 10,43 GH8 0,95 0,21 1,46 Doxorubicin hợp chất phân lập từ nhựa G cowa thể hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào HT-29 cao so với dòng tế bào HeLa Các hợp chất GC11, GC13 GC16 thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh dòng tế bào HeLa với giá trị IC50 khoảng 7,85-13,46 µM Năm hợp chất GC12-GC16 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dịng tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 với giá trị IC50 1,60-3,90 µM, hợp chất GC15 thể hoạt tính mạnh với IC50 1,60 µM Điểm chung hợp chất chúng chứa 1-2 nhóm prenyl/geranyl khơng no, bị hydroxy hóa khơng bị hydroxy hóa Điều chứng tỏ nhóm prenyl/geranyl khơng no đóng vai trị quan trọng hoạt tính Một điểm thú vị xanthone khơng chứa nhóm methoxy C-7 (GC2-GC5) khơng thể hoạt tính gây độc tế bào hai dòng tế bào ung thư nghiên cứu, so với hoạt tính mạnh xanthone chứa nhóm methoxy có cấu trúc tương tự (GC14-GC17) Điều chứng tỏ nhóm 7-OCH3 đóng vai trị quan trọng hoạt tính hai dịng tế bào Các hợp chất GH1-GH8 thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh hai dòng tế bào HT-29 HeLa với giá trị IC50 nhỏ, từ 0,79-17,52 µM (trừ hợp chất GH6 có IC50 dịng tế bào HeLa 47,38 µM) Trong đó, hợp chất GH8 thể hoạt tính mạnh dòng tế bào ung thư HT-29 với giá trị IC50 0,95 µM; hợp chất GH4-GH5 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dịng tế bào HeLa với IC50 2,89 3,58 µM Đặc biệt acid gambogic (GH1) thể hoạt tính mạnh hai dòng tế bào HT-29 HeLa với giá trị IC50 0,795 0,99 µM Hoạt tính GH1 dịng tế bào HeLa chí cịn mạnh so với chất chứng dương doxorubicin (IC50 1,46 µM) 4.4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư dẫn xuất GA Acid gambogic (GH1) dẫn xuất GA1-GA9 thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư ba dịng tế bào ung thư người gan (Hep-G2), phổi (LU-1) 146 mô liên kết (RD) theo phương pháp SRB với chứng dương sử dụng ellipticine Giá trị IC50 dẫn xuất trình bày bảng 4.30 Kết cho thấy dẫn xuất GA1-GA5, GA8 có hoạt tính mạnh tương đương mạnh so với acid gambogic (GH1) chứng dương ellipticine ba dòng tế bào ung thư Hep-G2, LU-1 RD Trong đó, dịng tế bào RD, dẫn xuất GA1, GA4-GA5 có giá trị IC50 0,27-0,33 μM nhỏ từ 39-50% so với giá trị IC50 GH1; dịng tế bào Hep-G2, dẫn xuất GA5 có giá trị IC50 nhỏ so với IC50 GH1 38%; dẫn xuất cịn lại có IC50 nhỏ so với giá trị GH1 từ 15-22% Riêng hai dẫn xuất GA6, GA7 có chứa với vịng piperazine gắn với nhân benzen flo hóa lại có hoạt tính yếu GH1 ba dòng tế bào với giá trị IC50 lớn từ 4-7 lần Các dẫn xuất có hoạt tính tốt nghiên cứu tiếp tục để tìm chất chống ung thư tiềm Bảng 4.30 Giá trị IC50 hợp chất GA1-GA9 TT Ký hiệu mẫu 10 11 GA1 GA2 GA3 GA4 GA5 GA6 GA7 GA8 GH1 Ellipticine Giá trị IC50 (M) Hep-G2 LU-1 RD 0,52 0,59 0,55 0,54 0,43 4,08 4,71 1,13 1,24 1,10 1,10 1,03 4,83 - 0,27 0,50 0,42 0,33 0,30 2,17 3,40 0,52 0,69 0,97 1,29 1,34 1,26 0,45 0,54 0,77 Nhận xét: Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro hợp chất phân lập tổng hợp cho thấy acid gambogic (GH1) thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dòng tế bào ung thư nghiên cứu HT-29, HeLa, Hep-G2, RD LU-1 với giá trị IC50 0,79; 0,99; 0,69; 0,54 1,34 μM (bảng 4.254.27) Kết khảo sát thành phần hóa học nhựa thân cành G hanburyi cho thấy acid gambogic thành phần chính, chiếm hàm lượng lớn với khoảng 5% khối lượng nhựa [126] Những yếu tố giúp acid gambogic (GH1) ứng dụng chất chống ung thư tiềm 147 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính sinh học nhựa tai chua (G cowa) Kết nghiên cứu thành phần hóa học xác định cấu trúc 18 hợp chất, gồm 17 xanthone polyoxygen thế: cowaxanthone I-K (GC1-GC3), norcowanol A-B (GC4-GC5), garcinone F (GC6), fuscaxanthone A (GC7), 7-O- methylgarcinone E (GC8), cowagarcinone A (GC9), cowaxanthone (GC10), rubraxanthone (GC11), cowanin (GC12), norcowanin (GC13), cowanol (GC14), kaennacowanol A (GC15), garcinone D (GC16), fuscaxanthone I (GC17) 01 hợp chất tocotrienol: parvifoliol F (GC18) Trong đó, 06 hợp chất: cowaxanthone I-K, norcowanol A-B, garcinone F (GC1-GC6) xác định hợp chất mới, 03 hợp chất: garcinone D, fuscaxanthone I, parvifoliol F (GC16-GC18) xác định lần phân lập từ G cowa Kết thử nghiệm hoạt tính sinh học cho thấy hợp chất GC12, GC13 GC15 thể hoạt tính chống oxygen hóa mạnh, giá trị IC50 hợp chất GC12 theo phương pháp DPPH 20,39 µM nhỏ giá trị IC50 trolox (IC50 24,25 µM) chưa 1/2 lần giá trị IC50 acid ascorbic (IC50 55,35 µM) Các hợp chất GC12-GC16 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dòng tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 với giá trị IC50 1,6-3,90 µM Các hợp chất GC13-GC14 thể hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase mạnh với giá trị IC50 17,23-33,53 µM khoảng 1/10 giá trị IC50 chất chứng dương acarbose Đã nghiên cứu thành phần hóa học nhựa thân cành đằng hoàng (G hanburyi) Kết nghiên cứu thành phần hóa học xác định cấu trúc 08 xanthone lồng, gồm acid gambogic (GH1), acid isogambogic (GH2), acid morellic (GH3), acid isomorellic (GH4), isomorellin (GH5), desoxymorellin (GH6), isomoreollin B (GH7) acid 10α-butoxygambogic (GH8) Kết thử nghiệm hoạt tính sinh học cho thấy hợp chất GH8 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dòng tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 với giá trị IC50 0,95 µM Đặc biệt acid gambogic (GH1) thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dòng tế bào nghiên cứu gồm ung thư đại trực tràng (HT-29), cổ tử cung (HeLa), gan (Hep-G2), mô liên kết (RD) phổi (LU-1) với giá trị IC50 nhỏ, từ 0,35-1,34 μM 148 Đã khảo sát số tính chất động học phân tử GA phân lập từ nhựa đằng hoàng (G hanburyi) phương pháp thực nghiệm DSC BDS kết hợp với phương trình phần mềm lý thuyết VFT, ECNLE Kết thu nhiệt độ chuyển gương GA Tg = 338 K với tốc độ gia nhiệt 10 K/phút, thời gian ổn định động học 2,31.109 ngày độ giòn vật liệu mp = 103 Điều cho thấy GA đáp ứng tiêu chuẩn hoạt chất có tiềm ứng dụng thực tế, làm sở để nghiên cứu chuyển hóa acid gambogic Kết chuyển hóa acid gambogic thu 08 dẫn xuất, có 02 dẫn xuất ester methyl gambogate (GA1), ethyl gambogate (GA2) 06 dẫn xuất amide N,N-diallylgambogamide (GA3), N-piperidinylgambogamide (GA4), N-morpholinegambogamide (GA5), 1(4-trifluoromethylbenzene-piperazinyl)gambogamide difluorobenzyl)piperazinylgambogamide (GA7) (GA6), 1-(2,5- N-(2-thiophen-2- yl)ethylgambogamide (GA8) Trong 05 dẫn xuất N,N-diallylgambogamide (GA3), N-morpholinegambogamide (GA5), 1(4-trifluoromethylbenzene- piperazinyl)gambogamide (GA6), 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinylgambogamide (GA7) N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide (GA8) hợp chất Kết thử nghiệm hoạt tính sinh học cho thấy dẫn xuất GA1-GA8 thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh ba dòng tế bào ung thư gan (HepG2), phổi (LU-1) mơ liên kết (RD) Trong dẫn xuất GA1-GA5, GA8 có hoạt tính mạnh so với acid gambogic ba dòng tế bào ung thư nghiên cứu với giá trị IC50 nhỏ từ 15-50% so với IC50 acid gambogic Kiến nghị Từ kết nghiên cứu hóa học hoạt tính sinh học hai lồi thực vật tai chua (G cowa) đằng hoàng (G hanburyi) thấy hai lồi thực vật có nhiều tiềm việc phát hợp chất hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng, đặc biệt hoạt tính gây độc tế bào ung thư Vì vậy, cần tiếp tục nghiên cứu hai loài thực vật nhằm phát hợp chất có cấu trúc độc đáo hoạt tính sinh học tiềm Acid gambogic phân lập từ đằng hồng thể nhiều hoạt tính sinh học quan trọng, đặc biệt hoạt tính gây độc tế bào nhiều dịng tế bào ung thư Vì cần tiếp tục nghiên cứu chuyển hóa acid gambogic nhằm thu dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao hơn, độc tính thấp chất đầu; đồng thời tiến hành thử nghiệm hoạt tính sinh học sâu để hiểu chế tác dụng GA dẫn xuất nhằm ứng dụng sản phẩm hỗ trợ điều trị bệnh 149 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN  Đã nghiên cứu thành phần hóa học nhựa tai chua (G cowa) thu Quỳ Châu, Nghệ An, Việt Nam Kết phân lập xác định cấu trúc 18 hợp chất, đó, 06 hợp chất cowaxanthone I-K (GC1-GC3), norcowanol A-B (GC4GC5), garcinone F (GC6) xác định hợp chất mới, 03 hợp chất garcinone D (GC16), fuscaxanthone I (GC17) 01 hợp chất tocotrienol: parvifoliol F (GC18) xác định lần phân lập từ G cowa  Đã nghiên cứu thành phần hóa học nhựa thân cành đằng hoàng (G hanburyi) thu Phú Quốc, Kiên Giang Kết phân lập xác định cấu trúc 08 xanthone lồng  Đã nghiên cứu tính chất động học nhiệt động học acid gambogic phương pháp thực nghiệm DSC BDS kết hợp với phương trình phần mềm lý thuyết VFT, ECNLE Kết thu nhiệt độ chuyển gương GA Tg = 338 K với tốc độ gia nhiệt 10 K/phút, thời gian ổn định động học 2,31.109 ngày độ giòn vật liệu mp = 103  Đã nghiên cứu chuyển hóa acid gambogic phân lập từ nhựa đằng hoàng (G hanburyi) Kết tổng hợp 08 dẫn xuất, N,N-diallylgambogamide (GA3), N-morpholinegambogamide (GA5), 1(4-trifluoromethylbenzenepiperazinyl)gambogamide (GA6), 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinylgambogamide (GA7) N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide (GA8) dẫn xuất  Đã khảo sát hoạt tính chống oxygen hóa hợp chất GC7-GC17 GH1GH8 theo hai phương pháp ABTS DPPH Kết cho thấy hợp chất GC12, GC13 GC15 thể hoạt tính chống oxygen hóa mạnh  Đã khảo sát hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase hợp chất GC12-GC17 Kết cho thấy hợp chất GC13-GC14 thể hoạt tính mạnh với giá trị IC50 17,23-33,53 µM khoảng 1/10 giá trị IC50 chất chứng dương acarbose  Đã khảo sát hoạt tính gây độc tế bào hợp chất phân lập chuyển hóa số dòng tế bào ung thư người, kết cho thấy: - Acid gambogic (GH1) thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dịng tế bào nghiên cứu gồm ung thư đại trực tràng HT-29, cổ tử cung HeLa, gan HepG2, mô liên kết RD phổi LU-1 với giá trị IC50 nhỏ, từ 0,35-1,34 μM - Các hợp chất GC12-GC16 GH8 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh dòng tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 với giá trị IC50 0,95-3,90 µM - Các dẫn xuất GA1-GA8 thể hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh ba dòng tế bào ung thư gan (Hep-G2), phổi (LU-1) mô liên kết (RD) 150 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Anh D Phan, Tran Thi Thu Thuy, Nguyen Thi Kim An, Justyna KnapikKowalczuk, Marian Paluch, Katsunori Wakabayashi - Molecular relaxations in supercooled liquid and glassy states of amorphous gambogic acid: dielectric spectroscopy, calorimetry and theoretical approach AIP Advances 2020, 10, 025128 DOI: 10.1063/1.5139101 (SCIE, Q2) Thi Kim An Nguyen, Gyu Won Huh, Dai Quang Ngo, Quoc Long Pham, Jae Wook Lee and Thi Thu Thuy Tran - Antiproliferative xanthones from the latex of Garcinia cowa Roxb Phytochemistry, 2020, submitted (SCIE, Q1) Nguyen Thi Kim An, Ngo Dai Quang, Pham Quoc Long, Tran Thi Thu Thuy - Cytotoxic xanthoneoids from the sterm bark of G hanburyi collected in Vietnam, Vietnam Journal of Science and Technology, 2020, 58(2), 133-142 DOI: 10.15625/2525-2518/58/2/14367 (ACI) Nguyen Thi Kim An, Ngo Dai Quang, Pham Quoc Long, Tran Thi Thu Thuy Polyprenylated caged xanthones from the resin of G hanburyi growing in Vietnam, Journal of Chemistry, 2019, 57(4e3,4), 306-274 (ESCI) Nguyễn Thị Kim An, Đinh Thị Hà, Trần Thị Thu Thủy - Phân lập hai xanthone tetraoxygen từ dịch chiết điclometan nhựa Garcinia cowa khảo sát hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro chúng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2019, 52, 97-100 Nguyen Thi Kim An, Dinh Thi Ha, Pham Quoc Long, Tran Thi Thu Thuy Tetraoxygenated xanthones from the latex of Garcinia cowa growing in Viet Nam, Vietnam Journal of Science and Technology, 2018, 56(5): p, 560-566 DOI: 10.15625/2525-2518/56/5/11826 (ACI) Nguyen Thi Kim An, Ngo Dai Quang, Pham Quoc Long, Tran Thi Thu Thuy – Cytotoxic compounds from the latex of Garcinia cowa, Vietnam Journal of Science and Technology, 2020, thảo gửi tạp chí (ACI) Đinh Thị Hà, Nguyễn Thị Kim An, Trần Thị Hồng Hà, Phạm Quốc Long, Trần Thị Thu Thủy - Bán tổng hợp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất acid gambogic Tạp chí Hóa học, 2017, 55(5E34), 137-142 (ESCI) Bằng độc quyền sáng chế: Phân lập acid gambogic từ nhựa Garcinia hanburyi quy trình tổng hợp dẫn xuất amide có hoạt tính gây độc tế bào acid gambogic - Trần Thị Thu Thủy, Phạm Quốc Long, Đinh Thị Hà, Nguyễn Thị Kim An, Lê Tất Thành, Phạm Minh Quân Chấp nhận đơn 151 PHỤ LỤC 1 ... trung nghiên cứu hai loài Garcinia cowa Garcinia hanburyi Do đó, luận án: ? ?Nghiên cứu hóa học hoạt tính sinh học hai lồi tai chua (Garcinia cowa Roxb ex Choisy) đằng hoàng (Garcinia hanburyi Hook... DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ KIM AN NGHIÊN CỨU HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI TAI CHUA (GARCINIA. .. sinh học giá trị hoạt tính ức chế tế bào ung thư, hoạt tính chống oxygen hóa, hoạt tính kháng khuẩn, Tại Việt Nam, hai thuộc chi Garcinia tai chua (Garcinia cowa Robx ex Choisy) đằng hoàng (Garcinia