Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phân lập một số hợp chất hóa học từ thân rễ loài thực vật tri mẫu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THÚY QUỲNH NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP MỘT SỐ HỢP CHẤT HĨA HỌC TỪ THÂN RỄ LỒI THỰC VẬT TRI MẪU (Anemarrhena asphodeloides Bunge) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thái Nguyên - Năm 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THÚY QUỲNH NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP MỘT SỐ HỢP CHẤT HÓA HỌC TỪ THÂN RỄ LOÀI THỰC VẬT TRI MẪU (Anemarrhena asphodeloides Bunge) Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60 44 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS PHẠM VĂN KHANG Thái Nguyên - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Học viên Nguyễn Thúy Quỳnh NHẬN XÉT CỦA NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN KHOA CHUN MƠN HƢỚNG DẪN i LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Phạm Văn Khang - người thầy hướng dẫn tận tình cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Kho H học, học viên cao học K23 em sinh viên phịng thí nghiệm Hóa hữu tạo môi trường nghiên cứu khoa học thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành kế hoạch nghiên cứu Đ c iệt xin chân th nh cảm ơn học vi n Đ o M i Phương (K24), Roãn Th hinh K48 Đinh Th Ho i K49 h trợ v giúp đỡ tr nh thực đ t i Tôi xin chân th nh cảm ơn B n giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa Hóa, Phịng Đ o tạo (bộ phận S u đại học) trường Đại học Sư phạm Thái Nguy n tạo u kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn n y Thái Nguyên, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Thúy Quỳnh ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời c m đo n i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng iv Danh mục hình v Danh mục từ viết tắt vi MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đ tài Mục tiêu củ đ tài Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghi n cứu Dự kiến kết đ tài Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Khái quát v thực vật họ Thùa (Agavaceae) 1.2 Tổng quan v loài Tri mẫu (Anemarrhena asphodeloides Bunge) 1.2.1 Tên khoa học 1.2.2 Đ c điểm thực vật 1.2.3 Phân bố tự nhiên 1.2.4 Công dụng loài Tri mẫu 1.3 T nh h nh nghi n cứu th nh phần h học o i Tri mẫu 1.3.1 ác hợp ch t g ycoside 1.3.2 Các hợp ch t aglycon 22 1.3.3 Các hợp ch t phenolic 25 1.4 Tình hình nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi Tri Mẫu 27 1.4.1 Hoạt tính sinh học saponin 27 1.4.2 Hoạt tính sinh học aglycon 29 Chƣơng THỰC NGHIỆM 33 2.1 Đối tượng nghiên cứu 33 2.2 Hóa ch t thiết b 33 2.2.1 Hóa ch t 33 iii 2.2.2 Thiết b 33 2.3 Phương pháp xử lý mẫu thực vật, chiết tách v xác đ nh c u trúc ch t phân lập 34 2.3.1 Xử lý mẫu thực vật 34 2.3.2 Chiết tách ch t 34 2.3.3 Xác đ nh c u trúc ch t 34 2.4 Phương pháp xác đ nh khả ức chế tế o ung thư 34 2.4.1 Mẫu thử 34 2.4.2 Vật liệu v phương pháp nghi n cứu 34 2.5 Thực nghiệm 36 2.5.1 Quá trình phân lập ch t từ phần rễ loài Tri mẫu 36 2.5.2 Một số đ c điểm vật củ ch t phân lập 39 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết phân lập hợp ch t 40 3.2 Kết xác đ nh c u trúc hợp ch t 40 3.2.1 Hợp ch t 40 3.2.2 Hợp ch t 44 3.2.3 Hợp ch t AA3 50 3.3 Kết nghiên cứu hoạt tính độc tế bào dòng tế cung v A549 tế o ung thư HeLa (cổ tử o ung thư g n 57 KẾT LUẬN 59 KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 BÀI BÁO ĐƢỢC ĐĂNG TRONG THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 65 PHỤ LỤC iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Sự tương qu n HC ch t AA2 49 Bảng 3.2: Sự tương qu n HC ch t AA3 55 Bảng 3.3: Tác động gây độc tế o ung thư mẫu nghiên cứu 57 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các phận Tri mẫu Hình 1.2: Rễ Tri mẫu Hình 1.3: Cây Tri mẫu Hình 3.1 Phổ 1H-NMR ch t AA1 .41 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR ch t AA1 .42 Hình 3.3 Phổ DEPT-135 ch t AA1 42 Hình 3.4 Phổ HSQC ch t AA1 43 Hình 3.5 Sự tương qu n HC ch t AA1 (HMBC) 43 Hình 3.6 Cơng thức c u tạo AA1 .44 Hình 3.7 Phổ hối ượng củ AA1 44 Hình 3.8 Phổ 1H-NMR ch t AA2 .45 Hình 3.9 Phổ 13C-NMR ch t AA2 .46 Hình 3.10 Phổ DEPT-135 ch t AA2 47 Hình 3.11 Phổ HSQC ch t AA2 48 Hình 3.12 Sự tương qu n HC ch t AA2 (HMBC) 49 Hình 3.13 Phổ hối ượng củ AA2 50 Hình 3.14 Cơng thức c u tạo AA2 .50 Hình 3.15 Phổ 1H-NMR ch t AA3 51 Hình 3.16 Phổ 13C-NMR ch t AA3 52 Hình 3.17 Phổ DEPT-135 ch t AA3 53 Hình 3.18 Phổ HSQC ch t AA3 54 Hình 3.19 Sự tương qu n HC ch t AA3 (HMBC) 55 Hình 3.20 Phổ hối ượng củ AA3 56 Hình 3.21 Cơng thức c u tạo AA3 .56 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu STT Từ nguyên gốc từ viết tắt 1 13 TOF-MS Time-of-Flight Mass spectroscopy HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence Spectroscopy HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer CHCl3 Cloroform CH2Cl2 Diclometan CCl4 Cacbon tetraclorua 10 EA Etyl Axetat H-NMR C-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy vi MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Thế giới thực vật r t phong phú v đ dạng, cung c p cho người nguồn tài nguyên vô quý giá v nhi u ĩnh vực đ c biệt ứng dụng Y–Sinh học Theo tổ chức y tế giới khoảng 80% dân số giới sử dụng nguồn dược liệu để tr bệnh v chăm s c sức khỏe Xu hướng nghiên cứu tìm kiếm hợp ch t thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao từ lồi thực vật m dược phẩm chữa bệnh ngày c ng thu hút quan tâm nhà khoa học Từ thực tế nhận th y hợp ch t thi n nhi n thường có hoạt tính mạnh độ ổn đ nh c o v c độc tính th p so với hợp ch t nguồn gốc tổng hợp Hóa học hợp ch t thiên nhiên, phận chuyên ngành Hóa hữu đ ng c xu hướng phát triển mạnh mẽ Bởi vì, theo cơng trình nghiên cứu giới Việt Nam nhi u hợp ch t thi n nhi n c dược tính chữa bệnh r t lớn hoạt tính kháng khuẩn háng oxi h háng ung thư… hẳng hạn hợp ch t P c it xe T xo c Thông đỏ dùng làm thuốc hóa tr chữa bệnh ung thư ho c hợp ch t aglycon có lồi Tri mẫu có khả ảo vệ tế nâng cao khả trí nhớ ức chế tế o não để o ung thư Do vậy, việc nghiên cứu ch t mang hoạt tính sinh học cao có lồi cây, cỏ có tác dụng thiết thực đời sống hàng ngày v n đ quan tâm toàn xã hội Tri mẫu loài thực vật thuộc họ Thù g v ce e sử dụng từ âu để chữa số bệnh như: vi m nhiễm, th p khớp, bệnh thần kinh Gần nhi u nghiên cứu chứng minh d ch chiết cao hợp ch t hóa học phân lập từ lồi thực vật có khả ức chế nhi u dòng tế tế o ung thư v ảo vệ o não tác động gây tổn thương glutamat, hyperglycemia, beta- amyloid nhằm đ nh hướng chữa bệnh Alzheimer Parkinson Ở Việt Nam, Tri mẫu thường dùng thuốc tr đ u hớp đ u d y v vi m đại tr ng Nhưng đến có cơng trình nghiên cứu v thành phần hóa học hoạt tính sinh học lồi thực vật này, nghiên cứu tương đối đơn giản v chư c tính hệ thống cao, đồng thời dựa kết nhóm nghiên cứu v lồi thực vật chúng tơi nhận th y Tri mẫu có thành phần hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Đ Huy Bích cộng (2004), "Cây thuốc v động vật làm thuốc Việt Nam", Tập II, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội Đ T t Lợi (2007), Những thuốc v thuốc Việt Nam, chủ biên, In Lần Thứ 14.-Hà Nội: Y Học, 2006 Scudiero Dominic A et al (1988), "Evaluation of a soluble tetrazolium/formazan assay for cell growth and drug sensitivity in culture using human and other tumor cell lines", Cancer research 48(17), pp 4827-4833 Monks Anne et al (1991), "Feasibility of a high-flux anticancer drug screen using a diverse panel of cultured human tumor cell lines", Journal of the National Cancer Institute 83(11), pp 757-766 Ma Baiping et al (1997), "New spirostanol glycosides from Anemarrhena asphodeloides", Planta medica 63(04), pp 376-379 Alley Michael C et al (1988), "Feasibility of drug screening with panels of human tumor cell lines using a microculture tetrazolium assay", Cancer research 48(3), pp 589-601 Wiart Christophe (2012), Medicinal plants of China, Korea, and Japan: ioresources for tomorrow’s drugs nd cosmetics R Press JX Dong and GY Han (1991), "Studies on the active constituents of Anemarrhena asphodeloides Bunge", Yao xue xue bao= Acta pharmaceutica Sinica 27(1), pp 26-32 Shoemaker Robert H et al (2002), "Application of high-throughput, moleculartargeted screening to anticancer drug discovery", Current topics in medicinal chemistry 2(3), pp 229-246 10 Hu Haiyan et al (2010), "Role of CREB in the regulatory action of sarsasapogenin on muscarinic M1 receptor density during cell aging", FEBS letters 584(8), pp 1549-1552 11 Z ng GM Hong Yongfu Sun LN H n GY JiGZ 1999 " “Iso tion nd identifaction of steroidal saponins from Anemarrhena asphideloides Bunge”" Acta Phar pp 518-521 60 12 Kim Ji-Yeon et al (2009), "Anti-inflammatory effect of anemarsaponin B isolated from the rhizomes of Anemarrhena asphodeloides in LPS-induced RAW 264.7 macrophages is mediated by negative regulation of the nuclear factor-κB nd p38 pathways", Food and chemical toxicology 47(7), pp 1610-1617 13 Yuan Jian-Chao et al (2014), "New steroidal glycosides from the rhizome of Anemarrhena asphodeloides", Journal of Asian natural products research 16(9), pp 901-909 14 Wang Jin-ning et al (2011), "The effects of sarsasapogenin on dendritic development in cultured cortical neurons and the mechanisms of signal transduction", Chin Pharmacol Bull 11, pp 1565-1569 15 Youn Ui Joung et al (2009), "Articles: Minor Phenolic Constituents of the Anemarrhenae Rhizoma", Natural Product Sciences 15(4), tr 203-207 16 Toshio Kawasaki and Tatsuo Yamauchi (1963), "Saponins of Timo ( Anemarrhenae Rhizoma) II Structure of Timosaponin A-III", Chemical and Pharmaceutical Bulletin 11(10), pp 1221-1224 17 Pham Van Khang, Dao Mai Phuong and Lei Ma (2017), "New steroids from Anemarrhena asphodeloides rhizome nd their α-glucosidase inhibitory activity", Journal of Asian natural products research 19(5), pp 468-473 18 Lai-King Sy et al (2008), "Timosaponin A-III induces autophagy preceding mitochondria-mediated apoptosis in HeLa cancer cells", Cancer research 68(24), pp 10229-10237 19 Kang LP et al (2006), "Two new furostanol saponins from the rhizomes of Anemarrhena asphodeloides", Yao xue xue bao Acta pharmaceutica Sinica 41(6), pp 527-532 20 Cheng Lu et al timos ponins s nove 2016 "Identific tion of “s rs s pogenin- g yconed” β-lowering modulators of amyloid precursor protein processing", Chemical Science 7(5), pp 3206-3214 21 Qin Luping et al (2008), "Antiosteoporotic chemical constituents from Er-Xian Decoction, a traditional Chinese herbal formula", Journal of ethnopharmacology 118(2), pp 271-279 61 22 Yang M et al (2007), "Effects of sarsasapogenin on the endocrine hormones and anti-oxidation activities in ovaricetomized rats Chin Tradit Herb", Drugs 38, pp 245-247 23 Xu X Meng Z 1998 " “Three New furist no S ponin from Anemarrhena asphodeliodes Bunge”" J of Sheny ng ph r Uni pp 130-131 24 Liu Mengshun et al (2014), "Folding fan mode counter-current chromatography offers fast blind screening for drug discovery Case study: finding antienterovirus 71 agents from Anemarrhena asphodeloides", Journal of Chromatography A 1368, pp 116-124 25 Nakashima Noboru et al (1993), "Isolation of pseudoprototimosaponin AIII from rhizomes of Anemarrhena asphodeloides and its hypoglycemic activity in streptozotocin-induced diabetic mice", Journal of Natural Products 56(3), pp 345-350 26 Hughes James P et al (2011), "Principles of early drug discovery", British journal of pharmacology 162(6), pp 1239-1249 27 Hui Pan, Pham Van Khang et al (2017), "Synthesis and SAR study of novel sarsasapogenin derivatives as potent neuroprotective agents and NO production inhibitors", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 27(3), pp 662-665 28 Yingming Pan et al (2004), "Antioxidant activities of several Chinese medicine herbs", Food chemistry 88(3), pp 347-350 29 Trouillas Patrick et al (2005), "Structure–function relationship for saponin effects on cell cycle arrest and apoptosis in the human 1547 osteosarcoma cells: a molecular modelling approach of natural molecules structurally close to diosgenin", Bioorganic & medicinal chemistry 13(4), pp 1141-1149 30 Li L Z Peng Y Li L Li X Liu Q B Song S J 2012 "“Iso tion derivatives synthesis and activities of sarsasapogenin from rhizomes of Anemarrhena asphodeloides”" pp 927-932 31 Liu Qing-Bo et al (2013), "Steroidal saponins from Anemarrhena asphodeloides", Journal of Asian natural products research 15(8), pp 891-898 62 32 Tsukamoto Sachiko et al (2005), "7-Hydroxy-3-(4-hydroxybenzyl) chroman and broussonin B: Neurotrophic compounds, isolated from Anemarrhena asphodeloides Bunge, function as proteasome inhibitors", Biological and Pharmaceutical Bulletin 28(9), pp 1798-1800 33 SAITO Setsuo, Satoshi NAGASE and Koki Ichinose (1994), "New steroidal saponins from the rhizomes of Anemarrhena asphodeloides Bunge (Liliaceae)", Chemical and Pharmaceutical Bulletin 42(11), pp 2342-2345 34 Shen Shuying et al (2013), "Sarsasapogenin induces apoptosis via the reactive oxygen species-mediated mitochondrial pathway and ER stress pathway in HeLa cells", Biochemical and biophysical research communications 441(2), pp 519-524 35 Bao Wenna et al (2007), "The apoptotic effect of sarsasapogenin from Anemarrhena asphodeloides on HepG2 human hepatoma cells", Cell biology international 31(9), pp 887-892 36 Liu Y et al (1999), "Determination of sarsasapogenin in Anemarrhena asphodeloides Bunge by GC", Zhongguo Zhong yao za zhi Zhongguo zhongyao zazhi China journal of Chinese materia medica 24(9), pp 554-5, 575 37 Hu Yaer et al (2005), "A new approach to the pharmacological regulation of memory: Sarsasapogenin improves memory by elevating the low muscarinic acetylcholine receptor density in brains of memory-deficit rat models", Brain research 1060(1), pp 26-39 38 Wu Ying-Liang et al (2006), "Antidepressant-like effects of sarsasapogenin from Anemarrhena asphodeloides Bunge (Liliaceae)", Biological and Pharmaceutical Bulletin 29(11), pp 2304-2306 39 Peng Ying et al (2007), "Two new saponins from Anemarrhena asphodeloides Bunge", Chinese Chemical Letters 18(2), pp 171-174 40 Yoshio Takeda et al (2001), "Growth inhibition and apoptosis of gastric cancer cell lines by Anemarrhena asphodeloides Bunge", Journal of gastroenterology 36(2), pp 79-90 41 ZHANG Yu-jing et al (2008), "A new furostanol saponin from Anemarrhena asphodeloides Bunge.[J]", Journal of Shenyang Pharmaceutical University 4, pp 009 63 42 Ni Yuan et al (2008), "Mitochondrial ROS burst as an early sign in sarsasapogenin-induced apoptosis in HepG2 cells", Cell biology international 32(3), pp 337-343 43 Sui H J Yue L H Qu W H Yu S X Liu Z Jin Y 2012 "“Protective effects of sarsasapogenin on glutamic acid-induced neurotoxicity in the cultured cortic neurons in r ts nd the mech nisms”" Zhongy o Y o i Yu Linchu ng 28, pp 31-36 44 Meng Z, S Xu and L Meng (1998), "Timosaponins E1 and E2", Yao xue xue bao Acta pharmaceutica Sinica 33(9), pp 693-696 64 BÀI BÁO ĐƢỢC ĐĂNG TRONG THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Nguyễn Thúy Quỳnh, Phạm Văn Kh ng “Th nh phần hóa học lồi giảo cổ lam Thái Nguyên hoạt tính sinh học củ chúng” Tạp chí khoa học & Cơng nghệ Đại học Thái Ngun, tập 155, số 10, 2016 65 PHỤ LỤC H nh S1: Phổ giãn 1H-NMR củ AA1 H nh S2: Phổ giãn 13 -NMR củ AA1 H nh S3: Phổ giãn DEPT-135 củ AA1 H nh S4: Phổ giãn DEPT-135 củ AA1 H nh S5: Phổ giãn HSQ củ AA1 H nh S6: Phổ giãn HMB củ AA1 H nh S7: Phổ giãn 1H-NMR củ AA2 H nh S8: Phổ giãn 13 -NMR củ AA2 H nh S9: Phổ giãn DEPT-135 củ AA2 H nh S10: Phổ giãn HSQ củ AA2 H nh S11: Phổ giãn 1H-NMR củ AA3 H nh S12: Phổ giãn 13 -NMR củ AA3 H nh S13: Phổ giãn 13 -NMR củ AA3 H nh S14: Phổ giãn DEPT-135 củ AA3 H nh S15: Phổ giãn HSQ củ AA3 H nh S16: Phổ giãn HMB củ AA3 ... sinh học loài thực vật n y để m sở cho việc sử dụng làm thuốc chữa bệnh r t cần thiết c nghĩ khoa học thực tiễn D đ đ xu t đ tài: ? ?Nghiên cứu phân lập số hợp chất hóa học từ thân rễ loài thực vật. .. [4], [6],[ 9],[26] 2.5 Thực nghiệm 2.5.1 Quá trình phân lập chất từ phần rễ loài Tri mẫu 2.5.1.1 Chiết xuất cao etanol từ thân rễ lồi Tri mẫu 10 kg mẫu khơ từ thân rễ loài tri mẫu sau l y v đem ch...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THÚY QUỲNH NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP MỘT SỐ HỢP CHẤT HĨA HỌC TỪ THÂN RỄ LỒI THỰC VẬT TRI MẪU (Anemarrhena asphodeloides Bunge) Chuyên ngành: Hóa hữu