Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất flavonoit từ lá cây sắn dây (pueraria lobata (willd ) ohwi) ở việt nam luận văn thạc sỹ hóa học

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng §¹i häc vinh TRẦN ANH SƠN PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT FLAVONOIT TỪ LÁ CÂY SẮN DÂY (PUERARIA LOBATA (WILLD.) OHWI) Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Vinh – 2011 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng §¹i häc vinh PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT FLAVONOIT TỪ LÁ CÂY SẮN DÂY (PUERARIA LOBATA (WILLD.) OHWI) Ở VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: HOÁ HỮU CƠ Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN ĐÌNH THẮNG Học viên cao học: TRẦN ANH SƠN Vinh – 2011 LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ- Trường Đại học Vinh, Viện hoá học - Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS.Trần Đình Thắng - Khoa Hoá học - Trường Đại học Vinh đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn cũng như đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình làm luận văn. Bên cạnh đó tôi cũng nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy cô giáo: - PGS. TS. Hoàng Văn Lựu đã nghiên cứu và đóng góp ý kiến giúp tôi hoàn thành luận văn. - PGS. TS. Lê Văn Hạc đã nghiên cứu và đóng góp ý kiến giúp tôi hoàn thành luận văn. Cũng nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Hoá, Khoa sau đại học – Trường Đại học Vinh, anh chị em khóa Cao học 17 và lớp Cao học 17 Hữu cơ cùng người thân và bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Vinh, tháng 10 năm 2011 Trần Anh Sơn MỤC LỤC 1.1. Chi Sắn dây (Pueraria DC) 5 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố 5 1.1.2. Một số loài chính của chi sắn dây 7 1.1.2.1. Pueraria phaseoloits 7 1.1.2.2. Pueraria thomsonii .7 1.1.2.3. Pueraria thunbergiana 8 1.1.2.4. Pueraria tuberosa .8 1.1.2.5. Pueraria mirifica 9 1.1.3. Thành phần hóa học .9 1.1.3.1. Các hợp chất poliphenol và poliphenol glicosit .9 1.1.3.2. Các hợp chất triterpenoit .13 1.2. Cây nghiên cứu .15 2.2.1. Hoá chất 32 2.2.2. Các phương pháp sắc ký 32 2.2.3. Dụng cụ và thiết bị .32 2.2.4. Phân lập các hợp chất .33 DANH MỤC CÁC BẢNG 1.1. Chi Sắn dây (Pueraria DC) 5 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố 5 1.1.2. Một số loài chính của chi sắn dây 7 1.1.2.1. Pueraria phaseoloits 7 1.1.2.2. Pueraria thomsonii .7 1.1.2.3. Pueraria thunbergiana 8 1.1.2.4. Pueraria tuberosa .8 1.1.2.5. Pueraria mirifica 9 1.1.3. Thành phần hóa học .9 1.1.3.1. Các hợp chất poliphenol và poliphenol glicosit .9 1.1.3.2. Các hợp chất triterpenoit .13 1.2. Cây nghiên cứu .15 2.2.1. Hoá chất 32 2.2.2. Các phương pháp sắc ký 32 2.2.3. Dụng cụ và thiết bị .32 2.2.4. Phân lập các hợp chất .33 DANH MỤC SƠ ĐỒ 1.1. Chi Sắn dây (Pueraria DC) 5 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố 5 1.1.2. Một số loài chính của chi sắn dây 7 1.1.2.1. Pueraria phaseoloits 7 1.1.2.2. Pueraria thomsonii .7 1.1.2.3. Pueraria thunbergiana 8 1.1.2.4. Pueraria tuberosa .8 1.1.2.5. Pueraria mirifica 9 1.1.3. Thành phần hóa học .9 1.1.3.1. Các hợp chất poliphenol và poliphenol glicosit .9 1.1.3.2. Các hợp chất triterpenoit .13 1.2. Cây nghiên cứu .15 2.2.1. Hoá chất 32 2.2.2. Các phương pháp sắc ký 32 2.2.3. Dụng cụ và thiết bị .32 2.2.4. Phân lập các hợp chất .33 DANH MỤC HÌNH ẢNH 1.1. Chi Sắn dây (Pueraria DC) 5 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố 5 1.1.2. Một số loài chính của chi sắn dây 7 1.1.2.1. Pueraria phaseoloits 7 1.1.2.2. Pueraria thomsonii .7 1.1.2.3. Pueraria thunbergiana 8 1.1.2.4. Pueraria tuberosa .8 1.1.2.5. Pueraria mirifica 9 1.1.3. Thành phần hóa học .9 1.1.3.1. Các hợp chất poliphenol và poliphenol glicosit .9 1.1.3.2. Các hợp chất triterpenoit .13 1.2. Cây nghiên cứu .15 2.2.1. Hoá chất 32 2.2.2. Các phương pháp sắc ký 32 2.2.3. Dụng cụ và thiết bị .32 2.2.4. Phân lập các hợp chất .33 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CC: Column Chromatography (Sắc kí cột) FC: Flash Chromatography (Sắc ký cột nhanh) TLC: Thin Layer Chromatography (Sắc kí lớp mỏng) IR: Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) MS: Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng) EI-MS: Electron Impact-Mass Spectroscopy (Phổ khối va chạm electron) ESI-MS: Electron Spray Impact-Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phun mù electron) 1 H-NMR: Proton Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) 13 C-NMR: Carbon Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon-13) DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer. HSQC: Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC: Heteronuclear Multiple Bond Correlation COSY: Correlation Spectroscopy s: singlet br s: singlet tù t: triplet d: dublet dd: dublet của duplet dt: dublet của triplet m: multiplet TMS: Tetrametylsilan DMSO: DiMetylSulfoxit Đ.n.c.: Điểm nóng chảy. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bạn hay thù? (Friend or Foe?), một câu hỏi đã và đang được đặt ra với rất nhiều quốc gia đối với nhiều loài sinh vật trong đó có sắn dây, một loài thực vật đang từng ngày từng giờ lấn chiếm đất đai trồng trọt của nông dân, kể từ khi nó được du nhập vào các nước này từ châu Á. Ban đầu, sắn dây (Pueraria lobata) được xem như một loại cây kinh tế và được khuyến khích trồng. Các nhà nông nghiệp đã báo cáo về những lợi ích của loài cây này đối với nền nông nghiệp và lâm nghiệp như là một loại cây cải tạo đất (nó thuộc họ Đậu với nốt sần cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm rất đặc trưng), chống xói mòn, nguồn bột (củ chứa nhiều tinh bột), nguồn dinh dưỡng của vật nuôi (lá và thân ăn được và chứa thành phần dinh dưỡng đa dạng) và là nguồn thảo dược (củ sắn dây làm thuốc). Vậy nhưng hiện tại nông dân, quân đội và chính phủ các nước đó đều coi sắn dây là loài xâm lấn gây hại cho nền nông nghiệp và hệ sinh thái khi chúng phát triển lan tràn, chiếm dụng đất trồng trọt, các bãi tập, tiêu diệt thảm thực vật, cây bụi và cây to bản địa bằng sức sống mạnh mẽ, dai dẳng và sự leo bám, cuốn riết ghê gớm. Ngoài ra sắn dây có hiệu quả tạo tinh bột không cao, không thể gieo giống bằng máy móc, thân và lá rất khó thu gom và đóng kiện. Các quốc gia trên đang phải tiêu tốn thời gian, công sức và tiền bạc để kiểm soát sự lan tràn của sắn dây bằng nhiều biện pháp như sinh học, hóa học, đốt, chặt và cào v.v Vậy nhưng tại nhiều nước khác trên khắp thế giới, nhiều nhất là ở Đông và Nam Á, nơi mà sắn dây là loài bản địa, như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Việt Nam, Thái Lan v.v sắn dây vẫn có chỗ đứng vững chắc trong nền y học cổ truyền. Các bộ phận, đặc biệt là rễ củ của sắn dây dùng để chữa nhiều chứng bệnh như củ sắn dây có tác dụng hạ sốt, giãn động mạch vành và mạch máu nên có thể chữa đau tức ngực, điếc đột ngột hay cao huyết áp, hoa sắn dây chữa ngộ độc rượu, lá sắn dây lấy nước uống và bã đắp chữa rắn cắn. Trong các khu vườn 2 của người Việt Nam thường có trồng sắn dây để lấy bóng mát và với niềm tin là ở đâu trồng sắn dây thì các loài rắn không ẩn núp ở đó [39]. Bằng nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã chỉ ra những hợp chất và hoạt tính sinh học của chúng có trong các bộ phận của cây sắn dây. Những hiểu biết của con người về tác dụng tốt của sắn dây, đặc biệt về vai trò là một loài thảo dược dễ trồng, dễ kiếm và dễ sử dụng đang ngày càng tăng lên. Vấn đề đặt ra về mối quan hệ giữa con người và thực vật đã được nghiên cứu trong môn thực vật học dân tộc (Ethnobotany) từ nhiều năm nay. Đối với cây sắn dây hiện nay vẫn còn nhiều nơi cho nó là loài xâm lấn nhưng nếu biết khai thác và sử dụng để phát huy tối đa những ưu điểm của loài cây này thì những giá trị mà nó mang lại cho cuộc sống con người là rất to lớn. Không những ở các quốc gia du nhập sắn dây mà ngay tại các quốc gia sắn dây là bản địa thì hiện nay sắn dây đã và đang được tổ chức trồng với diện tích lớn, có quy hoạch và đem lại nguồn thu cho người nông dân. Chỉ cần gắn sắn dây với nền y học để phát huy những hoạt tính sinh học của nó phục vụ cho con người thì giá trị của nó sẽ gia tăng và giá trị của nó trong nền kinh tế cũng sẽ tăng. Giá trị của các loài thảo dược cũng như phương pháp sử dụng để có hiệu quả cao nhất đang ngày càng sáng tỏ khi chúng được nghiên cứu kỹ càng bằng khoa học hiện đại. Bằng các phương pháp mới như sắc ký, phổ v.v các nhà khoa học đã và đang chiết xuất, phân lập, định danh cho từng hợp chất có trong thành phần các thảo dược mà sắn dây là một ví dụ. Bên cạnh đó các phòng thí nghiệm hoạt tính sinh học hỗ trợ một cách tối đa trong việc xác định hoạt tính sinh học của các hợp chất có trong thảo dược như đặc tính kháng tế bào ung thư, hoạt tính kích thích tố nữ (phytoostrogen), kháng HIV v.v Các nghành khoa học khác cũng đang nghiên cứu về tác động tương hỗ giữa các hợp chất trong thảo dược để đem lại tác dụng đặc biệt của loại thảo dược đó, ví dụ như người ta đã xác định được đặc tính của củ Nhân sâm là do hiệu quả hiệp đồng hoạt tính của các ginsenosit và các flavonoid. Khoa học đang phân tích, tổng hợp từ đó 3 mở rộng cánh cửa đưa con người đến với thế giới các loài thảo dược, nguồn thuốc chữa bệnh của tương lai. Tại Việt Nam, cây sắn dây từ lâu đã được sử dụng trong nền y học cổ truyền dân tộc để chữa nhiều chứng bệnh. Bằng vốn kinh nghiệm hàng ngàn năm, các y sư đã tổng hợp và truyền lại nhiều cách chữa bệnh với các bài thuốc nổi tiếng như “Sài cát giải cơ thang” chữa cảm, “Cát căn hoàng cầm hoàng liên thang” chữa nhiệt tả, “Cát căn thang” chữa sởi trẻ em lúc mới mọc, mọc không đều, “Kỷ cúc địa hoàng hoàn gia Cát căn” chữa bệnh cao huyết áp giai đoạn 1 v.v Kinh nghiệm dân gian cũng truyền miệng nhiều bài thuốc đơn giản chữa bệnh như: rắn cắn thì nhai lá sắn dây nuốt nước lấy bã đắp, say rượu thì giã hoa sắn dây lấy nước uống v.v Gần như vùng nào của nước ta cũng phổ biến những bài thuốc này vì cây sắn dây có mặt ở nước ta từ lâu và trên diện rộng do có sự phù hợp về thổ nhưỡng và khí hậu cho sự phát triển của cây. Sắn dây có một vai trò đáng kể trong nền y học dân tộc của nước ta. Với sự tiến bộ của các ngành khoa học, đặc biệt là nghành hóa học các hợp chất thiên nhiên, những bệnh nan y của y học nhân loại như HIV, ung thư, pakinson v.v đã có nhiều triển vọng chữa trị nhờ vào các thuốc được lấy từ thiên nhiên. Chẳng hạn, từ vỏ cây thông đỏ (Taxus brevifola) người ta đã tách ra các hợp chất taxol chữa ung thư, đặc biệt là ung thư buồng trứng ở thời kỳ tiến triển. Một kinh nghiệm khá thú vị từ việc sử dụng hoạt chất chống ung thư từ cây thông đỏ là nếu thu hái phần vỏ cây đồng nghĩa với việc phải chặt hạ cây thông đỏ, một trong những loài khó trồng, lâu lớn và đang có nguy cơ tuyệt chủng. P.Poitier và cộng sự đã phát triển hướng nghiên cứu mới là từ lá cây thông đỏ đã chiết xuất được chất 10 deacetyl baccatin (10 DAB III) sau đó bán tổng hợp thu được taxol và taxotere một chất bán tổng hợp và ít độc hơn. [40] Cũng cùng hướng suy nghĩ của P.Poitier và cộng sự, chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu “Phân lập và xác định cấu trúc một số flavonoid từ lá cây sắn dây (Pueraria lobata (Willd.) Ohwi) ở Việt Nam” nhằm làm sáng tỏ thành phần hóa học của lá cây sắn dây, xác định những thành phần có hoạt tính sinh học và hy