Nghiên cứu cấu trúc một số hợp chất limoloid từ quả cây xoan (milia dubia) ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN VĂN HOÀNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT LIMOLOID TỪ QUẢ CÂY XOAN (Melia dubia) Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGHỆ AN - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN VĂN HOÀNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT LIMOLOID TỪ QUẢ CÂY XOAN (Melia dubia) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: HOÁ HỮU CƠ Mã số: 8.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS TRẦN ĐÌNH THẮNG TS PHẠM MINH QUÂN NGHỆ AN - 2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phịng thí nghiệm cơng nghệ thực phẩm Trường Đại học Vinh Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến GS TS Trần Đình Thắng Trường - Đại học Vinh, TS Phạm Minh Quân - Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên người thầy giao đề tài, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất, giúp bước q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Đức Giang, PGS TS Nguyễn Hoa Du, TS Đậu Xuân Đức - Trường Đại học Vinh, TS Nguyễn Quốc Bình (Viện Tài nguyên Sinh vật - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam), PGS.TS Hoàng Văn Lựu tạo điều kiện thuận lợi, động viên tơi q trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Viện sư phạm tự nhiên Trường Đại học Vinh; Ban Giám hiệu Trường THPT Hùng Vương, tỉnh Quảng Bình nơi tác giả công tác tạo điều kiện giúp đỡ cách có hiệu nhiều hình thức khác Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tác giả thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Vinh, ngày 15 tháng năm 2019 Trần Văn Hoàng MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chƣơng 1: Tổng quan 1.1 Chi Xoan (Melia) 1.1.1 Đặc điểm thực vật 1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.2.1 Terpenoid 1.1.2.1.1 Limonoid 1.1.2.1.2 Protolimonoid dẫn xuất 1.1.2.1.3 Limonoid thối hóa 21 1.1.2.1.4 Terpenoid khác 21 1.1.2.2 Steroid 21 1.1.2.3 Alkaloid 22 1.1.2.4 Flavonoid 22 1.1.2.5 Anthraquinone 22 1.1.2.6 Một số hợp chất khác 22 1.1.3 Hoạt tính sinh học 22 1.1.3.1 Hoạt tính chống vi rút 22 1.1.3.2 Ức chế iNOS Cyclooxygenase-2 22 1.1.3.3 Tác dụng ngán ăn diệt côn trùng 23 1.1.3.4 Hoạt tính chống khối u gây độc tế bào 23 1.1.3.5 Hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm 24 1.2 Cây Xoan đào (Melia dubia) 24 1.2.1 Đặc điểm thực vật 24 1.2.2 Thành phần hóa học 24 1.2.3 Hoạt tính sinh học 25 Chƣơng 2: Phƣơng pháp thực nghiệm 26 2.1 Phương pháp nghiên cứu 26 2.1.1 Các phương pháp xử lý mẫu 26 2.1.3 Phương pháp xác định cấu trúc 26 2.2 Thiết bị 26 2.3 Nghiên cứu hợp chất phân lập từ xoan đào (Melia dubia) 26 2.3.1 Thu mẫu 26 2.3.2 Chiết xuất, phân lập xác định cấu trúc hợp chất 27 2.3.3 Dữ kiện vật lý phổ 27 2.3.3.1 Hợp chất AZE - 27 2.3.3.2 Hợp chất AZE - 27 Chƣơng 3: Kết thảo luận 29 3.1 Phân lập số hợp chất từ Xoan đào 29 3.2 Xác định cấu trúc 29 3.2.1 Hợp chất AZE - 29 3.2.2 Hợp chất AZE - 47 Kết luận 63 Tài liệu tham khảo 64 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CC : Column Chromatography (Sắc kí cột) TLC : Thin Layer Chromatography (Sắc kí lớp mỏng) HPLC : High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng cao áp) 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 Ionzation-Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phun mù electron) HR-ESI-MS : High Relution-Electron Spray Impact Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phân giải cao phun mù electron) 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 carbon-13) DEPT : Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC : Heteronuclear Multiple Bond Correlation NOESY : Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy S : singlet br s : singlet tù t : triplet d : dublet dd : dublet duplet dt : dublet triplet m : multiplet TMS : Tetramethylsilan DMSO : DiMethylSulfoxide Đ.n.c : Điểm nóng chảy MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong 20 năm vừa qua dược phẩm phép lưu hành thị trường hợp chất thiên nhiên coi nguồn cấu trúc để tạo dược phẩm Ý nghĩa quan trọng hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học chỗ chúng khơng sử dụng trực tiếp, mà quan trọng chúng hợp chất mẫu, chất dẫn đường để phát triển thuốc Những năm gần có nhiều thuốc y học cổ truyền đối tượng nghiên cứu thực nghiệm lâm sàng điều trị ung thư, qua phát hàng loạt chất mới, nhiều chất có triển vọng trở thành chất dẫn đường Họ Xoan nhà khoa học giới quan tâm nghiên cứu với thành phần hóa học chúng phong phú đa dạng, với nhiều hoạt tính đặc biệt, gồm lớp chất limonoid, coumarin, chromone, mono-, di-, flavonoid, sesqui-, triterpenoid lignan, quan trọng lớp chất limonoid có gần 2000 hợp chất phân lập, với nhiều hoạt tính như: kháng nấm, kháng khuẩn, ngán ăn côn trùng, gây độc tế bào, chống khối u HIV Cây xoan (Melia dubia) thuộc loại thuốc dân gian Việt Nam Chúng người trồng mọc tự nhiên nhiều nơi Việt Nam Tuy chúng có giá trị đến chưa có cơng trình nghiên cứu thành phần hố học hoạt tính sinh học Việt Nam công bố Với khát khao làm sáng tỏ kinh nghiệm dân gian việc sử dụng, nâng cao tính hiệu quả, an toàn dược liệu, đưa dược liệu vào sử dụng cách khoa học Do vậy, việc nghiên cứu thấu đáo họ xoan Việt Nam yêu cầu thiết, có ý quan trọng Vì lý chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc số hợp chất limoloid từ xoan đào (Melia dubia) Việt Nam” Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn dịch chiết từ xoan đào (Melia dubia) Việt Nam Nhiệm vụ nghiên cứu - Chiết chọn lọc với dung mơi thích hợp để thu hỗn hợp hợp chất từ xoan đào (Melia dubia) - Phân lập xác định cấu trúc số hợp chất Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thu mẫu: xoan đào thu hái, xác định tên khoa học, sấy khô thiết sấy Chiết với thiết bị chiết siêu âm, cất quay chân không để lấy cao - Phương pháp tách phân lập: sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng với pha tĩnh khác silica gel thường đảo, sắc ký lỏng siêu hiệu sắc kí lỏng điều chế - Phương pháp xác định cấu trúc: sử dụng phương pháp (phổ tử ngoại; hồng ngoại; khối lượng; cộng hưởng từ hạt nhân chiều hai chiều) Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Chi Xoan (Melia) 1.1.1 Đặc điểm thực vật Chi Xoan (Melia), chi thuộc họ Xoan (Meliaceae) nhiệt đới gồm chủ yếu thân gỗ bụi, có khoảng 20 lồi, phân bố khắp miền nhiệt đới Theo Phạm Hoàng Hộ, Việt Nam chi Xoan có lồi phân bố rải rác khắp đất nước Các thuộc chi Xoan sử dụng từ lâu thuốc dân gian Việt Nam số quốc gia châu Á Chi Xoan nghiên cứu từ thập niên 1960, cho thấy hoạt tính sinh học chúng đa dạng như: kháng viêm, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng u, kháng sâu hại hoạt tính gây ngán ăn cho lồi trùng Hầu hết phận sử dụng làm thuốc thảo dược như: thuốc trị giun sán, trị bệnh phong, bệnh chàm, hen suyễn, sốt rét, sốt bệnh hoa liễu, bệnh sỏi đường mật, Chi Melia nguồn cung cấp hợp chất limonoid có hoạt tính sinh học phong phú có giá trị Hai loại limonoid biết đến rộng rãi azadirachtin từ Azadirachta indica toosendanin từ Melia toosendan, hai sử dụng làm thuốc trừ sâu thương mại hóa Mỹ Trung Quốc Các nghiên cứu dược lý đại cho limonoid có loạt hoạt tính sinh học, bao gồm hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm kháng vi-rút, đánh dấu hoạt tính chống độc gây độc tế bào trùng 1.1.2 Thành phần hóa học Chi Melia chứa nhiều hợp chất, - 229 (Bảng 1.1), bao gồm: terpenoid, steroid, alkaloid, flavonoid, anthraquinone số hợp chất khác, biết đến nhiều việc tạo limonoid tetranortriterpenoid với  -subitted vòng furanyl C(17  ) 1.1.2.1 Terpenoid Các terpenoid biết đến chi Melia phân lập vài thập kỷ qua bao gồm: limonoid (1 – 122), protolimonoid dẫn xuất (123 - 168); limonoid thoái hóa, (169 - 181) loại terpenoid (182 - 188) 1.1.2.1.1 Limonoid Limonoid thu hút quan tâm đáng kể hoạt tính sinh học cấu trúc đa dạng chúng Cho đến nay, có 122 limonoid phân lập từ loài thực vật thuộc nhóm Melia chia thành năm loại limonoid dựa bốn vòng khung triterpenoid oxy hóa, ví dụ như: limonoid dẫn xuất khung havanensin (1 – 56), dẫn xuất nimbin (57 – 117), dẫn xuất gedunin (118 – 121), andirobin 122 Trong số hợp chất trên, neoazedarachin D (28) dẫn xuất 29 - endo - tự nhiên tìm thấy limonoid acetal C(19)/C(29) 7,14 - Epoxyaze darachin B (33) limonoid phát mang vịng oxetane Sự hình thành hợp chất giải thích phản ứng nucleophin nội phân tử nhóm OH C(7) vị trí C(14) vịng epoxide Toosendanal (35) limonoid có cầu nối acetal C(1)/C(29) C(19)/C(29) Năm 1999, Luo cộng phân lập hai dẫn xuất azadirachtin mới, azadirachtin M (110) azadirachtin N (113) từ hạt A.indica Đây hợp chất C(29) nhóm hydroxymethyl phân lập từ A indica Mức độ oxy hóa C(29) hợp chất 110 azadirachtin H azadirachtin I Vì vậy, azadirachtin M coi chất trung gian trình sinh tổng hợp nhóm meliacarpin nhóm azadirachtin Volkensinin (114) loại limonoid thuộc lớp nimbin có chứa vịng C Spirosendan (117) phân lập từ vỏ rễ M.toosendan khung có cấu trúc spiro Cho đến nay, có ba glycoside limonoid, 53 - 55, phân lập từ hạt M.azedarach 1.1.2.1.2 Protolimonoid dẫn xuất khác Hai mươi tirucallane - loại protolimoid, có liên kết C = C C(7) nhóm Me C(14), 123 - 142, công bố từ chi Melia Mười apotirucallane - loại protolimonoid, xếp lại apoeuphol để tạo liên kết C = C C(14) với nhóm Me chuyển sang C(8), 143 - 152 phân lập từ lồi thuộc nhóm Melia Trong số đó, meliavolkensin A B (151 152) có loại chuỗi vịng tetrahydropyran thay 50 Hình 3.24: Phổ 13C-NMR hợp chất AZE2 Hình 3.25: Phổ 13C-NMR hợp chất AZE-2 51 Hình 3.26: Phổ 13C-NMR hợp chất AZE-2 Hình 3.27: Phổ DEPT hợp chất AZE-2 52 Hình 3.28: Phổ HSQC hợp chất AZE-2 53 Hình 3.29: Phổ HSQC hợp chất AZE-2 54 Hình 3.30: Phổ HSQC hợp chất AZE-2 55 Hình 3.31: Phổ HSQC hợp chất AZE-2 56 Hình 3.32: Phổ HMBC hợp chất AZE-2 57 Hình 3.33: Phổ HMBC hợp chất AZE-2 58 Hình 3.34: Phổ HMBC hợp chất AZE-2 59 Hình 3.35: Phổ HMBC hợp chất AZE-2 60 Hình 3.36: Phổ HMBC hợp chất AZE - 61 KẾT LUẬN Nghiên cứu thành phần hoá học xoan đào (Melia dubia) Việt Nam, thu số kết sau: Chiết dịch Xoan với dung môi metanol, cất thu hồi dung môi thu cao metanol thô (512g) Bằng phương pháp phân bố cao metanol nước chiết với dung môi chọn lọc chưng cất chân không thu cao etyl axetat Phân lập hợp chất từ cao etyl axetat phương pháp sắc cột ký sắc ký lỏng điều chế thu hợp chất AZE – (8,0 mg), hợp chất AZE - (6,0 mg) Sử dụng phương pháp phổ, phân lập 02 hợp chất limonoid: + 21  -methylmelianodiol (21R, 23R) – epoxy - 24S – hydroxy - 21  methoxytirucalla -7-en-3-one + 21  -methylmelianodiol (21S, 23R) – epoxy - 24S – hydroxy - 21  methoxytirucalla -7-en-3-one 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đỗ Huy Bích, Nguyễn Tập, Phạm Văn Hiển, Trần Tồn, Vũ Ngọc Lộ, Phạm Kim Mãn, Nguyễn Thượng Dong, Đoàn Thị Nhu, Phạm Duy Mai, Đỗ Trung Đàm, Bùi Xuân Chương, Đặng Quang Chung (2004), Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam – Tập II, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đỗ Tất Lợi (1999) Cây thuốc vị thuốc Việt Nam Nhà xuất Y học Phạm Hoàng Hộ (1992) Cây cỏ Việt Nam Nhà xuất trẻ, TP HCM, tr.766792 Trần Đình Đại (1998) Khái quát thực vật Việt Nam Hội thảo Việt- Đức hoá học hợp chất thiên nhiên, Hà Nội, tr.10-27 Võ Văn Chi (1999) Từ điển thuốc Việt Nam Nhà xuất Y học, TP HCM Vũ Dinh Hoang, Vu Thi Hien, Nguyen Ngoc Tuan, Ping-Chung Kuo, TianShung Wu, Tran Dinh Thang (2018), Chemical constituents of fruits of Melia azedarach growing in Vietnam, Nat Prod Res (submitted) Tiếng Anh Akihisa T., Nishimoto Y., Ogihara E., Matsumoto M., Zhang J., Abe M (2017), Nitric oxide production-inhibitory activity of limonoids from Azadirachta indica and Melia azedarach Chem Biodivers 14(6) Ibahim A N (2011), Phytochemical studies and the bioactives of three Meliaceae species.PhD thesis, University of Malaya Nakatani, M.; Shimokoro, M.; Zhou, J B.; Okamura, H.; Iwagawa, T.; Tadera, K.; Nakayama, N.; Naoki, H (1999), Limonoids from Melia toosendan, Phytochem., 52, 709-714 10 Zhang H.P., Don V D., Xi W., Chen F., Xiao M A., Michael J W (2007) 6S,8  -Dihydroxy-14,15-dihydrocarapin (Khayanone) from the stem bark of Khaya senegalensis (Meliaceae): Isolation and its crystal structure J Chem Crystallogr 37, 463-467 11 Y Fukuyama, M Nakaoka, T Yamamoto, H Takahashi, H inami, Chem Pharm Bull 2006, 54, 1219 63 12 J.-B Zhuo, K Tadera, Y Minami, F Yagi, J Kurawaki, K Takezaki, M Nakatani, Biosci Biotechnol Biochem 1998, 62,496 13 M Ochi, H Kotsuki, K Hirotsu, T Tokoroyama, Tetrahedron Lett 1976, 17, 2877 14 M C Carpinella, M T Defago, G Valladares, S M Palacios, J Agric Food Chem 2003, 51,369 15 J.-W Ahn, S.-U Choi, C.-O Lee, Phytochemistry 1994, 36,1493 16 M Kim, S K Kim, B N Park, K H Lee, G H Min, J Y Seoh, C G Park, E S Hwang, C Y.Cha, Y H Kook, Antiviral Res 1999, 43, 103 17 H.M.Kim, G.T.Oh, S.B.Han, D.H.Hong, B.Y.Hwang, Y.H.Kim, J.J.Lee, Arch.PharmacalRes.1994, 17, 100 18 K Tada, M Takido, S Kitanaka, Phytochemistry 1999, 51,787 19 C C Chung, T H Hsie, S F Chen, H T Liang, Huaxue Xuebao 1975, 33,35 20 H Zhou, A Hamazaki, J D Fontana, H Takahashi, C B Wandscheer, Y Fukuyama,Chem Pharm Bull 2005, 53,1362 21 M Nakatani, R C Huang, H Okamura, H Naoki, T Iwagawa, Phytochemistry 1994, 36,39 22 K Takeya, Z.S Qiao, C Hirobe, H Itokawa, Bioorg Med Chem 1996, 4, 1355 23 P B Oelrichs, M W Hill, P J Vallely, J K MacLeod, T F Molinski, Phytochemistry 1983, 22, 531 24 J X Xie, A X Yuan, Acta Pharm Sin 1985, 20, 188 25 M Nakatani, M Shimokoro, J.-B Zhou, H Okamura, T Iwagawa, K Tadera, N Nakayama, H Naoki, Phytochemistry 1999, 52, 709 26 J.-B Zou, H Okamura, T Iwagawa, Y Nakamura, N Nakayama, K Tadera, M.Nakatani, Heterocycles 1995, 41, 2795 27 L L Rogers, L Zeng, J F Kozlowski, H Shimada, F Q Alali, H A Johnson, J L McLaughlin, J Nat Prod 1998, 61,64 28 K K Purushothaman, K Duraiswamy, J D Connolly, Phytochemistry 1984, 23, 135 64 29 D Lavie, E C Levy, M K Jain, Tetrahedron 1971, 27,3927 30 J.-B Zhou, Y Minami, F Yagi, K Tadera, M Nakatani, Phytochemistry 1997, 46, 911 31 G Suresh, N S Narasimhan, N Palani, Phytochemistry 1997, 45, 807 32 T.R.Govindachari, R.Malathi, G.Gopalakrishnan, G.Suresh, S Rajan, Phytochemistry 1999, 52, 1117 33 Xu GH, Kim JA, Kim SY, Ryu JC, Kim YS, Jung SH, Kim MK, Lee SH, Terpenoids and Coumarins Isolated from the Fruits of Poncirus trifoliata,Chem Pharm Bull 56(6) 839—842 (2008) ... cứu cấu trúc số hợp chất limoloid từ xoan đào (Melia dubia) Việt Nam? ?? Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn dịch chiết từ xoan đào (Melia dubia) Việt Nam Nhiệm vụ nghiên cứu - Chiết... TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN VĂN HOÀNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT LIMOLOID TỪ QUẢ CÂY XOAN (Melia dubia) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: HOÁ HỮU CƠ Mã số: 8.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC... 27 2.3.3.1 Hợp chất AZE - 27 2.3.3.2 Hợp chất AZE - 27 Chƣơng 3: Kết thảo luận 29 3.1 Phân lập số hợp chất từ Xoan đào 29 3.2 Xác định cấu trúc 29 3.2.1 Hợp chất AZE - 29 3.2.2 Hợp chất AZE -