Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất trong củ gừng (zingiber collinsii mood theilade) ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ===  === ĐINH TIẾN GIANG PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT TỪ CỦ GỪNG (ZINGIBER COLLINSII MOOD & THEILADE) Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC VINH - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ===  === ĐINH TIẾN GIANG PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG CỦ GỪNG (ZINGIBER COLLINSII MOOD & THEILADE) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành :HOÁ HỮU CƠ Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Hoàng Văn Lựu VINH – 2016 LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phịng thí nghiệm chun đề Hóa Hữu Khoa Hóa học - Trường Đại học Vinh Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến: PGS.TS Hoàng Văn Lựu giao đề tài tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện suốt trình thực luận văn PGS.TS Lê Đức Giang, PGS.TS Trần Đình Thắng giúp đỡ có ý kiến q báu, bảo tận tình cho tơi hồn thành luận văn Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô, cán bộ mơn Hóa Hữu cơ, khoa Hóa học, anh chị nghiên cứu sinh, học viên cao học, bạn sinh viên phịng thí nghiệm chun đề hóa hữu cơ, gia đình người thân giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Vinh, ngày tháng năm 2016 Học viên Đinh Tiến Giang i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Chương TỔNG QUAN .5 1.1 Sơ lược số họ gừng (Zingiberacea) 1.2 Đặc điểm hình thái phân loại chi gừng (Zingiber) 1.2.1 Một số chi gừng (Zingiber) phổ biến Việt Nam 10 1.2.1.1 Loài Zingiber officinale Roscoe (gừng) .10 1.2.1.2 Loài Zingiber zerumbet Sm (gừng gió) .12 1.2.1.3 Loài Zingiber cassumuar Roxb (gừng dại) 14 1.2.2 Thành phần hóa học số chi Zingiber 15 1.3 Loài Zingiber collinsii 28 1.3.1 Phân loại 28 1.3.2 Đặc điểm thực vật 28 1.3.3 Phân bố 32 1.3.4 Thành phần hóa học 32 1.3.5 Hoạt tính sinh học 33 Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM .35 2.1 Phương pháp nghiên cứu 35 2.1.1 Phương pháp lấy mẫu 35 2.1.2 Phương pháp phân tích, phân tách hỗn hợp phân lập hợp chất 35 2.1.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc hợp chất 35 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 36 2.2.1 Hóa chất .36 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 36 2.3 Nghiên cứu hợp chất 36 2.3.1 Phân lập hợp chất 36 ii Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Xác định cấu trúc A 39 3.2 Xác định cấu trúc B 45 KẾT LUẬN .52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 iii DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Thân loài Zingiber officinale 11 Hình 1.2 Hoa lồi Zingiber officinale 11 Hình 1.3 Thân hoa loài Zingiber Zerumbet 12 Hình 1.4 Hoa rễ củ lồi Zingiber Zerumbet .13 Hình 1.5 Thân loài Zingiber Cassumuar Roxb .15 Hình 1.6 Thân hoa lồi Zingiber collinsii 30 Hình 1.7 Thân loài Zingiber collinsii 30 Hình 1.8 Hoa lồi Zingiber collinsii 31 Hình 1.9 Hoa lồi Zingiber collinsii 31 Sơ đồ 2.1: Chiết hợp chất củ gừng 37 Sơ đồ 2.2: Phân lập hợp chất từ dịch chiết etylaxetat gừng 37 Bảng 3.1 Kết phổ 1H-NMR, 13C-NMR DEPT hợp chất A 40 Hình 3.1 Công thức cấu tạo (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)hepta-1,6diene-3,5-dione 41 Hình 3.2 Phổ 1H-NMR hợp chất A 42 Hình 3.3 Phổ 1H-NMR hợp chất A( phổ giãn) 43 Hình 3.4 Phổ 13C-NMR hợp chất A Hình 3.5 Phổ HSQC hợp chất A Hình 3.6 Phổ HMBC hợp chất A Bảng 3.2 Kết phổ 1H-NMR, 13C-NMR hợp chất B Hình 3.8 Cơng thức cấu tạo Zerumbone Hình 3.9 Phổ 1H-NMR hợp chất B Hình 3.10 Phổ 1H-NMR hợp chất B (phổ dãn) Hình 3.11 Phổ 13C-NMR hợp chất B Hình 3.11 Phổ 13C-NMR hợp chất B (phổ dãn) Hình 3.12 Phổ 13C-NMR hợp chất B (phổ dãn) Hình 3.13 Phổ 13C-NMR hợp chất B (phổ dãn) Hình 3.14 Phổ DEPT hợp chất B Hình 3.15 Phổ DEPT hợp chất B iv Hình 3.16 Phổ HMBC hợp chất B Hình 3.17 Phổ HMBC hợp chất B Hình 3.18 Phổ HMBC hợp chất B Hình 3.19 Phổ HSQC hợp chất B Hình 3.20 Phổ HSQC hợp chất B v CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN TLC CC : : (Thin layer Chromatography): Sắc ký lớp mỏng (Column Chromatography): Sắc ký cột thường (Flash Chromatography): Sắc ký cột nhanh FC : Mini-C : (Minicolumn Chromatography): Sắc ký cột tinh chế UV : Ultraviolet IR : (Infrared Spectroscopy): Phổ hồng ngoại MS : (Mass Spectroscopy) Phổ khối lượng GC-MS : (Gas Chromatography - Mass Spectrometry): Sắc ký khí khối phổ EI-MS :(Electron Impact Mass Spectroscopy): Phổ khối lượng va chạm điện tử 1H-NM : (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13C-NMR :(Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 DEPT : (Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer): Phổ DEPT HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC : Heteronuclear Multiple Bon orrelation s : Singlet br s : Singlet tù t : triplet d : doublet dd : doublet doublet dt : doublet triplet m : multiplet TMS : Tetramethylsilan DMSO : Đ.n.c : Điểm nóng chảy DimethylSulfoxide vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nằm vành đai khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với nét đặc trưng thay đổi từ điều kiện khí hậu nhiệt đới điển hình vùng đất thấp phía nam đến đặc điểm mang tính chất cận nhiệt đới vùng núi cao phía bắc Những đặc điểm điều kiện tự nhiên khí hậu nêu trên, tạo điều kiện cho nhiều loại thực vật có giá trị tồn phát triển Đó nguồn tài nguyên sinh học quý giá Theo nghiên cứu nhà khoa học, Việt Nam có gần 11.000 lồi thực vật bậc cao có mạch, 800 lồi rêu, 600 lồi nấm 2000 lồi tảo.Trong nhiều lồi dùng làm thuốc bạc hà, đinh lăng, tơ mộc, nghệ…[3] Trong số lồi thực vật phải kể đến gừng Trong hệ thống APG II năm 2003 người ta đặt nhóm thài lài (Commelinids) mà lại đưa vào lớp thực vật mầm Bộ gừng chia làm họ với 92 chi khoảng 2.111 loài xếp theo thứ tự sau : họ chuối (Musaceae), họ dong riềng hay họ chuối hoa (Cannaceae), họ mía dị (Costaceae), họ chuối pháo (Heliconiaceae), họ chuối hoa lan (Lowiaceae), họ hoàng tinh (Marantaceae), họ hoa chim thiên đường hay chuối rẻ quạt (Strelitziaceae) họ gừng (Zingiberaceae) họ lớn Gừng phân bố toàn giới phát 50 chi, 1500 loài chủ yếu phân bố vùng nhiệt đới Chúng khơng mọc hoang mà cịn trồng phổ biến để dùng làm gia vị cho nhiều ăn phổ biến ngày Ngồi cịn loại thuốc thường dùng y học đại y học cổ truyền để làm thuốc trị chứng trúng gió, tê lạnh chân tay, xơ gan cổ trướng…, người ta trồng gừng loại cảnh quanh nhà Do tính chất sử dụng rộng rãi, nên có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu thực vật hóa học, nhằm lựa chọn nâng cao giá trị sử dụng lồi Nghệ An tỉnh có vườn Quốc gia Pù Mát, khu bảo tồn thiên nhiên Pù Huống khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt Đây vùng đánh giá đa dạng sinh học cao Tại có chứa đựng nguồn lợi lớn đa dạng sinh học phát lồi gừng Zingiber collinsii Cho đến nay, có số nghiên cứu gừng Việt Nam cơng trình đề tài đến kết luận đa dạng hợp chất thiên nhiên giá trị to lớn chúng sản xuất dược liệu, thực phẩm Tuy nhiên, nghiên cứu loài Zingiber collinsii cịn ít, phần lồi phát Việt Nam, tiềm lớn Do việc nghiên cứu Zingiber collinsii cần thiết, có ý nghĩa lý luận thực tiễn Vì chúng tơi chọn đề tài : “Phân lập xác định cấu trúc số hợp chất củ gừng (Zingiber collinsii) Việt Nam” từ đưa huớng khai thác ứng dụng loại gừng đời sống Nhiệm vụ nghiên cứu Trong đề tài này, chúng tơi có nhiệm vụ : Chiết chọn lọc với dung mơi thích hợp để thu hỗn hợp - hợp chất từ củ gừng Zingiber collinsii; - Sử dụng phương pháp sắc ký kết tinh phân đoạn để phân lập hợp chất; - Sử dụng phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HMQC, HMBC để xác định cấu trúc hợp chất thu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn thân rễ gừng (Zingiber collinsii) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) chi (Zingiber) khu bảo tồn thiên nhiên Pù Mát Nghệ An, Việt Nam Hình 3.11.Phổ 1H-NMR hợp chất B (phổ giãn) Hình 3.12 Phổ 13C-NMR hợp chất B 36 Hình 3.13 Phổ 13C-NMR hợp chất B Hình 3.14 Phổ 13C-NMR hợp chất B 37 Hình 3.15 Phổ DEPT hợp chất B Hình 3.16 Phổ DEPT hợp chất B 38 Hình 3.17 Phổ HMBC hợp chất B 39 Hình 3.18 Phổ HMBC hợp chất B 40 Hình 3.19 Phổ HMBC hợp chất B 41 Hình 3.20 Phổ HMBC hợp chất B 42 Hình 3.21 Phổ HSQC hợp chất B 43 Hình 3.22 Phổ HSQC hợp chất B 44 KẾT LUẬN Nghiên cứu thành phần hoá học củ gừng Zingiber collinsii Việt Nam thu số kết sau: - Bằng phương pháp ngâm chiết với dung môi chọn lọc cất thu hồi dung môi thu cao tương ứng cao hexan , cao etylaxetat, cao butanol , pha nước - Phân lập hợp chất từ cao etylaxetat phương pháp sắc ký silicagel kết tinh phân đoạn thu chất A hợp chất B - Đã tiến hành sử dụng phương pháp phổ đại: phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HMBC HSQC để xác định cấu trúc hợp chất tách so sánh với tài liệu công bố Các kết phổ cho phép khẳng định hợp chất A là: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)hepta-1,6diene-3,5-dione, hợp chất B : Zerumbone 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Y Tế (1978), Dược liệu Việt Nam, Nhà xuất Y học Hà Nội GS.TS Đỗ Tất Lợi (2004), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, Nhà xuất Y học Hà Nội Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Chung, Bùi Xuân Chương, Nguyễn Thượng Dong, Đỗ Trung Đàm, Phạm Văn Hiển, Vũ Ngọc Lộ, Phạm Duy Mai, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Nhu, Nguyễn Tập, Trần Toàn, Viện Dược Liệu (2004), Cây thuốc động vật làm thuốc Việt Nam - Tập II, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 4.Đặc điểm sinh thái công dụng gừng (2012) Công ty cổ phần dược Hà Tĩnh Lương y Hữu Đức(2013) Gừng dại trị chứng trúng gió, chóng mặt Báo sức khỏe đời sống quan ngôn luận Y Tế Phạm Hoàng Hộ (2003), Cây cỏ Việt Nam Võ Văn Chi, Lương Ðức Tiến (1978), Phân loại thực vật, Nhà xuất Ðại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Nguyễn Văn Ðàn, Nguyễn Viết Tựu (1985), Phương pháp nghiên cứu hóa học thuốc, Nhà xuất Y học, TP Hồ Chí Minh Nguyễn Tiến Bân (Chủ Biên) (2003), Danh lục loài thực vật Việt Nam, tập II, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 10 PGS-TS Nguyễn Kim Phi Phụng (2005), Phổ NMR sử dụng phân tích hữu cơ, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố HCM 11 Nguyễn Thượng Dong người khác (2006), Nghiên cứu thuốc từ thảo dược, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Nguyễn Quốc Bình, (2009), Hình thái họ Gừng (Zingiberaceae Lindl) Việt Nam đặc điểm nhận biết nhanh thiên nhiên, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Sinh thái Tài nguyên sinh vật lần thứ 3,22/10/2009,Viện ST&TNSV-Viện KH&CN Việt Nam 46 13 TS Phan Quốc Kinh (2011), Giáo trình hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 14 Trịnh Đình Chính (1995), Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu số thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) Việt Nam, luận án Phó tiến sĩ Khoa học Hóa học, Hà Nội 15 Viện Dược Liệu (1990), Cây thuốc Việt Nam, Nhà xuất khoa học kĩ thuật 16 Vũ Văn Chuyên, Lê Trần Chấn, Trần Hợp, 1987, Địa lý họ Việt Nam, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 17 Akiko Jitoe, Toshiya Masuda And Nobuji Nakatani (1993), Phenylbutenoid dimers from the rhizomes of Zingiber Cassumunar, Laboratory of Food Chemistry, Faculty of Science of Living, Osaka City University, Sumiyoshi, Osaka 558, Japan, 357-363 18 Badreldin H Ali,Gerald Blunden, Musbah O Tanira, Abderrahim Nemmar (2008), Some phytochemical, pharmacological and toxicological properties of ginger (Zingiber officinale Roscoe): A review of recent research, Food And Chemical Texicology 46, 409-420 19 Hiroe Kikuzaki, Masayo Kobayashi and Nobuji Nakatani (1991), Diarylheptanoids from rhizomes of Zingiber Officinale, Department of Food and Nutrition, Faculty of Science of Living, Osaka City University, Sumiyoshi-ku, Osaka 558, Japan, 3647-3651 20 Hiral Chandarana, Shipra Baluja, Sumitra V Chanda (2004), Comparison of Antibacterial Activities of Selected Species of Zingiberaceae Family and Some Synthetic Compounds, Turk J Biol 29 (2005), 83-97 21 Hongliang Jiang Doctor Phylosophy (2005), Modern Tools To Study Traditional Medicinal Plants: Ginger And Turmeric 22 Jianping Ma, Xiaoling Jin, LiYang, Zhong-Li Liu (2004), Diarylheptanoids from the rhizomes of Zingiber offcinale, National Laboratory of Applied 47 Organic Chemistry, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu 730000,China, 1137-1143 23 Juan J Araya, Huaping Zhang, Thomas E Prisinzano, Lester A Mitscher, Barbara N Timmermann (2011), Identification of Unprecedented Purine- Containing Compounds, the Zingerines, from Ginger Rhizomes (Zingiber Officinale Roscoe) Using A Phase-Trafficking Approach, Department of Medicinal Chemistry, University of Kansas, Lawrence, KS 66045, USA, 935941 24 Le T M Chau, Tran D Thang, Le V Diep, Nguyen T M Tu, Isiaka A Ogunwande (2004), Constituents of some essential oil bearing plants from Vietnam, American Journal of Plant Sciences, 5, 760-765 25 Loeung Chanthy and Mark Newman (2010), Botanical study of the family Zingiberaceae in Cambodia, Laos and Vietnam 26 Noor Amiza Binti Amiril (2006), Optimization of essential oil extraction from Zingiber Officinale, Faculty of Chemical & Natural Resources Engineering University College of Engineering & Technology Malaysia 27 Penna, S.C., Medeiros, M.V., Aimbire, F.S., Faria-Neto, H.C., Sertie, J.A., Lopes-Martins, R.A., (2003) Anti-inflammatory effect of the hydralcoholic extract of Zingiber officinale rhizomes on rat paw and skin edema Phytome-dicine 10, 381-385 28 Royal Botanic Garden Edinburch, Issue 35, Winter (2008) 29 Shivanand D Jolad, R Clark Lantz, Aniko M Solyom, Guan Jie Chen, Robert B Bates, Barbara N Timmermann (2004), Fresh organically grown ginger ( Zingiber Officinale ): Composition and Effects on LPS-induced PGE2 production, phytochemistry 65, 1937-1954 30 S.Chrubasik, M.H.Pittler, B.D.Roufogalis (2005), Zingiberis rhizoma: A comprehensive review on the ginger effect and efficacy profiles, review, Department of Forensic Medicine, University of Freiburg, Albertstr.9, 79104 Freiburg, Germany, 684-701 48 31 Shivanand D Jolad, R Clark Lantz, Guan Jie Chen, Robert B Bates, Barbara N Timmermann (2005), Commercially processed dry ginger ( Zingiber Officinale ): Composition and effects on LPS-Stimulated PGE2 production, Phytochemistry 66, 1614-1635 32 M.N Siddaraju (2008), Antiulcer and anticancer bioactive compounds from ginger (Zingiber Officinale) and mango ginger (Curcuma Amada), Department of Biochemistry and Nutrition Central Food Technological Research Institute Mysore – 570 020, India 33 Satyajit D.Sarker, Lutfun Nahar (2007), Chemistry for pharmacy students, General,Organic And Natural Product Chemistry 34 Tian-Shung Wu,You-Cheng Wu, Pei-Lin Wu, Ching-Yuh Chern, Yann-lii Leu and Yu-Yi Chan (1998), Structure and synthesis Of [n]-Dehydroshogaols from Zingiber Officinale, Department of Chemistry, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan, R.O.C., 889-891 35 Theilade I and Mood, I.J (1990), A new species of Zingiber (Zingiberaceae) from Vietnam, Nordic Journal of Botany 19, 525-527 36 Trẩn Hữu Đăng (2009), Botanical study of the family Zingiberaceae in Indochina (Cambodia, Laos and Vietnam) 37 Udomlak Sukatta, Prapassorn Rugthaworn, Putthita Punjee, Sopida Chidchenchey and Vichien Keeratinijakal (2009), Chemical composition and physical properties of oil from plai (Zingiber Cassumunar Roxb.) Obtained by Hydro distillation and hexane extraction, Kasetsart J (Nat Sci.)43, 212-217 38 Wohlmuth, H., (2008), Phytochemistry and pharmacology of plants from the ginger family, Zingiberaceae, Southern Cross University ePubliscation@SCU 39 Zahedi A (D.V.M; Ph.D), Khaki A(D.V.M; Ph.D), Ahmadi- Ashtiani HR(Ph.D Student), Rastegar H(Ph.D), Rezazadeh Sh(Ph.D.) (2010), Zingiber officinale Protective Effects on Gentamicin’s Toxicity on Sperm in Rats, Journal of Medicinal Plants 40 Sugeng Riyanto (2007) Identification of the isolated compounds from 49 Zingiber amaricans Bl Rhizome Indo.J Chem 7(1), 93-96 41 Wisut Wichitnithad, Ubonthip Nimmannit, Sumrit Wacharasindhu and Pornchai Rojsitthisak (2011) Synthesis, Characterization and Biological Evaluation of Succinate Prodrugs of Curcuminoids for Colon Cancer Treatment Molecules 16, 1888-1900 50 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ===  === ĐINH TIẾN GIANG PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG CỦ GỪNG (ZINGIBER COLLINSII MOOD & THEILADE) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành... dm N/A 20/1 Hợp chất B 38mg Hợp chất A 20mg Sơ đồ 2.2: Sơ đồ phân lập hợp chất 26 F5-5 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định cấu trúc A Phổ 1H-NMR hợp chất A có tín hiệu cộng hưởng đặc trưng... pháp phân tích, phân tách hỗn hợp phân lập hợp chất Để phân tích phân tách phân lập hợp chất, sử dụng phương pháp sắc ký :  Sắc ký khí  Sắc ký khí - khối phổ 2.1.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc