1.1.4.1.Giới thiệu
chất này xét về mặt hóa học là các tritecpen thóai biến và được phân loại thành năm bộ khung cơ bản gồm có: C-18, C-19, C-20, C-22, C-25 (Hình 1.1) [66]. Trong đó các quassinoit có khung C-20 được chú ý nghiên cứu nhiều hơn vì chúng có hoạt tính kháng ung thư bạch cầu được phát hiện ra vào đầu những năm 1970 bởi Viện ung thư quốc gia Hoa Kỳ. Lớp chất quassinoit khung C-20 được phân thành hai loại: loại bốn vòng (tetracyclic) và loại năm vòng (pentacyclic). Dạng bốn vòng phổ biến không có nguyên tử ôxy ở vị trí C-20, còn dạng năm vòng thì có thêm một ôxy nguyên tử ở vị trí cacbon C-20 và cho phép tạo thêm một vòng nữa. Tuy nhiên, các quassinoit có bộ khung khác, đặc biệt là các quassinoit có bộ khung C-19 gần đây cũng được chú ý nhiều hơn [67], [68]. Các hợp chất quassinoit thể hiện phổ hoạt tính sinh học rộng in vivo và in vitro bao gồm như: kháng u, kháng virus, kháng HIV, kháng ung thư, chống sốt rét, kháng viêm, chống côn trùng, trị lở loét và diệt cỏ.
O O O C O O C O O O O O O O O O C20 C19 C18 C22 C25
Hình 1.1. Các bộ khung cơ bản của lớp chất quassinoit
1.1.4.2.Phân lập và xác định cấu trúc
Cho đến nay, lớp chất quassinoit chỉ được tìm thấy ở trong các loài thuộc họ Simaroubaceae như Brucea antidysenterica Mill, Brucea javanica Merr, Brucea mollis var. tonkinensis, Simaba amara, Picrasma ailanthoides, Pierreodendron kerstingii và Ailanthus grandis. Tất cả các loài này thuộc phân họ Simarouboidaea của họ Simaroubaceae. Hai hợp chất quassinoit đầu tiên được phân lập từ gỗ cây
Quassia amara là quassin 117 và neoquassin 118 (hình 1.2), cả hai đều thuộc nhóm quassinoit có bộ khung C-20 [69]. Hai chất này được Clark phân lập vào đầu những năm 1930 [69], và cấu trúc hóa học của chúng do Valenta xác định vào đầu những
năm 1960 với sự trợ giúp của các kĩ thuật vật lý hiện đại như phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR [70]. Một số loài thuộc họ Simaroubaceae đã được nghiên cứu về thành phần hóa học. Các hợp chất chính được tách ra có cấu trúc hóa học tương tự quassin - là quassinoit đầu tiên được tách ra. Vì vậy, tất cả các hợp chất này được gọi chung là lớp chất quassinoit [71]. Việc nghiên cứu lớp chất quassinoit đã thu hút các nhà khoa học kể từ khi cấu trúc của quassin được xác định và hoạt tính kháng bệnh ung thư bạch cầu của các quassinoit được công bố.
O O H H O O OMe MeO H H O H H O O OMe MeO H H OH 117 118 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Hình 1.2. Quassin 117 và neoquassin 118 là hai quassinoit đầu tiên được phân lập từ cây Quassia amara
Các nghiên cứu và ứng dụng của lớp chất quassinoit tiếp tục mở rộng suốt những năm 1990, với việc phân lập và xác định cấu trúc của nhiều hợp chất mới. Cho đến nay đã có hơn 150 quassinoit được phân lập và mô tả đầy đủ. Có một điều đặc biệt là các quassinoit chỉ được tìm thấy trong họ Simaroubaceae và đây là một đặc điểm về thành phần hóa học để phân biệt các loài trong họ Simaroubaceae với các loài trong các họ khác.
1.1.4.3.Sinh tổng hợp các quassinoit
Tất cả các quassinoit đều được sinh tổng hợp thông qua con đường tương tự như ở tritecpenoit [65].
Quá trình sinh tổng hợp bắt đầu với sự thóai biến của các tritecpen gồm: sự mất đi một nhóm methyl ở vị trí C-4 và bốn nguyên tử cacbon ở cuối mạch nhánh. Một phản ứng ôxy hóa tương tự phản ứng Bayer-Villiger dẫn đến sự chia cắt liên kết giữa C-16 và C-17, tạo điều kiện cho nó hình thành một vòng δ-lacton thông qua phản ứng của nhóm cacbonyl C-16 và nhóm 7α-OH. Các quassinoit C-20 là được hình thành như vậy. Ngoài ra, sự thêm vào một nguyên tử ôxy ở liên kết C- 13/C-17 sẽ làm cho liên kết này bị đứt gẫy, kết quả là sự tạo thành hầu hết các
quassinoit C-19 và C-20.
Hình 1.3. Con đường sinh tổng hợp các quassinoit
1.1.4.4.Bán tổng hợp các quassinoit
Bán tổng hợp các hợp chất thiên nhiên thường dùng để thay thế cho các hợp chất có hoạt tính sinh học nhưng lại có hàm lượng thấp trong tự nhiên. Có thể lấy một ví dụ thành công nhất cho việc bán tổng hợp các quassinoit là sự chuyển hóa bruceoside A 27, một hợp chất dễ dàng thu được từ Brucea javanica Biomass [72], thành bruceantin 10 (hình 1.4)(trang 18), hợp chất này rất khó để có lượng lớn dùng trong việc thử nghiệm lâm sàng nhằm chứng tỏ hoạt tính kháng ung thư bạch cầu mạnh của nó [73]. Bruceoside A 27 một khi bị thủy phân sẽ cho hợp chất 119, hợp
chất này sau đó có thể bị este hóa và tạo thành một hỗn hợp gồm các hợp chất 120 và
121. Hợp chất 121 tiếp tục bị este hóa một lần nữa để đến 120, phản ứng thủy phân
chọn lọc tiếp theo của nhóm este ở vị trí C-3 sẽ cho bruceantin 10 với hiệu suất 40%. Quy trình bán tổng hợp này đảm bảo nguồn thay thế bruceantin cung cấp cho các cuộc thử nghiệm lâm sàng.
Hình 1.4. Bán tổng hợp bruceantin từ bruceoside A
1.1.4.5.Tổng hợp toàn phần các quassinoit
Tổng hợp bruceantin 10 được thực hiện bởi nhóm Grieco là ví dụ đầu tiên về tổng hợp toàn phần các quassinoit [74]. Qui trình tổng hợp bắt đầu với sự bảo vệ nhóm hydroxymethyl của một hợp chất xeton có ba vòng 122 tại vị trí C-8, tiếp theo là cacbomethoxy hóa để nhận được hợp chất 123. Các liên kết đôi α, β chưa bão hòa được no hóa bằng phản ứng với selenyl và tách loại của axít benzeneselenic để nhận được một hợp chất enone ba vòng 124, enone này được chuyển thành hợp chất 125 bằng cách thêm vào hai đơn vị cacbon và phân cắt nhóm bảo vệ. Brôm hóa hợp chất
125, sau đó đun nóng với collidine sẽ nhận được hợp chất 127, hợp chất này có thể
được chuyển hóa lượng lớn thành hợp chất xeton bốn vòng 128. Việc cộng hai
nhóm OH (axial) ở vị trí trans vào vòng C qua qui trình tám bước sẽ nhận được hợp chất 132 và chuẩn bị để tạo thành vòng D. Sau khi bảo vệ có chọn lọc, sự ôxy hóa, sự khử và gỡ bỏ nhóm bảo vệ ta thu được hợp chất triol 134, hợp chất này tiếp tục qua bốn giai đoạn nữa để nhận được hợp chất lacton năm vòng 135. Từ 135 ta sẽ có
138 thông qua quá trình tách, ôxy hóa và thủy phân. Sự acyl hóa 138, sau đó là sự
ôxy hóa sẽ cho 140, hợp chất này sau khi gỡ bỏ bảo vệ hai nhóm OH ở vòng C sẽ cho hỗn hợp tinh thể racemic bruceantin (10) (Hình 1.5, trang 19).
Hình 1.5. Tổng hợp toàn phần bruceantin
Tuy nhiên, qui trình này trải qua rất nhiều bước, vì vậy không cho hiệu suất
cao, nên nó chỉ có thể mang tính chất nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Kể từ khi khám phá ra hoạt tính kháng ung thư bạch cầu mạnh của bruceantin năm 1973 [17], các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các quassinoit tăng mạnh. Bên cạnh bruceantin thì các quassinoit khác cũng thể hiện hoạt tính sinh học khác in vitro và/hoặc in vivo gồm: kháng u, chống sốt rét, kháng virus, gây độc tế bào, chống viêm, kháng côn trùng, kháng HIV, kháng amíp và diệt cỏ (xem mục 1.1.3, trang 12).
1.1.5.Loài Khổ sâm mềm (Brucea mollis Wall. Ex Kurz)
Ở Việt Nam, họ Thanh Thất (Simaroubaceae) có tám chi, trong đó chi Brucea
có ba loài gồm Brucea javanica, Brucea mollis và Brucea mollis var. tonkinensis
[5]. Cây Brucea mollis còn có tên là Sầu đâu rừng hay Khổ sâm mềm, thường mọc ở vùng Lào Cai, Kom Tum, Lâm Đồng [1].
Hình thái thực vật của cây Brucea mollis khá giống với cây Meliosma pinnata
thuộc họ Sabiaceae. Để tránh nhầm lẫn khi thu hái hai loài này, chúng tôi đưa ra một số mô tả về đặc điểm thực vật của cây Brucea mollis (Khổ sâm mềm) như sau:
Brucea mollis Wall. ex Kurz - Khổ sâm mềm Wall. ex Kurz, Bengal 42: 64.
Tên đồng nghĩa: Brucea acuminata H. L. 1873. J. Asiat. Soc. Li.
Tên Việt Nam khác: Cứt chuột, Sầu đâu rừng.
Cây bụi hoặc gỗ nhỏ, cao l-5 m. Cành nhỏ màu vàng-xanh, có lông; cành to màu đỏ-nâu với nhiều bì khổng màu trắng. Lá kép lông chim lẻ, cỡ 20-45(-60) cm; trục và cuống lá có nhiều lông vàng; lá chét 5-15; cuống lá chét dài 3-7 mm; phiến lá hình bầu dục-mác, trứng-mác hoặc mác rộng, cỡ 5-12(-15) × 2,5-5 cm, phủ lông nâu khi non, sau nhẵn; gốc hình nêm rộng hay hơi tròn, lệch, mép nguyên; đỉnh có đuôi dài hay nhọn; gân bên 8-10 cặp. Cụm hoa hình chùy, dài 10-25 cm, mảnh; trục phủ lông rậm màu vàng, sau thưa hoặc nhẵn. Đường kính hoa 2-3 mm. Cánh hoa hình cái thìa, có lông ngắn, dài hơn nhị. Đĩa hình cầu ở hoa đực, hình cái bát nông ở hoa cái. Bầu có lông. Quả hạch, hình trứng, cỡ 8-12 × 6-8 mm, nhẵn, màu nâu đỏ
Hình 1.6. Cây Khổ sâm mềm (Brucea mollis Wall. ex Kurz)
Sinh học và sinh thái: Mùa quả tháng 6-12. Mọc rải rác trong rừng, ở độ cao 1200-1700 m.
Phân bố: Lào Cai (Sa Pa), Hòa Bình (Mai Châu, Pà Cò), Kon Tum (Đác Glây, Ngọc Linh), Lâm Đồng (Đà Lạt, Lang Bian). Còn có ở Trung Quốc, Mianma, Lào, Campuchia, Ấn độ, Malaysia, Thái Lan, Philippin, Nepal.
Mẫu nghiên cứu: Hòa Bình (Mai Châu, Pà Cò), 15/12/1999, Phương 2228 (HN); 24/6/2008, VK 2211 (HN).
1.2.Chi Glycosmis
1.2.1.Đặc điểm hình thái và phân bố
Theo hệ thống phân loại thực vật của Engler, chi Glycosmis thuộc họ cam quýt (Rutaceae), phân họ Aurantioideae, phân nhóm Clauseneae [75]. Phân nhóm Clauseneae có ba chi: Glycosmis, Clausena và Murraya [76]. Cả ba chi này đều có ở nước ta. Trên thế giới, đến nay người ta đã ghi nhận chi Glycosmis có 66 loài với 124 thứ (variety), phân bố ở trung và đông nam châu Á [77], [78].
Chúng là các loại cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ có lá lông chim hay lá đơn với các tuyến trong mờ. Chồi được che phủ bởi lớp lông tơ ngắn và có màu gỉ sét. Hoa trắng, nhỏ, khó thấy, mọc thành chùm, sau khi được thụ phấn sẽ phát triển thành loại quả mọng có vỏ màu vàng, hồng, đỏ hay da cam [79].
Ở Việt Nam, Võ Văn Chi và các cộng sự đã mô tả năm loài Glycosmis [80]. Phạm Hoàng Hộ cho biết 21 loài và đã mô tả khá chi tiết 20 loài Glycosmis, chiếm
một phần ba tổng số loài trên thế giới [5]. Các loài Glycosmis phân bố trong cả nước, từ Bắc đến Nam bộ, thường thấy mọc hoang ở vùng đất cao trung bình và vùng rừng núi. Chi Glycosmis có tên chung là Cơm rượu, lấy tên từ loài G. pentaphylla Correa, vì lá của cây này được dùng để làm thơm rượu [5]. Ngoài ra lá loài G. cymosa và G. citrifolia cũng được dùng trong công thức men rượu [80].
Trong tổng số 21 loài tìm thấy ở Việt Nam, hiện mới chỉ có hai loài là G. stenocarpa và G. petelotii (Guill) đã bước đầu được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ở nước ta [5], [81]. Tám loài khác đã được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính tính sinh học ở các nước khác.
1.2.2.Sử dụng trong dân gian
Chi Glycosmis có nhiều loài đã được sử dụng rộng rãi từ lâu trong dân gian ở nhiều nước. Loài được biết đến nhiều nhất là G. pentaphylla. Người Ấn Độ hay dùng loài này làm thuốc trị ho, thấp khớp, thiếu máu, tiêu chảy, vàng da. Nước ép từ lá cây này dùng để chữa sốt, bệnh về gan và trị giun, nước sắc từ rễ dùng để chữa sưng mặt, cành nhỏ có sợi còn có tác dụng làm săn và dùng để chải răng [82], [83]. Ở Trung Quốc, nước sắc từ rễ và lá của G. pentaphylla được dùng để chữa ho, chữa thâm tím mình mẩy. Ở Malaysia người ta uống nước sắc từ rễ để chữa sưng mặt. Hoa cây này trộn với hạt tiêu chữa ngứa ngáy; vỏ thân được dùng với Datura làm độc cá. Ở Inđônexia, nước sắc rễ dùng để điều trị các bệnh về mật [84]. Loài G. arborrea (Roxb.) DC cũng là một cây thuốc phổ biến ở Ấn Độ với các tên như Ashshoura, Bon-nimbu, dùng để chữa sốt, đau gan và một số bệnh khác [85]. Ở Đài Loan, loài G. citrifolia (Willd.) Lindl. được sử dụng chữa ngứa ghẻ, mụn nhọt và sưng u [86]. Nước sắc từ lá của loài G. ovoidea Pierre dùng để điều trị đau nhức; nước sắc từ rễ và lá cây G. puberula Lindl. dùng chống nhiễm trùng sau khi đẻ; hỗn hợp gồm vỏ, thân, rễ và lá với hạt tiêu đen, gạo dính dùng để chống nôn [84].
Ở Việt Nam, một số loài trong chi Glycosmis đã được sử dụng từ lâu trong dân gian. Loài G. pentaphylla được sử dụng nhiều nhất với rễ dùng để chữa phong thấp, chân tay nhức mỏi, bán thân bất toại, tích huyết ở phụ nữ sau khi sinh, mụn nhọt, chốc lở, rắn cắn. Lá của loài này đem sao vàng, sắc đặc cho phụ nữ uống sau khi
sinh để kích thích tiêu hóa, làm ăn ngon miệng [81]. Rễ và lá của loài Cơm rượu hoa nhỏ (G. parviflora) được dùng làm thuốc trị ho, cảm mạo, ăn không tiêu, đầy bụng, đau sán khi đòn ngã sưng ứ và nứt nẻ da [79]. Lá của loài G. citrifolia phối hợp với lá của cây Cơm rượu (G. pentaphylla) làm men tăng hiệu suất rượu. Rễ và lá của loài G. citrifolia này thường được dùng để trị ho, cảm lạnh, khó tiêu hóa, đau dạ dày, đau thóat vị. Ngoài ra đem giã tươi lá trộn với rượu còn được dùng để đắp trị đòn ngã tổn thương. Khi bị phát cước, tê cứng vì sương giá đồng bào dân tộc thường dùng lá của loài này nấu nước để rửa phần đau [87]. Nguyễn Nghĩa Thìn còn cho biết, đồng bào Dao vùng Ba Vì - Hà Nội còn sử dụng loài Glycosmis lanceolata chữa bệnh về răng, tai và loài G. cyanocarpa chữa chó cắn, rắn cắn [88].
1.2.3.Thành phần hóa học chi Glycosmis
Kể từ nghiên cứu đầu tiên về hóa học chi Glycosmis năm 1935 của Sikhibhushan cho tới nay đã có gần 200 chất được phân lập từ các loài Glycosmis. Trong đó, có 94 chất lần đầu được phát hiện trong tự nhiên. Ancaloit chiếm phần lớn trong tổng số chất được tìm thấy (hơn 140 chất), thuộc nhiều kiểu khung phong phú như arcridon, quinazolin, quinolin, indol, cacbazol, và đặc biệt là các hợp chất amít chứa lưu huỳnh. Hầu hết các chất được phân lập từ lá, một số từ vỏ, rễ, thân, hạt và hoa. Các hợp chất tách ra từ chi Glycosmis cũng bao gồm những lớp chất phổ biến trong họ cam quýt như cumarin, tritecpenoit, flavonoit và ancaloit. Cùng với các lớp chất phong phú, đa dạng như vậy, chúng cũng có nhiều hoạt tính lý thú như kháng nấm, trừ sâu, chống sốt rét, giảm stress, chống ung thư, là tác nhân bảo vệ gan ... Dưới đây sẽ trình bày các loại hợp chất đã được phân lập từ các loài Glycosmis.
1.2.3.1.Tecpenoit
Năm 1996, Charkravarty đã phân lập được một monotecpen là 3,6-dihydroxy- 10-nor-7-megastigmen 141 từ loài G. arborea [89].
Cũng từ loài G. arborea này, đã phân lập và xác định cấu trúc của hai đồng phân lập thể là hai tritecpenoit kiểu khung lupeol, chỉ khác nhau về cấu hình tại vị trí 3, đó là arborinol A (dạng 3a) 142 và arborinol B (dạng 3b) 143 [90].
1.2.3.2.Flavonoit
Từ loài G. citrifolia thu hái ở Đài Loan, đã phân lập được bốn flavonoit . Đó là glychalcon-A 144, glychalcol-B 145, glyflavanon-A 146 và glyflavanon-B 147 [86].
Năm 2005, Wang cùng các cộng sự thông báo đã tách được bốn flavonoit từ loài G. montana bao gồm glymontanin A 148, glymontanin B 149 và hai flavol
1.2.3.3.Cumarin
Tài liệu [92] cũng cho biết đã có ba cumarin là angelical 152, limettin 153 và xanthyletin 154 được Talapatra cùng các cộng sự phân lập từ cây G. cyanocarpa
mọc ở Ấn Độ và xác định cấu trúc vào năm 1975 [93].
1.2.3.4.Ancaloit
Ancaloit là nhóm hợp chất tự nhiên chính được phân lập từ chi Glycosmis. Năm 1952, lần đầu tiên một số nhà nghiên cứu Ấn Độ công bố kết quả phân lập các
