ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN KHẮC HỒNG
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA CÂY BÁN HẠ BA THÙY
(TYPHONIUM TRILOBATUM, ARACEAE) LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới TS. Nguyễn
Quyết Tiến, TS. Phạm Thị Hồng Minh, PGS.TS. Phạm Hoàng Ngọc, PGS.TS. Phạm
Văn Thỉnh, những người thầy đã chỉ ra hướng nghiên cứu, hướng dẫn tận tình,
động viên và giúp đỡ từng bước đi của tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện
luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Phòng Hoạt chất Sinh học, Phòng Nghiên cứu Cấu
trúc -Viện Hóa học đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành các kế hoạch nghiên cứu.
Nhân dịp này, tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Lãnh đạo
Khoa Hóa, Khoa Sau đại học –Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Ban Giám
hiệu Trường Cao đẳng Y Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn
thành bản luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Bố, Mẹ tôi, những người thân trong gia
đình và các đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong quá trình thực
hiện luận văn.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2008
Tác giả
Nguyễn Khắc Hồng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
1.2.4.2.1. Giới thiệu chung
1.2.4.2.2. Các Cerebrozit trong họ ráy
11
11
12
1.2.4.3. Các hợp chất chứa nitơ khác
13
1.2.5. Các hợp chất glycozit
14
1.2.6. Các hợp trong chi Typhonium
15
1.3. Phổ
13
C – NMR trong nghiên cứu cấu trúc và thành phần của
lipit (axit béo và este của nó)
16
1.3.1. Giới thiệu chung
16
1.3.2. Ankanoic axit và este
17
1.3.3. Các axit béo monoenoic và este
19
1.3.4. Các axit béo polyenoic và este
22
1.3.5. Các axit béo không no và este khác
25
1.3.6. Các axit xyclopropen và este
26
1.3.7. Các axit béo bị oxi hóa và este
27
2.4.1. Dịch chiết n-hexan (RTtH)
37
2.4.1.1. Các axit béo (RTtH1-RTtH5)
37
2.4.1.2. Stigmast-5,22-dien-3- -ol (RTtH6)
38
2.4.1.3. -Sitosterol (RTtH7)
39
2.4.2. Dịch chiết etylaxetat (RTtE)
39
2.4.2.1. Hợp chất terpen-glucozit (RTtE1)
40
2.4.2.2. 3-O- -D-glucopyranosyl-stigmasterol (RTtE2)
40
2.4.2.3. Typhotrilozit A (RTtE3)
41
Chương 3. Thảo luận kết quả nghiên cứu
44
3.1. Nguyên tắc chung
44
3.2. Phân lập và nhận dạng các hợp chất có trong các dịch chiết
khác nhau của cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum)
44
3.2.1. Axit cacboxylic
45
3.2.2. Các hợp chất sterol
45
3.2.2.1. Stigmast-5,22-dien-24R-3 -ol (RTtH6)
45
NMR : Nuclear Magnetic Resonance
1
H-NMR :
1
H-Nuclear Magnetic Resonance
13
C-NMR :
13
C- Nuclear Magnetic Resonance
DEPT : Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer
COSY : Correlated Spectroscopy
HMQC : Heteronuclear Multiple - Quantum Coherence
HMBC : Heteronuclear multiple - Bond Correlation
Các lĩnh vực khác
MIC : Minimum inhibitory concentration
HIV : Human Immunodeficiency Virus
đvC : Đơn vị Cacbon
v/v : Thể tích/thể tích
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH , BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Trang
Hình 1.1
Phổ
13
C-NMR phân giải cao của dầu béo hoa rượu Rum (Safflower)
16
Phổ HMBC của typhotrilozit A (RTtE3 )
56
Bảng 1.1
Độ dịch chuyển hóa học ( , ppm) của các nguyên tử C1 -6 và
1-4 của axit palmitic, metyl và glycerol este của nó
18
Bảng 1.2
Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C trong
glyceroleste của các axit ancanoic C
4
, C
6
, và C
8
(trong chuỗi và )
19
Bảng 1.3
Sự chênh lệch về độ dịch chuyển hóa học ( ppm) giữa 2 nguyên
tử C olefinic trong các chuỗi , - glycerol este, cis- 2- 11
20
Bảng 1.4
Sự chênh lệch về độ dịch chuyển hóa học ( ppm) giữa 2 nguyên
tử C olefinic trong các chuỗi , - glycerol este, cis- 2- 11
20
Bảng 1.5
Một vài độ dịch chuyển hóa học ( ppm) từ phổ
13
C-NMR của
dầu hạt Càrốt
22
13
CNMR của một số lớp chất mạch dài
29
Bảng 1.11
Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C1 -3 từ
phổ
13
C-NMR của hỗn hợp axít palmitic, metyloleat và
glycerol trioleat
29
Bảng 1.12
Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C -glycerol
trong phổ
13
C-NMR của các acylglycerol
30
Bảng 2.1
Khối lượng cặn chiết từng phân đoạn của cây Bán hạ ba thùy
(Typhonium trilobatum)
36
Bảng 2.2
Các axit béo trong dịch n-hexan của cây Bán hạ ba thùy
38
Bảng 3.1
Số liệu phổ
13
C-NMR (CDCl
3
, 125Mhz) của một số
phytosterol trong cây Bán hạ ba thùy
vật vô cùng phong phú và đa dạng. Theo các số liệu thống kê mới nhất thảm thực
vật Việt Nam có trên 12000 loài, trong số đó có trên 3200 loài thực vật được sử
dụng làm thuốc trong Y học dân gian [1], [3], [4], [5], [6].
Từ xưa đến nay, những cây thuốc dân gian vẫn đóng vai trò hết sức quan
trọng trong đời sống hàng ngày của con người. Ngày nay những hợp chất tự nhiên
có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây cỏ đã được ứng dụng trong rất nhiều
ngành công nghiệp cũng như nông nghiệp, chúng được dùng để sản xuất thuốc chữa
bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và
mỹ phẩm v.v Mặc dù công nghệ tổng hợp hoá dược ngày nay đã phát triển mạnh
mẽ, tạo ra các biệt dược khác nhau sử dụng trong công tác phòng, chữa bệnh nhờ
đó giảm tỷ lệ tử vong rất nhiều, song những đóng góp của các thảo dược cũng
không vì thế mà mất đi chỗ đứng trong Y học. Nó vẫn tiếp tục được dùng như là
nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp những chất đầu cho công nghệ
bán tổng hợp nhằm tìm kiếm những dược phẩm mới cho việc điều trị các chứng
bệnh thông thường cũng như các bệnh nan y. Các số liệu gần đây cho thấy rằng, có
khoảng 60% dược phẩm được dùng chữa bệnh hiện nay, hoặc đang thử cận lâm
sàng đều có nguồn gốc từ thiên nhiên [54].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
Vì vậy, nguồn cây thuốc dân gian cũng như vốn sử dụng phong phú của đồng
bào các dân tộc vẫn là kho tàng quí giá để khám phá, tìm kiếm nhiều loại thuốc mới
có hiệu lực cao cho công tác phòng và chữa bệnh, kể cả những bệnh nan y của thời
đại như là ung thư, HIV/AIDS v.v Có thể nêu một số ví dụ như là vinblastin,
vincristin chữa bệnh ung thư máu là những hoạt chất được chiết xuất từ cây dừa cạn
(Catharanthus roseus họ Apocynaceae); Taxoter - thuốc chữa ung thư vú là sản
phẩm chuyển hoá của một số diterpenoit chiết xuất từ một số loài Taxus họ
Pinaceae. Và gần đây nhất là cây Xạ đen (Celastrus hindsic Benth., họ
Celastraceae) có ở vùng Hoà Bình, miền Bắc Việt Nam được dùng làm thuốc hỗ trợ
điều trị ung thư. Chế phẩm CADEF - là một tổ hợp của hàng chục loại dược liệu
của trẻ nhỏ. Trong cây Ráy (Alocasia macrorrhiza), người ta đã phân lập được các
axit béo palmatic (2.1), linoleic (2.2), oleic (2.3) và một số glycerit của chúng [10].
OH
O
1
16
2.1 Axit palmaticOH
O
1
18
9
12
2.2 Axit linoleicOH
O
1
18
9
2.3 Axit oleic1.2.2. Các hợp chất neolignan
Neolignan là các hợp chất thuộc nhóm lignan, tồn tại phổ biến trong tự
nhiên. Lignan là các hợp chất được tạo bởi 2 đơn vị phenylpropanoit (C
2.5 Dehydrodiconiferyl ancol
Ngoài hai neolignan trên Della Greca và các cộng sự còn phân lập được thêm
một hợp chất neolignan khác (2.5) [21], [22].
Cả 3 hợp chất thu được từ loài Arum italiacum đều chưa có kết quả nghiên
cứu về hoạt tính sinh học của chúng.
O
CH
2
OH
HOH
2
C
OCH
3
OH
OH
4'
3'
7'
8'
9'
5
9
O
H
3
CO
OH
OH
OCH
rét rất tốt và cao hơn nhiều lần so với các hợp chất chống sốt rét đã quen biết như
chloroquine, quinine, artemisinin [32]. 2.6c Rhaphidecursinol B
2.7 Rhaphidecurperoxin
O
OCH
3
OCH
3
H
3
CO
OCH
3
H
3
CO
HO
CH
3
O
OCH
3
OCH
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
H
3
CO
H
3
CO
O
OCH
3
OCH
3
OCH
3
OCH
3
H
3
CO
H
3
CO
O
OCH
3
OCH
3
OCH
3
25
2
5
2
4
2.11a 29-Norlanosta-8,23-dien-3,25-
diol-(3- ,23E),25-hydroperoxit
2.11b 29-Norlanosta-8,25-dien-3,24-
diol-(3- ,24 ),24-hydroperoxit.
OMe
MeO
OMe
OMe
OMe
MeO
OMeMeO
OMeMeO
MeO
MeO
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
Những hợp chất hydroperoxysterol này có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với
các chủng E. coli, Bacillus subtilis và Micrococcus luteus.
Từ loài Acorus calamus người ta đã thu được một tinh dầu chứa thành phần
chủ yếu là các hợp chất khung acoran thuộc nhóm chất tecpenoit (sesquitecpenoit).
Dưới đây là một vài thành phần chính của tinh dầu [23], [50], [53].
2.16 6,10-Epoxy-7,10-isodaucandiol
2.17 6,10-Epoxy-7-isodaucanol O
1
3
4
7
O
OH
O
O
O
HO
HO
1
4
5
6
7
10
O
HO
1
4
5
6
7
3,7-diol Từ loài Pistia stratiotes một số hợp chất khung steran cũng đã được phát
hiện như: 11-Hydroxystigmast-22-en-3,6-dion (5 ,11 ,22E,24S) và 11-
Hydroxystigmast-22-en-3,6-dion (5 ,11 ,22E,24R) [23].
1.2.4. Các hợp chất chứa nitơ
1.2.4.1. Các ancaloit
Chi Arisarum không thấy tài liệu nào xác nhận là có mặt ở Việt Nam. Trong
chi này cũng chỉ có một loài Arisarum vulgare (Araceae) được người ta nghiên cứu
OH
OH
HO
1
4
5
7
HO
OH
1
4
5
6
7
11
10
HO
OH
1
4
N-Methyl-Irnigaine
[3-Hidroxy-1,2-dimetyl-6-(9- phenylnonyl ) pyperidin] Các hợp chất 2.23a và 2.23b là những chất lỏng dạng dầu và độc đối với ấu
trùng tôm nước mặn, có hoạt tính kháng khuẩn Gram(+) và kháng một số chủng
nấm filamentous. 2.24
2.24a R = H Irniine [1-Methyl-2-(9-phenylnonyl)- pyrrolidin]
2.24b R = CH
3
O Irnidine [2-(9-(2-metoxyphenyl)nonyl)-1-methyl-pyrrolidin]
Hai hợp chất ancaloit 2.24a và 2.24b trong loài Arisarum vulgare này cũng
đều là những chất lỏng dạng dầu. Chúng đều có hoạt tính kháng khuẩn Gram(-) và
hoạt tính chống nấm [39], [40]. Từ loài Arum maculatum người ta đã phân lập được
một ancaloit khung pyperidin khác (2.25a), [23].
NH
2.25a 2-Propylpiperidine; (S)
N
R
OH
2
3
6
2.27 Pedatisectin A
2.28 Pedatisectin C 2.29a Pedatisectin D
2.29b Pedatisectin E
H
N
N
O
O
O
H
N
N
N
N
NH
2
N
OH
N
N OH
N
Glucocerebrozit
Galactocerebrozit
zwiterionic glycosphingolipit
Các cerebrozit tự nhiên đầu tiên được Thudichum phân lập từ tế bào não năm
1874 và được Carter và cộng sự xác định cấu trúc hóa học năm 1950. Sau đó,
Shapiro và Flowers cùng tổng hợp toàn phần được các cerebrozit này năm 1961.
Hsu và Turk đã đưa ra tính chất cấu trúc hóa học của các cerebrozit bằng phương
pháp va chạm hoạt hóa phân ly (Collisional Activated Dissociation-CAD) và
phương pháp khối phổ nối tiếp, ion hóa bằng bụi electoron (ESI).
N
O
O
CH
3
O
CH
3
N
O
O
O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
Về mặt sinh học, một vài cerebrozit đóng vai trò cấu trúc hỗ trợ, các yếu tố
quan trọng của màng tế bào và hoạt động như các chất truyền dẫn các sự kiện sinh
học ví dụ như: hoạt hóa, dính kết các tế bào, sự truyền tin nội bào và đóng góp vào
sự phát triển của tế bào phần lớn thông qua sự gắn kết của chúng vào protein. Hơn
thế nữa, các cerebrozit còn đóng vai trò quan trọng trong màng tế bào chúng như là
bề mặt tế bào cho các kháng nguyên và các thụ thể. Trong thực tế, các cerebrozit có
19
8
OH
O
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
O
OH
3.28a 3.28b
O
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
O
OH
NH
OH
O
HO
H
HO
H
H
OH
H
O
OH
3.30
NH
OH
O
m
8
OH
O
H
HO
H
HO
H
H
OH
H
O
OH
NH
OH
H
N O
O
OH
OMe
O
HN
OMe
HO
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
14
Những nghiên cứu gần đây cho biết, từ loài Alocasia macrorrhiza thuộc họ
Ráy, có một số cerebrozit và hợp chất nitryl (2.32) [10], [24], [33]. Triglochinin
1.2.4 Các hợp chất glycozit
Theo Phạm Hoàng Hộ và các cộng sự thì chi Arisaema họ Ráy ở Việt Nam
có khoảng 5 loài, chúng đều là các địa thực vật có củ tròn, to [5]. Từ loài Arisaema
amurense người ta đã phân lập được một số hợp chất glycerol (2.33, 2.34 và 2.35) [34]. 2.33 Glycerol 1-hexadecanoat-2-(9,12-octadecadienoat) 3-O- -D-galactopyranozit.
OH
OH
OH
OH
O
O
O
O
O
9
12
9
18
18
CN
O
O
HO
O
HO
O
CH
2
OH
OH
OH
OH
HO
H
N O
2.36b 7-Megastigmen-3,5,6,9-tetrol
(3S,5R,6R,7E,9R), 3-O- -D-
Glycopyranozit 2.37 15-isopimaren-1,3,6,8,11,12,19-
heptol (1 ,3 ,6 ,11 ,12 )-12-O- -D-
Glycopyranozit
2.38 -D-Glycopyranosyl-(1 4)- -D-
Glycopyranosyl- (1 4)-D-manosơ
O
O
O
O
O
OH
OH OH
O
O
O
OH
OH OH
HOH
OH
H
O
HO
OH
OH
OH
3 5
6
7
9
OH
HO
OH
OH
HO
HO
O
H
H
HO
H
H
OH
H
O
OH
OH
1
3
HO
H
H
OH
H
O
HO
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
16
1.2.5 Các hợp chất trong chi Typhonium
Chi Typhonium ở Việt Nam theo Phạm Hoàng Hộ và cộng sự có khoảng 4
loài [5] Chưa có nhiều nghiên cứu sàng lọc hóa thực vật về các loài trong chi này
được tiến hành. Gần đây loài bán hạ (Typhonium blumei) đã được tác giả Khổng
Thị Bình nghiên cứu sàng lọc hóa thực vật [2]. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu
thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Bán hạ ba thùy (Typhonium
trilobatum). Các kết quả thu được sẽ được trình bày trong phần kết quả và thảo luận
của luận văn. Từ cây Bán hạ Trung Quốc Typhonium giganteum người ta đã phân
lập được một số hợp chất cerebrozit [57], từ cây bán hạ Việt Nam (Typhonium
blumei) người ta đã phân lập được một hợp chất cerebrozit [2]. Nói chung, chi
Typhonium thuộc họ Ráy ít được nghiên cứu hơn so với các chi khác. Các kết quả
nghiên cứu về chi này còn khá khiêm tốn. Theo phân tích sơ bộ trong cây Bán hạ ba
thùy (Typhonium trilobatum), chúng tôi cũng đã phân lập được một cerebrozit, để
xác định cấu trúc hoàn thiện của nó cần có nghiên cứu tiếp theo.
1.3. Phổ
13
C-NMR phân giải cao trong nghiên cứu cấu trúc và thành phần
của lipit (axít béo và este của nó)
1.3.1 Giới thiệu chung
cách xa nguyên tử trung tâm từ 6 nguyên tử trở lên. Ví dụ: Độ dịch chuyển hoá học
của nguyên tử C trong nhóm axyl (C-1) bị ảnh hưởng bởi liên kết đôi 9 cách
nguyên tử trung tâm (C-1) là 8 nguyên tử C. Rất nhiều thông tin về độ dịch chuyển
hoá học (ppm) của các hợp chất axít béo, glyceroleste, phospholipit … Cụ thể đã
được tập hợp thành thư viện thông tin về chất béo và chúng ta có thể sử dụng những
thông tin này để xác định các nhóm chức và vị trí của nó trong chuỗi ankyl mạch
dài. Việc sử dụng những số liệu đặc trưng của một số loại phân tử cho phép chúng
ta có thể xác định được giá trị định tính cũng như giá trị định lượng của một số hỗn
hợp axít béo tự nhiên (hoặc dẫn xuất của nó như: glyceroleste, lipit ) [26].
1.3.2 Axit ankanoic và este
Phổ
13
C-NMR của các axít no mạch ngắn không cho chúng ta nhiều thông
tin, tuy nhiên ta cũng cần hiểu cặn kẽ về nó trước khi bắt đầu nghiên cứu cấu trúc
của các axít béo và các dẫn xuất của chúng. Trong bảng 1.1. phổ
13
C-NMR của axit
palmitic cho ta biết rõ 6 tín hiệu của các nguyên tử các bon C -1, C-2, C-3 và 1,
2 và 3. Các tín hiệu còn lại xuất hiện gần nhau hoặc trùng lên nhau trong khoảng
29,0-29, 8 ppm. Phần tín hiệu này rõ ràng là của các nguyên tử C thuộc các nhóm
metylen (CH
2
) còn lại trong mạch. Một vài tín hiệu này có thể nhận biết được trong
một số trường hợp đặc biệt nhưng sẽ khó nhận dạng hơn trong một hỗn hợp. Riêng
6 tín hiệu pic được nhận biết rõ ràng có thể xuất hiện như một chùm píc trong các
Copyright: Tài liệu đại học ©