TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA HỌC
BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC

CỦA CAO ETHYL ACETATE CỦA LOÀI ĐỊA Y
ROCCELLA SINENSIS (NYL.) HALE
THU HÁI Ở BÌNH THUẬN

GVHD:
Th.S DƯƠNG THÚC HUY
SVTH: NGUYỄN THỊ THƯƠNG
MSSV: K35106052

TPHCM, tháng 5 năm 2013


LỜI CẢM ƠN
-------Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Thầy Dương Thúc Huy, người đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức chuyên môn,
luôn theo sát hướng dẫn tận tình và truyền đạt cho em những kinh nghiệm nghiên cứu quý
báu trong suốt quá trình em thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp.
Thầy Nguyễn Thụy Vũ đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Quý Thầy Cô trường Đại học Sư Phạm TP.HCM, những người đã trực tiếp giảng dạy,
truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em, đó chính là những nền tảng cơ bản, là những
hành trang vô cùng quý giá, là bước đầu tiên cho em bước vào sự nghiệp sau này trong
tương lai cũng như trong thời gian em thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Các bạn sinh viên bộ môn Hóa hữu cơ khóa K35 và K36 đã động viên, giúp đỡ chia sẻ
những buồn vui khó khăn cùng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Mũi đa (Multiplet)

q

:

Mũi bốn (Quartet)

NMR

:

Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance)

HSQC

:

Heteronuclear Single Quantum Correlation

HMBC

:

Heteronuclear Multiple Bond Coherence

1

:


:

Ethyl acetate

H

:

Hexane

A

:

Acetone


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU
1. Hình ảnh
Hình 1: Ba dạng chính của địa y

Trang
8

Hình 2: Sinh tổng hợp của các hợp chất từ địa y

13

Hình 3: Địa y sợi Roccella sinensis


LỜI CẢM ƠN ............................................................................................. 8
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... 8
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU ......................... 8
MỤC LỤC ................................................................................................... 8
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................. 8
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN ....................................................................... 8
1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA Y ..................................................................................... 8
2. HOẠT TÍNH CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ ĐỊA Y ........................................... 9
3. NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VỀ CÁC HỢP CHẤT CÓ TRONG ĐỊA Y ..... 12
5. Nghiên cứu hóa học về chi Roccella................................................................. 14

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................. 18
1. Hóa chất và thiết bị ........................................................................................... 18
2. Khảo sát nguyên liệu ......................................................................................... 18
3. Điều chế các loại cao......................................................................................... 18

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................... 22
1.

KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA HỢP CHẤT RS-H13 .......... 22

2.

KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA HỢP CHẤT RS-C9............. 23

3.

THỰC HIỆN PHẢN ỨNG TẠO DẪN XUẤT ACETONIDE ................. 26

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ........................................................................ 27

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN
1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA Y
1.1 Khái niệm và phân loại địa y
Địa y, dạng thực vật bậc thấp đặc biệt, là kết quả cộng sinh của nấm (mycobiont) và một
thành phần quang hợp (photobiont) thường là tảo (green alga) hay vi khuẩn lam
(cyanobacterium). Khoảng 17.000 loài địa y đã được biết. Địa y thường được chia làm ba
dạng chính: dạng khảm (crustose), dạng phiến (foliose) và dạng sợi (frucose).

Xanthoria sp.,
địa y khảm trên đá núi lửa
tại miệng núi lửa ở Idaho, USA.

Xanthoparmelia cf. lavicola, Địa y sợi Hypogymnia cf.
một địa y phiến, trên đá tubulosa với Bryoria sp.
và Tuckermannopsis sp.
bazan
ở miền núi Canada.

Hình 1: Ba dạng chính của địa y
Thành phần tảo của địa y sản sinh các carbohydrate bằng quá trình quang hợp, còn
thành phần nấm sản sinh các hợp chất tự nhiên (để chống tia UV, ngăn chặn sâu bọ và các
loài động vật ăn cỏ, …), cung cấp nước và khoáng chất. Kết quả từ sự cộng sinh này giúp
địa y có thể sinh trưởng và sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt, chủ yếu ở vùng vĩ
độ cao, vùng nhiệt đới, và có thể hiện diện ở khắp mọi nơi như trên đá, đất, lá cây, thân cây,
kim loại, thủy tinh. [6]
1.2 Vai trò của các hợp chất tự nhiên trong địa y [8]
- Bảo vệ đối với cây trồng bậc thấp và bậc cao.
- Các hợp chất thơm hấp thụ tia UV, bảo vệ địa y chống lại bức xạ có hại.
- Các carboxylic acid từ địa y là tác chất tạo phức mạnh và giúp cho địa y lấy được các
khoáng chất từ vật chủ nơi địa y bám vào (substrate).

Khoảng gần 1.000 hợp chất địa y đã được cô lập cho đến nay. Nghiên cứu về hoạt tính
sinh học và khả năng dược học của các hợp chất tự nhiên từ địa y được thống kê đầy đủ của
Boustie (2007) [9], Huneck (1999) [10], Muller (2001) [11] về kháng khuẩn, kháng
virus, chống oxy hóa, kháng ung thư, kháng viêm, kháng enzyme …
2.1 Hoạt tính điều tiết tăng trưởng đối với thực vật bậc cao[5]
Địa y hoặc các hợp chất của địa y

Hoạt tính

Barbatic acid, 4-O-demethylbarbatic

Ức chế sự tăng trưởng của cây rau diếp

acid, diffractaic acid, evernic acid,
lecanoric acid, β-orcinolcarboxylic
acid, orsellinic acid

Trang 9


Ergochrome AA (secalonic acid A)

Gây độc cho thực vật

Evernic acid

Giảm các nồng độ chất diệp lục trong lá rau
bina

Lecanoric acid


Sao chép ngược HIV

(+)-Usnic acid và 4 depside khác

Virus Epstein-Barr (EBV)

Emodin, 7-Cloroemodin, 7-Chloro-1O-methylemodin,
5,7Dichloroemodin, Hypericin

HIV, cytomegalovirus và các virus khác

2.3 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của các hợp chất địa y[5]
Hợp chất

Vi khuẩn

Usnic acid và các dẫn xuất

Vi khuẩn gram (+), Bacteroides spp.,
Clostridium perfringens, Bacillus subtilis,
Staphylococcus aureus, Staphylococcus spp.,
Enterococcus spp., Mycobacterium aurum

Protolichesterinic acid

Helicobacter pylori

Trang 10



Mycobacterium

Vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn kỵ khí
Leprapinic acid và dẫn xuất

Vi khuẩn Gram (+) và Gram (-)

2.4 Các loại enzyme bị ức chế bởi các hợp chất của địa y[5]
Hợp chất của địa y

Enzyme bị ức chế

Atranorin

Trypsin, Pankreaselastase,
Phosphorylase

Baeomycesis acid

5-Lipoxygenase

Bis-(2,4-dihydroxy-6-npropylphenyl)methane, Divarinol, cao
chiết
từ
Cetraria
juniperina,
Hypogymnia physodes và Letharia
vulpina


Physodic acid

Arginine decarboxylase

Usnic acid

Ornithine decarboxylase

2.5 Hoạt tính kháng ung thư và kháng đột biến của các hợp chất địa y[5]
Hợp chất

Hoạt tính trên loại tế bào

(-)-Usnic acid

Kháng ung thư phổi Lewis, ung thư bạch cầu
P388, ức chế phân bào, có hoạt tính chống lại
tế bào sừng hóa HaCaT

Protolichesterinic acid

Có hoạt tính chống lại tế bào ung thư bạch cầu
K-562 và khối u rắn Ehrlich

Pannarin,
Sphaerophorin

Gây độc cho quá trình tái tạo các lympho bào

1-Chloropannarin,


3. NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VỀ CÁC HỢP CHẤT CÓ TRONG ĐỊA Y
Có nhiều hệ thống phân loại các hợp chất hóa học từ địa y, trong đó hệ thống phân
loại được sử dụng nhiều nhất là hệ thống phân loại do Shibata và cộng sự đề nghị[7].
Các hợp chất hóa học trong địa y được chia làm ba nhóm chính dựa theo nguồn gốc
sinh tổng hợp của chúng (hình 3).
♦ Nguồn gốc polyketide: depside, depsidone, quinones, xanthones, chromones, aliphatic
acid …
♦ Nguồn gốc shikimic acid: terphenylquinone và dẫn xuất của tetronic acid.

Trang 12


♦ Nguồn gốc mevalonic acid: terpenoid, steroid

Hình 2: Sinh tổng hợp của các hợp chất từ địa y [5]
4. Mô tả thực vật Roccella sinensis (Nyl.) Hale (Roccellaceace).
4.1 Đối tượng nghiên cứu.
Trong nghiên cứu này, đối tượng nghiên cứu là loài địa y Roccella sinensis
(Roccellaceace) được thu hái ở Bình Thuận.
4.2 Đặc điểm thực vật
Tên khoa học: Roccella sinensis
Họ: Rocellaceae
Địa y mọc trên thân cây chín tầng ở chùa Hang, ở độ cao 300 mét so với mực nước
biển, huyện Liên Hương, tỉnh Bình Thuận.
Mẫu ký hiệu US-B028, được lưu trong quyển tiêu bản thực vật, bộ môn Hóa hữu cơ,
khoa Hóa, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM.
Tên khoa học của các địa y được xác định bởi tiến sĩ Harrie J. M. Sipman, Khoa thực
vật học, Đại học Freie, Berlin, Đức.


[18]

và γ-

carotene (10) từ Roccella montagnei Bel [18].
• Các hợp chất chromane và chromone:
Năm 1969 Alberhart D. J., Overton K. H., Huneck S. đã cô lập lepraric acid (11) từ
Roccella fuciformis

. Năm 1972 Hucneck S., Follmann G. đã tìm được lobodirin (12) từ

[19]

Roccella cerebriformis
được

[20]

. Cũng trong năm đó Huneck và các cộng sự của mình cô lập

2–methyl–5-hydroxy-6–hydroxymethyl–7-methoxychromone

(13)

từ

Roccella

fuciformis [20].
Năm 1992 Huneck S., Jakupovic J., Follmann G. đã cô lập được mollin (14) và

O

Roccellaric acid (1)

H 3C
H 3C

(H2C) 11

H

H

COOH
COOH

Roccellic acid (2)

Trang 15


H 3C

O

O
CH 3
O

O


H
H

O
H
OH

meso-Erythitol (5)

Me

Me

OH

CO 2

COOC2H 5

OH
CH2OH

OH

CH3

HO

Acetylportentol (3)

(+)- Montagnetol (8)

Me
Me
Me

Me

Me

Me

Me

β - Carotene (9)
Me

Me

Me

Me

Me

Me

Me

Me


Leprapic acid (11)

Lobodirin (12)
Trang 16

O

O

Me


OH

O

OH

HOH2C
O

H 3CO

O

HO
HO

Me

OH

O

OH

HO
HO

Me
O

O

O

O
O

Me

OAc

Roccellin (15)

Galapagin (16)

Me
COO



O
OH

Me
COOMe

Me

OH

O
COOH

O
COOH

Me
N

O
OH

hoặc

HN

OH

O


OMe

Me


CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
1. Hóa chất và thiết bị
1.1 Hóa chất
Dung môi dùng trong sắc ký cột và sắc ký điều chế, sắc ký lớp mỏng gồm eter dầu hỏa,
ethyl acetate, acid acetic, chloroform, ethyl acetate, acetone, methanol là hóa chất của hãng
Chemsol-Việt Nam và được làm khan bằng Na 2 SO 4 nếu sử dụng lại và nước cất.
Thuốc thử: để hiện hình các vết hữu cơ bằng sắc ký lớp mỏng, phun xịt bằng dung dịch
acid sulfuric 30%, vanillin/H 2 SO 4 , đèn UV.
Sắc ký cột thường dùng silica gel sắc ký cột, cỡ hạt: 0.04-0.06 mm, Ấn Độ.
1.2 Thiết bị
- Các thiết bị dùng để giải ly, dụng cụ chứa mẫu (becher, lọ thủy tinh, bình lóng).
- Cột sắc ký: cột cổ điển.
- Sắc ký lớp mỏng 25 DC – Alufolien 20 × 20 cm Kiesel gel F 254 Merck.

- Máy cô quay chân không Buchi-111 kèm bếp cách thủy Buchi 461 Water Bath, máy
sấy.
- Các thiết bị ghi phổ: Phổ 1H-NMR,

13

C-NMR: Ghi trên máy cộng hưởng từ hạt nhân

Bruker ở tần số 500 MHz cho phổ 1H-NMR và 125 MHz cho phổ 13C-NMR.
- Tất cả phổ được ghi tại: Phòng Phân Tích Trung Tâm Trường đại học Khoa Học Tự

Phân đoạn EA1.2.2.2 thực hiện sắc ký lớp mỏng điều chế và giải ly với hệ dung môi
eter dầu hỏa : ethyl acetate (6 : 4) thu được hợp chất kí hiệu là RS-H13.

Trang 19


Sơ đồ 2.1: Sơ đồ điều chế các loại cao của địa y.
Bột địa y Roccella siensis
(1.7kg)
-Ngâm, tận trích bằng methanol
-Lọc, cô quay thu hồi dung môi
Cao Methanol thô
(400g)
- Sắc kí cột silica gel
- Giải ly: Hexan 100%
- Lọc, cô quay, thu hồi dung môi

Phần còn lại

Cao H
( 250g)

- Giải ly: H:A (9:1  0:10)
- Lọc, cô quay thu hồi dung môi

Phần còn

Cao EA1

Cao EA2


Phân đoạn

Phân đoạn

EA1.1

EA1.2

EA1.3

(2.780g)

(15.137g)

(2.178g)

- Sắc kí cột silica gel.
- Giải ly với hệ eter dầu : ethyl acetate (8:2).

Phân đoạn

Phân đoạn

Phân đoạn

EA1.2.1

EA1.2.2


- Giải ly với hệ Dietyl eter : eter
dầu : acid acetic (9 :1:0.01)

- Sắc ký lớp mỏng điều chế
- Giải ly với hệ eter dầu :
ethyl acetate (6 : 4)

RS-C9

RS-H13

(200mg)

(24mg)

Trang 21


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Cao EA1 (22g) thực hiện sắc ký cột phân thành 3 phân đoạn ký hiệu từ EA1.1 đến
EA1.3. Chọn khảo sát trên phân đoạn EA1.2 (15.137g), thực hiện sắc ký cột silica gel và
sắc ký lớp mỏng điều chế nhiều lần đã cô lập được hai hợp chất RS-C9 và RS-H13. Cấu
trúc hóa học của các hợp chất này được xác định bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như
phổ NMR, HSQC, …

1. KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA HỢP CHẤT RS-H13
Hợp chất H13 được cô lập từ phân đoạn EA1.2 (15.137g).
• Trạng thái: chất dầu trong suốt.
• Dữ liệu phổ 1H NMR (500 MHz, acetone-d 6 ) và


Trang 22


carbon δ C 24.3 (C-8), 105.5 (C-1), 163.4 (C-4) và ghép meta với proton δ H 6.23. Proton ở
δ H 6.23 tương quan với carbon δ C 112.4 (C-5), 163.4 (C-4), 166.4 (C-2). Nhóm hydroxyl
kiềm nối (δ H 11.46) cũng có tương quan với carbon δ C 166.4 (C-2), 105.5 (C-1). Từ dữ liệu
phổ trên khẳng định nhân thơm có cấu trúc của một đơn vị orsellinate.
Proton nhóm methylen ở [δ H 4.63, 4.44] dịch chuyển về vùng từ trường thấp nên phải
liên kết ester với nhóm –COO của đơn vị orsellinate. Trên phổ HMBC thấy các proton của
nhóm methylen này tương quan với carbon nhóm carboxyl ở δ C 172.0 (C-7), carbon ở δ C
75.8 (C-2’). Điều này tái khẳng định vị trí của nhóm methylen này.
Thêm nữa, proton H-2’ (ở δ H 4.59, ở δ C 75.8) có tương quan với carbon ở δ C 109.2 (C5’). Proton H-3’ (ở δ H 4.32) cũng tương quan với carbon ở δ C 109.2 (C-5’). Ngoài ra, hai
nhóm methyl [δ H 1.44, 1.33] cũng tương quan với carbon ở δ C 109.2 (C-5’). Tất cả điều này
khẳng định phần đường đã bị acetone hóa tại vị trí C-2’;C-3’. Như vậy, cấu trúc của RSH13 được xác định. RS-H13 được đề nghị là [5-(hydroxymethyl)-2,2-dimethyl-1,3dioxolan-4-yl]methyl 2,4-dihydroxy-6-methylbenzoate.
8

CH3 O

H

7

5

HO

1
3

H

C NMR (125 MHz, acetone-d 6 )


Phổ 1H-NMR cho thấy có tín hiệu của 2 proton thuộc vòng thơm [δ H 6.29 (1H, d,
J=2.5Hz), 6.23 (1H, d, J=2.5Hz)]. Ngoài ra phổ 1H-NMR còn cho thấy tín hiệu của 3 nhóm
methyl [δ H 2.51 (3H, s), 1.36 (3H, s), 1.29 (3H, s)], 1 nhóm methylen liên kết oxy với 2
proton không tương đương ghép cặp với nhau {δ H 4.58 [1H, dd, (J=11.5, 3.0Hz )], 4.32
[1H, dd, (J=11.5, 6.5Hz)]}, 1 nhóm methylen thứ 2 {δ H 4.10 [1H, dd, (J=8.0, 6.5Hz)], 3.98
[1H, dd, (J= 7.5, 3.5Hz)]}, 2 nhóm methine {δ H 3.90 [(1H, ddd, (J=8.0, 6.5, 3.0Hz)], 4.10
(1H, dd, (J=8.0, 6.5Hz)]. Sự chẻ mũi giữa nhóm methylen ở δ H 4.58 và 4.32 với proton
nhóm methine ở δ H 3.90 cho thấy các proton của hai nhóm này ghép cặp với nhau theo hệ
thống ABX.
Phổ 13C-NMR cho thấy hợp chất RS-C9 có 15 carbon: 1 nhóm carboxyl ester có độ dịch
chuyển hóa học δ C 172 (-COO), 6 carbon vòng thơm trong đó có 2 carbon nối với oxy và 4
carbon mang nhóm thế khác [δ C 166.0, 163.6, 144.6, 105.4, 112.4, 101.6], 1 nhóm methyl
thơm [δ C 24.4], 2 carbon methylen [δ C 67.8, 67.7], 2 carbon methine [δ C 77, 71.3], 1 carbon
tứ cấp liên kết với 2 oxy [δ C 110.0], 2 carbon methyl [δ C 27.1, 25.5]. Việc xác định được hỗ
trợ bởi phổ HSQC.
Ở vòng thơm, trên phổ HMBC cho thấy proton nhóm methyl ở δ H 2.51 tương quan với
các carbon δ C 112.4 (C-5), 144.6 (C-6), 105.4 (C-1). Proton ở δ H 6.29 tương quan với các
carbon δ C 24.4 (C-8), 105.4 (C-1), 163.6 (C-4) và ghép meta với proton δ H 6.23. Proton ở
δ H 6.23 tương quan với carbon δ C 112.4 (C-5), 163.6 (C-4), 166.0 (C-2). Từ các dữ liệu phổ
trên khẳng định nhân thơm có cấu trúc của một đơn vị orsellinate.
Proton nhóm methylen ở [δ H 4.58, 4.32] dịch chuyển về vùng từ trường thấp nên phải
liên kết ester với nhóm –COO của đơn vị orsellinate. Trên phổ HMBC thấy proton này
tương quan với carbon nhóm carboxyl ở δ C 172.3 (C-7), carbon ở δ C 77.0 (C-3’), carbon ở
δ C 71.3 (C-2’). Điều này tái khẳng định vị trí của nhóm methylen này.
Thêm nữa, proton H-3’ (δ H 4.10, ở δ C 77.0) có tương quan với carbon ở δ C 110.0 (C5’). Proton H-4’ (ở δ H 3.98) cũng tương quan với carbon ở δ C 110.0 (C-5’). Ngoài ra, hai
nhóm methyl [δ H 1.36, 1.29] cũng tương quan với carbon ở δ C 110.0 (C-5’). Tất cả điều này
khẳng định phần đường đã bị acetone hóa tại vị trí C-3’;C-4’. Như vậy, cấu trúc của RS-C9

HC O 5' CH
3
7'
4'
CH3
H2C O

Hình 5: Sự tương quan trong phổ HMBC của hợp chất RS-C9
Bảng 1. Số liệu phổ NMR của hợp chất RS-C9 và RS-H13
Hợp chất RS-C9 (Acetone-d6)
Vị
trí

δ H (ppm)

δC
(ppm)

Hợp chất RS-H13 (Acetone-d6)
δ H (ppm)

HMBC
1

13

H C

δC
(ppm)


101.7

1, 4, 8

6.29 (d, 2.0)

112.4

144.6

144.7

7

172.3

172.0

1’

H13C

2, 4, 5

163.4

6

8

4.32 (dd, 11.5, 6.5)

4.44 (dd, 11.0, 7.5)

2’

3.90 (ddd, 8.0, 6.5,
3.0)

71.3

1’, 4’

4.59 (ddd, 7.5, 6.0,
3.5)

75.8

1’, 5’

3’

4.10 (dd, 8.0, 6.5)

77.0

1’

4.32 (like_q, 6.0)



1.41 s

Trang 25

25.6

5’


7’

1.36 s

27.1

2OH

5’

1.33 s

28.2

11.46 s

5’
1, 2

3. THỰC HIỆN PHẢN ỨNG TẠO DẪN XUẤT ACETONIDE