ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

--------

VƢƠNG VĂN TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ CHUYỂN HOÁ
ZERUMBONE TRONG MỘT SỐ CÂY THUỐC THUỘC
HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) VIỆT NAM VÀ KHẢO
SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

--------

VƢƠNG VĂN TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ CHUYỂN HOÁ
ZERUMBONE TRONG MỘT SỐ CÂY THUỐC THUỘC
HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) VIỆT NAM VÀ KHẢO
SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC
Chuyên ngành : Hóa hữu cơ

Hoá Hữu cơ và các thầy, các cô của Khoa Hoá học đã đóng góp nhiều ý kiến
quý báu để tôi hoàn thành luận án này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám
hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và các
phòng, ban chức năng đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu và
hoàn thành luận án.
Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến Đảng uỷ, Ban Tổng giám đốc
Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga đã tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ tôi trong
quá trình học tập và thực hiện công trình này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể Phòng Vật liệu, tập
thể Viện Độ bền Nhiệt đới, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga nơi tôi công tác và
tiến hành các thực nghiệm của luận án. Tập thể Phòng đã giúp đỡ, động viên
và chia sẻ nhiều khó khăn với tôi trong thời gian qua.
Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2016
Tác giả luận án

Vương Văn Trường


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU

1

CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN

3

1.1.


Nguồn gốc và phân bố

7

1.2.3.

Thành phần hoá học của cây Gừng gió

8

1.2.4.

Y học dân tộc và cây Gừng gió

14

1.3.

Tổng quan về zerumbone

16

1.3.1

Nguồn gốc, cấu trúc và tính chất vật lý của zerumbone

16

1.3.2.


37


2.1

Hoá chất và phƣơng tiện nghiên cứu

37

2.1.1.

Nguyên liệu và hoá chất

37

2.1.2.

Các thiết bị dùng cho nghiên cứu

37

2.2.

Các phƣơng pháp thực nghiệm

38

2.3.

Phân tích tinh dầu và zerumbone trong củ của 4 cây thuốc thuộc

Phân lập zerumbone bằng phƣơng pháp chiết và sắc ký cột

44

2.3.6.

Phân lập zerumbone bằng phƣơng pháp ép thuỷ lực, chiết và kết
tinh phân đoạn

45

2.4.

Tổng hợp một số hydrazide (1a-l)

45

2.5.

Chuyển hoá zerumbone với các hydrazide

48

2.6.

Chuyển hoá zerumbone oxide với các hydrazide

51

2.7.

3.2.

Phân lập zerumbone

67

3.3.

Chuyển hoá zerumbone thành các hợp chất mới

69

3.3.1.

Tổng hợp các acid hydrazide

73

3.3.2.

Chuyển hoá zerumbone với các hydrazide

77

3.3.3.

Chuyển hoá zerumbone oxide với các hydrazide

90


hydrazide

145

3.4.2.

Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các sản phẩm lai hoá của
zerumbone với các chalcone

147

KẾT LUẬN

151

KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

153

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN

154

TÀI LIỆU THAM KHẢO

155

PHỤ LỤC

169

Phổ hồng ngoại

GC-MS

Sắc ký khí ghép nối khối phổ

HR-MS

Phổ khối phân giải cao

KLPT

Khối lƣợng phân tử

NMR

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân

SKBM

Sắc ký bản mỏng

SKC

Sắc ký cột

THF

Tetrahydrofuran


10

1.4 Thành phần hóa học của tinh dầu hoa Gừng gió vùng BTT-VN

11

1.5 Thành phần hoá học tinh dầu củ Gừng gió sau khi đã tách

12

zerumbone kết tinh
1.6 Hàm lƣợng zerumbone của tinh dầu Z. zerumbet ở một số vùng

17

trên thế giới
1.7 Một số cây đã phát hiện có chứa zerumbone

18

1.8 Cƣờng độ gây độc tế bào ung thƣ của zerumbone in vitro

20

2.1 Hiệu suất tinh dầu tính theo nguyên liệu tƣơi của một số cây nghiên

40

cứu
2.2 Thành phần hoá học tinh dầu cây Gừng gió sau khi đã lọc tinh thể


73

3.4 Các dữ liệu phổ 13C-NMR của các hydrazide béo (1a-f)

74

3.5 Phổ 1H-NMR của các hydrazide thơm (1g-l)

75

3.6 Dữ liệu phổ MS của các hydrazide thơm (1g-l)

76

3.7 Kết quả tổng hợp của các sản phẩm ngƣng tụ zerumbone với các
hydrazide

78

3.8 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ

84

zerumbone với hydrazide béo (2a-f)
3.9 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ
zerumbone với hydrazide béo (2a-f)

85


Hóa học, Trƣờng ĐH Sƣ phạm Hà nội I.

2.

Võ Văn Chi (1997), Từ điển cây thuốc Việt Nam, NXB Y học, tr. 536.

3.

Võ Văn Chi, Dƣơng Đức Tiến (1987), Phân loại thực vật. Thực vật bậc cao,
tr. 461-464, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.

4.

Lê Trần Đức (1997), Cây thuốc Việt Nam. Trồng hái chế biến trị bệnh ban
đầu, NXB nông nghiệp, Hà Nội tr. 291-292.

5.

Phạm Hoàng Hộ (1999), Cây cỏ Việt nam, quyển 3, NXB Trẻ Hà Nội, tr. 553.

6.

Văn Ngọc Hƣớng (2011), Nghiên cứu công nghệ chiết tách zerumbone từ cây
Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm.) làm thuốc chống ung thư, Báo cáo tổng
kết kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ, Trƣờng Đại học KHTN,
ĐHQGHN.

7.

Văn Ngọc Hƣớng , Đỗ Thị Thanh Thúy và CS (2004), “Cƣờng độ gây độc tế


Văn Ngọc Hƣớng, Nguyễn Thị Minh Thƣ, Nguyễn Thị Hƣơng, Lê Thị Minh
Nguyệt, Nguyễn Mạnh Cƣờng, Nguyễn Quốc Bình (2011), “Khảo sát hàm
lƣợng tinh dầu và zerumbone trong củ Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm.) của
một số tỉnh Miền Bắc Việt Nam”, Tạp chí Hoá học & Ứng dụng, số 3(7), tr.
23.

13.

Đỗ Tất Lợi (2005), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, in lần thứ mƣời
ba, NXB Y học Hà Nội, tr. 368-369.

14.

Lã Đình Mỡi, Lƣu Đàm Củ, Trần Minh Hợi, Trần Huy Thái, Ninh Khắc Bản
(2002), Tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Việt Nam, tập 2, NXB Khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 94-119.

15.

Đặng Nhƣ Tại, Ngô Thị Thuận (2010), Hoá học hữu cơ tập 1, Nhà xuất bản
giáo dục Việt Nam, Hà Nội, tr. 582-590.

16.

Nguyễn Đình Thành (2011), Cơ sở phương pháp phổ ứng dụng trong hoá
học, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.

17.



Al-Zubairi A. S., Abdul A. B. H., and Syam M. M. (2010), “Evaluation of the
genotoxicity of zerumbone in cultured human peripheral blood lymphocytes”,
Toxicology in vitro, vol. 24, no. 3, pp. 707–712.

22.

Al-Zubairi A. S., Abdul A. B., Yousif M., Abdelwahab S. I., Elhassan M.
M., Mohan S. (2010), “In vivo and in vitro genotoxic effects of zerumbone”,
Caryologia, vol. 63, no. 1, pp. 11–17.

23.

Belsare D. P., Pal S. C., Kazi A. A., Kankate R. S., Vanjari S. S. (2010),
“Evaluation of Antioxidant Activity of Chalcones and Flavonoids”,
International Journal of ChemTech Research, 2(2), pp. 1080-1089.

24.

Bhuiyan. M. N. I., Chowdhury. J. U., Begum. J. (2009), “Chemical
Investigation of the Leaf and Rhizome Essential Oil of Zingiber zerumbet
(L) Smith from Bangladesh”, Bangladesh Juornal of Pharmacology, 4(1), pp.
9-12.

25.

Bisset

N.



www.stevenfoster.com/ginger.html.
26.

Bui Van Thanh, Do N. Dai, Tran D. Thang, Nguyen Q. Binh, Luu D. Ngoc
Anh, Isiaka A. Ogunwande (2014), “Composition of essential oils of
fourHedychium species from Vietnam”, Chemistry Central Journal, 8(1), pp.
54-59.

27.

Chang-Ming J., Vera R., Chalchat J. C., (2003), “Chemical Composition of
the Essential Oil from Rhizomes, Leaves and Flowers of Zingiber zerumbet
Smith from Reunion Island”, Journal of Essential Oil Reseach, 15(3),


pp.202-205.
28.

Damodaran N. P., Dev S., (1965), “Stereochemistry of zerumbone”,
Tetrahedron Letters, 6(24), pp. 1977-1981.

29.

Dev

S.

(1960),


(2008),

“Synthesis

and

cytotoxicity

of

novel

3-aryl-1-(3-

dibenzylaminomethyl-4-hydroxyphenyl)-propenones and related compound”,
Chem. Pharm. Bull. 56(12) pp.1657-1681.
33.

Gurib-Fakim A., Maudarbaccus N., Leach D. N., Doimo L., Wohlmuth H.
(2002), “Essential oil composition of Zingiberaceae species from Mauritius”,
Journal of Essential Oil Research, 12(4), pp. 271-273.

34.

Hall S. R., Nimgirawath S., Raston C. L., Sittatrakul A., Thadaniti S.,
Thirasasana N., White A. H. A., (1981), “Crystal structure of zerumbone [(E,
E, E)-2, 6, 9, 9-Tetramethylcycloundeca- 2, 6, 10- trien -1-one]”, Australian
Journal of Chemistry, 34(10), pp. 2243- 2247.

35.


40.

Isabelle Lechat-Vahirua, Patrice Francois, Chantal Menut, Gérard Lamaty,
Jean Marie Bessiere (1993), “Aromatic Plants of French Polynesia. I.
Constituents of the essential oils of zhizomes of three Zingiberaceae:
Zingiber zerumbet Smith, Hedychium coronarium Koenig and Etlingera
Cevuga Smith”, Journal of Essential Oil Research, 5(1), pp. 55-59.

41.

Isiaka A. Ogunwande, Nureni O. Olawore, Kasali A. Adeleke (2005),
“Contribution to the Study of Essential Oil of Xylopia Aethiopia (DUNAL)
A. RICH: Isolation and Characterization of Zerumbone”, Journal of Essential
Oil Bearing Plants, 8(2), pp. 159-164.

42.

Jiang J. J., Chang T. C., Hsu W. L., Hwang J. M., Hsu L. Y. (2003),
“Synthesis and biological activity of sulfur-containing aryl- aldehyde Schiff
bazơ”. Chem. Phar. Bull. Tokyo, 51, pp. 1307-1310.

43.

Joseph. R. (1998), Karyomorphometrical Analysis and Exploration of Major
Essential Oil Constituents in Zingiberaceae, Thesis of Doctor of Philosophy,
Mahatma Gandhi University Kottayam, India.


44.

versatile

monoepoxyzerumbone

and

monoepoxyzerumbol”, Tetrahedron: Asymmetry, 19, pp. 2367–2373.
48.

Kitayama. T., Furuya. A., Moriyama. C., Masuda. T., Fushimi. S., Kubo. H.,
Kawai. Y., Sawada. S. (2006), “Elucidation of the Sharpless epoxideation of
zerumbone”, Tetrahedron: Asymmetry, 17, pp. 2311–2316.

49.

Kitayama. T., Iwabuchi. R., Minagawa. S., Shiomi. F., Cappiello. J., Sawada.
S., Utsumi. R., Okamoto. T. (2004), “Unprecedented olefin-dependent
histidine–kinase inhibitory of zerumbone ring-opening material”, Bioorganic
& Medicinal Chemistry Letters, 14, pp. 5943-5946.

50.

Kitayama. T., Masuda. T., Kawai. Y., Hill. R. K., Takatani. M., Sawada. S.,
Okamoto. T. (2001), “The chemistry of zerumbone. Part 3: Stereospecific
creation of five stereogenic centers by double Sharpless reaction”,
Tetrahedron: Asymmetry, 12, pp. 2805–2810.

51.

Kitayama. T., Masuda. T., Sakai. K., Imada. C., Yonekura. Y., Kawai. Y.


Kitayama. T., Okamoto. T., Hill. R. K., Kawai. Y., Takahashi. S.,Yonemori.
S., Yamamoto. Y., Ohe. K., Uemura. S., Sawada, S. (1999), “Chemistry of
zerumbone. 1. Simplified Isolation, Conjugate Addition Reactions, and a
Unique Ring Contracting Transannular Reaction of Its Dibromide”, J. Org.
Chem., 64, pp. 2667–2672.

55.

Kitayama. T., Yamamoto. K., Utsumi. R., Takatani. M., Okamoto. T., Hill. R.
K., Kawai. Y., Sawada. S. (2001), “Chemistry of zerumbone. 2. Regulation
of ring bond cleavage and unique antibacterial activities of zerumbone
derivatives”, Biosci. Biotechnol. Biochem, 65(10), pp. 2193–2199.

56.

Kitayama. T., Yokoi. T., Kawai. Y., Hill. R. K., Morita. M., Okamoto. T.,
Yamamoto. Y., Fokin. V. V., Sharpless. K. B., Sawada. S. (2003),
“Chemistry of zerumbone. Part 5: Structural transformation of the
dimethylamine derivatives”, Tetrahedron, 59(26), pp. 4857–4866.

57.

Kitayama. T., Yoshida. Y., Furukawa. J., Kawai. Y., Sawada. S. (2007),
“Asymmetric synthesis of triepoxyzerumbol”, Tetrahedron:Asymmetry, 18,
pp. 1676–1681.

58.

Komada. M., Shiobara. Y., Sumitomo. H., Mitani. K., Ueno. K. (1987),

of zerumbone epoxide”, Tetrahedron, 38(21), pp. 3129-3135.

64.

MoÈllenbeck S., KoÈnig T., Schreier P., Schwab W., Rajaonarivony J.,
Ranarivelo L. (1997), “Chemical Composition and Analyses of Enantiomers
of Essential Oils from Madagascar”, Flavour And Fragrance Journal, 12, pp.
63-69.

65.

Mohamad S. B. A., (2006), Kajian kimia zerumbone daripada Zingiber
zerumbet, Smith, Tesis ini dikemukakan sebagai memenuhi syarat
penganugerahan ijazah Sarjana Sains (Kimia), Fakulti Sains, Universiti
Teknologi Malaysia.

66.

Murakami A., Takahashi D., Kinoshita T., Koshimizu K., Kim H. W.,
Yoshihiro A., Nakamura Y., Jiwajinda S., Terao J., Ohigashi H. (2002),
“Zerumbone, a Southeast Asian ginger sesquiterpene, markedly suppresses
free radical generation, proinflammatory protein production, and cancer cell
proliferation accompanied by apoptosis: the α,β-unsaturated carbonyl group
is a prerequisite”, Carcinogenesis,23, pp.795–802.

67.

Murakami A., Takahashi M., Jiwajinda S., Koshimizu K., Ohigashi H.



Res.(USA), 7(2), pp. 153-157.

72.

Normant H. (1965), French Patent Fr. 1,411,091.

73.

Nguyen Hai Nam, Young-Jae You, Dong Ho Hong, Hwan Muk Kim, Byungzun Ahn (2003), “Cytotoxic 2',5'-dihydrochalcones with unexpected
antiangiogenic activity”, European Journal of Medicinal Chemistry, 38(2),
pp. 179-187.

74.

Ohnishi K., Irie K., and Murakami A., (2013) “Modulation of protein quality
control systems as novel mechanisms underlying functionality of food
phytochemicals”, Functional Food in Health and Disease, 3 (10), pp. 400–
415.

75.

Ohnishi K., Nakahata E., Irie K., and Murakami A., (2013) “Zerumbone, an
electrophilic sesquiterpene, induces cellular proteostress leading to activation
of

ubiquitin-proteasome

system

and


80.

Pragadheesh V. S, Yadav A, Singh M, Chanotiya C. S. (2013),
“Characterization of Volatile Components of Zingiber roseum Essential Oil
Using Capillary GC on Modified Cyclodextrins”, Natural Product
Communications, 8(2), pp. 221 – 224.

81.

Pusapati Madan Ranjit, Shaik Abdul Rahaman, Kola Phani Kumar,
Yalamanchali Rajendra Prasad, Thotakura Santhipriya, Gurram Chinna
Venkata Sai Manikanta, Nissankara rao Lakshmi Sudeepthi (2013),
“Synthesis, Screening and in vitro anticancer activity of piperazine nucleus
containing novel chalcones on different cell lines”, International Journal of
Pharm. Tech. Research, 5(1), pp. 284-293.

82.

Phan M. Giang, Phan T. Son, Hui Z. Jin, Jeong H. Lee, Jung J. Lee (2009),
“Comparative Study on Inhibitory Activity of Zerumbone and Zerumbone
2,3-Epoxide on NF-κB Activation and NO Production”,

Sciential

Pharmaceutica, 77, pp. 589-595.
83.

Rahman H. S., Rasedee A., Yeap S. K., Othman H. H., Chartrand M. S.,
Namvar F., Abdul A. B., How C. W. “ReviewArticle: Biomedical Properties

Rodriguez A. M., Enriz R. D., Santagata L. N., Jauregui E. A., Pestchanker
M. J., Giordano O. S. (1997), “Structure cytoprotective activity relationship
of simple

molecules

containing

an alpha,beta-unsaturated

carbonyl

system”, J. Med. Chem., 40, pp. 1827-1834.
87

Sabulal Baby, Mathew Dan, Abdul R. M. Thaha, Anil J. Johnson, Rajani
Kurup, Prasanth Balakrishnapillai, Chong Keat Lim (2009), “High content of
zerumbone in volatile oils of Zingiber zerumbet from southern India and
Malaysia”, Flavour and Fragrance Journal, 24(6), pp. 301-308.

88.

Saha A., Kumar R., Kumar R., Devakumar C. (2010), “Development and
assessment of green synthesis of hydrazide”, Indian Journal Chemistry, 49,
pp. 526-531.

89.

Sakinah S. A. S., Handayani S. T., and Hawariah L. P. A., (2007)
“Zerumbone induced apoptosis in liver cancer cells via modulation of

Tan. L. K. (2012), “Chemical Composition and antibacterial activities of
essential oils from Zingiber spectabile Griff”, Journal of Essential Oil
Reseach, 24 (3), pp. 305-313.

95.

Sogawa S., Yasunori N., Hiroki U., Akihiro I., Tokutaro M., Hitoshi M. and
Toshio S. (1993), “3,4-dihydroxychalcones as potent 5-lipoxygenase and
cyclooxygenase inhibirors”, Journal of Medicinal Chemistry, 36(24), pp.
3904-3909.

96.

Songsiang. U., Pitchuanchom. S., Boonyarat. C., Hahnvajanawong. C.,
Yenjai. C. (2010), “Cytotoxicity against cholangiocarcinoma cell lines of
zerumbone derivatives”, European Journal of Medicinal Chemistry, 45, pp.
3794-3802.

97.

Srivastasa. A. K., Srivastasa. S. K., Shah N. C. (2000), “Essential Oil of
Composition of

Zingiber zerumbet

(L.) Sm. from India”, Journal of

Essential Oil Reseach, 12(5), pp.595-597.
98.



inhibits

osteoclastogenesis, and suppresses human breast cancer-induced bone loss in
athymic nude mice”, Cancer Research, 69 (4), pp. 1477–1484.
103. Takada Y., Murakami A., Aggarwal B. B. (2005), “Zerumbone abolishes NFkappaB and IkappaBalpha kinase activation leading to suppression of
antiapoptotic and metastatic gene expression, upregulation of apoptosis, and
downregulation of invasion”, Oncogene, 24, pp. 6957–6969.
104. Vasudeva Rao Avupati and Rajendra Prasad Yejella (2014), “Chacoles: A
mini review”, World journal of pharmacy and pharmaceutical sciences, 3
(10), pp. 1713-1742.
105. Thubthimthed S., Limsiliwong P., Rerk-am U., Suntorntanasat T. (2003),
“Chemical composition and cytotoxic activity of the essential oil of Zingiber
ottensii”, in Proceedings of the III WOCMAP Congress on Medicinal and
Aromatic Plants - Volume 1: Bioprospecting and Ethnopharmacology, 675,
pp. 107-109.


106. Songsiang U., Pitchuanchom S., Boonyarat C., Hahnvajanawong C., Yenjai
C. (2010), “Cytotoxicities against cholagiocarcinoma cell

lines

of

Zerumbone derivatives”, European Journal of Medicinal Chemistry, 45,
pp. 3794-3802.
107. Xian M., Ito K., Nakazato T., Shimizu T., Chen C. K., Yamato K., Murakami
A., Ohigashi H., Ikeda Y., Kizaki M. (2007), “Zerumbone, a bioactive
sesquiterpene, induces G2/M cell cycle arrest and apoptosis in leukemia cells