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 NGUYỄN KHẮC HỒNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÂY BÁN HẠ BA THÙY (TYPHONIUM TRILOBATUM, ARACEAE) CHUYÊN NGÀNH : HOÁ HỌC HỮU CƠ MÃ SỐ : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUYẾT TIẾN THÁI NGUYÊN - 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Bản luận văn này được hoàn thành tại phòng Hoạt chất Sinh học, Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục chữ viết tắt dùng trong luận văn Danh mục các hình, bảng và sơ đồ Mở đầu 1 Chương 1 Tổng quan 3 1.1. Khái quát về họ Ráy (Araceae) 3 1.2. Các hợp chất và hoạt tính sinh học của chúng có trong họ Ráy (Araceae) 3 1.2.1. Các axit béo 3 1.2.2. Các hợp chất neolignan 3 1.2.3. Các hợp chất terpenoit 6 1.2.4. Các hợp chất chứa nitơ 8 1.2.4.1. Các hợp chất ancaloit 8 1.2.4.2. Các Cerebrozit 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 1.3.8. Những nguyên tử C1 3 trong các gốc acyl và ankyl 28 1.3.9. Glycerol este 29 Chương 2. Phần thực nghiệm 32 2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 33 2.1.1. Thu mẫu cây, xác định tên khoa học và phương pháp xử lý mẫu 33 2.1.2. Phương pháp phân lập các hợp chất từ các dịch chiết 34 2.2. Dụng cụ, hoá chất và thiết bị nghiên cứu 34 2.2.1. Dụng cụ và hoá chất 34 2.2.2. Thiết bị nghiên cứu 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.3. Phương pháp khảo sát và xác định cấu trúc hoá học các hợp chất 34 2.3. Các dịch chiết từ cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum) 36 2.4. Phân lập và tinh chế các chất từ cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum) 37 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 3.2.2.2. -sitosterol hay 24R-stigmast-5-en-3- -ol (RTtH7) 47 3.2.2.3. 3-O- -D-glucopyranosyl-stigmasterol (RTtE2) 47 3.2.3. Hợp chất terpen-glucozit (RTt E1) 48 3.2.3. Hợp chất typhotrilozit A (RTt E3) 48 Kết luận 60 Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận văn 61 Tài liệu tham khảo 62 Phụ lục 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN Các phương pháp sắc ký CC : Column Chromatography TLC : Thin-layer Chromatography SKLM : Sắc ký lớp mỏng Các phương pháp phổ CAD : Collisional Activated Dissociation MS : Mass Spectroscopy EI-MS : Electron Impact Mass Spectroscopy ESI-MS : Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy FT-IR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 Hình 2.1 Cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum) 32 Hình 2.2 Hoa, thân , rễ và củ cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum) 33 Hình 3.1 Phổ FT-IR của typhotrilozit A (RTtE3 ) 51 Hình 3.2 Phổ 1 H-NMR của typhotrilozit A (RTtE3 ) 52 Hình 3.3 Phổ 13 C-DEPT của typhotrilozit A (RTtE3 ) 53 Hình 3.4 Phổ 1 H- 1 H-cosy của typhotrilozit A (RTtE3 ) 54 Hình 3.5 Phổ HSQC của typhotrilozit A (RTtE3 ) 55 Hình 3.6 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 Bảng 1.6 Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C trong phổ 13 C-NMR của polyenoat este n -3, n-6 và 6 23 Bảng 1.7 Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C 1-3 của một vài axit và este 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 1.8 Một vài độ dịch chuyển hóa học ( ppm) và cường độ tín hiệu từ phổ 13 C-NMR của dầu thực vật BorageMột vài độ dịch chuyển hóa học ( ppm) và cường độ tín hiệu từ phổ 13 C-NMR của dầu thực vật Borage 24 Bảng 1.9 Một vài độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C từ phổ 13 C-NMR của sterculic và malvanic este 27 Bảng 1.10 Độ dịch chuyển hóa học ( ppm) của các nguyên tử C1-3 trong phổ 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 46 Bảng 3.2 Độ dịch chuyển hóa học của Typhotrilozit A (CD 3 OD/CDCl 3 ) 59 Sơ đồ 2.1 Qui trình ngâm chiết mẫu 37 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Nước ta có diện tích khoảng 330.000 km 2 , nằm ở trung tâm Đông Nam Á và trải dài trên 15 độ vĩ (khoảng 1650 km). Đồi núi chiếm 3/4 diện tích trong đó núi cao trên 500 m chiếm khoảng 1/3 diện tích lãnh thổ. Khí hậu nhiệt đới, gió mùa có 2 mùa rõ rệt thay đổi theo địa hình. Nhiệt độ trung bình hàng năm trên 22 0 C, lượng mưa trung bình hàng năm vào khoảng 1200-2800 mm, độ ẩm tương đối cao (trên 80%) [4]. Những đặc thù về khí hậu thiên nhiên như vậy đã làm cho nước ta có hệ thực 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 được dùng để hạn chế và hỗ trợ điều trị ung thư .v.v là một số ví dụ trong việc khai thác và sử dụng kho tàng cây thuốc dân gian. Theo hướng nghiên cứu nói trên, cây Bán hạ ba thùy có tên khoa học là Typhonium trilobatum được y học cổ truyền Việt Nam sử dụng trị nhiều chứng bệnh [3], [6]. Cây Bán hạ ba thùy là một trong những vị thuốc được xếp trong nhóm thuốc ôn hoá hàn đờm. Theo Hải Thượng Lãn Ông và Tuệ Tĩnh thì vị thuốc này là vị chủ chốt để chữa các chứng bệnh do đờm hàn gây ra [7], [8]. Mặc dù vậy, cho đến nay có ít công trình khoa học nghiên cứu về loài thực vật này. Với mục đích nghiên cứu và tìm hiểu thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của cây Bán hạ ba thùy, góp phần làm tăng thêm sự hiểu biết về nguồn thực vật làm thuốc phong phú và quý giá của Việt Nam. Với những căn cứ nói trên, cây Bán hạ ba thùy (Typhonium trilobatum) được chọn làm đối tượng nghiên cứu cho công trình nghiên cứu này, tên đề tài là: “Nghiên cứu thành phần hóa học của cây Bán hạ ba thùy” với mục đích xác định thành phần, bản chất hoá học của các chất có trong cây Bán hạ ba thùy. [...]... 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 luậ n 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... 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... 4)-D-manosơ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 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]... 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) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... cerebrozit 1.2.4.2.1 Giới thiệu chung Cerebrozit là một lớp chất của glycosphingolipit, chúng là thành phần rất quan trọng của rất nhiều loại mô và các cơ quan trong các hệ thống sinh học Về mặt hóa học các cerebrozit được tạo thành bởi một phần đường hexoza và một phần ceramit Phần ceramit thường chứa một amino ancol mạnh dài được gọi là bazơ sphingoit (sphingosine hay sphingol) được gắn với một axít... hoá học của các hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất lipít nói riêng Các chuỗi tín hiệu (pic của độ dịch chuyển hoá học) cho chúng ta 2 giá trị quan trọng 1 Thông tin về phần định tính (vị trí xuất hiện của pic ppm), 2 Thông tin về phần định lượng (độ cao hay cường độ của pic) [26] Phổ 13C-NMR của dầu béo hoa rượu Rum (Safflower) được thể hiện ở hình 1 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học. .. C-NMR của một hỗn hợp các axít béo hoặc dẫn xuất của nó Sự hiểu biết về chùm tín hiệu này là rất quan trọng để nhận biết cặn kẽ hơn về các thành phần có trong hỗn hợp Độ dịch chuyển hoá học của các nguyên tử C1 -3 tương đối khác nhau tùy thuộc vào bản chất của nhóm acyl Bảng 1 1 còn cho biết thêm về độ dịch chuyển hoá học của metylpalmitat và glyceroleste của nó Mặc dù độ dịch chuyển hoá học của các... tín hiệu của các nguyên tử C1-3, của C-5-allylic và 6 tín hiệu của các nguyên tử C olefin của 3 axit G9, G10 và G12 (G: axit -linoleic) được xuất hiện như những vạch kép đối với chuỗi và Những kết quả này cũng được sử dụng bằng phương pháp tương tự để nghiên cứu thành phần axit petroselinic, và thành phần % của axit -linoleic là 27% (Từ cường độ tín hiệu píc C-1) và 24% (từ C-3) Hàm lượng của axit... sự khác nhau giữa các độ dịch chuyển hoá học này để nghiên cứu quá trình phản ứng với xúc tác enzym giữa axít và ancol Tiến trình phản ứng được theo dõi thông qua sự giảm tín hiệu của độ dịch chuyển hoá học 61,1 ppm (tín hiệu của C -1 ancol) và sự tăng tín hiệu của độ dịch chuyển hoá học 64,3 ppm (tín hiệu của C -1 este) [45] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... chuyển hoá học của dầu béo hạt cà rốt trong phổ 13C-NMR của nó được liệt kê trong bảng 1.5 Phổ 13 C-NMR của axit petroselinic rất dễ dàng xác định tín hiệu của các nguyên tử C1-3, các nguyên tử C olefin và các nguyên tử C allylic Người ta đã sử dụng cường độ của các tín hiệu C1-3 để xác định tỷ lệ % của axít petroselinic có trong dầu hạt cà rốt và chúng có giá trị lần lượt là 70,9% (theo cường độ của tín . 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. HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2008 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,. thành phần hóa học của cây Bán hạ ba thùy với mục đích xác định thành phần, bản chất hoá học của các chất có trong cây Bán hạ ba thùy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên