Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm sarcophyton pauciplicatum và sinularia cruciata ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THẾ TÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI SAN HÔ MỀM SARCOPHYTON PAUCIPLICATUM VÀ SINULARIA CRUCIATA Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62440114 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội 2016Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Thu Hương 2. GS.TS. Châu Văn Minh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt NamDANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Pham The Tung, Ninh Thi Ngoc, Nguyen Phuong Thao, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, Nguyen Van Thanh, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Xuan Cuong, Young Ho Kim, Phan Van Kiem, and Chau Van Minh (2015) Polyhydroxylated sterols from the soft coral Sarcophyton pauciplicatum, Tạp chí Hóa học, tập 53, số 2e, trang 1822. 2. Pham The Tung, Pham Thi Mai Huong, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, Nguyen Van Thanh, Hoang Le Tuan Anh, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Xuan Cuong, Phan Van Kiem, and Chau Van Minh (2015) Sesquiterpenes and sterols from the soft coral Sinularia cruciata, Tạp chí Hóa học, tập 53, số 2e, trang 107111. 3. Nguyen Hoai Nam, Pham The Tung, Ninh Thi Ngoc, Tran Thi Hong Hanh, Nguyen Phuong Thao, Nguyen Van Thanh, Nguyen Xuan Cuong, Do Thi Thao, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, Phan Van Kiem, Young Ho Kim, and Chau Van Minh (2015) Cytotoxic biscembranoids from the soft coral Sarcophyton pauciplicatum, Chemical Pharmaceutical Bulletin (Japan), Vol.63, No.8, p.636640. 4. Pham The Tung, Ninh Thi Ngoc, Tran Thi Hong Hanh, Nguyen Phuong Thao, Nguyen Van Thanh, Nguyen Xuan Cuong, Nguyen Hoai Nam, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, and Chau Van Minh (2016) Three biscembranoids isolated from the Vietnamese Soft coral Sarcophyton pauciplicatum, Tạp chí Hóa học (Đã chấp nhận đăng).CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN ÁN TIẾN SĨ Họ và tên NCS: Phạm Thế Tùng Đề tài nghiên cứu: ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở . Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62440114 Căn cứ Biên bản họp Hội đồng đánh giá luận án cấp Cơ sở, các ý kiến nhận xét của các thành viên hội đồng và các yêu cầu cần phải sửa chữa, bổ sung trong buổi họp Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Cơ sở họp ngày 1482015. Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Cơ sở xác nhận NCS đã sửa chữa, bổ sung vào luận án các nội dung sau: 1. Đã đổi tên đề tài theo đề nghị của Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp cơ sở thành: Nghiê ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở . 2. Đã tiến hành biên tập lại phần tổng quan của luận án: Gộp mục 1.2 và 1.3 (từ trang đến trang ). Bổ sung thông tin các công trình đã công bố về các hợp chất biscembranoid phân lập từ san hô mềm và hoạt tính sinh học của chúng (trang ). 3. Đã rà soát, chỉnh sửa các thuật ngữ về hoạt tính sinh học trong toàn bộ luận án. 4. Bổ sung nguyên lý phương pháp đo phổ CD trong mục Phương pháp nghiên cứu (trang ). 5. Đã bổ sung thông tin các chất hấp phụ và dung môi sử dụng trong sơ đồ phân lập các hợp chất, Hình 3.1 (trang 42) và Hình 3.2 (trang 45). 6. Đã đổi tên các Hình 4.1.1g và 4.1.1j cho phù hợp với nội dung (trang ). 7. Đã đánh tên vòng A, B, C, D cho các các hợp chất biscembranoid. 8. Rà soát chỉnh sửa các lỗi font chữ một cách thống nhất (trang 8 và 31). 9. Bổ sung, chỉnh sửa các một số chữ viết tắt (trong Danh mục các từ viết tắt), thống nhất tên các tạp chí trong Danh mục tài liệu tham khảo, tên các hợp chất trong phần phụ lục phổ của các hợp chất.10. Đã trình bày lại phần Kết luận để làm nổi bật các kết quả nghiên cứu của luận án (trang ). Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Tập thể hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh PGS. TS. Trần Thu Hƣơng Phạm Thế Tùng Phản biện 1 Phản biện 2 PGS. TS. Vũ Đình Hoàng PGS. TS. Phan Minh Giang CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG THƢ KÝ GS. TS. Nguyễn Văn Tuyến TS. Lê Huyền TrâmBẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Họ và tên NCS: Phạm Thế Tùng Đề tài nghiên cứu: ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62440114 Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội NỘI DUNG: 1. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu của luận án Biển và đại dương thế giới chiếm 71% diện tích trái đất, là quý giá do ở đó có tới 34 trong số sinh sống, . Trong số đó có thể kể đến các , đây là . Trong số các loài sinh vật biển, san hô mềm đã và đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự dồi dào về nguyên liệu, tính đa dạng về thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của chúng. Hiện nay, mặc dù trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về san hô mềm và thu được các kết quả khá lý thú, tuy nhiên ở Việt Nam mới chỉ có rất ít các công trình nghiên cứu về đối tượng này. Việ Với mục đích góp phần khai thác, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú để tạo ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cuộc sống, mục tiêu chính của luận án bao gồm: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của một số hợp chất từ 02 loài san hô mềm Sinularia cruciata và Sarcophyton pauciplicatum ở Việt Nam. Xác định cấu trúc của của các hợp chất phân lập được. Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được. Đối tượng nghiên cứu của luận án là 02 loài san hô mềm: Sinularia cruciata Sarcophyton pauciplicatum 2. Các phƣơng pháp nghiên cứu đã sử dụng Phương pháp phân lập các hợp chất: Sắc ký lớp mỏng (TLC) Sắc ký cột (CC) Sắc ký lỏng trung áp (MPLC) Phương pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất: Điểm nóng chảy (Mp) Độ quay cực D Phổ CD (Circular dichroism) Phổ khối lượng (MS) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư:Sử dụng phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào in vitro được Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (National Cancer Institute – NCI) xác nhận là phép thử độ độc tế bào chuẩn nhằm sàng lọc, phát hiện các chất có khả năng kìm hãm sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư ở điều kiện in vitro. 3. Các kết quả chính và kết luận Về phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất: Từ loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum, 14 hợp chất (SP1SP14) đã được phân lập bằng các phương pháp sắc ký. Cấu trúc hóa học của các hợp chất được xác định bằng cách kết hợp số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều, hai chiều và phổ khối lượng. Trong số 14 hợp chất thu được có 10 hợp chất biscembranoit, trong đó có 02 hợp chất mới được đặt tên là sarcophytolide M (SP1) và sarcophytolide N (SP2), và 4 hợp chất steroit. Các hợp chất đã được xác định từ loài S. pauciplicatum bao gồm: Sarcophytolide M (SP1chất mới), Sarcophytolide N (SP2chất mới), Sarcophytolide I (SP3), Sarcophytolide J (SP4), Sarcophytolide L (SP5), Lobophytone O, (SP6), Lobophytone U (SP7), Methyl tortuoate A (SP8), Methyl tortuoate B (SP9), Methyl sartortuoate (SP10), (24S)Ergostane 3β,5α,6β,25tetraol 25monoacetate (SP11), (24S)Ergostane3β,5α,6β,25tetraol (SP12), (24S)Ergostane1β,3β,5α,6β,25pentaol 25monoacetate (SP13), (24S)Ergostane25ene 1β,3β,5α,6βtetraol (SP14). Từ loài san hô mềm Sinularia cruciata, 5 hợp chất (SC1SC5) đã được phân lập bằng các phương pháp sắc ký. Cấu trúc hóa học của các hợp chất được xác định bằng cách kết hợp số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều, hai chiều và phổ khối lượng. Trong số 5 hợp chất thu được có 2 hợp chất sesquitecpen và 3 hợp chất steroit. Đây là lần đầu tiên các hợp chất này được công bố từ loài san hô mềm S. cruciata. Các hợp chất đã được xác định từ loài S. cruciata bao gồm: 24Methylenecholestane 3β,5α,6βtriol6monoacetate (SC1), 3β,7αDihydroxyergost5,24(28)diene (SC2), 3β Hydroxyandrost5ene17one (SC3), Sinularianin D (SC4), 1S,4S,5S,10R4,10 Guaianediol (SC5). Về đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được: Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên 08 dòng tế bào ung thư là HepG2 (ung thư gan), ung thư máu (HL60), ung thư biểu mô (KB), ung thư tuyến tiền liệt (LNCaP), ung thư phổ (LU1), ung thư vú (MCF7), ung thư da (SKMel2), ung thư ruột (SW480) của các hợp chất SP1SP14 cho thấy: các hợp chất SP1, SP3SP5, SP7 và SP9SP14 có biểu hiện hoạt tính. Trong đó, hợp chất methyl sartortuoate (SP10) có hoạt tính mạnh nhất và trên tất cả 08 dòng tế bào được thử nghiệm với giá trị IC50 nằm trong khoảng từ 7,93 2,08 đến 19,34 0,72 M. TM. Tập thể hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh PGS. TS. Trần Thu Hƣơng Phạm Thế TùngCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐƠN XIN BẢO VỆ LUẬN ÁN TIẾN SĨ CẤP CƠ SỞ Kính gửi: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tên tôi là: Phạm Thế Tùng Công tác tại: Trung tâm Quan trắcPhân tích Môi trường biển, Bộ Tư lệnh Hải quân Tôi được công nhận là nghiên cứu sinh theo quyết định số 4584QĐĐHBKSĐH ngày 21122010 của Hiệu trưởng trường ĐHBK HN thời gian từ ngày 21122010 đến ngày 21122014. Được gia hạn thời gian nghiên cứu đến 62015 theo Quyết định số 2934QĐ ĐHBKSĐH ngày 13 tháng 6 năm 2014 của Hiệu trưởng Đại học Bách khoa HN. Sau thời gian học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành luận án Tiến sĩ với đề tài: ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ Mã số: 62440114 Tôi đã hoàn thành chương trình học tập theo qui định cho nghiên cứu sinh, đã bảo vệ Luận án tại Hội đồng cấp cơ sở và được Hội đồng thông qua ngày 1482015. Tôi đã đáp ứng đầy đủ các điều kiện để được bảo vệ luận án theo quy định hiện hành. Vì vậy, tôi làm đơn này đề nghị trường ĐHBK HN cho phép được bảo vệ Luận án trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường, Trân trọng cảm ơn. Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Ngƣời làm đơn Phạm Thế TùngLÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh) I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: Phạm Thế Tùng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02021983 Nơi sinh: Hải Phòng Quê quán: Xã Vinh Quang, Huyện Vĩnh Bảo, Thành phố Hải Phòng Chức vụ, đơn vị công tác: Trợ lý, Trung tâm Quan trắc – Phân tích Môi trường biển, Bộ Tư lệnh Hải quân Chỗ ở riêng hay địa chỉ liên lạc: Số 4112 Khu Phú Hải 3, Phường Anh Dũng, Quận Dương Kinh, Thành Phố Hải Phòng Điện thoại CQ: 031.3814019 ĐTNR: ……………………DĐ: 0983401788 Fax: 031.3814017 Email: tunghqgmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp :(Trung cấp, cao đẳng ) Hệ đào tạo:……………………..Thời gian đào tạo từ ….…..…….. đến …… ……….. Nơi học (Trường, thành phố):…………………………………………………………….. Ngành học:………………………………………………………………………………... 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 92000 đến 62004 Nơi học (Trường, thành phố): Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Ngành học: Hóa học Tên đồ án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu sử dụng một số bazơ màu hữu cơ để xác định trực tiếp Vonfram trong môi trường nước axeton bằng phương pháp chiết – trắc quang Ngày và nơi bảo vệ tốt nghiệp: 62004, Trường Đại học KHTN, ĐHQG Hà Nội Người hướng dẫn : GS.TSKH. Lâm Ngọc Thụ 3. Thạc sĩ: Thời gian đào tạo từ 102007 đến 102009 Nơi học (Trường, thành phố): Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Ngành học: Hóa học Tền đề tài luận văn: Nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của các hợp chất trong loài san hô mềm Sarcophyton mililatensisNgày và nơi bảo vệ luận văn Thạc sỹ: 102009, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn: GS.TS. Châu Văn Minh 4. Tiến sĩ: Hình thức đào tạo: Không tập trung Thời gian đào tạo từ 122010 đến 62015 Tại : Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Tên đề tài luận án: Nghiên cứu chiết tách, phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất có hoạt tính sinh học từ một số loài san hô mềm ở Việt Nam Sau đó, đã đổi tên đề tài theo đề nghị của Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp cơ sở thành: ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở . Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Người hướng dẫn: 1. PGS.TS. Trần Thu Hương 2. GS.TS. Châu Văn Minh Ngày và nơi bảo vệ: Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiến Anh B2 (Khung Châu Âu) 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày và nơi cấp: Thạc sĩ, số bằng: 003347, ngày cấp: 13012010, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội Nghiên cứu viên, Quyết định số 6739QĐBTL ngày 0372013 của Bộ Tư lệnh Hải quân về việc công nhận chức danh sĩ quan kỹ thuậtnghiệp vụ. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 22005 đến nay Trung tâm Quan trắc – Phân tích Môi trường biển, Bộ Tư lệnh Hải quân Trợ lý IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: 1. Pham The Tung, Ninh Thi Ngoc, Nguyen Phuong Thao, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, Nguyen Van Thanh, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Xuan Cuong, Young Ho Kim, Phan Van Kiem, and Chau Van Minh (2015) Polyhydroxylated sterols from the soft coral Sarcophyton pauciplicatum, Tạp chí Hóa học, tập 53, số 2e, trang 1822. 2. Pham The Tung, Pham Thi Mai Huong, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, NguyenVan Thanh, Hoang Le Tuan Anh, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Xuan Cuong, Phan Van Kiem, and Chau Van Minh (2015) Sesquiterpenes and sterols from the soft coral Sinularia cruciata, Tạp chí Hóa học, tập 53, số 2e, trang 107111. 3. Nguyen Hoai Nam, Pham The Tung, Ninh Thi Ngoc, Tran Thi Hong Hanh, Nguyen Phuong Thao, Nguyen Van Thanh, Nguyen Xuan Cuong, Do Thi Thao, Tran Thu Huong, Do Cong Thung, Phan Van Kiem, Young Ho Kim, and Chau Van Minh (2015) Cytotoxic biscembranoids from the soft coral Sarcophyton pauciplicatum, Chemical Pharmaceutical Bulletin (Japan), Vol. 63, No. 8, p. 636640. XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Hải Phòng, ngày 05 tháng 10 năm 2015 Ngƣời khai ký tên Phạm Thế TùngTHÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ (Thông tin đưa lên trang Web) Tên luận án: ần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ Mã số: 62440114 Nghiên cứu sinh: Phạm Thế Tùng Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Thu Hƣơng 2. GS.TS. Châu Văn Minh Cơ sở đào tạo: Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Về phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất : Từ loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum, bằng các phương pháp sắc ký kết hợp đã phân lập được 14 hợp chất (SP1SP14). Cấu trúc hóa học của các hợp chất được xác định bằng cách kết hợp số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều, hai chiều và phổ khối lượng. Trong số 14 hợp chất thu được có 10 hợp chất biscembranoit, trong đó có 02 hợp chất mới được đặt tên là sarcophytolide M (SP1) và sarcophytolide N (SP2); và 4 hợp chất steroit. Các hợp chất đã được xác định từ loài S. pauciplicatum bao gồm: Sarcophytolide M (SP1chất mới), sarcophytolide N (SP2: chất mới), sarcophytolide I (SP3), sarcophytolide J (SP4), sarcophytolide L (SP5), lobophytone O, (SP6), lobophytone U (SP7), methyl tortuoate A (SP8), methyl tortuoate B (SP9), methyl sartortuoate (SP10), (24S)ergostane3β,5α,6β,25 tetraol 25monoacetate (SP11), (24S)ergostane3β,5α,6β,25tetraol (SP12), (24S)ergostane 1β,3β,5α,6β,25pentaol 25monoacetate (SP13) và (24S)ergostane25ene1β,3β,5α,6β tetraol (SP14). Từ loài san hô mềm Sinularia cruciata, đã phân lập được 5 hợp chất (SC1SC5). Cấu trúc hóa học của các hợp chất được xác định bằng cách kết hợp số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều, hai chiều và phổ khối lượng. Trong số 5 hợp chất thu được có 2 hợp chất sesquitecpen và 3 hợp chất steroit. Đây là lần đầu tiên các hợp chất này được công bố từ loài san hô mềm S. cruciata. Các hợp chất đã được xác định từ loài S. cruciata bao gồm: 24methylenecholestane 3β,5α,6βtriol6monoacetate (SC1), 3β,7αdihydroxyergost5,24(28)diene (SC2), 3β hydroxyandrost5ene17one (SC3), sinularianin D (SC4) và 1S,4S,5S,10R4,10guaianediol (SC5). 2. Về đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập đƣợc: Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên 08 dòng tế bào ung thư là HepG2 (ung thư gan), ung thư máu (HL60), ung thư biểu mô (KB), ung thư tuyến tiền liệt (LNCaP), ung thư phổ (LU1), ung thư vú (MCF7), ung thư da (SKMel2), ung thư ruột (SW480) của các hợp chất SP1 SP14 cho thấy: các hợp chất SP1, SP3SP5, SP7 và SP9 SP14 có biểu hiện hoạt tính. Trong đó, hợp chất methyl sartortuoate (SP10) có hoạt tính mạnh nhất và trên tất cả 08 dòng tế bào được thử nghiệm với giá trị IC50 nằm trong khoảng từ 7,93 2,08 đến 19,34 0,72 M. TM. Tập thể hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh PGS. TS. Trần Thu Hƣơng Phạm Thế TùngINFORMATION ON NEW CONCLUTIONS OF DOCTORAL THESIS (Information will be posted on the Website) Name of Thesis: Study on chemical constitutents and biological activity of two soft corals Sarcophyton pauciplicatum and Sinularia cruciata living in Vietnam Specialization: Organic chemistry Code No.: 62440114 Name of PhD. Student: Pham The Tung Advisors: 1. Assoc. Prof. Dr. Tran Thu Huong 2. Prof. Dr. Chau Van Minh Training Institution: Hanoi University of Science and Technology SUMMARY OF NEW CONTRIBUTIONS OF THE THESIS 1. Structure elucidation of compounds Using combined chromatographic methods, ten biscembranoids SP1 SP10, including two new compounds sarcophytolides M and N (SP1 and SP2), and four sterols (SP11SP14) were isolated from a methanol extract of the soft coral Sarcophyton pauciplicatum. Their structures were elucidated by spectroscopic methods including 1D, 2DNMR, HRESIMS, and CD. The isolated compounds include: Sarcophytolide M (SP1new), sarcophytolide N (SP2new), sarcophytolide I (SP3), sarcophytolide J (SP4), sarcophytolide L (SP5), lobophytone O, (SP6), lobophytone U (SP7), methyl tortuoate A (SP8), methyl tortuoate B (SP9), methyl sartortuoate (SP10), (24S)ergostane3β,5α,6β,25tetraol 25monoacetate (SP11), (24S)ergostane3β,5α,6β,25tetraol (SP12), (24S)ergostane1β,3β,5α,6β,25pentaol 25monoacetate (SP13), and (24S)ergostane25ene1β,3β,5α,6βtetraol (SP14). Two sesquiterpenes as sinularianin D (SC1) and 1S,4S,5S,10R4,10guaianediol (SC2), and three sterols as 24methylenecholestane3β,5α,6βtriol6monoacetate (SC3), 3β,7αdihydroxyergosta5,24(28)diene (SC4), and 3βhydroxyandrost5ene17one (SC5), were isolated from a methanol extract of the soft coral Sinularia cruciata. Their structures were elucidated by 1D and 2DNMR experiments and comparison of their NMR data with reported values. This is the first report of these compounds from S. cruciata. 2. Evaluation of the biological activity The in vitro cytotoxic activity of compounds SP1 SP14 against a panel of eight human cancer cell lines including HepG2 (hepatoma cancer), HL60 (acute leukemia), KB (epidermoid carcinoma), LNCaP (prostate cancer), LU1 (lung cancer), MCF7 (breast cancer), SKMel2 (melanoma), and SW480 (colon adenocarcinoma) was evaluated using SRB method. Among isolated biscembranoids, SP1, SP3SP5, SP7, and SP9 SP14 exhibited cytotoxic effect. Of which, SP10 showed the most significant activity with the IC50 ranging from 7.93 2.08 to 19.34 0.72 M. Hanoi, October 12th 2015 On behalf of Advisors PhD. Student Assoc. Prof. Dr. Tran Thu Huong Pham The TungBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THẾ TÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI SAN HÔ MỀM SARCOPHYTON PAUCIPLICATUM VÀ SINULARIA CRUCIATA Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội 2016BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THẾ TÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI SAN HÔ MỀM SARCOPHYTON PAUCIPLICATUM VÀ SINULARIA CRUCIATA Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62440114 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. TRẦN THU HƯƠNG 2. GS. TS. CHÂU VĂN MINH Hà Nội – 2016i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam: Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những số liệu và kết quả được công bố trong luận án là trung thực và chưa từng được cá nhân hoặc nhóm tác giả khác công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về các nghiên cứu của mình. TM. TẬP THỂ HƢỚNG DẪN TÁC GIẢ LUẬN ÁN PGS. TS. Trần Thu Hƣơng Phạm Thế Tùngii LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới GS.VS. Châu Văn Minh, PGS.TS. Trần Thu Hương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Bộ Tư lệnh Hải quân, Trung tâm Quan trắcPhân tích Môi trường biển đã tạo điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Hoài Nam, TS. Nguyễn Xuân Cường và các anh chị đang công tác tại Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tận tình trong quá trình thực nghiệm cũng như hoàn thành bản luận án. Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô Bộ môn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hoá học và Viện Đào tạo Sau đại học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã quan tâm hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình học tập tại trường. Luận án được thực hiện tại Viện Hóa sinh biển và Bộ môn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài NCCB (Nafosted, mã số: 104.012012.37) và đề tài trọng điểm cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (mã số: VAST.TÐ.ÐAB.021315). Tôi vô cùng cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp luôn giúp đỡ, động viên và chia sẻ khó khăn để tôi có thể hoàn thành tốt nhất bản luận án này. TÁC GIẢ LUẬN ÁN Phạm Thế Tùngiii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.......................................................v DANH MỤC BẢNG .........................................................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ...............................................................................................viii MỞ ĐẦU.............................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU......................................3 1.1 Sơ lược về san hô mềm............................................................................................................. 3 1.1.1 Khái quát chung về san hô mềm.................................................................................3 1.1.2 Giới thiệu về san hô mềm Sinularia ...........................................................................5 1.1.3 Giới thiệu về san hô mềm Sarcophyton .....................................................................6 1.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của San hô mềm trên thế giới.................................................................................................................................................. 7 1.2.1 Các nghiên cứu về chi Sinularia.................................................................................7 1.2.2 Các nghiên cứu về chi Sarcophyton .........................................................................21 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................35 2.1 Đối tượng nghiên cứu............................................................................................................. 35 2.2 Phương pháp phân lập các hợp chất ....................................................................................... 35 2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC)...........................................................................................35 2.2.2 Sắc ký cột (CC) ........................................................................................................36 2.2.3 Sắc ký lỏng trung áp (MPLC) .................................................................................36 2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất............................................................ 36 2.3.1 Độ quay cực D......................................................................................................36 2.3.2 Phổ CD (Circular dichroism)....................................................................................36 2.3.3 Phổ khối lượng (MS)................................................................................................36 2.3.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ........................................................................37 2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư........................................................ 37 2.4.1 Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro.......................................................................37 2.4.2 Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay)..................................38 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM......................................................................................40 3.1 Phân lập các hợp chất từ san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum........................................ 40 3.1.1 Phân lập các hợp chất ...............................................................................................40 3.1.2 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập được...............................42 3.2 Phân lập các hợp chất từ san hô mềm Sinularia cruciata ....................................................... 44 3.2.1 Phân lập các hợp chất ...............................................................................................44 3.2.2 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập được...............................47 3.3. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được......................... 47 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................48iv 4.1. Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập được từ san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum................................................................................................................................ 48 4.1.1. Hợp chất SP1: Sarcophytolide M (chất mới) ..........................................................48 4.1.2 Hợp chất SP2: Sarcophytolide N (chất mới) ............................................................55 4.1.3 Hợp chất SP3: Sarcophytolide I ...............................................................................61 4.1.4 Hợp chất SP4: Sarcophytolide J ...............................................................................64 4.1.5 Hợp chất SP5: Sarcophytolide L ..............................................................................67 4.1.6 Hợp chất SP6: Lobophytone O.................................................................................71 4.1.7 Hợp chất SP7: Lobophytone U.................................................................................74 4.1.8 Hợp chất SP8: Methyl totuoate A.............................................................................77 4.1.9 Hợp chất SP9: Methyl tortuoate B ...........................................................................80 4.1.10 Hợp chất SP10: Methyl sartortuoate ......................................................................83 4.1.11 Hợp chất SP11: (24S)Ergostane3β,5α,6β,25tetraol 25monoacetate.................86 4.1.12 Hợp chất SP12: (24S)Ergostane3β,5α,6β,25tetraol ...........................................88 4.1.13 Hợp chất SP13: (24S)Ergostane1β,3β,5α,6β,25pentaol 25monoacetate ..........90 4.1.14 Hợp chất SP14: (24S)Ergostane25ene1β,3β,5α,6βtetraol ...............................92 4.2. Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập được từ san hô mềm Sinularia cruciata.......................................................................................................................................... 95 4.2.1 Hợp chất SC1: 24Methylenecholestane3β,5α,6βtriol6monoacetate .................95 4.2.2 Hợp chất SC2: 3β,7αDihydroxyergost5,24(28)diene...........................................98 4.2.3. Hợp chất SC3: 3βHydroxyandrost5ene17one ..................................................101 4.2.4. Hợp chất SC4: Sinularianin D .................................................................................103 4.2.5. Hợp chất SC5: 1S,4S,5S,10R4,10Guaianediol.....................................................105 4.3. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được .................... 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................112 TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................115v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu: Tiếng Anh: Tiếng Việt: 13 CNMR Carbon13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 1 HNMR Proton Magnetic Resonance Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1 H1H COSY 1H1H Chemical Shift Correlation Spectroscopy Phổ tương tác proton 1 H1H NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy Phổ tương tác không gian các proton 2DNMR TwoDimensional NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều CC Column Chromatography Sắc ký cột CD Circular Dichroism Phổ nhị sắc tròn COX Cyclooxygenase DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer DIESIMS Direct infusion Electron Spray Ionization Mass Spectra Phổ khối ion hóa phun điện tử truyền trực tiếp DMEM Dulbeccos Modified Eagles Medium DMSO Dimethyl sulfoxide EC50 Effective concentration of 50% Nồng độ tác dụng hiệu quả 50% ESIMS Electron Spray Ionization Mass Spectra Phổ khối ion hóa phun điện tử FBS Fetal bovine serum FTICRMS Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry GC Gas Chromatography Sắc ký khí Glc Glucose Glucozơ HeLa Henrietta Lacks Ung thư cổ tử cung ở người HepG2 Hepatoma cancer Ung thư gan HL60 Acute leukemia Ung thư máu HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence Phổ tương tác trực tiếp HC HPLC Highperformance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao HRESIMS Hight Resolution Electron Spray Phổ khối ion hóa phun điện tửvi Ký hiệu: Tiếng Anh: Tiếng Việt: Ionization Mass Spectra phân giải cao HRFABMS Hight Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectroscopy Phổ khối bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ tương tác dị hạt nhân quan 1 liên kết IC50 Inhibitory concentration of 50% Nồng độ ức chế 50% IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại KB epidermoid carcinoma Ung thư biểu mô LNCaP Prostate cancer Ung thư tuyến tiền liệt LU1 Lung cancer Ung thư phổi MCF7 Breast cancer Ung thư vú Me Methyl Nhóm metyl MeOH Metanol Metanol MIC Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu Mp Melting point Điểm chảy MS Mass Spectroscopy Phổ khối lượng MTPA αmethoxyαtrifluoro methyl phenyl acetic acid NFкB Nuclear factor kappa B Yếu tố phiên mã NFкB RAW264.7 Murine macrophage cell line Đại thực bào chuột ROESY Rotatingframe nuclear Overhauser effect correlation spectroscopy SKMel2 Melanoma Ung thư da SRB Sulforhodamine B SW480 Colon adenocarcinoma Ung thư ruột TCA Trichloracetic acid TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng TNFα Tumor necrosis factor alpha Yếu tố hoại tử khối u αvii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loài san hô mềm thuộc chi Sinularia ........................................................6 Bảng 4.1.1. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP1 ..........................................................50 Bảng 4.1.2. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP2 ..........................................................57 Bảng 4.1.3. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP3 ..........................................................63 Bảng 4.1.4. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP4 ..........................................................66 Bảng 4.1.5. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP5 ..........................................................68 Bảng 4.1.6. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP6 ..........................................................72 Bảng 4.1.7. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP7 ..........................................................75 Bảng 4.1.8. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP8 ..........................................................78 Bảng 4.1.9. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP9 ..........................................................81 Bảng 4.1.10. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP10 ......................................................84 Bảng 4.1.11. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP11 ......................................................86 Bảng 4.1.12. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP12 ......................................................89 Bảng 4.1.13. Số liệu phổ NMR của hợp chất SP13 ......................................................91 Bảng 4.1.14 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP14 .......................................................95 Bảng 4.2.1. Số liệu phổ NMR của hợp chất SC1 ..........................................................97 Bảng 4.2.2. Số liệu phổ NMR của hợp chất SC2 ........................................................100 Bảng 4.2.3. Số liệu phổ NMR của hợp chất SC3 ........................................................102 Bảng 4.2.4. Số liệu phổ NMR của hợp chất SC4 ........................................................104 Bảng 4.3. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế vào của các hợp chất ......................108viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ phả hệ của chi Sinularia và Sarcophyton ............................................4 Hình 1.2 Sự đóng vòng tạo thành hợp chất cembren....................................................8 Hình 1.3 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S. crassa.......................16 Hình 1.4 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S. triangular.................17 Hình 2.1 Mẫu san hô mềm ............................................................................................35 Hình 3.1 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum................................................................................................................42 Hình 3.2 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài san hô mềm Sinularia cruciata.............46 Hình 4.1.1.a. Phổ khối lượng phân giải cao HRESIMS của hợp chất SP1................48 Hình 4.1.1.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP1.........................................................48 Hình 4.1.1.c. Phổ 1HNMR của hợp chất SP1 ..............................................................49 Hình 4.1.1.d. Phổ 13CNMR của hợp chất SP1.............................................................49 Hình 4.1.1.e. Phổ HSQC của hợp chất SP1 ..................................................................51 Hình 4.1.1.f. Phổ COSY của hợp chất SP1...................................................................52 Hình 4.1.1.g. Các tương tác COSY và HMBC chính của hợp chất SP1 ......................52 Hình 4.1.1.h. Phổ HMBC của hợp chất SP1.................................................................53 Hình 4.1.1.i. Phổ ROESY của hợp chất SP1 ................................................................54 Hình 4.1.1.j. Các tương tác ROESY chính của các vòng B, C, D hợp chất SP1..........54 Hình 4.1.1.k. Phổ CD của hợp chất SP1 .......................................................................54 Hình 4.1.2.a. Phổ khối lượng phân giải cao HRESIMS của hợp chất SP2................55 Hình 4.1.2.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP2.........................................................56 Hình 4.1.2.c. Phổ 1HNMR của hợp chất SP2...............................................................56 Hình 4.1.2.d. Phổ 13CNMR của hợp chất SP2.............................................................56 Hình 4.1.2.e. Phổ HSQC của hợp chất SP2 ..................................................................58 Hình 4.1.2.f. Phổ COSY của hợp chất SP2...................................................................58 Hình 4.1.2.g. Phổ HMBC của hợp chất SP2.................................................................59 Hình 4.1.2.h. Các tương tác HMBC () và COSY (−) chính của hợp chất SP2.........59 Hình 4.1.2.i. Phổ ROESY của hợp chất SP2 ................................................................60 Hình 4.1.2.j. Các tương tác ROESY chính của các vòng B, C, D hợp chất SP2..........60 Hình 4.1.2.k. Phổ CD của hợp chất SP2 .......................................................................61 Hình 4.1.3.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP3..............................................................62 Hình 4.1.3.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP3.........................................................62 Hình 4.1.3.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP3 .............................................................62 Hình 4.1.3.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP3.......................................64 Hình 4.1.4.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP4 ..............................................................65 Hình 4.1.4.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SP4.............................................................65 Hình 4.1.4.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP4.........................................................67 Hình 4.1.4.b. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP4.......................................67ix Hình 4.1.5.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP5 ..............................................................68 Hình 4.1.5.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SP5.............................................................69 Hình 4.1.5.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP5.........................................................70 Hình 4.1.5.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP5.......................................70 Hình 4.1.6.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP6 ..............................................................71 Hình 4.1.6.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SP6.............................................................71 Hình 4.1.6.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP6.........................................................73 Hình 4.1.6.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP6.......................................73 Hình 4.1.7.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP7 ..............................................................74 Hình 4.1.7.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP7.........................................................74 Hình 4.1.7.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP7 .............................................................76 Hình 4.1.7.e. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP7 .......................................76 Hình 4.1.8.a. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP8.........................................................77 Hình 4.1.8.b. Phổ 1HNMR của hợp chất SP8 ..............................................................77 Hình 4.1.8.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP8 .............................................................78 Hình 4.1.8.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP8.......................................79 Hình 4.1.9.a. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP9.........................................................80 Hình 4.1.9.b. Phổ 1HNMR của hợp chất SP9 ..............................................................80 Hình 4.1.9.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP9 .............................................................81 Hình 4.1.9.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP9.......................................82 Hình 4.1.10.a. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP10.....................................................83 Hình 4.1.10.b. Phổ 1HNMR của hợp chất SP10 .........................................................83 Hình 4.1.10.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP10 .........................................................84 Hình 4.1.10.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP10...................................85 Hình 4.1.11.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP11 ..........................................................86 Hình 4.1.11.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP11.....................................................87 Hình 4.1.11.f. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP11....................................87 Hình 4.1.12.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP12 ..........................................................88 Hình 4.1.12.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SP12.........................................................89 Hình 4.1.12.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP12.....................................................90 Hình 4.1.13.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP13 ..........................................................91 Hình 4.1.13.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP13.....................................................91 Hình 4.1.13.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP13 .........................................................92 Hình 4.1.14.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SP14 ..........................................................93 Hình 4.1.14.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SP14.....................................................93 Hình 4.1.14.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SP14 .........................................................94 Hình 4.1.14.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP14...................................94 Hình 4.2.1.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SC1..............................................................96 Hình 4.2.1.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SC1 ............................................................96 Hình 4.2.1.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SC1 và punicin (SC1a) ..........................97x Hình 4.2.1.f. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC1 .......................................98 Hình 4.2.2.a. Cấu trúc hóa học của hợp chất SC2 ........................................................98 Hình 4.2.2.b. Phổ 1HNMR của hợp chất SC2..............................................................99 Hình 4.2.2.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SC2.............................................................99 Hình 4.2.2.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC2 ......................................100 Hình 4.2.3.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SC3..............................................................101 Hình 4.2.3.b. Phổ 13CNMR của hợp chất SC3 ............................................................101 Hình 4.2.3.c. Cấu trúc hóa học của hợp chất SC3 ........................................................102 Hình 4.2.3.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC3 ......................................102 Hình 4.2.4.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SC4..............................................................103 Hình 4.2.4.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SC4 và sinularianin B (SC4a) ...............103 Hình 4.2.4.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC4 ......................................104 Hình 4.2.5.a. Phổ 1HNMR của hợp chất SC5..............................................................105 Hình 4.2.5.b. Cấu trúc hóa học của hợp chất SC5 ........................................................105 Hình 4.2.5.c. Phổ 13CNMR của hợp chất SC5.............................................................106 Hình 4.2.5.d. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC5 ......................................1061 MỞ ĐẦU Biển và đại dương thế giới chiếm 71% diện tích trái đất, là nguồn tài nguyên vô c ng quý giá do ở đó có tới 34 trong số 36 ngành sinh vật trên trái đất sinh sống, với hơn 300.000 loài động thực vật. Trong số đó có thể kể đến các loài động thực vật biển như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm, các loài vi khu n biển , đây là nguồn cung cấp vô số các sản ph m tự nhiên qu giá. Việt Nam nằm ở ven bờ biển Đông với hơn 3.282 km chiều dài bờ biển chạy dọc từ Bắc tới Nam, hàng nghìn hòn đảo ven biển, đặc biệt có hai quần đảo Trường Sa và Hoàng Sa nằm giữa biển Đông. Điều kiện địa l đó đã đem lại nhiều thuận lợi, tiềm năng về nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú cho đất nước, tạo nên hệ sinh vật biển vô cùng phong phú, dồi dào cả về trữ lượng và thành phần loài với 12.000 loài bao gồm 2.038 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật phù du. Các số liệu thống kê của Hooper và cộng sự năm 2.000 đã công bố danh sách hơn 1.500 loài Bọt biển thuộc 102 họ vùng biển Đông. Còn những kết quả nghiên cứu hợp tác năm 2002 giữa Việt Nam và Italia về bảo tồn đa dạng sinh học biển Việt Nam đã phát hiện 161 loài thuộc 41 họ thuộc ngành Bọt biển. Các loài này chủ yếu sống ở Hạ Long, Cát Bà, Cô Tô, Chân Mây, Hải VânSơn Trà. Theo báo cáo điều tra của Viện Tài nguyên Môi trường biển năm 2005, ở Việt Nam, da gai có khoảng 350 loài thuộc 58 họ, 5 lớp sống ở Việt Nam. Trong số đó có nhiều loài có chứa nguồn dược liệu quý. Điều kiện sống khắc nghiệt trong môi trường biển là điều kiện thuận lợi cho các sinh vật biển tổng hợp các hợp chất hữu cơ có cấu trúc khác biệt với các hợp chất có nguồn gốc thực vật khác, như các phân tử vòng lớn hay các hợp chất halogen. Các cấu trúc mới, lạ, khác biệt được phân lập từ sinh vật biển có thể tạo ra các khuôn mẫu hoặc cấu trúc dẫn đường cho các nghiên cứu tổng hợp, hoá dược. Những thành tựu nghiên cứu này đã được nhiều hãng dược lớn trên thế giới ứng dụng để đưa ra thị trường nhiều loại thuốc mới có nguồn gốc từ sinh vật biển. Tuy vậy ở Việt Nam, trong khoảng 30 năm trở lại đây, nguồn tài nguyên phong phú này mới bắt đầu thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học và đã có một số dược2 ph m có nguồn gốc từ biển đang được thử nghiệm trong giai đoạn lâm sàng, hầu hết là để điều trị ung thư, giảm đau hay chống viêm nhi m. Trong số các loài sinh vật biển, san hô mềm đã và đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự dồi dào về nguyên liệu, tính đa dạng về thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của chúng. Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái lâu đời nhất, đa dạng nhất về mặt sinh học, và phong phú về các loài trên trái đất. Trên thế giới, chúng chiếm khoảng 19 triệu km2, còn ở Việt Nam có khoảng 1.222 km2 và có độ đa dạng về thành phần loài thuộc diện cao nhất thế giới. Do đó, việc nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của san hô nhằm đóng góp vào những nghiên cứu trong l nh vực hoá học các hợp chất thiên nhiên biển. Hiện nay, mặc dù trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về san hô mềm và thu được các kết quả khá lý thú, tuy nhiên ở Việt Nam mới chỉ có rất ít các công trình nghiên cứu về đối tượng này. Chính vì vậy, việc nghiên về san hô mềm là một hướng nghiên cứu mới, có nhiều triển vọng ở nước ta. Với mục đích góp phần khai thác, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú để tạo ra các sản ph m có giá trị phục vụ cuộc sống, tác giả đã lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Việt Nam”. Những kết quả nghiên cứu thu được của luận án sẽ bổ sung vào hệ thống dữ liệu về loài san hô mềm nói riêng cũng như các sinh vật biển nói chung. Nội dung chính của luận án bao gồm: Nghiên cứu chiết tách, phân lập một số hợp chất từ 02 loài san hô mềm Sinularia cruciata và Sarcophyton pauciplicatum ở Việt Nam. Xác định cấu trúc của của các hợp chất phân lập được Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được.3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Sơ lƣợc về san hô mềm 1.1.1 Khái quát chung về san hô mềm San hô là các sinh vật biển thuộc lớp San hô (Anthozoa) tồn tại dưới dạng các thể polip nhỏ giống hải quỳ, thường sống thành các quần thể gồm nhiều cá thể giống hệt nhau. Các cá thể này tiết ra cacbonat canxi để tạo bộ xương cứng, xây nên các rạn san hô tại các vùng biển nhiệt đới. San hô nằm trong lớp Anthozoa và được chia thành hai phân lớp, tùy theo số xúc tu (tua cảm) hoặc những đường đối xứng, và một loạt các bộ tương ứng với kiểu xương ngoài, loại tế bào châm và phân tích di truyền ti thể. Phân lớp san hô với 8 xúc tu được gọi là san hô tám ngăn (Octocorallia) hay san hô mềm (Alcyonaria) và bao gồm các bộ san hô mềm (Alcyonacea) phân bố phổ biến ở v ng biển Thái Bình Dương Ấn Độ Dương, san hô sừng (Gorgonacea) phân bố chủ yếu ở v ng biển Caribê và san hô lông chim (Pennatulacea) (Hình 1.1) 11. Những loài có nhiều số xúc tu lớn hơn 8 và là bội của 6 được gọi là san hô sáu ngăn (Hexacorallia) hay san hô tổ ong (Zoantharia). Nhóm này bao gồm các loài san hô đá (san hô tạo rạn) (Scleractinia), san hô tổ ong (Zoanthidea) và hải quỳ. Các loài san hô mềm có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rạn san hô, chúng tạo ra nguồn vật chất hữu cơ, tham gia tạo rạn. Cuộc sống cộng sinh của san hô mềm với các loài tảo biển đã tạo nên đặc điểm sinh học vô c ng thú vị của san hô mềm. Nhiều loài có chất hoạt tính sinh học có giá trị làm thuốc chữa bệnh. Nhiều loài có màu sắc đ p thường được d ng để chế tác đồ m nghệ. Rất nhiều các hợp chất thứ cấp như các ditecpen dạng cembranoit từ san hô mềm có thể được tạo ra từ những mối tương tác với môi trường sinh thái như vậy 4, 55.4 Hình 1.1 Sơ đồ phả hệ của chi Sinularia và Sarcophyton Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tiến hành một nghiên cứu về san hô mềm ở v ng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ. Họ tiến hành khảo sát, thu thập mẫu san hô mềm trên các rạn san hô ở v ng biển Hạ Long, quần đảo Long Châu Bộ san hô mềm (Alcyonacea) Bộ san hô lông chim (Pennatulacea) Bộ san hô sừng (Gorgonacea) Họ Alcyoniidae Lớp san hô (Anthozoa) Phân lớp san hô 8 ngăn (Alcyonaria) Phân lớp san hô 6 ngăn (Zoantharia) Chi Sinularia Chi Sarcophyton5 (Quảng Ninh), đảo Cồn Cỏ (Quảng Trị), bán đảo Sơn Trà (Đà N ng) và v ng bờ biển Hải Vân (Thừa Thiên Huế) trong nhiều năm qua. Kết quả phân tích những mẫu vật thu thập được tại 4 khu vực này, bước đầu đã phát hiện có 46 loài san hô mềm, thuộc 10 họ, 24 chi. Trong đó, nhiều nhất là họ san hô Alcyoniidae (có 13 loài, chiếm 28,2 ); tiếp đến là hai họ san hô Paramuriceidae và Ellellidae, m i họ có 9 loài (19,5 ); ba họ Melithaeidae, Goroniidae, Plexauridae m i họ có 3 loài. Các loài san hô mềm này phân bố khá rộng rãi. Tại bốn khu vực điều tra (kể trên), nơi được phát hiện nhiều nhất là v ng quần đảo Long Châu (có 32 loài), tiếp đến là v ng ven biển Hải Vân và bán đảo Sơn Trà (25 loài), vịnh Hạ Long (23 loài), ít nhất là v ng Cồn Cỏ (chỉ có 10 loài). Tuy nhiên, x t về mật độ thì Cồn Cỏ là nơi có độ phủ san hô mềm cao nhất, hai chi Lobophytum và Sinularia phát triển mạnh, tạo thành từng đám lớn, có nơi phủ dày đặc hàng chục m t vuông 1. Theo báo cáo kết quả đánh giá độ đa dạng sinh học của Khu bảo tồn biển vịnh Nha trang do Viện Hải dương học thực hiện năm 2005 cho thấy mức độ giàu có, phong phú và duy trì ổn định của san hô ở khu vực này. Điển hình, ở khu Đông Hòn Tre có khoảng 150 loài, ở Tây Nam Hòn Mun có khoảng 120 loài, trong đó có chi Lobophytum, Sarcophyton...3. 1.1.2 Giới thiệu về san hô mềm Sinularia Trong san hô mềm Alcyonacean, chi Sinularia là một trong những san hô mềm được phân bố rộng rãi nhất. Nó tạo thành một phần chi phối của sinh khối trong môi trường rạn san hô nhiệt đới. San hô mềm thuộc chi Sinularia phát triển rất mạnh mẽ, chúng phân bố rộng rãi từ Đông Phi đến Tây Thái Bình Dương, sống ở các rạn san hô hay trên đá ở v ng nước nông, nhưng hiếm khi hình thành những quần thể lớn, với khoảng 100 loài đã được phát hiện, trong đó có khoảng 40 loài đã được khảo sát hoá học 6. Sinularia đã cho thấy nó là một nguồn cung cấp phong phú các hợp chất thứ cấp, bao gồm: sesquitecpen, ditecpen, polyhydroxylat steroit và các hợp chất polyamin. Các hợp chất thứ cấp gần đây đã chứng tỏ các hoạt tính sinh học của chúng như: kháng sinh, chống viêm, chuyển hoá glucozơ trong tế bào mỡ chuột, ức chế sự phát sinh histamin và các hoạt tính gây độc tế bào.6 Bảng 1.1 Các loài san hô mềm thuộc chi Sinularia STT Tên loài STT Tên loài STT Tên loài 1 S. abhishiktae 19 S. foveolata 37 S. macrodactyla 2 S. abrubta 20 S. fungoides 38 S. manaarensis 3 S. acuta 21 S. gardineri 39 S. maxima 4 S. babeldaobensis 22 S. gaveshaniae 40 S. minima 5 S. bisulca 23 S. gaweli 41 S. notanda 6 S. brassica 24 S. gibberosa 42 S. pavida 7 S. capillosa 25 S. gibberosa 43 S. peculiaris 8 S. compressa 26 S. grandilobata 44 S. polydactyla 9 S. corpulentissima 27 S. gravis 45 S. querciformis 10 S. crebra 28 S. heterospiculata 46 S. siaesensis 11 S. cruciata 29 S. hirta 47 S. sobolifera 12 S. densa 30 S. humilis 48 S. sublimis 13 S. digitata 31 S. inexplicita 49 S. terspilli 14 S. erecta 32 S. lamellata 50 S. tumulosa 15 S. finitima 33 S. laminilobata 51 S. ultima 16 S. flaccida 34 S. leptoclados 52 S. uniformis 17 S. flexibilis 35 S. loyai 53 S. verruca 18 S. foliata 36 S. luxuriosa 54 S. yamazatoi 1.1.3 Giới thiệu về san hô mềm Sarcophyton C ng với Sinularia và Lobophytum, Sarcophyton là một chi san hô mềm sinh sống rất phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hiện nay ở nước ta gần như chưa có công trình khoa học nào được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi này. Hiện nay đã có khoảng 25 loài thuộc chi này được nghiên cứu về mặt hoá học và gần 100 cembranoit ditecpen đã được phát hiện từ chi Sarcophyton kể từ những năm 1970 17. Các lớp chất chính của chi này là steroit và ditecpenoit (đặc biệt là các cembranoit ditecpen). Các cembranoit thường được phát hiện từ các loài thuộc chi Sarcophyton đó là các sarcophytol. Các sarcophytol AT được phát hiện từ các loài san hô mềm ở Nhật Bản. Chi Sarcophyton thường chứa các ditecpen khoảng 10 trọng lượng khô của cơ thể. Các hợp chất thứ cấp đó đóng vai trò quan trọng cho sự sinh tồn của các loài7 san hô này, chúng hoạt động như hệ thống phòng vệ, cạnh tranh săn mồi, tái sinh và có khả năng mang chức năng dẫn dụ các loài khác. Vì hình thái, cấu tạo cơ thể không giúp các loài san hô mềm có thể tự vệ trước mối đe doạ của những kẻ săn mồi nên các ditecpen sẽ đóng vai trò chất độc phòng vệ 4. 1.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của San hô mềm trên thế giới Cùng với bọt biển, san hô mềm chính là loài sản sinh nhiều hợp chất mới có giá trị nhất, chúng thường chứa các phân tử mang nhiều hoạt tính sinh học. Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng khoảng 50% dịch chiết các loài san hô mềm thể hiện hoạt tính gây độc cho cá. Cuộc sống cộng sinh của san hô mềm với các loài tảo biển đã tạo nên đặc điểm sinh học vô cùng thú vị của san hô mềm. Rất nhiều các hợp chất thứ cấp như các ditecpen dạng cembranoit từ san hô mềm có thể được tạo nên từ những mối tương tác với môi trường sinh thái như vậy. Trên thế giới, rất nhiều công trình nghiên cứu về san hô mềm đã được công bố. Hàng nghìn hợp chất l thú đã được phát hiện và phân lập từ san hô mềm, chúng thường hiện diện ở các lớp chất steroit, tecpenoit, axít amin, alcaloit, các hợp chất phenol, hợp chất thơm, các axít b o, saponin và vô số các dạng khác từ những loài thuộc các chi Cespitularia, Clavularia, Gersemia, Lobophytum, Nephthea, Sarcophyton, và Sinularia. Rất nhiều trong số này thể hiện các đặc điểm dược học độc đáo, duy nhất. Bên cạnh đó, những phát hiện này cũng góp phần giải quyết các vấn đề liên quan đến chu i thức ăn và mối liên hệ với các sinh vật cộng sinh. Tuy nhiên, trong khuôn khổ tổng quan luận án chỉ tập trung trình bày những nghiên cứu về 2 lớp chất ditecpen (đặc biệt là cembranoit ditecpen) và steroit là 2 lớp chất tiêu biểu từ loài san hô mềm Sinularia và Sarcophyton. 1.2.1 Các nghiên cứu về chi Sinularia Các hợp chất ditecpenoit: San hô mềm nói chung và Sinularia nói riêng là nguồn cung cấp phong phú các hợp chất ditecpenoit có cấu trúc và hoạt tính sinh học độc đáo. Trong đó đáng chú ý nhất là các hợp chất dạng cembranoit, là hợp chất thứ cấp xuất hiện nhiều nhất được phân lập từ các loài Sinularia. Sự đóng vòng gi