ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE Chuyên ngành: Hóa Hữu Mã số: 62 44 27 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS PHAN MINH GIANG GS TSKH PHAN TỐNG SƠN Hà Nội – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận án Trần Thị Thanh Nhàn LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc hồn thành Phòng thí nghiệm Hóa học Hợp chất thiên nhiên, Bộ mơn Hóa học Hữu cơ, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Phan Minh Giang, ngƣời giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực hồn thành luận án Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TSKH Phan Tống Sơn, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn nhà thực vật học TS Nguyễn Quốc Bình, Viện sinh thái Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp giám định thu thập mẫu thực vật Tôi xin cảm ơn ThS Đặng Vũ Lƣơng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam giúp ghi phổ NMR, PGS TS Lê Mai Hƣơng, Viện Hóa học Hợp chất Thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp thử nghiệm hoạt tính sinh học Tôi xin cảm ơn GS TS Hideaki Otsuka GS TS Katsuyoshi Matsunami, Viện Sau Đại học Khoa học Y Sinh Sức khỏe, Đại học tổng hợp Hiroshima (Nhật Bản) giúp ghi phổ khối lƣợng phân giải cao Tôi xin cảm ơn thầy giáo, giáo, cán nhân viên tồn thể bạn đồng nghiệp Bộ mơn Hóa học Hữu Khoa Hóa học giúp đỡ nhiệt tình thời gian tơi thực luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến ngƣời thân gia đình động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt giai đoạn học tập nghiên cứu Tác giả Trần Thị Thanh Nhàn MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE) 1.1.1 Vài nét thực vật học chi Artemisia 1.1.2 Nghiên cứu hóa học chi Artemisia 1.1.2.1 Các hợp chất tecpenoit 1.2 1.1.2.1.1 Các monotecpen từ tinh dầu 1.1.2.1.2 Các sesquitecpen sesquitecpen lacton 1.1.2.2 Các flavonoit chất khác 14 1.1.2.3 Các hợp chất acetylenic 18 1.1.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi Artemisia 20 1.1.4 Cơng dụng lồi Artemisia y dƣợc học 24 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LỒI CURCUMA (ZINGIBERACEAE) 25 1.2.1 Vài nét thực vật học chi Curcuma 25 1.2.2 Nghiên cứu hóa học chi Curcuma 26 1.2.2.1 Các hợp chất tecpenoit 26 1.2.2.2 Các điarylheptanoit chất khác 30 1.2.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học lồi Curcuma 35 1.2.4 Cơng dụng lồi Curcuma y dƣợc học 39 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÂY NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 40 1.3.1 Cây Ngải rừng (Artemisia roxburghiana Bess., họ Cúc Asteraceae) 40 1.3.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ (Artemisia dubia Wall ex Bess var longeracemosa Pamp forma tonkinensis Pamp., họ Cúc Asteraceae) 40 1.3.3 Cây Nghệ Quảng Tây (Curcuma kwangsiensis S G Lee et C F Liang, họ Gừng - Zingiberaceae) 41 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 43 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 43 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, PHÂN TÁCH CÁC HỖN HỢP VÀ PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT 43 2.2.1 Phƣơng pháp chiết hai pha lỏng 43 2.2.2 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 43 2.2.3 Sắc ký cột 44 2.2.4 Sắc ký rây phân tử 44 2.2.5 Chiết pha rắn pha đảo 44 2.2.6 Phƣơng pháp kết tinh lại 45 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TRÚC CÁC HỢP CHẤT 45 2.3.1 Điểm nóng chảy 45 2.3.2 Độ quay cực 45 2.3.3 Các phƣơng pháp phổ 45 2.4 PHƢƠNG PHÁP THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 46 Chƣơng PHẦN THỰC NGHIỆM 47 3.1 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 47 3.1.1 Nguyên liệu thực vật 47 3.1.2 Điều chế phần chiết từ Ngải rừng 47 3.1.3 Phân tích phần chiết Ngải rừng sắc ký lớp mỏng 49 3.1.4 Phân tách phần chiết Ngải rừng 49 3.1.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 49 3.1.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 52 3.1.4.3 Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 56 3.1.5 Hằng số vật lý kiện phổ hợp chất phân lập đƣợc từ Ngải rừng 57 3.2 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY THANH CAO BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL EX BESS VAR LONGERACEMOSA PAMP FORMA TONKINENIS PAMP.) 64 3.2.1 Nguyên liệu thực vật 64 3.2.2 Điều chế phần chiết từ Thanh cao Bắc Bộ 64 3.2.3 Phân tích phần chiết Thanh cao Bắc Bộ sắc ký lớp mỏng 66 3.2.4 Phân tách phần chiết Thanh cao Bắc Bộ 66 3.2.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 66 3.2.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 69 3.2.5 Hằng số vật lý kiện phổ hợp chất phân lập đƣợc từ Thanh cao Bắc Bộ 71 3.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S G LEE et C F LIANG) 75 3.3.1 Nguyên liệu thực vật 75 3.3.2 Điều chế phần chiết từ thân rễ Nghệ Quảng Tây 76 3.3.3 Phân tích phần chiết thân rễ Nghệ Quảng Tây sắc ký lớp mỏng 78 3.3.4 Phân tách phần chiết thân rễ Nghệ Quảng Tây 78 3.3.4.1 Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 78 3.3.4.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 80 3.3.5 Hằng số vật lý kiện phổ hợp chất phân lập đƣợc từ thân rễ Nghệ Quảng Tây 83 3.4 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH 85 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 88 4.1 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 88 4.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 88 4.1.2 Chiết phân tách phần chiết từ Ngải rừng 88 4.1.3 Xác định cấu trúc hợp chất đƣợc phân lập từ Ngải rừng 88 4.2 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY THANH CAO BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL EX BESS VAR LONGERACEMOSA PAMP FORMA TONKINENSIS PAMP.) 110 4.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 110 4.2.2 Chiết phân tách phần chiết từ Thanh cao Bắc Bộ 110 4.2.3 Xác định cấu trúc hợp chất đƣợc phân lập từ Thanh cao Bắc Bộ 111 4.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S G LEE et C F LIANG) 4.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 122 123 4.3.2 Chiết phân tách phần chiết từ thân rễ Nghệ Quảng Tây 123 4.3.3 Xác định cấu trúc hợp chất đƣợc phân lập từ thân rễ Nghệ Quảng Tây 123 4.4 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC 133 KẾT LUẬN 134 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƢỢC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 PHỤ LỤC 150 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BẢNG Trang Sơ đồ Qui trình điều chế phần chiết từ Ngải rừng 48 Sơ đồ Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 50 Sơ đồ Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 54 Sơ đồ Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 57 Sơ đồ Qui trình điều chế phần chiết từ Thanh cao Bắc Bộ 65 Sơ đồ Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 67 Sơ đồ Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 70 Sơ đồ Qui trình điều chế phần chiết từ thân rễ Nghệ Quảng Tây 77 Sơ đồ Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 79 Sơ đồ 10 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 81 Bảng 4.1 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 133 DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cây Ngải rừng 40 Hình 1.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ 41 Hình 1.3 Cây Nghệ Quảng Tây 42 Hình 4.1 Các tƣơng tác HMBC () NOESY () quan trọng 92 AR3 Hình 4.2 Các tƣơng tác HMBC () NOESY () quan trọng AR15 104 Hình 4.3 Các tƣơng tác HMBC () NOESY () AR17 107 Hình 4.4 Các hợp chất đƣợc phân lập từ Ngải rừng 109 Hình 4.5 Các tƣơng tác NOESY () HMBC () AD12 120 Hình 4.6 Các hợp chất đƣợc phân lập từ Thanh cao Bắc Bộ 122 Hình 4.7 Các tƣơng tác 1H-1H COSY () HMBC () CK3 126 Hình 4.8 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng CK3 126 Hình 4.9 Các tƣơng tác 1H-1H COSY () HMBC () CK4 128 Hình 4.10 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng CK4 129 Hình 4.11 Các tƣơng tác NOESY () HMBC () CK5 131 Hình 4.12 Các hợp chất đƣợc phân lập từ Nghệ Quảng Tây 132 10 Phụ lục 86 Phổ HMBC CK3 216 Phụ lục 87 Phổ HSQC CK3 217 Phụ lục 88 Phổ UV CK4 Phụ lục 89 Phổ IR CK4 218 Phụ lục 90 Phổ CD CK4 Phụ lục 91 Phổ (+)-ESI-MS CK4 219 Phụ lục 92 Phổ (+)-HR-ESI-MS CK4 Phụ lục 93 Phổ 1H-NMR CK4 220 Phụ lục 94 Phổ 13C-NMR CK4 Phụ lục 95 Phổ DEPT CK4 221 Phụ lục 96 Phổ HMBC CK4 222 Phụ lục 97 Phổ HSQC CK4 223 Phụ lục 98 Phổ NOESY CK4 Phụ lục 99 Phổ (+)-ESI-MS CK5 224 Phụ lục 100 Phổ 1H-NMR CK5 Phụ lục 101 Phổ 13C-NMR CK5 225 Phụ lục 102 Phổ DEPT CK5 Phụ lục 103 Phổ NOESY CK5 226 Phụ lục 104 Phổ 1H-1H COSY CK5 227 Phụ lục 105 Phổ HMBC CK5 228 Phụ lục 106 Phổ HSQC CK5 229 CH2CH3 CH(CH3)2 H CH3 (CH2)21 CO2H CK2 HO CK1 O O O O CK3 HO H O O O O CK5 CK4 230 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI... Ling (Zingiberaceae) Mục tiêu nghiên cứu phân lập hợp chất thành phần ba loài đƣợc nghiên cứu, xác định cấu trúc hợp chất phân lập đƣợc đánh giá hoạt tính sinh học số hợp chất chọn lọc Các nội... chất phân lập đƣợc 17 Đánh giá hoạt tính sinh học số hợp chất nhận đƣợc khuôn khổ luận án 18 Chƣơng TỔNG QUAN 1.2 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HĨA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE)