BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CAO THỊ HẢI YẾN PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HỢP CHẤT FLAVONOIT TỪ QUẢ CÂY THẢO ĐẬU (ALPINIA KADSUMADAI HAYT) Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Vinh – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CAO THỊ HẢI YẾN PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HỢP CHẤT FLAVONOIT TỪ QUẢ CÂY THẢO ĐẬU ( ALPINIA KADSUMADAI HAYT) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : HOÁ HỮU CƠ Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS HOÀNG VĂN LỰU Vinh - 2012 LỜI CẢM ƠN Khóa luận được thực hiện tại phòng thí nghiệm chuyên đề Hóa hữu cơ - khoa Hóa, Trung tâm Kiểm định An toàn Thực phẩm và Môi trường, Trường Đại học Vinh. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất PGS. TS. Hoàng Văn Lựu - Khoa Hóa, Trường Đại học Vinh đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn đến TS. Trần Đình Thắng - Khoa Hóa - Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tôi trong quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn đến TS. Lê Đức Giang đã đóng góp nhiều ý kiến quý giá. Nhân dịp này, tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, cán bộ bộ môn Hóa Hữu cơ - khoa Hóa, các bạn học viên, nghiên cứu sinh và em sinh viên, gia đình và người thân đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Vinh, tháng 10 năm 2012 Cao Thị Hải Yến MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .2 1. Lý do chọn đề tài 2 2. Nhiệm vụ nghiên cứu .3 3. Đối tượng nghiên cứu 3 Chương 1 TỔNG QUAN .4 1.1. Khái quát về chi Alpinia .4 1.1.1. Đặc điểm thực vật học .4 1.1.2. Chi Alpinia ở Việt Nam .4 1.1.3. Thành phần hóa học .6 1.2. Các hợp chất flavonoit .16 1.2.1. Các hợp chất kiểu chalcon 17 1.2.2. Các hợp chất kiểu flavon và flavonol 17 1.2.3. Các hợp chất kiểu flavonon và dihydro flavonol .18 1.2.4. Các hợp chất flavan – 3 – ol .18 1.2.5. Các hợp chất leucoantoxyan .19 1.3. Cây nghiên cứu .19 1.3.1. Đặc điểm thực vật 20 1.3.2. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic từ Alpinia kadsumadai .20 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM .22 2.1. Phương pháp nghiên cứu .22 2.1.1. Phương pháp lấy mẫu .22 2.1.2. Phương pháp phân tích, phân tách các hỗn hợp và phân lập các hợp chất .22 2.1.3. Phương pháp khảo sát cấu trúc các hợp chất 22 2.2. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị .22 2.2.1. Hoá chất 23 2.2.2. Dụng cụ và thiết bị .23 2.3. Nghiên cứu các hợp chất .23 2.3.1. Phân lập các hợp chất .23 2.3.2. Một số dữ kiện về phổ tử ngoại, phổ khối và phổ cộng hưởng từ hạt nhân của chất đã phân lập .25 Chương 3 KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN .26 3.1. Phân lập 26 3.2. Xác định cấu trúc hợp chất A .26 3.3. Xác định cấu trúc của hợp chất B 39 Từ dữ liệu phổ EI-MS, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HMBC, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo [23], cho phép xác định cấu trúc của chất B là 3,3’,4’,5,7-flapentol (catechin). 40 .40 (B) Catechin 40 Hình 3.14: Phổ MS của chất B .41 41 Hình 3.15: Phổ 1H-NMR của chất B .41 42 Hình 3.16: Phổ 1H-NMR của chất B .42 42 Hình 3.17: Phổ 13C-NMR của chất B .42 43 Hình 3.18: Phổ 13C-NMR của chất B .43 43 Hình 3.19: Phổ DEPT của chất B .43 44 Hình 3.20: Phổ DEPT của chất B .44 45 Hình 3.21: Phổ HSQC của chất B 45 46 Hình 3.22: Phổ HSQC của chất B 46 47 Hình 3.23: Phổ HSQC của chất B 47 48 Hình 3.24: Phổ HMBC của chất B .49 49 Hình 3.25: Phổ HMBC của chất B .49 50 Hình 3.26: Phổ HMBC của chất B .50 51 Hình 3.28: Phổ HMBC của chất B .51 52 Hình 3.29: Phổ HMBC của chất B .52 KẾT LUẬN .53 DANH MỤC CÔNG TRÌNH 54 1.Hoàng Văn Lựu, Nguyễn Văn Thanh, Chu Đình Kính, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Cao Thị Hải Yến ( 2011). Tách và xác định cấu trúc các hợp chất tritecpenoit, flavonoit từ rễ cây vối ( cleistocalyx operculatus (Robx) merr et perry) ở Nghệ An 54 Đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Tâp 49 - số 3A(2011) 118-124 .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .55 DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG BIỂU Bảng: Bảng 1.1: Các loài Alpinia ở Việt Nam [1-4] 5 Hình 1.1: Cây thảo đậu .20 Hình 2.1: Sơ đồ phân lập hợp chất trong quả cây thảo đậu .24 Bảng 3.1: Số liệu phổ 13C-NMR của hợp chất A .27 Hình 3.1: Phổ khối lượng EI-MS (negative) của hợp chất A 28 29 Hình 3.2: Phổ khối lượng EI-MS (positive) của hợp chất A .29 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của hợp chất A .29 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất A .30 Hình 3.5: Phổ 13C-NMR của hợp chất A .30 31 Hình 3.6: Phổ 13C-NMR của hợp chất A .31 32 Hình 3.7: Phổ DEPT của hợp chất A .32 Hình 3.8: Phổ DEPT của hợp chất A .32 Hình 3.9: Phổ HMBC của hợp chất A .33 34 Hình 3.10: Phổ HMBC của hợp chất A .34 Hình 3.10: Phổ HMBC của hợp chất A .35 Hình 3.11: Phổ HMBC của hợp chất A .36 Hình 3.12: Phổ HSQBC của hợp chất A .37 Hình 3.13: Phổ HSQC của hợp chất A 38 Bảng 3.2: Số liệu phổ 13C-NMR của hợp chất B .39 CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG DÙNG TRONG KHÓA LUẬN TLC : (Thin layer Chromatography): Sắc ký lớp mỏng CC : (Column Chromatography): Sắc ký cột thường FC : (Flash Chromatography): Sắc ký cột nhanh Mini-C : (Minicolumn Chromatography): Sắc ký cột tinh chế UV : Ultraviolet IR : (Infrared Spectroscopy): Phổ hồng ngoại MS : (Mass Spectroscopy) Phổ khối lượng GC-MS : (Gas Chromatography - Mass Spectrometry): Sắc ký khí khối phổ EI-MS : (Electron Impact Mass Spectroscopy): Phổ khối lượng va chạm điện tử 1H-NMR : (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13C-NMR: (Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 DEPT : (Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer): Phổ DEPT HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation HMBC : Heteronuclear Multiple Bon orrelation s : Singlet br s : Singlet tù t : triplet d : dublet dd : dublet của dublet dt : dublet của triplet m : multiplet TMS : Tetramethylsilan DMSO : DimethylSulfoxide Đ.n.c : Điểm nóng chảy MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam nằm ở vùng trung tâm Đông Nam Á hàng năm có lượng mưa và nhiệt độ trung bình tương đối cao. Với khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng, ẩm đã cho rừng Việt Nam một hệ thực vật đa dạng và phong phú. Theo số liệu thống kê gần đây hệ thực vật Việt Nam có trên 10.000 loài, trong đó có khoảng 3.200 loài cây được sử dụng trong y học dân tộc và 600 loài cây cho tinh dầu. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên rất quý báu của đất nước có tác dụng lớn đối với đời sống và sức khỏe con người. Từ trước tới nay trên thế giới các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học luôn đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sồng con người. Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học được dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp dược phẩm, làm thuốc chữa bệnh, công nghiệp thực phẩm, hương liệu và mỹ phẩm. Thảo dược là nguồn nguyên liệu trực tiếp hoặc là những chất dẫn đường để tìm kiếm các loại biệt dược mới. Theo số liệu thống kê cho thấy có khoảng trên 60% các loại thuốc đang được lưu hành hiện nay hoặc đang trong giai đoạn thử nghiệm có nguồn gốc từ hợp chất thiên nhiên. Chi Riềng (Alpinia, Zingiberaceae) là một chi lớn, gồm khoảng 230 loài phổ biến khắp vùng Châu Á nhiệt đới và cận nhiệt đới, tạo thành một chi lớn nhất, phổ biến nhất và phức tạp về thực vật nhất của họ Zingiberaceae. Ở Việt Nam, nhiều loài thuộc chi này là những cây thuốc cổ truyền trong Y học Việt Nam như Alpinia galanga, Alpinia oxyphylla, Alpinia conchigera… Một số loài Alpinia cũng mới được phát hiện gần đây ở Việt Nam và được đưa vào chương trình nghiên cứu hóa học các loài thực vật họ Zingiberaceae của chúng tôi như Alpinia gagnepainii, Alpinia naponensis, Alpinia maclurei, Alpinia pinnanensis… Mặc dù cây họ Gừng (Zingiberaceae) có giá trị kinh tế cao cũng như có hoạt tính sinh học quý được sử dụng rộng rãi trong dân gian, song việc nghiên cứu thành phần hóa học của nó chưa được tiến hành nhiều ở Việt Nam. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Phân lập và xác định cấu trúc hợp chất flavonoit từ quả cây thảo đậu (Alpinia kadsumadai Hayt )ở Việt Nam” từ đó xác định thành phần hóa học của các hợp chất và đóng góp vào các hiểu biết về sự phân loại thực vật theo hoá học của chi Alpinia cũng như các chức năng sinh học của các hợp chất được phân lập. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu Trong luận văn này, chúng tôi có nhiệm vụ : - Chiết chọn lọc với các dung môi thích hợp để thu được hỗn hợp các hợp chất từ quả cây thảo đậu (Alpinia kadsumadai Hayt). - Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất quả cây thảo đậu (Alpinia kadsumadai Hayt). 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là dịch chiết quả cây thảo đậu (Alpinia kadsumadai Hayt) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ở Việt Nam. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Khái quát về chi Alpinia 1.1.1. Đặc điểm thực vật học Các cây thuộc chi Alpinia (chi Riềng) thuộc loại thân thảo thẳng, cao từ 0,4 – 2,5 m. Thân rễ khỏe bò dưới đất. Lá hình mác hẹp hoặc hình xoan, thường có mũi nhọn, không cuống hoặc cuống ngắn. Bẹ lá và lưỡi bẹ cuộn kín, dài. Cụm hoa ở dạng bông hoặc hình truỳ, các nhánh gần như không có, có khi rất ngắn, mang một hoa (ít khi có nhánh nhỏ). Các lá bắc của các nhánh lớn như lá bắc con của hoa có hình ống, cái này lồng vào cái kia, có dạng phẳng hoặc lõm, thường lớn hơn lá bắc bọc ngoài, cuống hoa thường ngắn hơn lá bắc của hoa. Hoa tạo thành tràng có nhiều màu kết hợp trắng đỏ hoặc hồng. Đài hoa hình ống. Tràng hoa có dạng ống ngắn, thuỳ hoa hình trứng, lõm, dạng tù. Bao phấn hình thuẫn. Trung đới dày, có mào, nhị hai, ngắn, hình răng hoặc hình dùi lồng vào giữa chỉ nhị và cách môi hoặc không cách môi dài hơn nhị. Các thuỳ của tràng hoa thường có dạng thuẫn, chia thành ba, rất lõm có dạng thuyền. Hoa có hương thơm kém quyến rũ hơn so với một số chi khác trong họ Gừng Zingiberaceae. Noãn sào có số lượng không xác định. Quả gồm một quả mọng, khô, mở đều hoặc không mở, nhiều hạt, có ba góc do sức ép, được bao bởi một lớp áo hạt. Thân rễ chi Alpinia sinh trưởng khá nhanh. Từ một chồi giống ban đầu, chúng có thể phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối, phát triển thành một bụi lớn chỉ trong một vài năm. Ở nước ta chi Alpinia khá phong phú. Chúng sinh trưởng trong vùng rừng núi ở hầu hết các tỉnh từ Bắc vào Nam. Một số loài được coi là đặc hữu, ví dụ như Alpinia phuthoensis Gagnep., Alpinia tonkinensis Gagnep… 1.1.2. Chi Alpinia ở Việt Nam