Tài liệu Khoá luận tốt nghiệp Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic glucoside từ cây râu hùm (Tacca Chantrieri)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC su' PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC PHẠM THỊ KIM HOÀN NGHIÊN CÚXJ PHÂN LẶP CÁC HỢP CHẤT PHENOLIC GLUCOSIDE TÙ CÂY RÂU HÙM (TACCA CHANTRIERI) TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ Người hưóng dẫn khoa học TS. Phạm Hải Yến HÀ NỘI - 2015 LỜI CĂM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Nghiên cún cấu trúc, Viện Hóa sinh biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Hải Yến và các anh chị hướng dẫn trong Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Với tất cả lòng kính trọng và lòng biết ơn chân thành, em xin cảm ơn thầy giáo PGS-TS. Nguyễn Văn Bằng người đã tận tình, chu đáo dạy bảo em trong suốt những năm học ở trường và hoàn thiện khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa Học- Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện và giúp đỡ, dạy dỗ em trong quá trình học tập tại trường. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm khóa luận. Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp này mặc dù đã hết sức cố gắng nhung chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót. Vì vậy em kính mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các quý thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Phạm Thị Kim Hoàn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT [ot]D Độ quay cực specific Optical Rotation l3C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 'H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Proton Magnetic Resonance Spectroscopy ' h -' h c o s y 'H-'H Chemical Shift Correlation Spectroscopy 2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Two-Dimensional NMR cc Sắc ký cột Column Chromatography DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron Electron Impact Mass Spectroscopy FAB-MS Phố khối lượng ban phá nguyên tử nhanh Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence HR-FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao High Resolution Fast Atom Bombardment Mass spectrometry IR Phổ hong ngoại Infrared Spectroscopy Me Nhóm metyl MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy NOESY Nucler Overhauser Effect Spectroscopy TLC Sac ký lóp mỏng Thin Layer Chromatography DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIẺƯ Hình 1.1: Cây Râu hùm.....................................................................................3 Hình 1.2: Cấu trúc của phenol và các acid phenolic..................................22 Hình 1.3: Flavan (2-phenyl chromen)........................................................... 23 Hình 1.4: Lỉgnan...............................................................................................23 Hình 1.5: 3,3f-Neolignan................................................................................ 24 Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của một số coumarỉn.......................................24 Hình 3.1: Sơ đồ chiết phân đoạn cây Râu hùm (Tacca chantrieri).............45 Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các họp chất từ cặn EtOAc.................................46 Hình 4.2: Phổ 13C-NMR hợp chất 1............................................................... 49 Hình 4.3. Cấu trúc phân tử của họp chất 1 .................................................. 49 Bảng 4.1: Số liệu phổ NMR của chất 1 và chất tham khảo.........................50 Hình 4.4: Phổ ESI-MS của chất 1...................................................................51 Hình 4.5: Phổ ^-N M R họp chất 2................................................................ 52 Hình 4.6: Phổ ,3C-NMR hợp chất 2............................................................... 53 Hình 4.7: Cấu trúc họp chất 2 ....................................................................... 53 Hình 4.9: Phổ DEPT họp chất 2 ................................................................... 53 Bảng 4.2: Số liệu phổ NMR của chất 2 và chất tham khảo.........................54 Hình 4.8: Phổ ESI-MS hợp chất 2 ................................................................. 55 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỐNG Q U A N ........................................................................................................ 3 1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Râu hùm .............................................................3 ỉ . l . ỉ . Thực vật học................................................................................................................ 3 1.1.2. Mô tả c â y .................................................................................................................... 3 1.1.3. Phân bố và sinh th á i..................................................................................................3 1.1.4. Bộ phận dùng..............................................................................................................4 1.1.5. Thành phần hóa h ọ c .................................................................................................. 4 1.1.6. Tỉnh vị, công nă n g ................................................................................................... 17 1.1.7. Công dụng................................................................................................................. 17 1.1.8. Hoạt tính sinh học.................................................................................................... 17 1.1.9. Một sổ bài thuốc từ cây Râu h ùm .......................................................................... 18 1.2. Lóp chất phenolic, thành phần hóa học có trong cây Râu hùm .................................... 19 1.2.1. Giói thiệu chung [6, 2 6 ]............................................................................................ 19 1.2.2. Các nhóm phenolic [6, 2 7 ]........................................................................................ 21 1.2.3. Hoạt tỉnh sinh học của các hợp chất phenolỉc [6]............................................... 24 1.3. Các phương pháp chiết mẫu thực vật............................................................................... 27 1.3. ỉ. Chọn dung môi chiết................................................................................................ 27 1.3.2. Quá trình chiết.............................................................................................................29 1.4. Các phương pháp sắc kí trong phân lập các hợp chất hữu cơ........................................31 1.4.2. Cơ sở của phương pháp sắc kỉ...................................................................................31 ỉ. 4.3. Phân loại các phương pháp sẳc kỉ............................................................................32 1.5. Một số phương pháp hoá lý xác định cấu trúc củacác hợp chất hữu c ơ ......................36 1.5.1. Phổ hồng ngoại ( ỈR).................................................................................................. 37 1.5.2. Phổ khối lượng (MS)...................................................................................................37 1.5.3. Phô cộng hưởng từ hạt nhân ................................................................................... 38 ................................. 42 CHƯƠNG 2: ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 2.1. Mầu thực v ậ t....................................................................................................................... 42 2.2. Phương pháp phân lập các hợp c h ấ t................................................................................ 42 2.2.1. Sắc kỉ lóp mỏng (TLC)............................................................................................... 42 2.2.3. Sắc kỉ cột (CC)...... ..................................................................................................... 42 2.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất............................................ 42 2.3.1. Điềm nóng chảy (Mp) .................................................................................................42 2.3.2. Phổ khối lượng (ESI-MS)........................................................................................... 42 2.3.3. Phố cộng hưởng từ hạt n h â n .................................................................................... 43 2.4. Dụng cụ và thiết b ị............................................................................................................. 43 2.4.1. Dụng cụ và thiết bị tách chiết................................................................................... 43 2.4.2. Dụng cụ và thiết bị xác định cấu trúc...................................................................... 43 2.5. Hoá chất...............................................................................................................................43 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM................................................................................................ 45 3.1. Phân lập các hợp c h ấ t........................................................................................................ 45 3.2. Hằng số vật lí và dữ kiện phổ các hợp ch ất.................................................................... 46 3.2.1. Hợp chất 1........................................................................................................................ 46 3.2.2. Hợp chất 2 ........................................................................................................................ 47 CHƯƠNG 4: KẾT Q U Ả ............................................................................................................ 48 Phạm Thị Kim Hoàn Lớp K37A - Hóa Học 4.1. Xác định câu trúc họp chât 1 .......................................................................................... 48 4.2. Xác định cấu trúc hợp chất 2 : ......................................................................................... 51 KÉT LUẬN................................................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................ 57 Phạm Thị Kim Hoàn Lớp K37A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp M Ở ĐẦU Nước ta có khí hậu và thảm thực vật khá phong phú và đa dạng. Dân tộc Việt Nam có truyền thống về sử dụng các loài thảo mộc làm thuốc chữa bệnh. Những năm gần đây xu hướng tìm kiếm một số hoạt chất trong các loài thảo mộc có tác dụng chữa bệnh ngày một tang và thu hút các nhà khoa học nghiên cứu. Theo các số liệu thống kê mới nhất thảm thực vật Việt Nam có trên 12000 loài, trong số đó có trên 3200 loài được sử dụng làm thuốc trong y học dân gian [1]. Từ xưa đến nay, những cây thuốc dân gian vẫn đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc chăm sóc sức khỏe cho con người. Ngày nay những hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây cỏ đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp và y tế. Chúng được sử dụng làm thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm... Mặc dù công nghiệp tổng họp hóa 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 từ vong rất nhiều song những đóng góp của các thảo dược cũng không vì thế mà mất đi chỗ đứng trong Y học. Các thảo dược vẫn tiếp tục được dùng như là nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp nhũng chất đầu cho công nghiệp bán tổng họp nhằm tìm kiếm những dược phâm mới cho việc điều trị các chứng bệnh thông thường cũng như các bệnh nan y. Trong thế giới thực vật, nhiều loài cây cỏ được sử dụng như những dược liệu quý. Trong số đó có cây Râu hùm (tên khoa học là Tacca chantrỉerỉ Andre). Theo kinh nghiệm dân gian, Râu hùm thường được dùng chữa viêm loét dạ dày và hành tá tràng, viêm gan, huyết áp cao, bỏng lửa, lở ngứa, giải độc ngộ độc thực phẩm, có tác dụng thanh nhiệt giải độc, tiêu viêm chỉ thống lương huyết, tán ứ. Đặc biệt trong thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca có chứa các họp chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, kháng nấm, Phạm Thị Kim Hoàn 1 Lớp K37A - Hóa Học Trường Đại học sIVphạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp kháng khuẩn, kháng u, chống tụ tiêu cầu...[7-24]. Trong đó, đáng chú ý nhất là hoạt tính gây độc tế bào. Vậy nên đây là cây thuốc quý, cần được nghiên cứu đế giải thích tác dụng chữa bệnh của cây và tạo cơ sở để tìm kiếm phương thuốc điều trị bệnh. Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn nên tôi chọn đề tài cho khóa luận tốt nghiệp là: “Nghiên CÚĨI phân lập các hợp chất phenolic glucoside từ cây Râu hùm (Tacca chanừieri) ” Với mục đích nghiên cứu thành phần phenolic glucoside từ rễ cây Râu hùm và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập. Từ đó tạo cơ sở cho những nghiên cún tiếp theo trong lĩnh vực tìm các phương thuốc mới cũng như giải thích được tác dụng chữa bệnh của các cây thuốc cổ truyền Việt Nam. Đây là yếu tố quan trọng có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của nền y học. Nhiệm vụ chính của đề tài là : 1. Thu mẫu 1'ễ cây Râu hùm (Tacca chantrieri), xử lý mẫu và tạo dịch chiết. 2. Phân lập một số hợp chat phenolic glucoside từ rễ cây Râu hùm (Tacca chantrieri). 3. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập được. Phạm Thị Kim Hoàn 2 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học sIVphạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CH Ư Ơ N G 1: TỎNG QUAN 1.1. Những nghiên cửu tổng quan về cây Râu hùm 1.1.1. Thực vật học Phân loại thực vật học của cây Râu hùm được xác định như sau: Giới : Plantae Ngành : Magnoliophyta Lớp : Liliopsida Bộ : Liliales Họ : Taccaceae Chi : Tacca 1.1.2. Mô tả cây Cây Râu hùm hay còn được gọi với nhiều tên gọi khác nhau như: phá lủa, hoa mèo đen, co nốt khao (Tày), nưa, hoa quỷ dữ, cẩm địa la, pinh đỏ (K'dong), cu dòm (Ba Na), Tza dụ (Mông), bèo nìm sam (Dao)..., có tên khoa học là Tacca chantrieri Andre, thuộc họ râu hùm (Taccaceae). Cây thảo sống lâu năm, cao 50-80cm. Thân bò dài, có nhiều đốt. Lá mọc thắng tù’ thân rễ, có phiến hình trái xoan nhọn, dài 25-60cm, rộng 7-20cm, màu lục bóng, mép nguyên lượn sóng, cuống lá dài 10-30cm. Hoa màu tím đen mọc tụ họp thành tán trên một cán thẳng hay cong dài 10-15cm; bao chung của tán có 4 lá bắc màu tím nâu, các lá bắc ngoài hình trái xoan, nhọn mũi, các lá bắc trong hình trái xoan, thuôn nhon ở gốc, các sơi bất thu dài tới TT 1 í ' ±1 ! s , X , 25cm. Hoa có cuông đài, 6 nhị, bâu dưới có lôi đính noãn bên. Quả không tự mở, hạt có 3 cạnh, màu đỏ tím [2]. T¥X, , , , Hì nh 1.1: Cây Râu hùm N 1.1.3. Phân bố và sinh thái Chi Tacca với khoảng 10 loài phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới của châu Á, các đảo Thái Bình Dương và úc [13]. Phạm Thị Kim Hoàn 3 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Ở nước ta , có 6 loài, trong đó Râu hùm là loài có phạm vi phân bố rộng rãi nhất. Theo thống kê chưa đầy đủ của Viện Dược liệu từ năm 1986, Râu hùm đã phát hiện được ở 26 tỉnh miền núi và trung du. Vùng phân bố của cây chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền núi từ Tây Nguyên trở ra, bao gồm Gia Lai, Kon Tum, Quảng Nam, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hoá, Ninh Bình, Hoà Bình, Sơn La, Tuyên Quang, Yên Bái, Thái Nguyên. Có thể trồng bằng thân rễ như trồng Nghệ vào mùa xuân, mùa thu. Ở Nghệ An, loài cây này đã được tìm thấy ở Vườn Quốc gia Pù Mát với nhiều giá trị về kinh tế và dược liệu. 1.1.4. Bộ phận dùng Thân rễ - Rhizoma Taccae. Thân rễ có thể thu hái quanh năm, rủa sạch, thái lát phơi hay sấy khô. 1.1.5. Thành phần hóa học Trong các nghiên cứu về thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca cho thấy có chứa các lớp chất lignan, steroid, phenolic... Năm 1996, Zhong - Liang Chen và cộng sự đã phân lập được 5 họp chat steroids dạng khung y-enol-lactone đó là các taccalonolides G(l), H(2), 1(3), J(4) và K(5) [20]. Cấu trúc hóa học của các họp chất này như sau: 21 1 Phạm Thị Kim Hoàn 4 Lớp K 37A -H óa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 H Khóa luận tốt nghiệp 'ị OH 3 OAc 4 OH = OH Phạm Thị Kim Hoàn 5 Lớp K37A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2001, từ thân rễ của Tacca chantrỉerỉ, Akihito Yokosuka và cộng sự đã phân lập được hai họp chất mới đó là hai diaryheptanoid (6-7) và bảy diaryheptanoid glucosides (8-14) [25]. Cấu trúc hóa học của các họp chất này như sau: Phạm Thị Kim Hoàn OH OH OH OH 6 Lớp K37A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 9 Phạm Thị Kim Hoàn 7 Lớp K37A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2002, tiếp tục cô lập được ba hợp chất mới đó là ba saponin bisdesmosidic furostanol (15-17), hai saponin bisdesmosidic pseudofurostanol (18,19) và hai pregnane glycoside (20, 21) [8]. Phạm Thị Kim Hoàn 8 Lớp K 37A -H óa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Cấu trúc hóa học của các họp chất này như sau: Phạm Thị Kim Hoàn 9 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Hai glucoside withanolide mới đó là chantriolides A (22) và B (23) được phân lập từ thân 1'ễ của Tacca chantrieri [11]. ,OH nu / 28 5ẳ HO ^ ^ Ỵ'"H q Năm 2004, taccasterosides A-C (24-26) và bảy glycosides từ dẫn xuất campesterol (24/?, ISSVergost-S-ene-Syổ^ó-diol (27-33) được phân lập từ thân 1'ễ của Taccachantrỉerỉ [12]. Cấu trúc hóa học của các họp chất này như sau: 28 COOR R Phạm Thị Kim Hoàn 10 24 Si 25 s2 26 s3 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Phạm Thị Kim Hoàn Khóa luận tốt nghiệp 11 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 19 Khóa luận tốt nghiệp H H 1 H H RiCr Glc = h o ^ : 0x O H 1' \ 27 28 29 30 31 32 33 R1 Glc Glc H Glc Glc Glc Glc r2 SĨ s2 s2 s3 S4 S5 s6 s, = So = Phạm Thị Kim Hoàn 12 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Phạm Thị Kim Hoàn Khóa luận tốt nghiệp 13 Lớp K3 7A - Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Năm 2006, Hai Khóa luận tốt nghiệp Yang Liu và cộng sự đã phân lập được năm \vithanolide mới có tên plantagiolides A-E (34, 36-39), chantriolide A (35) cùng với một glucoside withanolide đã biết từ loài Taccs plantaginea [19]. Cấu trúc hóa học của các hợp chất này như sau: Cũng từ loài Taccs plantaginea nhóm cộng sự của Tran Hong Quang đã phân lập được hai hợp chất glucoside withanolide mới là Plantagiolides I-J (40,41) [31]. Phạm Thị Kim Hoàn 14 Lớp K3 7A - Hóa Học