Tài liệu Nghiên cứu sơ bộ thành phần hóa học cây trâu cổ ficus pumỉla

TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2 • • • • KHOA HÓA HỌC PHẠM HỒNG CÚC NGHIÊN CỨU Sơ Bộ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY TRÂU CỔ Ficus pumila KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC • ••• Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ HÀ NỘI, tháng 5 năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2 • • • • KHOA HÓA HỌC PHẠM HỒNG CÚC NGHIÊN CỨU Sơ Bộ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY TRÂU CỔ Ficus pumila KHÓA• LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC ••• Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ Ngưòi hướng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN VĂN BẰNG HÀ NỘI, tháng 5 năm 2019 LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Bằng đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện và hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Cường và TS Trần Thị Hồng Hạnh, Yiện Hóa sinh biển, Yiện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Yiệt Nam đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thiện khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Viện hóa sinh biển và các anh chị phòng Dược liệu biển, Viện hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho em được sử dụng các thiết bị tiên tiến của viện để học tập, nghiên cứu và hoàn thành tốt đề tài khóa luận tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Hóa học, Trường đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong quá trình học tập và hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp. Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện khóa luận có thể còn những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được những đóng góp của thày cô, bạn bè để khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2019 Sinh viên Phạm Hồng Cúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: “Nghiên cứu sơ bộ thành phần hóa học cây Trâu cổ - Ficus pumỉla” Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Bằng là hoàn toàn trung thực và không trùng với kết quả của tác giả khác . Nếu có vấn đề không đúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Sinh viên Phạm Hồng Cúc [a]D 13 C - NMR - NMR J H - JH COSY 2D - NMR CC DEPT El-MS FAB - MS HMBC HMQC ĐỘ quay cực Specific Optical Rotation Phô cộng hưởng tò hạt nhân cacbon 13 Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Phô cộng hưởng tò hạt nhân proton Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ! H - !H Chemical Shift Correlation Spectroscopy Phô cộng hưởng từ hạt nhân hai chiêu Two Dimensional NMR Săc ký cột Column Chromatography Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer Phô khôi lượng va chạm electron Electron Impact Mass Spectrometry Phô khôi lượng băn phá nguyên tử nhanh Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry Hetoronuclear Multiple Bond Connectivity Hetoronuclear Multiple Quantum Coherence HR - FAB - MS IR Phô khôi lượng băn phá nguyên tử nhanh phân giải cao High Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry Phô hông ngoại Infrared Spectroscopy Me MS Nhóm metyl NOESY TLC Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy Săc ký lớp mỏng Thin Layer Chromatography Phô khôi lượng Mass Spectroscopy Hình 1.1: Hình ảnh mẫu cây Trâu cổ (FICUS PUMILA) Hình 3.1 : Sơ đồ chiết phân lớp mẫu cây Trâu cổ Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn diclometan cây Trâu Hình 3.3.a: cấu trúc hóa học của hợp chất 1 Hình 3.3.b: Phổ *H NMR của hợp chất 1 Hình 3.3.c: Phổ 13c NMR của hợp chất 1 Hình 3.3.d: Phổ HSQC của hợp chất 1 Hình 3.3.e: Phổ HMBC của hợp chất 1 Hình 3.3.f: Các tương tác HMBC chính của hợp chất 1 Hình 3.4.a: cấu trúc hóa học của hợp chất 2 Hình 3.4.b: Phổ *H NMR của hợp chất 2 Hình 3.5.a : cấu trúc hóa học của hợp chất 3 Hình 3.5.b: Phổ *H NMR của hợp chất 3 Hình 3.5.c: Phổ 13c NMR của hợp chất FP9 Hình 3.5.d: Phổ HSQC của hợp chất 3 Hình 3.5.e: Phổ HMBC của hợp chất 3 Hình 3.5.f: Các tương tác HMBC chính của hợp chất 3 Bảng 3.1: Số liệu phổ của hợp chất 1 và chất so sánh Bảng 3.2: số liệu phổ NMR của hợp chất 3 và chất so sánh MỤC LỤC « « MỞ ĐẦU.......................................................................................................1 Chương 1: TỔNG QUAN.............................................................................3 1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Trâu cổ.......................................3 1.1.1. Giới thiệu về cây Trâu cổ.....................................................................3 1.1.2. Phân bố, sinh thái.................................................................................4 1.1.3 Hoạt tính sinh học.................................................................................4 1.1.4. Công ldụng..........................................................................................5 1.1.5 Thành phần hóa học..............................................................................5 1.2. Giới thiệu về lớp chất ílavonoid [6, 7].................................................. 8 1.2.1. Giới thiệu chung................................................................................... 8 1.2.2. Các nhóm Aavonoid............................................................................9 1.3. Tổng quan về phương pháp chiết mẫu thực vật [ 8, 9].........................13 1.3.1. Chọn dung môi chiết..........................................................................13 1.3.2. Quá trình chiết....................................................................................15 1.4. Phương pháp sắc kí trong phân lập các hợp chất hữu cơ....................16 1.4.1. Đặc điểm chung.................................................................................17 1.4.2. Cơ sở của phương pháp sắc kí...........................................................17 1.4.3. Phân loại phương pháp sắc kí............................................................17 1.5. Một số phương pháp hóa lý xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ [10] .........'......!...........1.................................................................................... 21 1.5.1. Phổ hồng ngoại (IR)...........................................................................22 1.5.2. Phổ khối lượng (MS).........................................................................22 1.5.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)..................................................23 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu..............26 2.1. Mẩu thực vật.......................................................................................26 2.2. Phương pháp phân lập các hợp chất....................................................26 2.2.1. Sắc kí lớp mỏng (TLC)......................................................................26 2.2.2. Sắc kí cột (CC)...................................................................................26 2.3..........Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất ......................................................................................................26 2.4......................................................................Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................................27 2.4.1..............................................Dụng cụ và thiết bị tách chiết ................................................................................................ 27 2.4.2.......................................................................................Dụ ng cụ và thiết bị xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất 27 2.5.......................................................................................Hoá chất ......................................................................................................27 Chương 3: THựC NGHIỆM YÀ KẾT QUẢ................................................28 3.1...............................................................Chiết xuất và phân lập chất ........................................................................................................... 28 3.2.....................................Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất ........................................................................................................... 29 3.2.1..................................................................Hợp chất 1 - Narigenin ........................................................................................................... 29 3.2.2...................................................................Hợp chất 2 - Apigenin ........................................................................................................... 35 3.2.3....................................................................Hợp chất 3: Genistein ........................................................................................................... 36 KẾT LUẬN..................................................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................42 MỞ ĐẦU “Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, độ ẩm cao trên 80%, lượng mưa lớn, nhiệt độ trung bình khoảng 15 - 27°c. Đó là điều kiện rất thích hợp cho thực vật phát triển. Do vậy hệ thực vật Yiệt Nam vô cùng phong phú, đa dang với khoảng 12000 loài, trong đó có tới 4000 loài được nhân dân ta dùng làm thảo dược” [1]. Điều này có ý nghĩa quan trong trong sự phát triển của ngành y tế và một số ngành khác. Hệ thực vật phong phú trên được coi là tiền đề cho sự phát triển ngành hóa học các hợp chất thiên nhiên ở nước ta. Từ xưa ông cha ta đã sử dụng nhiều loại cây cỏ tạo ra những phương thuốc dân gian để chữa bệnh, bồi bổ cơ thể hay tạo mùi thơm.. .như cây cam thảo để thanh nhiệt, hạ huyết áp, lá tía tô để giải cảm, nhân sâm để tăng cường sức đề kháng, sả để tạo mùi thơm. Và từ nhiều thế kỷ nay những hợp chất được phân lập tò cây cỏ đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác nhau như nông nghiệp, công nghiệp, chúng được dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm... Ngày nay, các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên ngày càng được con người quan tâm và ứng dụng rộng rãi bởi đặc tính ít độc, dễ hấp thụ và không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh. Theo các tài liệu công bố hiện nay, có khoảng 60% - 70% các loại thuốc chữa bệnh đang được lưu hành hoặc trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng có nguồn gốc thiên nhiên . Với những công trình nghiên cứu và bằng các phương pháp thử hoạt tính sinh học hiện đại, có kết quả cao, con người đã tiến hành nghiên cứu các mẫu dịch chiết thực vật, nghiên cứu các chất đã tách ra từ các dịch chiết. Nhờ vậy mà phát hiện ra nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học quý báu, tạo điều kiện vô cùng thuận lọi cho việc phát triển ngành y dược trong công cuộc chữa bệnh cứu người. Chính vì vậy việc nghiên cứu các thành phàn hóa học từ những cây cỏ thiên nhiên có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.Từ đó mà các loài thực vật đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm Cây Trâu cổ (FICUS PUMILA) được biết là một loại cây được sử dụng trong y học dân gian để chữa các bệnh như liệt dương, đau lưng, đau đầu, chóng mặt, đau khớp, đau thần kinh tọa, nhức mỏi chân tay, kinh nguyệt không đều. Yiệc nghiên cứu, khảo sát thành phần hóa học của cây Trâu cổ nhằm đặt cơ sở khoa học cho việc sử dụng chúng hợp lý, hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nền y học Yiệt Nam hiện đại dựa trên các phương pháp cổ truyền. Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên nên tôi lựa chọn đề tài cho khóa luận tốt nghiệp là: “ Nghiên cứu sơ bộ thành phần hóa học của cây Trâu cổ - FICUS pumỉỉa”, với mục đích nhằm góp phần làm rõ thêm những hiểu biết về thành phần hóa học của cây. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tìm kiếm 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 thực tiễn đối với nền y học Việt Nam. Nhiệm vụ của đề tài: 1. Thu mẫu lá cây Trâu cổ, xử lí mẫu và tạo dịch chiết. 2. Nghiên cứu phân lập các hợp chất hóa học từ cây Trâu cổ. 3. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập được. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Trâu cổ 1.1.1. Giới thiệu về cây Trâu cổ Tên khoa học: Ficus pumiỉa L. Tên tiếng việt: Cây Trâu cổ (Sung thằn lằn, sộp, vảy ốc,...) Bộ: Hoa hồng (Rosales) Họ: Dâu tằm (Moraceae) Chi: Sung (FICUS) Hình 1.1: Hình ảnh mẫu cây Trâu cổ (Ficus pumiỉa) Dây leo nhỏ, mọc bám nhờ rễ phụ. Cành ngắn và mềm màu nâu, lúc non có lông sau nhẵn. “Lá mọc so le, lá ở cành sinh sản hình bàu dục hoặc hình trứng, dài 5 - 7 cm, rộng 2,5 - 4,5 cm, gốc tròn hoặc hơi hình tim, đàu tù hoặc hoi nhọn, hai mặt nhăn, méo nguyên, gân gốc 3-5, nổi rõ ở mặt dưới, gân phụ tạo thành mạng thưa; cuống lá dài 1,8 - 1,5 cm; có lông hung; lá có kèm lông; lá ở cành không sinh sản hình vảy ốc; gốc lệch mọc áp sát vào thân cây chủ, dài khoảng 2 2,5 cm, cuống ngắn 2-3 mm” [1]. “Cụm hoa mọc ở kẽ lá; hoa đực rất nhiều, mọc tụ tập ở gần đỉnh, dài 2 - 3 răng, nhị 2, bao phấn hẹp; hoa cái có 4 lá dài không bằng nhau; bầu thuôn dài, cong” [1]. Quả phức to, hình chóp ngược, đầu bằng, dài 3,5 cm, dày 3 cm, nhẵn, màu tím nâu khi chín, cùi nạc và mềm xốp. Mùa hoa quả: Tháng 5-10 [1]. 1.1.2. Phân bố, sình thái “Trâu cổ có nguồn gốc tò Nhật Bản, Trung Quốc, phân bố tự nhiên từ Trung Quốc đến Việt Nam, Lào; cây còn được phân bố rộng khắp vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Châu Á, để làm cảnh và làm thuốc.ở Việt Nam cây phân bố gần như khắp nơi, trừ vùng núi cao trên 1500m” [ 1], Trâu cổ thường phụ sinh trên thân những cây gỗ ở vùng rừng thứ sinh, dọc theo các bờ sông suối, hay trên những cây cổ thụ ở vùng đồng bằng, trung du, cũng như những cây lấy bóng mát ở các thành phố. Cây còn mọc bám trên các tảng đá hay tường gạch xây lâu ngày. “Trâu cổ là cây ưa sáng, sinh trưởng mạnh trong mùa mưa ẩm. về mùa đông, cây gần như ngừng sinh trưởng nhưng lá vẫn xanh. Cây ra hoa quả nhiều vào mùa hè - thu. Khi quả chín rụng xuống đất, phần thịt thối rữa, hạt phát tán ra xung quanh. Tuy nhiên, tất cả các cây Trâu cổ phụ sinh trên thân cây gỗ là do chim ăn quả chín, hạt theo phân chim dính trên vỏ cây giá thể. Trâu cổ có khả năng tái sinh dinh dưỡng khỏe” [1]. 1.1.3. Hoạt tính sinh học «« “Năm 1999, nghiên cứu được hợp chất tritecpen mới là neohopane thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên các chủng ESCHERÌCHIA COLI, PSEUDOMONAS AERUGINOSA, BACỈLLUS SUBTỈLỈS và CANDỈDA ALBỈCANS” [2]. “Năm 2008, hợp chất rutin thể hiện hoạt tính chống oxi hóa mạnh nhất khi đánh giá khả năng thu dọn gốc tự do DPPH và superoxit” [4]. “Hợp chất dehydrovomifoliol và (£)-3-oxo-retro-a-ionol(£)-3-oxoretro-a-ionol thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư yếu trên các dòng tế bào Hela, MCF-7 và A549” [5]. 1.1.4. Công dụng Quả Trâu cổ là một vị thuốc bổ được nhân dân sử dụng tò lâu đời để chữa liệt dương, đau lưng, tắc tia sữa. Thân, cành, lá chữa phong thấp, đau nhức chân tay. Rễ chữa đau đầu, chóng mặt, đau khớp, đau dây thần kinh tọa. Nhựa mủ bôi ngoài chữa mụn nhọt, đầu đinh, ghẻ lở, dị ứng sơn [1], 1.1.5. Thành phần hóa học Các nghiên cứu về thành phần hóa học cây Trâu cổ cho thấy thành phần hóa học của loài này bao gồm các hợp chất: tritecpen, sesquitecpen, flavonoit, norisoprenoit, benzofuran.. Năm 1999, nhóm nghiên cứu của các tác giả người Philippin và úc công bố 01 hợp chất tritecpen mới là neohopane (1) từ cây F. PUMỈLA. Hợp chất này thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên các chủng ESCHERICHIA COLỈ, PSEUDOMONAS AERUGINOSA, BACILLUS SUBTIỈIS và CANDIDA ALBICANS [2], Năm 2000, ba hợp chất sesquitecpen mói là pumilaside A-C (2-4) cùng với benzyl p-D-glucopyranoside, (£)-2-methyl-2-butenyl p-Dglucopyranoside và rutin (5) tiếp tục được Kitajima công bố tò loài cây này [3]. 1 4 2 och 3 4 9 Tiếp tục đến năm 2008, Leong và cộng sự đã công bố bốn hợp chất 3 flavonoit glycosit là rutin (5), apigenin 6-neohesperidose (6), kaempferol 3robinobioside (7) và kaempferol 3-rutinoside (8) từ cây Trâu cổ. Các hợp chất này được đánh giá hoạt tính chống oxi hóa. Ket quả cho thấy hợp chất 5 thể hiện hoạt tính chống oxi hóa mạnh nhất khi đánh giá khả năng thu dọn gốc tự do DPPH và superoxit [4], r2 5: R]~H, R2=OH, R3= 0-a-L-rhamnopyranosyl-(l— >6)-ß-D-glucopyranoside 6: R^O-a-L-rhamnopyranosyl-fl— >6)-ß-Dglucopyranoside, R2= R3= H 7: R1=R2=H, R3= 0-a-L-rhamnopyranosyl-(l—>6)-ß-D-galactopyranoside 8: R1=R2=H, R3= 0-a-L-rhamnopyranosyl-(l— >6)-ß-D-glucopyranoside Mới đây, một dẫn xuất benzofuran glucosit mói là pumiloside (9), cùng vói các hợp chất flavonoit glycosit đã biết kaempferol 3-ớ-rutinoside (8), rutin (5), afzelin, asữagalin, quercitrin, isoquercitrin và kaempferol 3-0sophoroside cũng được phân lập và xác định cấu trúc từ loài này. Một hợp chất norisoprenoit mái là 3,9-dihydroxy dihydro actinidiolide (10) cùng với 11 hợp chất megastigman đã biết là 3a-hydroxy-5,6epoxy-7~ megastìmen-9-one (11), dehydrovomifoliol (12), 3,9-dihydroxy-5,7~ megastigmadien-4-one (13), 9,10-dihydrox~y-457~megastigmadien~3~one (14), 8,9-dihydro-8,9-dihydroxymegastigmatxienone (15), (6i?,9S)-3-oxo-a-ionol (16), blumenol A (17), (E)~3-oxo-retro-a-ionol (18), (62?,92?)~3-oxo~a~ionol-ß- D1 5 glucopyranoside (19), roseoside (20), (Zs)-4~[3’-0ff-D~glucopyranosyloxy)~ butylídene]~3,5,5-trímethyl-2-cyclohexen-l-one (21) tiếp tục được công bố từ loài này. Trong đó 12 và 18 thể hiện hoạt tính gây độc tể bào ung thư yếu trên các dòng tế bào Hela, MCF-7 và A549 [5]. 1 6 r-OH 20 O^A-'OH ^ OH 1.2. 11 12 Gi ới thiệu về lóp chất flavonoi d [6,7] 1.2.1. Giới thiệu chung Các flavonoid là lớp chất phổ biến trong thực vật. Chúng là 1 7 4 ’ 21 hợp chất được cấu tạo gồm hai vòng benzen A, B được kết nối bởi 1 dị vòng c với khung bon các C6-C3- C6. Các flavonoid là dẫn xuất của 2 phenyl chroman (flavan). 2’ Flavan (2- phenyl chroman ) 1 8 3’ 1 9 Các ílavonoid có ở trong tất cả các bộ phận của cây, bao gồm quả, phấn, hoa, rễ... Một số ílavonoid có hoạt tính sinh học thể hiện ở khả năng chống oxi hóa. 1.2.2. C á c n h ó m ý ỉ a v u n u 2 0