Tài liệu Nghiên cứu thành phần hóa học của 3 loài thuộc chi polygonum, họ rau răm (polygonaceae)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA 3 LOÀI THUỘC CHI POLYGONUM, HỌ RAU RĂM (POLYGONACEAE): THỒM LỒM GAI (POLYGONUM PERFOLIATUM L.), NGHỂ TRẮNG (POLYGONUM BARBATUM L.), MỄ TỬ LIỄU (POLYGONUM PLEBEIUM R.BR.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA 3 LOÀI THUỘC CHI POLYGONUM, HỌ RAU RĂM (POLYGONACEAE): THỒM LỒM GAI (POLYGONUM PERFOLIATUM L.), NGHỂ TRẮNG (POLYGONUM BARBATUM L.), MỄ TỬ LIỄU (POLYGONUM PLEBEIUM R.BR.) Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Văn Đậu Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ yêu cầu phát sinh trong công việc để hình thành hướng nghiên cứu. Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận án được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng được ai công bố trước đây. Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Tác giả luận án Trần Thanh Hà LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và Khoa Hóa Thực vật - Viện Dược liệu. Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và lời cảm ơn chân thành đến: PGS. TS Nguyễn Văn Đậu đã tin tưởng giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo các điều kiện nghiên cứu thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án. Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới anh chị em đồng nghiệp tại Viện Dược liệu - nơi tôi công tác, đã chia sẻ công việc, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học nghiên cứu sinh. Đồng thời tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo, các bạn nghiên cứu sinh khóa 2013-2016 và các em sinh viên khoa Hóa học đã tạo môi trường nghiên cứu khoa học thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản luận án này. Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Nghiên cứu sinh Trần Thanh Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1 Chương 1. TỔNG QUAN ..........................................................................................3 1.1. CHI POLYGONUM.............................................................................................3 1.1.1.Thực vật học...................................................................................................3 1.1.2. Thành phần hóa học.......................................................................................5 1.1.2.1. Flavonoid....................................................................................................5 1.1.2.2. Quinon........................................................................................................9 1.1.2.3. Stilbene và dẫn xuất..................................................................................10 1.1.2.4. Terpenoid .................................................................................................11 1.1.2.5. Phenylpropanoid .......................................................................................13 1.1.2.6. Các hợp chất khác.....................................................................................13 1.1.3. Tác dụng sinh học của các loài thuộc chi Polygonum...................................14 1.1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm ...........................................................15 1.1.3.2. Tác dụng chống oxy hóa ...........................................................................16 1.1.3.3. Tác dụng giảm đau, chống viêm................................................................17 1.1.3.4. Tác dụng kháng u, chống ung thư .............................................................18 1.1.3.5. Tác dụng hạ lipid ......................................................................................18 1.1.3.6. Tác dụng chống virus................................................................................19 1.1.3.7. Các tác dụng khác.....................................................................................19 1.2. CÁC CÔNG BỐ VỀ BA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 20 1.2.1. Các nghiên cứu về cây thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.) ...............20 1.2.1.1. Đặc điểm thực vật và công dụng theo y học cổ truyền...............................20 1.2.1.2. Thành phần hóa học của P. perfoliatum L. ................................................21 1.2.1.3. Tác dụng sinh học của P. perfoliatum L. ...................................................24 1.2.2. Các nghiên cứu về cây nghể trắng (Polygonum barbatum L.) ......................25 1.2.2.1. Đặc điểm thực vật và công dụng theo y học cổ truyền...............................25 1.2.2.2. Thành phần hóa học của P. barbatum L. ...................................................26 1.2.2.3. Tác dụng sinh học của P. barbatum L. ......................................................27 1.2.3. Các nghiên cứu về cây mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.)...................29 1.2.3.1. Đặc điểm thực vật và công dụng theo y học cổ truyền...............................29 1.2.3.2. Thành phần hóa học của P. plebeium R.Br................................................31 1.2.3.3. Tác dụng sinh học của P. plebeium R. Br..................................................31 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................33 2.1. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CÁC CHẤT TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT .....33 2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ PHÂN TÁCH ........................................33 2.2.1. Phương pháp sắc ký .....................................................................................33 2.2.2. Phương pháp kết tinh lại ..............................................................................34 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ ......34 2.3.1. Phổ khối lượng (MS) ...................................................................................35 2.3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ............................................................35 2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC......................36 2.4.1. Thử tác dụng gây độc tế bào ung thư in vitro ...............................................36 2.4.2. Thử tác dụng chống oxy hóa........................................................................36 2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................37 Chương 3. THỰC NGHIỆM ....................................................................................38 3.1. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT............................................................................38 3.1.1. Thiết bị ........................................................................................................38 3.1.2. Hóa chất, dung môi, dụng cụ.......................................................................38 3.2. NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT ........................................................................39 3.2.1. Cây thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.) ............................................39 3.2.2. Cây nghể trắng (Polygonum barbatum L.) ...................................................39 3.2.3. Cây mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.)................................................40 3.3. ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT .............40 3.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu ...................................................................................40 3.3.2. Điều chế các phần chiết ...............................................................................40 3.4. PHÂN TÍCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ LỚP MỎNG..................41 3.4.1. Phân tích các phần chiết từ cây thồm lồm gai...............................................41 3.4.1.1. Phân tích phần chiết n-hexan (TLH) .........................................................41 3.4.1.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (TLE) .....................................................41 3.4.1.3. Phân tích phần chiết n-butanol (TLB) ......................................................41 3.4.2. Phân tích các phần chiết từ cây nghể trắng...................................................42 3.4.2.1. Phân tích phần chiết n-hexan (NTH) .........................................................42 3.4.2.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (NTE) .....................................................42 3.4.2.3. Phân tích phần chiết n-butanol (NTB)......................................................42 3.4.3. Phân tích các phần chiết từ cây mễ tử liễu....................................................42 3.4.3.1. Phân tích phần chiết n-hexan (MTH) ........................................................42 3.4.3.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (MTE) ....................................................42 3.4.3.3. Phân tích phần chiết n-butanol (MTB) .....................................................42 3.5. PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT TỪ CÁC PHẦN CHIẾT ................................43 3.5.1. Phân lập các hợp chất từ cây thồm lồm gai ..................................................43 3.5.1.1. Phân tách phần chiết n-hexan (TLH)........................................................43 3.5.1.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (TLE)......................................................44 3.5.1.3. Phân tách phần chiết n-butanol (TLB).......................................................46 3.5.2. Phân lập các hợp chất từ cây nghể trắng.......................................................46 3.5.2.1. Phân tách phần chiết n-hexan (NTH) .......................................................46 3.5.2.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (NTE) .....................................................48 3.5.2.3. Phân tách phần chiết n-butanol (NTB) .....................................................49 3.5.3. Phân lập các hợp chất từ cây mễ tử liễu .......................................................50 3.5.3.1. Phân tách phần chiết n-hexan (MTH)........................................................50 3.5.3.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (MTE).....................................................51 3.5.3.3. Phân tách phần chiết n-butanol (MTB)......................................................53 3.6. HẰNG SỐ VẬT LÝ VÀ DỮ KIỆN PHỔ CỦA CÁC HỢP CHẤT.................53 3.6.1. Các hợp chất được phân lập từ cây thồm lồm gai .........................................53 3.6.2. Các hợp chất được phân lập từ cây nghể trắng .............................................65 3.6.3. Các hợp chất được phân lập từ cây mễ tử liễu ..............................................72 3.7. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC CẶN CHIẾT VÀ MỘT SỐ CHẤT TINH KHIẾT PHÂN LẬP ĐƯỢC.............................................................82 3.7.1. Khảo sát hoạt tính độc tế bào .......................................................................82 3.7.2. Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa ................................................................83 3.7.2.1. Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của các cặn chiết. .................................83 3.7.2.2. Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của các chất tinh khiết..........................84 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................85 4.1. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC CẶN CHIẾT........................................85 4.1.1. Kết quả thử hoạt tính độc tế bào của các mẫu cặn chiết................................85 4.1.2. Kết quả thử hoạt tính chống oxy hóa của các cặn chiết ................................86 4.2. ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT....................................................................87 4.3. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÁC PHẦN CHIẾT .....................88 4.3.1. Phân tích các phần chiết từ cây thồm lồm gai...............................................88 4.3.1.1. Phân tích phần chiết n-hexan (TLH) .........................................................88 4.3.1.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (TLE) .....................................................88 4.3.1.3. Phân tích phần chiết n-butanol (TLB) ......................................................89 4.3.2. Phân tích các phần chiết từ cây nghể trắng...................................................89 4.3.2.1. Phân tích phần chiết n-hexan (NTH) .........................................................89 4.3.2.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (NTE) .....................................................89 4.3.2.3. Phân tích phần chiết n-butanol (NTB)......................................................89 4.3.3. Phân tích các phần chiết từ cây mễ tử liễu....................................................90 4.3.3.1. Phân tích phần chiết n-hexan (MTH) ........................................................90 4.3.3.2. Phân tích phần chiết etyl axetat (MTE) ....................................................90 4.3.3.3. Phân tích phần chiết n-butanol (MTB) .....................................................90 4.4. PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT ................................................................91 4.4.1. Phân lập các hợp chất từ cây thồm lồm gai ..................................................91 4.4.1.1. Phân tách phần chiết n-hexan (TLH).........................................................91 4.4.1.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (TLE)......................................................91 4.4.1.3. Phân tách phần chiết n-butanol (TLB).......................................................91 4.4.2.1. Phân tách phần chiết n-hexan (NTH) ........................................................91 4.4.2.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (NTE) .....................................................91 4.4.2.3. Phân tách phần chiết n-butanol (NTB) ......................................................92 4.4.3. Phân lập các hợp chất từ cây mễ tử liễu .......................................................92 4.4.3.1. Phân tách phần chiết n-hexan (MTH)........................................................92 4.4.3.2. Phân tách phần chiết etyl axetat (MTE).....................................................92 4.4.3.3. Phân tách phần chiết n-butanol (MTB)......................................................92 4.5. CẤU TRÚC CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP..........................................97 4.5.1. Các hợp chất được phân lập từ thân rễ cây thồm lồm gai .............................97 4.5.2. Các hợp chất được phân lập từ cây nghể trắng ...........................................123 4.5.3. Các hợp chất được phân lập từ cây mễ tử liễu ............................................138 4.6. KẾT QUẢ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CHẤT TINH KHIẾT.154 KẾT LUẬN ...........................................................................................................157 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN...........160 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................161 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Chữ viết tắt C-NMR 13 Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Spectroscopy cacbon 13 1H- 1H COSY 1H- 1H Chemical Shift Correlation Spectroscopy Phổ tương tác proton 1 Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ABTS 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6sulphonic acid Column Chromatography Một loại gốc tự do H-NMR CC Sắc ký cột thường CH2Cl2, DCM Dichloromethan DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer Điclometan Kỹ thuật DEPT DMSO DPPH EC50 (CH3)2SO Một loại gốc tự do Nồng độ có hiệu quả 50% EI-MS Dimethyl sulfoxide 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl Effective concentration 50% the concentration of a drug that gives half-maximal response Electron Impact Mass Spectroscopy ESI-MS Electronspray Ionization Mas Spectrum Phổ khối ion hóa phun mù điện tử EtOAc EtOH FC Ethyl acetate Ethanol Flash Chromatography Etyl axetat Etanol Sắc ký cột nhanh Hela HepG2 HIV Hela human cervix cell line human liver cancer cell line Human immunodeficiency virus HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity Dòng tế bào ung thư cổ tử cung tế bào ung thư gan ở người Virut gây suy giảm miễn dịch ở người Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết HPLC High-performance liquid chromatography Phổ khối lượng va chạm điện tử Sắc ký lỏng hiệu năng cao HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ tương tác dị hạt nhân qua 1 liên kết HSV HT-1080 IC50 Herpes simplex virus human sarcoma cell line Inhibitory concentration 50% the concentration of an inhibitor where the response (or binding) is reduced by half human normal liver cells Liquid chromatography-electrospray ionization- Mass Spectrometry Virut Herpes Tế bào ung thư mô ác tính Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử L-02 LC–ESI-MS MBC MCF-7 MCF-7/ADM Minimum bactericidal concentration Human breast adenocarcinoma cell line adriamycin-resistant breast cancer cell line MCF-7/TAMR tamoxifen -resistant breast cancer cell line MDA-MBHuman breast cancer cell line 231 MeOH, Methanol CH3OH MIC Minimum Inhibitory Concentration tế bào gan thường Sắc ký lỏng ghép nối ion hóa khối phổ Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu Dòng tế bào ung thư vú người Tế bào ung thư vú người kháng adriamycin Tế bào ung thư vú người kháng tamoxifen Tế bào ung thư tuyến vú xâm lấn Metanol Mini-C Minicolumn Chromatography Nồng độ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn Sắc ký cột tinh chế MTT TLC [3-(4,5-dimethylthiazol-2- yl)2,5diphenyltetrazolium bromide] Thin layer Chromatography [3-(4,5-dimetylthiazol-2-yl)2,5diphenyltetrazoli bromua] Sắc ký lớp mỏng TMS Tetrametyl Silan Tetrametyl Silan Trolox 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman2-carboxylic acid Ultra-performance liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry Acid 6-hydroxy-2,5,7,8tetramethylchroman-2-carboxylic Sắc ký lỏng hiệu năng siêu cao ghép nối ion hai lần khối phổ UPLC-ESIMS/MS DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN ÁN Các hình Hình 1.1. Các flavonoid phân lập từ một số loài thuộc chi Polygonum ....................7 Hình 1.2. Các quinon phân lập từ một số loài thuộc chi Polygonum ......................10 Hình 1.3. Các stilbene và dẫn xuất của một số loài thuộc chi Polygonum ..............11 Hình 1.4. Các terpenoid phân lập từ một số loài thuộc chi Polygonum..................12 Hình 1.5. Các phenylpropanoid phân lập từ một số loài thuộc chi Polygonum .......13 Hình 1.6. Các acid phenolic, lignan và các hợp chất khác thuộc chi Polygonum ....14 Hình 1.7. Cây thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.) ......................................21 Hình 1.8. Cây nghể trắng (Polygonum barbatum L.) .............................................26 Hình 1.9. Cây mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.) ..........................................30 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên tắc (a) phương pháp sắc ký cột và (b) sắc ký lớp mỏng....34 Hình 4.1. Kết quả khảo sát TLC của các cặn chiết từ cây thồm lồm gai .................89 Hình 4.2. Kết quả khảo sát TLC của các cặn chiết cây nghể trắng ........................ 90 Hình 4.3. Kết quả khảo sát TLC của các cặn chiết cây mễ tử liễu ..........................91 Các bảng Bảng 1.1. Một số loài Polygonum ở Việt Nam.........................................................4 Bảng 3.1. Hiệu suất điều chế các phần chiết ..........................................................41 Bảng 4.1. Hiệu suất thu nhận cặn chiết từ cao tổng................................................85 Bảng 4.2. Kết quả thử độc tế bào của các mẫu cao chiết ........................................86 Bảng 4.3. Kết quả đánh giá khả năng quét gốc DPPH, ABTS của các cặn chiết.....87 Bảng 4.4. Kết quả đánh giá khả năng quét gốc tự do DPPH của chất tinh khiết ...155 Các sơ đồ Sơ đồ 4.1. Quy trình điều chế các phần chiết từ ba đối tượng nghiên cứu ............88 Sơ đồ 4.2. Quy trình phân tách phần chiết n-hexan cây thồm lồm gai ..................92 Sơ đồ 4.3. Quy trình phân tách phần chiết etyl axetat cây thồm lồm gai...............93 Sơ đồ 4.4. Quy trình phân tách phần chiết n-butanol cây thồm lồm gai................93 Sơ đồ 4.5. Quy trình phân tách phần chiết n-hexan nghể trắng.............................94 Sơ đồ 4.6. Quy trình phân tách phần chiết etyl axetat cây nghể trắng...................94 Sơ đồ 4.7. Quy trình phân tách phần chiết n-butanol cây nghể trắng....................95 Sơ đồ 4.8. Quy trình phân tách phần chiết n-hexan cây mễ tử liễu .......................95 Sơ đồ 4.9. Quy trình phân tách phần chiết etyl axetat cây mễ tử liễu....................96 Sơ đồ 4.10. Quy trình phân tách phần chiết n-butanol cây mễ tử liễu...................96 MỞ ĐẦU Điều kiện tự nhiên ưu đãi cho đất nước, con người Việt Nam một hệ sinh thái phong phú và đa dạng, có tiềm năng to lớn về tài nguyên cây thuốc. Hệ thực vật ở Việt Nam ước tính có khoảng 13.000 loài với khoảng 11.000 loài thực vật bậc cao, 800 loài rêu, 600 loài nấm và hơn 2000 loài tảo. Tính đến nay đã có hơn 3800 loài thực vật bậc cao và bậc thấp được dùng làm thuốc trong y học cổ truyền nhằm kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm nhiễm, chống ung thư, điều hòa miễn dịch, chữa các bệnh liên quan đến tim mạch, diệt côn trùng... [1], [2], [4], [6], [7]. Trong những năm gần đây xu thế nghiên cứu phân lập, chuyển hóa, xác định cấu trúc, đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên áp dụng để làm thuốc ngày càng được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt. Xu hướng quay trở lại sử dụng các sản phẩm thuốc có nguồn gốc thảo dược để phòng và điều trị bệnh trở nên thịnh hành không chỉ trên thế giới mà còn ở cả Việt Nam. Do đó, nền y học cổ truyền nước ta đang ngày càng được hiện đại hóa để có thể phát triển hài hòa với y học hiện đại: với việc tìm ra thuốc mới dựa trên kinh nghiệm dân gian, chiết tách và đánh giá tác dụng chữa bệnh của các hợp chất từ tự nhiên, tiêu chuẩn hóa dược liệu và thuốc đông dược. Đã có rất nhiều hợp chất thiên nhiên được sử dụng để chữa các bệnh hiểm nghèo HIV/AIDS, ung thư, viêm nhiễm, tiểu đường, tim mạch... điển hình như sử dụng vinblastin, vincristin phân lập từ cây dừa cạn làm thuốc chữa ung thư [117]. Các hợp chất thiên nhiên ngày càng cuốn hút mạnh mẽ sự chú ý của các nhà khoa học, tạo tiền đề cho việc phát hiện và phát triển các thuốc mới. Chi Polygonum (họ rau Răm, Polygonaceae) có khoảng 230 loài phân bố chủ yếu ở phía bắc bán cầu trong đó có Việt Nam. Nhiều loài trong chi này được sử dụng trong y học dân gian với công dụng kháng viêm, lưu thông máu, chữa lỵ, lợi tiểu [4]. Theo các nghiên cứu đã công bố thành phần hóa học của các loài thuộc chi Polygonum bao gồm: flavonoid, acid phenolic, stilbenoid, tannin, terpenoid và quinon với nhiều tác dụng dược lý đáng chú ý như chống khối u, chống oxy hóa, chống viêm, chống HIV, chống suy giảm miễn dịch và chống côn trùng [110]. Như chúng ta đã biết, hoạt chất của mỗi loài thực vật được quy định không chỉ 1 bởi giống, loài mà còn bởi điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng. Cả ba loài cây thuộc chi Polygonum là cây thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.), cây nghể trắng (Polygonum barbatum L.), cây mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.) tuy đã được nghiên cứu trên thế giới nhưng ở Việt Nam hầu như chưa có công bố nào về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học. Vì thế nghiên cứu chiết xuất, phân lập các hoạt chất và làm sáng tỏ tác dụng sinh học của ba loài này thu thập tại Việt Nam là một việc làm cần thiết, phù hợp với khuôn khổ của một đề tài luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu thành phần hóa học 3 loài thuộc chi Polygonum, họ Rau răm (Polygonaceae): Thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.), nghể trắng (Polygonum barbatum L.), mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.)”. 1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu chiết xuất, phân lập, xác định cấu trúc các chất; khảo sát hoạt tính của các phân đoạn chiết, hợp chất phân lập từ ba loài cây của chi Polygonum thuộc họ Rau răm (Polygonaceae), góp phần tạo cơ sở dữ liệu khoa học về thành phần hóa học, tác dụng sinh học cũng như ứng dụng vào thực tiễn, nâng cao giá trị sử dụng của các loài cây này. Đối tượng nghiên cứu cụ thể là ba loài: Polygonum perfoliatum L. (thồm lồm gai, rau má ngọ), Polygonum plebeium R.Br. (mễ tử liễu, rau đắng), Polygonum barbatum L. (nghể trắng, nghể dại, nghể râu). 2. Nội dung nghiên cứu - Thu thập, tổng quan các tài liệu về hóa học, y học, sinh dược học trong nước và quốc tế về chi Polygonum, đặc biệt chú trọng 3 loài là đối tượng nghiên cứu. - Thu gom các mẫu cây và giám định thực vật của ba loài cây được chọn. - Điều chế các cặn chiết, thử hoạt tính sinh học của các cặn chiết từ ba đối tượng nghiên cứu để định hướng chiết xuất phân lập chất tinh khiết. - Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất từ các cặn chiết. - Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất chọn lọc từ các hợp chất phân lập được. 2 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. CHI POLYGONUM 1.1.1. Thực vật học Mô tả: Chi Polygonum thuộc họ Rau răm (Polygonaceae), là loại cỏ một năm hoặc nhiều năm, một số ít dạng cây bụi; thân đứng thẳng, chếch, bò lan hoặc bò trườn, phân cành ít hoặc nhiều; có gai mọc ngược hoặc không, có lông tuyến hoặc nhẵn, một số ít có điểm tuyến, lóng dài hoặc ngắn; đốt có rễ hoặc không, rễ mảnh hoặc thô. Lá mọc cách, có cuống hoặc gần như không cuống; phiến lá nguyên, một số ít chia thùy, hình dạng và kích thước khác nhau, mỏng, 2 mặt có lông tơ hoặc không, một số ít có điểm tuyến, mép có lông tơ hoặc không, gân bên dạng lông chim, nổi rõ ở mặt dưới lá, chóp nhọn ngắn, gốc hình nêm, hình tim, tròn, mũi tên hoặc bằng. Bẹ chìa hình ống, chất lá hoặc màng mỏng, mép vát hoặc cụt, mép có lông mi hoặc không. Hoa mọc tụm ở nách lá hoặc là cụm hoa dạng bông, dạng đầu hoặc chùy, mọc ở đỉnh cành hoặc nách lá, hình trụ hoặc hình sợi, phân nhánh hoặc không, hoa nhiều, xếp đơn độc hoặc 3-5 hoa mọc tụm trong mỗi lá bắc, lá bắc hình phễu, mép vát, có lông hoặc không. Hoa mẫu 4-5, lưỡng tính, một số ít đơn tính, nhỏ, màu trắng, hồng hoặc vàng xanh, cuống mềm yếu, có mấu. Bao hoa 4-5 mảnh, một số ít 3, nhẵn, không có lông, một số ít có điểm tuyến, đồng trưởng hoặc không đồng trưởng với quả. Nhị 5-8, một số ít 1-4, thường ngắn hơn bao hoa, bao phấn đính lưng, 2 ô, hướng trong, mở theo khe dọc. Bầu thượng, hình trứng, 3 cạnh, 3 lá noãn, 1 ô, có 1 noãn, thẳng, đính gốc; vòi nhụy 2 hoặc 3, rời nhau hoặc dính nhau ở phần dưới; đầu nhụy dạng đầu. Quả bế hình trứng, 3 cạnh nhọn hoặc tù hoặc là hình thấu kính lồi 2 mặt, màu nâu đen nhẵn bóng, được bao trong bao hoa đồng trưởng hoặc không. Hạt có phôi ở bên, rễ mầm dài, lá mầm nhỏ, dẹp [5]. Phân bố: Chi Polygonum có khoảng 230 loài, phân bố rộng rãi toàn cầu, chủ yếu ở các vùng ôn đới Bắc bán cầu. Ở Việt Nam, đây là chi có số lượng nhiều nhất trong họ Rau răm, phân bố khắp đất nước từ bắc tới nam [1], [2], [5]. Theo Võ Văn Chi, ở nước ta các loài liệt kê trong bảng 1.1 được xếp vào chi này [4]. 3 Bảng 1.1. Một số loài thuộc chi Polygonum ở Việt Nam STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Tên khoa học P. runcinatum Buch-Ham P. tinctorium Aiton P. palmatum Dunn P. molle D.Don (P. paniculatum Blume) P. viscosum Buch-Ham. ex D.Don P. lapathifolium P. orientale L. P. strigosum R.Br P. senticosum (Meisn.) Franch. et Sav. P. capitatum Buch-Ham. ex. D.Don P. thunberrgii Sieb et Zucc P. tomentosum Willd P.pubescens Blume P. glabrum Willd P. alatum Buch-Ham. ex. D.Don P. posumbu Buch-Ham et D.Don P. hydropiper L. P. barbatum L. P. minus Huds P. plebeium R.Br. (P. aviculare) P. lanigerum R.Br. Antenoron filiforme Thunb. Antenoron neofiliforme (Nakai) H. Hava Coccoloba uvifera (L.) L. P. chinense L. P. chinense L. var ovalifolium Meissn P. perfoliatum L. Fagopyrum dibotrys (D.Don) Hara F. esculentum Moench F.multiflora (Thunb) Haraldson Muehlenbeckia platyclada (F.Muell. Hook.) Meisn. P. cuspidatum L. Rheum oficinade Baill R. palmatum L. R. acetosa L. R. crispus L. R. dentatus Campd R. japonicus Houtt. R. maritimus L. R. microcarpus Campd R. nepalensis 4 Tên thường gọi Nghể bào, nghể bào xẻ lông chim Nghể chàm Nghể chàm Nghể chùm Nghể dính Nghể điểm, nghể bột Nghể đông, nghể bà Nghể gai Nghể gai móc, nghể móc Nghể hoa đầu Nghể ba kích, nghể thunberg Nghể lông dày Nghể lông ngắn Nghể nhẵn Nghể núi, nghể nepal Nghể phù, nghể bụi Nghể răm Nghể trắng, nghể râu, nghể dại Nghể tăm Mễ tử liễu, nghể thường, mót dê Nghể trắng Kim tuyến thảo Kim tuyến thảo lông ngắn Nho biển Thồm lồm Nghể mã lai Thồm lồm gai, rau má ngọ Bông chua Kiều mạch Hà thủ ô ex Trúc tiết liễu Cốt khí củ Đại hoàng Đại hoàng chân vịt Chút chít chua Chút chít nhăn Chút chít răng Chút chít Nhật Chút chít hoa dày Chút chít Chút chít nepal 1.1.2. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Polygonum rất đa dạng và phong phú với nhiều tác dụng sinh học có giá trị. Lớp chất đại diện cho các loài thuộc chi này đã được công bố phân lập bao gồm: flavonoid, acid phenolic, stilbenoid, tannin, terpenoid và quinon. 1.1.2.1. Flavonoid Flavonoid và các dẫn xuất glycosid của nó là các chất chuyển hóa thứ cấp quan trọng nhất phân bố rộng rãi trong chi Polygonum. Chúng có thể được coi như dấu vân tay hóa học cho các loài thuộc chi này. Nhiều flavonoid đã được phân lập và xác định cấu trúc từ các loài P. runcinatum Buch. Ham. ex D. Don, P. acre, P. aviculare, P. chinense, P. coriavium, P. cuspidatum, P. orientale L., P. glabrum, P. hydropiper, P. bistorta L., P. amphibium, P. viscosum, P. tinctorium, P. stagninum, P. sphaerostachyum, P. salicifolium, P. pefoliatum, P. paleaceum, P. multiflorum, P. lapathifolium và P. sachalinense. Trong đó, các dẫn xuất glycosid có aglycon liên kết với đường ở vị trí C-3, một vài chất xuất hiện ở C-7 và chủ yếu tồn tại ở dạng đơn glycosid, bao gồm cả liên kết O-glycosid và C-glycosid nhưng O-glycosid phổ biến hơn. Aglycon phổ biến là: kaempferol, quercetin, myricetin, isorhamnetin, luteolin và rhamnetin. Các đường phổ biến là glucose, galactose, rhamnose, arabinose, xylose [19], [110], [142]. Smzolar và cộng sự phân lập được kaempferol (1) và quercetin-3-methyl ether (2) từ cặn chiết etyl axetat của P. amphibium [132]. Kim HJ phân lập năm flavonoid là avicularin (3), astragalin (4), betmidin (5), juglanin (6) từ P. aviculare [77]. Từ P. hydropiper các nhà khoa học phân lập được 19 flavonoid và các dẫn xuất glycosid, flavonoid sulfat bao gồm 4, isorhamnetin 3-O-glucuronid (7), galloyl quercitrin (8), quercetin (9), galloyl kaempferol 3-O-glucosid (10), quercitrin (11), scutellarein (15), scutellarein 7-O-glucosid (16), 6-hydroxyluteolin (17), 6hydroxyluteolin 7-O-glucosid (18), 7,4'-dimethylquercetin (20), 3'-methylquercetin (21), isoquercetrin (22), quercetin 3-sulfat (25), isorhamnetin-3,7-disulfat (26), 5 percicarin (27), rhamnazin (28), rhamnezin-3-sulfat (29), tamarixetin 3-glucosid-7sulfat (30) [60], [61], [115], [153]. R2 R4 OH HO O R3 OR1 OH O R3O 14 15 16 17 18 19 R2 O R1 = R3 = CH3, R2=OCH3, R4=H, R5=OCH3 R1 = R3 = R4= H, R2= R5= OH R1 = R4= H, R2= R5= OH R3 =Glu R1 = R3 = H, R2= R4= R5=OH R1 = H, R2 = R4= R5=OH, R3 =Glu R1 = H, R2 = OCH3, R3 =CH3, R4= R5=H OR2 OR1 R4O O OR3 20 21 22 23 24 R1 O R2 O H3CO OCH3 O OH O 32 31 O R1 = R2 = R4= H, R3= OSO3K R1 = OH, R2=OCH3, R3= R4 = OSO3K R1 = R4= OH, R2 = OCH3, R3= OSO3K R1 = R3= OH, R2 = R4=OCH3 R1 = OH, R2 = R4= OCH3, R3= OSO3K R1=OCH3, R2 = OH, R3= O-Glu, R4= OSO3K OH OCH3 H3CO OH HO O R1 33 34 35 36 37 38 O R2 R OH OH O 48 R=H 49 R=OH O R2 OH O R1 42 R1= H, R2 =OCH3 43 R1= Glu, R2 = H OH HO O OH OH HO OH O R O OH OCH3 OH OH 44 R1= beta-OH, R2 = H 45 R1= anpha-OH, R2 = H 46 R1= beta-OH, R2 = OH R3 O R1 O OH R2 R1 = R3= H, R2 =OH R1 = R3= H, R2 =OCH3 R1 = OCH3, R2 = OH, R3= H R1 = OAng, R2 = OH, R3= H R1 = OMeBu, R2 = OH, R3= H R1 = OiVal, R2 = OH, R3= H HO 39 R = OAng 40 R1 = OiVal 41 R1 = OMeBu R OH OH OCH3 OH OH R3 H3CO R1 = R4= CH3, R2 = R3= H R1 = R3 = R4= H, R2= CH3 R1 = R2 = R4= H, R3= Glu R1 = R2= OH, R3=Gla, R4 = H R1 = R2= OH, R3=Ara, R4 = H OH O OH O 25 26 27 28 29 30 O OR1 O 1 R1 = R2 = R3= H 2 R1=CH3, R2=OH, R3=H 3 R1 = Ara (fu), R2 = OH, R3= H 4 R1 = Glu, R2 = R3= H 5 R1 = Ara (fu), R2 = R3= OH 6 R1 = Ara (fu), R2 = R3= H 7 R1 = GluA, R2 = OCH3, R3= H 8 R1 = Rha- (2''-galloyl), R2 = R3= H 9 R1 = R3= H, R2= OH 10 R1 = Glu- (2''-galloyl), R2 = R3= H 11 R1 = Rha, R2 = OH, R3= H 12 R1 = Rha, R2 = R3= H 13 R1 = H, R2 = R3= OH R4 R5 OH O O O OH OH 6 OH OH O OH HO OH O 50 R=H 51 R=OH 47 HO O OH R1 R2 O O OH O Glu OH OH HO 2 O Glu HO OCH3 OH O OH OH 67 OH O 68 OCH3 OH O R OH O O 63 R=anpha-OH, 1= 64 R=beta-OH, 1= 65 R=anpha-OH, 1= 2= 2= 2= 66 R=beta-OH, 2= 1= OH OH OH O OH O 1 O H3CO 1 OH R= Gal, R1 = OH, R2=R3=H R= R1 = H, R2= CH3, R3=H R= CH3, R1=R2= R3=H R= Gal-(6''- galloyl), R1 = OH, R2=R3=H R= Gal-(6''- caffeoyl), R1 = OH, R2=R3=H R= Gal-(6''- feruoyl), R1 = OH, R2=R3=H OH OH OH O 1 OH OH OH O 57 58 59 60 61 62 O OH HO OR R1= OH, R2 = -Glu-(6''-Rha) R1= OH, R2 = GluA R1= H, R2 = Gal R1= OH, R2 = -Glu-(2''-galloyl) R1= H, R2 = Glu HO HO R3 OR2 52 53 54 55 56 OH R1 OH O OCH3 O O OH OH O R 71 O Glu6 Xyl OH OCH3 RO 69 R=OH 70 R=-COCH2C(CH2)=CH2 O OCH3 OCH3 OH O R3 R3 R2 R1 O OH O HO O R5 74 75 76 77 78 79 80 81 82 O R4 O O O OH OH R1 O 83 84 85 86 R4 R1= R2=R3=OH, R4=R5=H R1=R3=OH, R2=OCH3, R4=R5=H R1= R3= R4=R5=H, R2=OCH3 R1= R3= R4=R5=H, R2=OH R1= R3 =R5=H, R2=OH, R4=COCH3 R1=OCH3,R2=OH,R3=R5=H, R4=COCH3 R1= R2=OH, R3 =R5=H, R4=COCH3 R1= R2=OH, R3 =R4=H, R5=COCH3 R1= R3= R4 =H, R2=OH, R5=COCH3 72 R=CH3 73 R=H OH R2 OH O R1= R3= OH, R2= O-Glu, R4=H R1= R3= OH, R2= H, R4= O-Glu R1= OH, R2= O-Glu, R3= R4=H R1= O-Glu, R2= R4=H, R3=OH OH OH HO O OR OH O 87 88 89 90 R= gal-2''-gallate R= gal-6''-gallate R= glu-2''-gallate R= rha-2''-gallate Hình 1.1. Các flavonoid phân lập từ một số loài thuộc chi Polygonum Quercetin 3-O-β-D-galactopyranosid (23), quercetin 3-O-arabinopyranosid (24) được phân lập từ thân lá P. sachalinensis F.Schmidt ex Maxim tại Thụy Sĩ [50]. Ahmed tách được từ P. lapathifolium các dẫn xuất của chalcone, isoflavan-4-ol bao gồm lapathinol (31), lapathone (32), 2'-methoxy-4'-hydroxychalcone (33), 2',4'dimethoxychalcone (34), 2',5'-dimethoxy-4'-hydroxychalcone (35), 6'-methoxy-2',4'- 7