Luận án Nghiên cứu hóa học một số hoạt chất có tác dụng chống oxy hóa và chống nhiễm khuẩn từ cây Hy Thiêm (Siegesbeckia Orientalis L.) và cây Bòn Bọt (Glochidion Eriocarpum Champs.) của Việt Nam

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu hóa học một số hoạt chất có tác dụng chống oxy hóa và chống nhiễm khuẩn từ cây Hy Thiêm (Siegesbeckia Orientalis L.) và cây Bòn Bọt (Glochidion Eriocarpum Champs.) của Việt Nam

1. 1 đại học quốc gia hà nội trường đại học khoa học tự nhiên Lê thị kiều nhi Nghiên cứu hóa học một số hoạt chất có tác dụng chống oxy hóa và chống nhiễm khuẩn từ cây hy thiêm (siegesbeckia orientalis l.) và cây bòn bọt (glochidion eriocarpum champ.) của Việt Nam Chuyên ngành: Hoá hữu cơ Mã số: 1.04.02 luận án tiến sĩ hóa học Người hướng dẫn Khoa học: GS. TSKH Phan Tống Sơn TS Nguyễn Văn Đậu Hà Nội - 2001
2. 2 Đặt vấn đề Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới châu á, có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 15-270C, lượng mưa lớn (trung bình 1200-2800mm), độ ẩm tương đối cao (trên 80%) [5]. Điều kiện khí hậu này rất thuận lợi cho sự phát triển của các loài thực vật nói chung và cây dược liệu nói riêng. Theo số liệu gần đây, hệ thực vật Việt Nam đã có khoảng 10.500 loài được thống kê [8], trong đó có khoảng 3.200 loài cây được sử dụng trong y học dân tộc [4]. Theo dự đoán của các nhà khoa học, hệ thực vật Việt Nam có lẽ gồm khoảng 12.000 loài, và là một trong những hệ thực vật phong phú nhất thế giới [8]. Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đã và đang đóng một vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người. Chúng được dùng làm thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, là nguyên liệu cho công nghiệp thực phẩm, hương liệu và mỹ phẩm... Đặc biệt là trong lĩnh vực làm thuốc, nguồn dược liệu thiên nhiên phong phú và đa dạng đã cung cấp cho ngành dược cả nước một khối lượng nguyên liệu lớn để chữa bệnh cũng như xuất khẩu có giá trị kinh tế cao. Về lâu dài, đối với sự phát triển các dược phẩm mới, các sản phẩm thiên nhiên có vai trò rất quan trọng, vì nhiều chất này có thể là các chất dẫn đường cho việc tổng hợp các dược phẩm mới, hoặc dùng làm các chất dò sinh hoá để làm sáng tỏ các nguyên lý của dược lý học con người. Trong những thập kỷ qua việc nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của các loài cây cỏ ở nước ta còn có nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu điều tra cơ bản để nhằm định hướng sử dụng và phát triển nguồn tài nguyên thực vật một cách hợp lý và có hiệu quả nhất. Tuy nhiên, trong khi các nhà khoa học đang nghiên cứu, tìm kiếm những loài cây mới có giá trị làm thuốc chữa bệnh thì hàng ngày, hàng giờ,
3. 3 nguồn tài nguyên này đang bị mất đi nhanh chóng về số lượng và tính đa dạng sinh học. Một nhóm chuyên gia về thực vật học của Quỹ Quốc tế Bảo vệ thiên nhiên (WWB) đã dự đoán rằng sẽ có khoảng 60.000 loài thực vật (khoảng 1/4 tổng số loài của thế giới hiện nay) bị tuyệt chủng vào những năm 2050, nếu xu hướng tác động vào thiên nhiên như hiện nay vẫn tiếp tục. Đến nay đã có 18.000 loài được đưa vào "Sách đỏ " của nhiều nước để có biện pháp bảo vệ đặc biệt [8]. Việt Nam cũng đã xuất bản "Sách đỏ Việt Nam", Phần thực vật, với 356 loài thực vật thuộc loại quý hiếm cần được bảo vệ [12]. Sự mất đi nhanh chóng tính đa dạng sinh học (gồm thực vật, động vật và vi sinh vật) thực sự là một thảm hoạ đối với loài người. Xu thế chung của nhân loại là trở lại sử dụng các sản phẩm từ thiên nhiên. Vì vậy, việc điều tra cây thuốc và khảo sát chúng về mặt hoá thực vật có ý nghĩa to lớn. Nhiều hoạt tính sinh học quí báu của những hợp chất quen biết từ lâu lại mới được phát hiện. Trong nhiều cây cỏ rất phổ biến và bình thường người ta đă tìm được ra những hoạt chất có giá trị. Nhiều cây thuốc và bài thuốc dân gian được truyền từ đời này sang đời khác, nay được làm sáng tỏ về cơ chế tác dụng chữa bệnh nhờ những kết quả nghiên cứu về hoá thực vật và hoạt tính sinh học. Nhờ vậy mà chúng được sử dụng một cách hợp lý hơn, có hiệu quả hơn. Luận án của chúng tôi nằm trong hướng này và có nhiệm vụ nghiên cứu thành phần hoá học và bước đầu khảo sát một số hoạt tính sinh học của một số chế phẩm thu được từ một số loài cây ở nước ta, đã được sử dụng lâu đời và phổ biến trong nhân dân để chữa bệnh Để thực hiện nhiệm vụ đề ra chúng tôi chọn đối tượng để nghiên cứu trong luận án là cây hy thiêm (Siegesbeckia orientalis L., Asteraceae) và cây bòn bọt (Glochidion eriocarpum Champ., Euphorbiaceae).Đây là hai cây mọc hoang dại phổ biến ở nước ta và được y học dân gian sử dụng có hiệu quả để
4. 4 chữa một số bệnh viêm nhiễm như mụn nhọt, lở ngứa, vết rắn cắn, bỏng, tiêu chảy, lỵ, viêm khớp,..., là những bệnh có liên quan tới các chủng vi khuẩn có khả năng gây bệnh, cũng như thường liên quan tới sự sản sinh quá nhiều gốc tự do ở các tổ chức (mô, tế bào ,..., ). Những nội dung chính của luận án là: *Tìm phương pháp thích hợp để thu nhận các phân đoạn giàu polyphenol (bao gồm cả flavonoit) và tecpenoit cao hơn (di - và tritecpenoit) là những lớp hoạt chất đang được quan tâm. * Phân tách các hỗn hợp polyphenol và tecpenoit cao hơn nhằm phân lập các hợp chất tinh khiết. * Khảo sát cấu trúc các hợp chất nhận được. * Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật và khả năng chống oxi hoá in vitro của một số phần chiết và hợp chất tinh khiết nhận được. Các kết quả nghiên cứu nhằm góp phần nâng cao hiểu biết về hoá thực vật của hai loài cây thuốc dân gian được nghiên cứu và tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng thực tiễn của hai loài cây này.
5. 5 Chương 1 tổng quan 1.1 Tổng quan về các loài cây được nghiên cứu trong luận án 1.1.1 Cây hy thiêm (Siegesbeckia orientalis L., Asteraceae) 1.1.1.1 Thực vật học [8], [14] Theo Phạm Hoàng Hộ [8] có hai loài Siegesbeckia (Asteraceae) mọc ở nước ta: Siegesbeckia integrifolia Gagn. (Hy thiêm lá nguyên) và Siegesbeckia orientalis L. (Hy thiêm). Cho đến nay chỉ có cây Siegesbeckia orientalis L., tức Hy thiêm (các tên gọi khác: cỏ đĩ, cứt lợn, cúc dính, chó đẻ, cỏ bà a, v.v...), được y học dân gian dùng để chữa bệnh. Hy thiêm (Siegesbeckia orientalis L.) là cây cỏ sống hằng năm, cao chừng 40cm đến 1m, có nhiều cành, có lông tuyến. Lá mọc đối cuống ngắn, hình ba cạnh hay thuôn hình quả trám, đầu lá nhọn, phía cuống cũng thót lại, mép có răng cưa, mặt dưới hơi có lông, dài 4-10cm, rộng 3-6cm. Cụm hoa hình đầu, màu vàng, cuống có lông tuyến dính. Có hai loại lá bắc không đều nhau: lá bắc ngoài hình thìa dài 9-10mm, mọc toả ra thành hình sao, có lông dính, các lá bắc trong dài 5mm hợp thành một tổng bao. Quả bế, màu đen, hình trứng. Cây ra hoa vào tháng 4 - 5, đậu quả vào các tháng 6 - 10. Thu hái cây trước khi ra hoa, đem phơi khô dùng làm thuốc. ở nước ta, nguồn hy thiêm rất phong phú vì cây này mọc ở khắp nơi, rải rác từ miền núi, trung du đến vùng đồng bằng, trừ Tây Nguyên. 1.1.1.2 Nghiên cứu hoá học các loài Siegesbeckia
6. 6 Cây hy thiêm (Siegesbeckia orientalis L.) và một số loài Siegesbeckia khác được phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới trên thế giới và là cây thuốc được dùng trong y học dân gian của một số nước như Trung Quốc, Nhật Bản, bán đảo Triều Tiên, Việt Nam,..., nên đã được quan tâm nghiên cứu về hoá học. J. Pudles, A. Diara và E. Lederer [74] phân lập từ Siegesbeckia orientalis của Madagaskar một -D-glucozit, C26H44O8, và đề nghị đặt tên cho chất này là darutozit. Chất này cũng đã được Auffray [Auffray, Bull. Soc. Med. de l’Il Maurice (1988), x. [74],[100] phân lập được từ S. orientalis và gọi tên là darutin. 0 Darutozit ngậm một phân tử C2H5OH có đnc 250 C (kết tinh từ etanol 0 tuyệt đối) và có đnc 230 C khi ngậm một phân tử H2O (kết tinh từ 50% etanol). Khi bị thuỷ phân bởi emulsin hoặc men elateraza darutozit cho glucozơ 0 và một ditecpen ancol ba vòng có ba nhóm hidroxi, C20H34O3, đnc 168-170 C (kết tinh từ benzen rồi etanol). J. Pudles, A. Diara và E. Lederer [74] gọi tên ditecpen ancol này là darutigenol. J. Pudles, A. Diara và cộng sự [100], [101] đã khảo sát chủ yếu bằng các phương pháp hoá học và đưa ra cấu trúc của darutigenol 1 OH 17 OH CH 15 11 C H 20 16 CH2OH CH OH 1 14 2 a H a 3 HO 4 H HO H 19 18 1b 1
7. 7 Darutigenol sau đó cũng đã được tìm thấy dưới dạng aglycon ở trong thiên nhiên, trong cây Palafoxia arida [43]. Cấu trúc của darutigenol được khẳng định thêm bởi các phổ khối lượng và cộng hưởng từ proton [43]. Trong các công trình nghiên cứu nêu ở trên, cấu hình ở C-15 của darutigenol còn chưa xác định. Vấn đề này đã được E. Wenkert và cộng sự [89] giải quyết dựa vào các khảo sát phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C; darutigenol có cấu hình C(15)R và được biểu diễn bằng công thức 1b. Dựa trên các chuyển dịch của tín hiệu cacbon, J. H. Kim, K. D. Han, K. Yamasaki và O. Tanaka [55] đã chứng minh được là ở darutozit liên kết -D- glucozyl phải định vị ở nhóm 3-equatorial hidroxi của aglycon darutigenol và nhóm hidroxi này có cấu hình R, chứ không phải ở nhóm hidroxi ở C-15 như Diara và những người khác [101] đã dự doán. Vậy cấu trúc của darutozit phải được biểu diễn bởi công thức 2. OH HOH2C 15 C H CH2OH O2C C CH2 Me 3 HOH C 2 O CH2 GlcO H O 3 2 Glc= -D-glucopyranozyl Trong một bằng phát minh, P. Fabre [33] đã đưa ra một quy trình chiết darutozit từ Siegesbeckia orientalis bằng butanol. S. S. Suh và J. S. Shin [83] đã phân lập được từ cây Siegesbeckia orientalis của Triều Tiên các phytosterol stigmasterol và -sitosterol. Từ toàn bộ cây Siegesbeckia orientalis khô, T. H. Yang và cộng sự [96] đã phân lập được 3, 7-dimetylquercetin và hai tecpenoit không rõ cấu trúc.
8. 8 3,7-dimetylquercetin là chất flavonoit duy nhất cho đến nay được phân lập từ S. orientalis. Từ S. orientalis K. S. Rybalko và cộng sự [75] đã phân lập được một sesquitecpen lacton và đặt tên cho nó là orientin. Cũng theo các tác giả này orientin có cấu trúc 3 chưa được xác định dứt khoát. R. N. Baruah và cộng sự 18],[19], đã phân lập được từ S. orientalis ba lacton mới thuộc nhóm melampolid và chứng minh cấu trúc của chúng, đó là các chất orientalid 4, và các lacton 5 và 6. O 4 R=OH, R'= , R"= Ac 14 CHO OR" 1 10 9 2 OR' 8 O 5 7 , R"= Ac 3 4 5 R =H, R'= 6 13 11 15 CH R 12 2 O O O 6 R=OH, R '= , R"= Me R. N. Baruah và cộng sự {18} cũng đã phân lập được darutigenol (1b) từ các phân đoạn phân cực hơn của các phần chiết S. orientalis. C. Zdero, F. Bohlmann và cộng sự [98] đã phân lập được từ phần trên mặt đất của S. orientalis được thu hái ở úc chín germacranolid mới 7a-7e và 8a-8d, các melampolid 9a-9c, các ent-pimaren 10a-10c, bên cạnh nhiều chất đã biết khác. Mới đây D. Guo và cộng sự [37] phân lập từ phần trên mặt đất của S. orientalis các axit cacboxylic thuộc dãy kauran và đặt tên cho chúng là axit
9. 9 siegesesteric (axit ent-17-axetoxy-18-isobutyryloxy-16 -kauran-19-oic) và axit siegesetheric (axit ent-17-etoxy -16 -(-)-kauran-19-oic). J. Xiong và cộng sự [91] đã phân lập được từ Siegesbeckia orientalis hai ditecpenoit mới, được đặt tên là orientalin A (ent-15-axetoxi -2 ,16,19- trihidroxipimar-8(14)-en) và orientalin B (ent-16-axetoxi -2 ,15,19- trihidroxipimar-8(14)-en). 1 2 R R O 2 1 9 1 OR 10 OR 2 3 3 8 R R14 3 7 13 4 5 6 11 15 O O O O 7a 7b 7c 7d 7e 8a 8b 8c 8d R1 iBu Meacr iBu iBu iBu R1 H OH OH H R2 OH OH H H OH R2 iBu iBu H iBu 3 3 R Me Me CH2OH CHO CH2OH R H H H OH Meacr = Methacryl = CH2=C CO CH3 17 14 12 CHO 11 OH 13 1 20 15 1 R 1 9 10 2 14 9 OR X 16 2 2 8 OH 8 10 H 5 5 7 7 3 3 13 4 6 4 6 11 H 12 15 R 18 19 OH O O 9a 9b 9c 10a 10b 10c R1 OAc OH H X OH, H =O =O R2 iBu iBu iBu R H H OH Một loài Siegesbeckia khác cũng được quan tâm nghiên cứu nhiều về hoá học và hoạt tính sinh học, đó là cây Siegesbeckia pubescens Makino. ở
10. 10 Nhật Bản phần trên mặt đất của cây này được gọi là "Kiren" và được dùng để chữa bệnh liệt chi [107] và làm vị thuốc có hoạt tính chống oxi hoá [82]. ở bán đảo Triều Tiên, cây này được dùng trong y học dân gian để chữa bệnh cao huyết áp [53]. ở Trung Quốc Siegesbeckia pubescens được dùng như một số loài Siegesbeckia khác trong y học cổ truyền để chữa viêm khớp, thấp khớp, cao huyết áp, sốt rét, suy nhược thần kinh và rắn cắn [92]. L.K.Woo và cộng sự [90] đã chứng minh sự có mặt các ancaloit trong Siegesbeckia pubescens. Từ Siegesbeckia pubescens, F.Yamamoto và cộng sự [94] đã phân lập được các melampolid 11 có thể được dùng làm thuốc giảm đau và thuốc chống viêm. CH=O 1 OAc 9 OR 2 8 R = (E)- , (Z)- MeCH : CMeCO 5 7 3 CH2 4 6 CH2OH O O 11 L.Canonica, B.Rindone, C.Scolastico, K.D.Han và J.H.Kim [25] đã phân lập được từ Siegesbeckia pubescens một hợp chất C20H34O4, đnc 192- 1930C, và cho rằng chất này có cấu trúc của một dẫn xuất daruten (pimaran) với các nhóm hidroxi ở C-6, C-15, C-16 và C-18 (cũng xem [39], [41]). T.Murakami và cộng sự [107] đã phân lập lại đúng hợp chất ditecpenoit của L.Canonica và cộng sự [25] với đnc 190-1920C và đã đặt tên cho chất này là kirenol. T.Murakami và cộng sự [107] cũng đã chỉ ra những thiếu sót của cấu trúc do L.Canonica và cộng sự [25] đã gán cho chất này. Bằng các nghiên cứu chuyển hoá và dựa trên các dữ kiện phổ 1H NMR, cấu trúc của kirenol đã được xác định là pimar-8(14)-en-2,15,16,19-tetraol (12) [107].