Luận án Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất từ một số loài cây thuộc họ Asteraceae và họ Zingiberaceae

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất từ một số loài cây thuộc họ Asteraceae và họ Zingiberaceae

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2014 1
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- TRẦN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT TỪ MỘT SỐ LOÀI CÂY THUỘC HỌ ASTERACEAE VÀ HỌ ZINGIBERACEAE Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62 44 27 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. PHAN MINH GIANG 2. GS. TSKH. PHAN TỐNG SƠN Hà Nội – 2014 2
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Thị Thanh Nhàn 3
4. LỜI CẢM ƠN Luận án này đƣợc hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Bộ môn Hóa học Hữu cơ, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Phan Minh Giang, ngƣời đã giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS. TSKH. Phan Tống Sơn, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn nhà thực vật học TS. Nguyễn Quốc Bình, Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp giám định và thu thập các mẫu thực vật. Tôi xin cảm ơn ThS. Đặng Vũ Lƣơng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp ghi các phổ NMR, và PGS. TS. Lê Mai Hƣơng, Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp thử nghiệm các hoạt tính sinh học. Tôi xin cảm ơn GS. TS. Hideaki Otsuka và GS. TS. Katsuyoshi Matsunami, Viện Sau Đại học các Khoa học Y Sinh và Sức khỏe, Đại học tổng hợp Hiroshima (Nhật Bản) đã giúp ghi các phổ khối lƣợng phân giải cao. Tôi xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ nhân viên cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Hóa học Hữu cơ và Khoa Hóa học về sự giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian tôi thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến những ngƣời thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt giai đoạn học tập và nghiên cứu này. Tác giả Trần Thị Thanh Nhàn 4
5. MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 4 1.1 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE) 4 1.1.1 Vài nét về thực vật học chi Artemisia 4 1.1.2 Nghiên cứu hóa học chi Artemisia 4 1.1.2.1 Các hợp chất tecpenoit 4 1.1.2.1.1 Các monotecpen từ tinh dầu 4 1.1.2.1.2 Các sesquitecpen và sesquitecpen lacton 7 1.1.2.2 Các flavonoit và các chất khác 14 1.1.2.3 Các hợp chất acetylenic 18 1.1.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài Artemisia 20 1.1.4 Công dụng của các loài Artemisia trong y dƣợc học 24 1.2 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI CURCUMA (ZINGIBERACEAE) 25 1.2.1 Vài nét về thực vật học chi Curcuma 25 1.2.2 Nghiên cứu hóa học chi Curcuma 26 1.2.2.1 Các hợp chất tecpenoit 26 1.2.2.2 Các điarylheptanoit và các chất khác 30 1.2.3 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài Curcuma 35 1.2.4 Công dụng của các loài Curcuma trong y dƣợc học 39 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÂY NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 40 1.3.1 Cây Ngải rừng (Artemisia roxburghiana Bess., họ Cúc - Asteraceae) 40 1.3.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ (Artemisia dubia Wall. ex. Bess. var. longeracemosa Pamp. forma tonkinensis Pamp., họ Cúc - Asteraceae) 40 1.3.3 Cây Nghệ Quảng Tây (Curcuma kwangsiensis S. G. Lee et C. 5
6. F. Liang, họ Gừng - Zingiberaceae) 41 Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 43 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 43 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, PHÂN TÁCH CÁC HỖN HỢP VÀ PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT 43 2.2.1 Phƣơng pháp chiết hai pha lỏng 43 2.2.2 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 43 2.2.3 Sắc ký cột 44 2.2.4 Sắc ký rây phân tử 44 2.2.5 Chiết pha rắn trên pha đảo 44 2.2.6 Phƣơng pháp kết tinh lại 45 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TRÚC CÁC HỢP CHẤT 45 2.3.1 Điểm nóng chảy 45 2.3.2 Độ quay cực 45 2.3.3 Các phƣơng pháp phổ 45 2.4 PHƢƠNG PHÁP THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 46 Chƣơng 3 PHẦN THỰC NGHIỆM 47 3.1 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 47 3.1.1 Nguyên liệu thực vật 47 3.1.2 Điều chế các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 47 3.1.3 Phân tích các phần chiết lá cây Ngải rừng bằng sắc ký lớp mỏng 49 3.1.4 Phân tách các phần chiết lá cây Ngải rừng 49 3.1.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 49 3.1.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 52 3.1.4.3 Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 56 3.1.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ lá cây Ngải rừng 57 3.2 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY THANH CAO 6
7. BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL. EX BESS. VAR. LONGERACEMOSA PAMP. FORMA TONKINENIS PAMP.) 64 3.2.1 Nguyên liệu thực vật 64 3.2.2 Điều chế các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 64 3.2.3 Phân tích các phần chiết lá cây Thanh cao Bắc Bộ bằng sắc ký lớp mỏng 66 3.2.4 Phân tách các phần chiết lá cây Thanh cao Bắc Bộ 66 3.2.4.1 Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 66 3.2.4.2 Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 69 3.2.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 71 3.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S. G. LEE et C. F. LIANG) 75 3.3.1 Nguyên liệu thực vật 75 3.3.2 Điều chế các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 76 3.3.3 Phân tích các phần chiết thân rễ cây Nghệ Quảng Tây bằng sắc ký lớp mỏng 78 3.3.4 Phân tách các phần chiết thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 78 3.3.4.1 Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 78 3.3.4.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 80 3.3.5 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 83 3.4 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH 85 Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 88 4.1 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGẢI RỪNG (ARTEMISIA ROXBURGHIANA BESS.) 88 4.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 88 4.1.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 88 4.1.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ lá cây Ngải rừng 88 7
8. 4.2 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY THANH CAO BẮC BỘ (ARTEMISIA DUBIA WALL. EX BESS. VAR. LONGERACEMOSA PAMP. FORMA TONKINENSIS PAMP.) 110 4.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 110 4.2.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 110 4.2.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 111 4.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY NGHỆ QUẢNG TÂY (CURCUMA KWANGSIENSIS S. G. LEE et C. F. LIANG) 122 4.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 123 4.3.2 Chiết và phân tách các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 123 4.3.3 Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 123 4.4 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC 133 KẾT LUẬN 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 PHỤ LỤC 150 8
9. DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BẢNG Trang Sơ đồ 1 Qui trình điều chế các phần chiết từ lá cây Ngải rừng 48 Sơ đồ 2 Phân tách phần chiết n-hexan (ARH) 50 Sơ đồ 3 Phân tách phần chiết điclometan (ARD) 54 Sơ đồ 4 Phân tách phần chiết etyl axetat (ARE) 57 Sơ đồ 5 Qui trình điều chế các phần chiết từ lá cây Thanh cao Bắc Bộ 65 Sơ đồ 6 Phân tách phần chiết n-hexan (ADH) 67 Sơ đồ 7 Phân tách phần chiết điclometan (ADD) 70 Sơ đồ 8 Qui trình điều chế các phần chiết từ thân rễ cây Nghệ Quảng Tây 77 Sơ đồ 9 Phân tách phần chiết điclometan (CKD) 79 Sơ đồ 10 Phân tách phần chiết etyl axetat (CKE) 81 Bảng 4.1 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 133 9
10. DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cây Ngải rừng 40 Hình 1.2 Cây Thanh cao Bắc Bộ 41 Hình 1.3 Cây Nghệ Quảng Tây 42 Hình 4.1 Các tƣơng tác HMBC ( ) và NOESY () quan trọng của AR3 92 Hình 4.2 Các tƣơng tác HMBC ( ) và NOESY () quan trọng của AR15 104 Hình 4.3 Các tƣơng tác HMBC ( ) và NOESY () của AR17 107 Hình 4.4 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Ngải rừng 109 Hình 4.5 Các tƣơng tác NOESY () và HMBC ( ) của AD12 120 Hình 4.6 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Thanh cao Bắc Bộ 122 Hình 4.7 Các tƣơng tác 1H-1H COSY () và HMBC ( ) của CK3 126 Hình 4.8 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng của CK3 126 1 1 Hình 4.9 Các tƣơng tác H- H COSY () và HMBC ( ) của CK4 128 Hình 4.10 Các tƣơng tác NOESY () quan trọng của CK4 129 Hình 4.11 Các tƣơng tác NOESY () và HMBC ( ) của CK5 131 Hình 4.12 Các hợp chất đƣợc phân lập từ cây Nghệ Quảng Tây 132 10