Luận văn Nghiên cứu thành phần hóa học cây ngải nhật (Artemisia Japonica Thunb., Asteraceae)

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu thành phần hóa học cây ngải nhật (Artemisia Japonica Thunb., Asteraceae)

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Thị Bình NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGẢI NHẬT (ARTEMISIA JAPONICA THUNB., ASTERACEAE) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Thị Bình NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÂY NGẢI NHẬT (ARTEMISIA JAPONICA THUNB., ASTERACEAE) Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Phan Minh Giang Hà Nội - 2013
3. LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ này đƣợc hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hoá học các hợp chất thiên nhiên, Bộ môn Hoá hữu cơ, Khoa Hoá học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Phan Minh Giang, ngƣời đã giao đề tài, hết lòng hƣớng dẫn chỉ bảo, tạo các điều kiện thí nghiệm thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm Luận văn thạc sĩ. Để có đƣợc kết quả này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TSKH. Phan Tống Sơn, ngƣời đã luôn quan tâm đến các vấn đề đƣợc nghiên cứu trong Luận văn này, tạo mọi điều kiện thí nghiệm thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành Luận văn thạc sĩ này. Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy, các anh, chị, các bạn học viên cao học Hóa K22 và các bạn sinh viên trong Phòng thí nghiệm Hoá học các hợp chất thiên nhiên đã tạo một môi trƣờng nghiên cứu thuận lợi và giúp đỡ em trong thời gian em nghiên cứu và hoàn thành Luận văn thạc sĩ này. Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2013 Học viên cao học Nguyễn Thị Bình
4. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN.................................................................................... 3 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHI ARTEMISIA ................................................... 3 1.1.1 THỰC VẬT HỌC VÀ PHÂN BỐ ................................................................ 3 1.1.2 CÔNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOÀI ARTEMISIA ....................................... 3 1.1.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CHI ARTEMISIA ............................................... 4 1.1.3.1 Các monotecpen ........................................................................................ 5 1.1.3.2 Các sesquitecpen ........................................................................................ 8 1.1.3.3 Các sesquitecpen lacton ............................................................................. 10 1.1.3.4 Các flavonoit ............................................................................................. 19 1.1.3.5 Các coumarin ............................................................................................. 22 1.1.3.6 Các polyaxetylen ....................................................................................... 24 1.1.3.7 Một số thành phần hóa học khác ................................................................ 26 1.1.4 HOẠT TÍNH SINH HỌC ............................................................................. 30 1.2 CÂY NGẢI NHẬT (ARTEMISIA JAPONICA THUNB., ASTERACEAE) ..... 33 1.2.1 THỰC HỌC VÀ PHÂN BỐ ........................................................................ 33 1.2.2 TÁC DỤNG DƢỢC LÝ HỌC DÂN TỘC CỦA CÂY NGẢI NHẬT .......... 34 1.2.3 NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CÂY ARTEMISIA JAPONICA .......................... 35 Chƣơng 2: NHIỆM VỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 36 2.1 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN .............................................. 36 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 36 2.2.1 Các phƣơng pháp chiết các hợp chất từ nguyên liệu thực vật. ....................... 36 2.2.2 Các phƣơng pháp phân tích, phân tách, và phân lập sắc ký ........................... 37
5. 2.2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc ......................................................... 37 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM .............................................................................. 39 3.1 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................................. 39 3.2 NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT ......................................................................... 39 3.3 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY NGẢI NHẬT ................................ 40 3.4 PHÂN TÍCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ LỚP MỎNG ................... 41 3.4.1 Phân tích phần chiết lá n-hexan (AJLH) ....................................................... 41 3.4.2 Phân tích phần chiết lá điclometan (AJLD) .................................................. 43 3.4.3 Phân tích phần chiết cành n-hexan và điclometan (AJCHD) ........................ 44 3.5 PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT VÀ PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT .......... 46 3.5.1 Phân tách phần chiết lá n-hexan (AJLH) ...................................................... 46 3.5.2 Phân tách phần chiết lá điclometan (AJLD) .................................................. 47 3.5.3 Phân tách phần chiết cành n-hexan và điclometan (AJCHD) ........................ 49 3.6 HẰNG SỐ VẬT LÝ VÀ CÁC DỮ KIỆN PHỔ CÁC HỢP CHẤT ĐƢỢC PHÂP LẬP ............................................................................................................ 51 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 56 4.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 56 4.2 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY NGẢI NHẬT ................................ 56 4.3 PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT CỦA CÂY NGẢI NHẬT ......................... 59 4.3.1 Phân tách phần chiết lá n-hexan (AJLH) ...................................................... 59 4.3.2 Phân tách phần chiết lá điclometan (AJLD) .................................................. 60 4.3.3 Phân tách phần chiết cành n-hexan và điclometan (AJCHD) ........................ 61 4.4 CẤU TRÚC CỦA CÁC HỢP CHẤT ĐƢỢC PHÂN LẬP............................... 62 4.4.1 1-Pentatricotanol (AJLH4) ........................................................................... 62
6. 4.4.2 Axit tricosanic (AJLH5.1) ............................................................................ 62 4.4.3 β-Sitosterol (AJLH6) .................................................................................. 63 4.4.4 24(R)-Cycloart-25-en-3β,24-diol (AJLH8.2.1a), và 24(S)-Cycloart-25- en-3 β,24-diol (AJLH8.2.1b). ............................................................................... 63 4.4.5 23(Z)-Cycloart-23-en-3,25-diol (AJLH.8.2.2) ............................................. 65 4.4.6 Chất mới Artemisidiol A (AJLD8) .............................................................. 67 4.4.7 Eupatorin (AJLD9) ...................................................................................... 69 4.4.8 5,4'-Dihydroxy-6,7,3',5'-tetramethoxyflavon (AJLD10) ............................. 70 4.4.9 Các chất Ceramid A (AJLD56.2) và Ceramid B (AJCHD6) .......................... 71 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 74
7. MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TLC (Thin-Layer Chromatography): Sắc kí lớp mỏng CC (Column Chromatography): Sắc kí cột thƣờng dƣới trọng lực dung môi FC (Flash Chromatography): Sắc kí cột nhanh Mini-C (Mini-Column Chromatography): Sắc kí cột tinh chế SPE (Solid Phase Extraction): Chiết pha rắn RP (Revese Phase): Pha đảo ESI-MS (Electron Spray Ionization-Mass Spectrometry): Phổ khối lƣợng phun bụi điện tử 1H-NMR (Proton Nuclear Magnetic Resonance): Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton 13C-NMR (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance): Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon-13 DEPT (Disstortionless Enhancement by Polarition Transfer): Phổ DEPT HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence): Phổ tƣơng tác xa HSQC HMBC (Heteronuclear Multiple-Bond Correlation): Phổ tƣơng tác xa HMBC NOESY (Nuclear Overhauser effect spectroscopy): Phổ NOESY
8. MỤC LỤC CÁC HÌNH, CÁC BẢNG VÀ CÁC SƠ ĐỒ Hình 1: Cây Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb., Asteraceae) Hình 2: Hoa của cây Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb., Asteraceae) Hình 3: Các tƣơng tác HMBC và NOESY của AJLD8 Bảng 1: Hiệu suất điều chế các phần chiết từ lá cây Ngải Nhật. Bảng 2: Hiệu suất điều chế các phần chiết từ cành cây Ngải Nhật Bảng 3: Phân tích sắc ký lớp mỏng phần chiết lá n hexan (AJLH) Bảng 4: Phân tích sắc ký lớp mỏng phần chiết lá điclometan (AJLD) Bảng 5: Phân tích sắc ký lớp mỏng phần chiết cành n-hexan và điclometan (AJCHD) Sơ đồ 1: Điều chế các phần chiết từ nguyên liệu thực vật Sơ đồ 2: Phân tách phần chiết lá n-hexan (AJLH) Sơ đồ 3: Phân tách phần chiết lá điclometan (AJLD) Sơ đồ 4: Phân tách phần chiết cành n-hexan và điclometan (AJCHD)
9. MỤC LỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR của AJLH4 Phụ lục 2: Phổ 1H-NMRcủa AJLH5.1 Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR của AJLH8.2.1a và AJLH8.2.1b Phụ lục 4: Phổ 13C-NMR của AJLH8.2.1a và AJLH8.2.1b Phụ lục 5: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJLH8.2.1a và AJLH8.2.1b Phụ lục 6: Phổ 1H-NMR của AJLH8.2.2 Phụ lục 7: Phổ 13C-NMR của AJLH8.2.2 Phụ lục 8: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJLH8.2.2 Phụ lục 9: Phổ 1H-NMR của AJLD56.2 Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR của AJLD8 Phụ lục 11: Phổ 13C-NMR của AJLD8 Phụ lục 12: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJLD8 Phụ lục 13: Phổ HMBC của AJLD8 Phụ lục 14: Phổ HSQC của AJLD8 Phụ lục 15: Phổ NOESY của AJLD8 Phụ lục 16: Phổ 1H-NMR của AJLD9 Phụ lục 17: Phổ 13C-NMR của AJLD9 Phụ lục 18: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJLD9 Phụ lục 19: Phổ 1H-NMR của AJLD10 Phụ lục 20: Phổ 13C-NMR của AJLD10 Phụ lục 21: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJLD10 Phụ lục 22: Phổ 1H-NMR của AJCHD6 Phụ lục 23: Phổ 13C-NMR của AJCHD6 Phụ lục 24: Phổ 13C-NMR và DEPT của AJCHD6
10. Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 LỜI MỞ ĐẦU Vốn là một đất nƣớc đƣợc thiên nhiên ƣu đãi, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, Việt Nam có một thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng với hơn 12.000 loài thực vật bậc cao. Từ nhiều thế kỷ nay, thực vật không chỉ là nguồn cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời mà còn là những phƣơng thuốc chữa bệnh quý. Từ những năm cuối của thế kỷ XX cho đến nay, nghiên cứu hóa học các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đƣợc đẩy mạnh vì các hợp chất này đã đƣợc phát hiện là các chất dẫn đƣờng cho việc phát triển các tác nhân điều trị mới trong các lĩnh vực điều trị nhƣ chống ung thƣ, chống nhiễm khuẩn, chống viêm, điều chỉnh miễn dịch và các bệnh về thần kinh. Việc áp dụng các phƣơng pháp sàng lọc hoạt tính sinh học nhanh (HTS - High Through-put Screening) có thể sàng lọc hoạt tính sinh học hàng trăm nghìn mẫu trong các nghiên cứu hóa dƣợc và y sinh đang đặt ra nhiều thách thức cho các nhà hóa học hợp chất thiên nhiên nhƣ phát triển các quy trình phân lập nhanh, hiệu quả các hợp chất thiên nhiên từ các nguồn thực vật, vi nấm, sinh vật biển và các chuyển hóa hóa học các cấu trúc gốc, ví dụ nhƣ bằng các con đƣờng biomimetic, để tạo ra các thƣ viện mẫu mới chứa các phần cấu trúc quyết định cho các hoạt tính sinh học mới. Một trong những con đƣờng đi nhanh đến các hợp chất có tác dụng sinh học là dựa trên các kiến thức dƣợc lý học dân tộc. Nhiều loài Artemisia nói chung và cây Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb., họ Cúc - Asteraceae) là các cây thuốc trong y học truyền thống các nƣớc. Các loài này sinh tổng hợp nhiều loại hợp chất khác nhau thuộc các lớp chất tecpenoit, flavonoit, coumarin,...với nhiều cấu trúc đã đƣợc chứng tỏ là có các tác dụng sinh học hoặc thích hợp cho các biến cải hóa học. Nghiên cứu hệ thống các thành phần hóa học của các loài cây này đã trở thành một chƣơng trình nghiên cứu rộng lớn và sự thành công của chƣơng trình này cho phép các nhà nghiên cứu y dƣợc tiếp cận với một số lƣợng hóa chất có đủ sự đa dạng và tính đặc thù cần thiết cho các thử nghiệm sàng lọc sinh học. Với ý nghĩa thực tiễn đó, cây Ngải Nhật đã đƣợc lựa chọn là đối tƣợng nghiên cứu của luận văn này trong Luận văn Thạc sĩ 1 Năm 2013