khảo sát thành phần hóa học của địa y lobaria pulmonaria (lobariacea) thu hái ở tỉnh lâm đồng

khảo sát thành phần hóa học của địa y lobaria pulmonaria (lobariacea) thu hái ở tỉnh lâm đồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG

KHOA HÓA HỌC



KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA

ĐỊA Y LOBARIA PULMONARIA (LOBARIACEA)

THU HÁI Ở TỈNH LÂM ĐỒNG

MỤC LỤC

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6

2.1 Tổng quan về chi Lobaria 6

2.1.1 Đặc điểm chung 6

2.1.2 Phân bố 6

2.1.3 Mô tả thực vật một số loài địa y thuộc chi Lobaria 6

2.1.4 Các nghiên cứu hóa học về chi Lobaria 9

2.1.4.1 Các hợp chất chứa N: 9

2.1.4.2 Depside – Tridepside: 9

2.1.4.4 Sesterterpenoid: 10

2.1.4.5 Triterpenoid: 10

2.2 Đối tượng nghiên cứu: Địa y Lobaria pulmonaria 10

2.2.1 Mô tả thực vật 10

2.2.2 Phân bố 10

2.2.3 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học 11

2.2.4 Các nghiên cứu hóa học 11

2.3 Mục đích nghiên cứu 14

2.4 Phương pháp nghiên cứu 15

3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 16

3.1 Kết quả 16

3.2 Bàn luận 17

3.2.1 Hợp chất LP1 17

3.2.2 Hợp chất LOBA1 18

Trang 2

3.2.5 Hợp chất LOBA 9 19

3.2.3 Hợp chất LOBA 5A 20

3.2.4 Hợp chất LOBA7 22

4 KẾT LUẬN 24

PHỤ LỤC 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Một số địa y dạng bột (crustose) 5

Hình 2 Một số địa y hình lá (foliose) 5

Hình 3 Một số địa y dạng sợi (fructicose) 5

Hình 4 Địa y Lobaria amplissima 7

Hình 5 Địa y Lobaria virens 7

Hình 6 Địa y Lobaria srobiculata 8

Hình 7 Địa y Lobaria pulmonaria được thu hái tại tỉnh Lâm Đồng 11

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 So sánh dữ liệu phổ của LP1 và Orcinol 17

Bảng 2 So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA1 với Methyl orsellinate 18

Bảng 3 So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA5A với Ergosterol-5 ,8 -peroxide 21

Bảng 4 So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA7 với Methylstictic acid 23

Bảng 5 So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA9 với Methy - orcinolcarboxylate 19

LỜI CẢM ƠN

****

Để hoàn thành Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học này, đầu tiên em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn là Thầy Dương Thúc Huy, giảng viên chuyên nghành hóa hữu cơ khoa hóa, trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM, đã hướng dẫn chúng em làm

Trang 4

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Địa y là một dạng cơ thể phức tạp được tạo nên từ nhiều thành phần khác nhau Thành phần chính trong địa y thường là nấm Nấm không thể tự tạo ra nguồn thức ăn cho mình nên chúng thường sống cộng sinh với một thành phần khác hoặc sống hoại sinh Nấm trong địa y (thuộc giới Nấm) thường cộng sinh với một thành phần khác, thành phần này có khả năng tạo ra nguồn dinh dưỡng thông qua quá trình quang hợp Đôi khi thành phần này là tảo, khi khác lại là vi khuẩn lam, cũng có khi là bao gồm cả hai loại trên.[17]

Mỗi loài địa y cần điều kiện sống và phát triển khác nhau Một số địa y chỉ phát triển trên giá thể có tính acid, một số khác phát triển trên giá thể có tính baz hoặc trung tính Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…đều có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của các loài địa y Nhờ có các điều kiện sống đa dạng mà địa y có mặt ở khắp nơi trên thế giới, từ những môi trường quen thuộc (trong rừng, trên tường…) đến những môi trường sống khắc nghiệt (hai vùng cực, đỉnh núi, sa mạc…).[1]

Địa y tăng trưởng với một tốc độ rất chậm Địa y dạng bột tăng trưởng từ 0.1 đến

1 mm/năm, địa y dạng lá tăng trưởng từ 2-4 cm/năm Địa y rất nhạy cảm với ô nhiễm không khí nên có thể xem địa y như một loại chỉ thị tự nhiên về chất lượng không khí Do

đó ngày nay phải đi xa khỏi thành phố vài dặm chúng ta mới có thể tìm thấy địa y.[4]

Địa y phát triển với nhiều hình dạng khác nhau, dựa vào đó mà địa y được phân thành các loại khác nhau nhưng thường thấy nhất có 3 dạng chính[17]

* Crustose lichen: Địa y dạng bột mịn Loài địa y này có dạng trông giống như bột mịn

dính rất chắc vào đá, cây cối, vỉa hè hoặc trong đất, thường rất khó để tách chúng ra khỏi những giá thể này mà không làm tổn hại đến giá thể

* Foliose lichen: Địa y dạng phiến lá Loài địa y này thường có dạng như lá, tán của

chúng có thể phân ra thành nhiều thùy (lobes) Thường chúng gắn với giá thể (nhưng không quá chặt) thông qua những cấu trúc khác nhau, một trong số đó là cấu trúc trông như rễ giả gọi là rhizine

* Fructicose lichen: Địa y dạng sợi Loài địa y này thường có tiết tròn, phân nhiều nhánh,

trông như một chùm lông bám trên giá thể hoặc cũng có khi giống như những sợi dây buông thõng trên các cây lớn

Bacidia inundata Nectriopsis physciicola Pertusaria multipuncia

(ảnh được chụp bởi Ballingeary và County Cork tại Ireland)

Hình 1 Một số địa y dạng bột (crustose)[12*]

Lobaria pulmonaria Menegazzia terebrata Sticta canariensis

(ảnh được chụp bởi Ballingeary và County Cork tại Ireland)

Hình 2 Một số địa y hình lá (foliose) [12*]

Cetraria aculeate Ramalina cuspidate Usnea wasmuthii

(ảnh được chụp bởi Ballingeary và County Cork tại Ireland)

Hình 3 Một số địa y dạng sợi (fructicose) [12]

Trang 6

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Họ Lobariaceae bao gồm các loài địa y có tán rộng, đường kính có thể lên đến

50 cm hoặc hơn Họ địa y này có gần 800 loài và được chia thành 3 chi chính.[4]

hiện thấy có nhiều loài địa y thuộc chi Lobaria Trong đó có một số loài phát triển mạnh

với số lượng nhiều Do đó, chúng tôi đã chọn các loài địa y thuộc chi này làm đối tượng nghiên cứu

2.1 Tổng quan về chi Lobaria

2.1.1 Đặc điểm chung

Địa y thuộc chi Lobaria có dạng hình lá, kích thước lớn, các thuỳ thường phân

nhánh, có phần rìa bo tròn không sắc cạnh Bề mặt trơn nhẵn hoặc có các nếp gấp dạng lưới Màu sắc thay đổi tuỳ thuộc vào môi trường khô ráo hay ẩm ướt Mặt dưới màu trắng hoặc xám nhạt, có gắn rễ giả gọi là rhizines.[17]

Hình 4 Địa y Lobaria amplissima[12]

 Phân bố

Lobaria amplissima thường được tìm thấy trên vỏ cây, đặc biệt là những cây rụng

lá Đôi khi loài địa y này còn được tìm thấy trên những tảng đá (ngoại trừ đá vôi) Chúng nhạy cảm với sự ô nhiễm và sẽ biến mất khi nồng độ CO2 trong không khí lớn hơn 30 μg/m3

Chúng thường phân bố tại vùng có khí hậu ôn đới, nơi ít nhiều ẩm ướt.[17]

2.1.3.2 Lobaria virens

 Mô tả thực vật

Địa y thuộc dạng foliose, đường kính có thể đạt đến 30 cm, bám khá chặt vào giá thể Thuỳ rộng từ 0.5 đến 3 cm, phần rìa bo tròn, nằm tách rời, tiếp giáp hoặc chồng chéo lên nhau Màu sắc thay đổi từ xám đến xanh lá trong môi trường khô ráo đến ẩm ướt Bề mặt khá trơn láng, đôi khi có gợn sóng Mặt dưới màu nâu nhạt, được bao phủ bằng một lớp lông tơ.[17]

Hình 5 Địa y Lobaria virens[12]

Trang 8

 Phân bố:

Lobaria virens thường được tìm thấy trên thân cây sồi, cây trần bì, cây du hay cây

dẻ, đôi khi chúng còn được tìm thấy trên những tảng đá râm mát hoặc trên các vách đá Đây là loài địa y phổ biến từ khu vực Đại Tây Dương cho đến Na Uy.[17]

2.1.3.3 Lobaria srobiculata

 Mô tả thực vật

Địa y dạng foliose, đường kính khoảng 20 cm Thuỳ rộng từ 1 đến 3 cm, phần rìa

bo tròn có dạng răng cưa Bề mặt xù xì không trơn láng Trong môi trường khô ráo, bề mặt có thể thay đổi từ màu xám đến xanh dương nhạt Mặt dưới màu nâu nhạt và có lông

tơ Túi bào tử ban đầu có hình nắm tay sau đó không có hình dạng nhất định Các hạt được phát tán đi từ túi bào tử để tạo sự sống mới có màu xám lục.[17]

Hình 6.Địa y Lobaria srobiculata[12]

 Phân bố

Lobaria srobiculata thường được tìm thấy trên những tảng đá (ngoại trừ đá vôi)

hoặc trên những thân cây không có nhựa Chúng được tìm thấy ở những nơi ẩm ướt, có khí hậu ôn đới và lạnh Ngoài ra chúng còn được tìm thấy ở một vài nơi tại châu Âu.[17]

2.1.4 Các nghiên cứu hóa học về chi Lobaria

2.1.4.1 Các hợp chất chứa N:

Sticticin (1) được tìm thấy trong Lobaria virens[19]

2.1.4.2 Depside – Tridepside:

Meta–scrobiculin (2) và para–scrobiculin (3) được tìm thấy trong Lobaria

scrobiculata[6] 4-O-methylgyrophoric acid (4) được tìm thấy trong Lobaria dissecta[7]

M

meta-Scobiculin (2) para-Scobiculin (3) 4-O-methylgyrophoric acid (4)

2.1.4.3 Depsidone:

Cryptostictic acid (5) và methylstictic acid (6) được tìm thấy trong Lobaria

oregana[13] Stictic acid (7) được tìm thấy trong Lobaria retigera (Bory) Trev[19] và

isidiophorin (8) được tìm thấy trong Lobaria isidiophora Yoshim[19]

C

H3

C

H3COOH OH

OH

OCH3O

15 14 18

19

13

1 223

20

22 12 11

10 3

4 5 6

8 7

21 9

16 15 14 18 19

13

1 223

20

22 12 11

10 3

4 5 6

8 7

21 9

30 28 17 18

14

7

23 24

3

2

25

10 9 11 12 26

13

15 16 27

1

6 8

O H

30 28 17 18

14

7

23 24 3 2 25

10 9 11 12 26

13

15 16 27

1

6 8

2.2 Đối tượng nghiên cứu: Địa y Lobaria pulmonaria

2.2.1 Mô tả thực vật

Lobaria pulmonaria là địa y có dạng lá, có thuỳ rộng, khi còn tươi có màu xanh lá

và khi khô có màu nâu nhạt Bề mặt có dạng lưới với các mắt lưới trũng sâu, mặt dưới

màu trắng hoặc nâu nhạt có gắn các rễ giả gọi là rhizines.[2]

2.2.2 Phân bố

Lobaria pulmonaria phân bố rộng những khu vực có khí hậu ẩm ướt, lượng mưa

cao tại châu Âu, châu Á, Bắc Mỹ và châu Phi.[10] Loài địa y này đặc biệt nhạy cảm với ô

nhiễm không khí nên hiện nay, Lobaria pulmonaria đang dần biến mất tại Châu Âu cũng

như những khu vực xây dựng khu công nghiệp.[21] Ngoài ra loài địa y này cũng đã được

nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để phục vụ cho nhiều nghiên cứu.[23]

Hình 7 Địa y Lobaria pulmonaria khi mới thu hái (hình trái) và sau khi phơi khô

(hình phải)

2.2.3 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học

Lobaria pulmonaria được sử dụng làm thực phẩm hay mỹ phẩm Ngoài ra loài địa

y này còn được sử dụng trong các bài thuốc dân gian để điều trị các bệnh khác nhau như bệnh chàm, các bệnh về đường hô hấp, phổi, viêm khớp.[9] Trong y học Thổ Nhĩ Kỳ sử

dụng Lobaria pulmonaria như một thuốc trị nhuận tràng và rối loạn hô hấp.[19]

Năm 2003, Suleyman H và những cộng sự[11]

đã công bố dịch chiết nước của loài

Lobaria pulmonaria có đặc tính kháng viêm nimesulide và indomethacin

Năm 2004, Fehmi Odabasoglu cùng các cộng sự[11] đã công bố dịch chiết

methanol của Lobaria pulmonaria và Ussea longissima có khả năng chống oxi hóa

Năm 2009, Basak Karakus và những cộng sự[3] đã công bố dịch chiết methanol

của Lobaria pulmonaria có khả năng ức chế indomethacin ở chuột – một tác nhân gây

tổn thương niêm mạc dạ dày

Ngoài ra vào năm 1999, EMEA[20] - the European Agency for the evaluation of

medicinal products cũng đã công bố về việc Lobaria pulmonaria được sử dụng để chế

biến thức ăn trong lĩnh vực thú y

2.2.4 Các nghiên cứu hóa học

Cho đến ngày nay, vẫn còn rất ít các bài báo nghiên cứu thành phần hoá học của loài địa y này Siegfried huneck và Isao Yoshimura[19] đã công bố trong loài Lobaria

pulmonaria có chứa dẫn xuất của acid rhizonic như rhizonaldehide (13) và rhizonyl

Trang 12

alcohol (14), các depsidone như 4,2’- di-O-methoxyconnorstictic acid (15), vesuvianic

acid (16) pulmonarianin (17) và các steroid như episterol (18), fecosterol (19), stigmasterol (20), ergosterol-5α,8α-peroxide (21)

Năm 1975, S.Catalano và những cộng sự[11] đã công bố tìm thấy một depside là

gyrophoric acid (31) trong loài Lobaria pulmonaria

Năm 1999, EMEA[20] the European Agency for the evaluation of medicinal products

cũng đã công bố về sự có mặt của gyrophoric acid (31) và tenuiorin (32) trong loài địa y

này

Năm 1994, Antonio G.Gonzalez và những cộng sự của ông[2] đã công bố loài Lobaria

pulmonaria có chứa các depsidone như stictic acid (22), hypostictic acid (23),

cryptostictic acid (24), methylstictic acid (25), norstictic acid (26) và một loại mới được tác giả kí hiệu số 10 (27)

Năm 2012, Boris Pejin[5]

và những cộng sự của ông đã cô lập được một depsidone

mới (28) từ Lobaria pulmonaria Thử nghiệm khả năng ức chế acetylcholinesterase cho

thấy hợp chất này không có hoạt tính nhưng dẫn suất diacetate của hợp chất này lại có khả năng ức chế ở nồng độ 1 μg/mL

Năm 2010, Fadime Atalay[8] và các cộng sự của ông đã cô lập được từ Lobaria

pulmonaria các depsidone như stictic acid (22), isidiophorin (29), pulmonarianin (30),

vesuvianic acid (16), dẫn suất của acid rhizonic như rhizonaldehyde (13), rhizonyl alcohol (14) và steroid như ergosterol-5α, 8α- peroxide (21)

Dẫn xuất của acid rhizonic:

Depsidone: Rhizonaldehyde (13) Rhizonyl alcohol (14)

4,2’- Di-O-methylconnorstictic acid (15) Vesuvianic acid (16) Pulmonarianin (17)

9' 9

O HO

1 2 3 4 5 7

1' 2' 3' 4' 5'

7' 8'

9' 9

8

O O

O

Hypostictic acid (23) Cryptostictic acid (24)

Depsidone 10 (27) Methylstictic acid (25) Norstictic acid (26)

Depsidone 1 (28) Isidiophorin (29)

1 2 3 4

567

1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8'

9' 9

8 O O

O

O

H3C

1 2 3 4 5 6 7

1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8'

9' 9

8 O O

O

H3C

H3CO

CH3OH O

H O

Ha Hb Hc

Mục tiêu của đề tài là khảo sát thành phần hoá học của các hợp chất cô lập được từ

loài địa y Lobaria pulmonaria

Từ loài địa y đã thu hái tiến hành thực hiện các bước sau:

- Điều chế các loại cao

- Cô lập các hợp chất tinh khiết

- Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất cô lập được

O O

CH3

OH HO

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Tiến hành điều chế cao methanol của loài địa y Lobaria pulmonaria Từ 1.4 kg

bột khô đã điều chế được 230 gam cao thô methanol Quy trình điều chế cao đựơc trình bày như sơ đồ 1

Từ cao methanol, giải ly lần lượt với các dung môi có độ phân cực tăng dần để phân chia cao methanol thành các 5 phân đoạn khác nhau Sau đó, cô lập các hợp chất hữu cơ bằng sắc ký cột pha thường, sắc ký cột điều chế và sắc ký cột pha đảo…

Khảo sát cấu trúc hoá học của các hợp chất cô lập được bằng các phương pháp hoá lý hiện đại như phổ IR, MS, 1D và 2D-NMR

Rửa sạch với nước, sấy khô,

xay nhuyễn

Trích với methanol, đuổi dung môi

Sắc ký cột với hệ dung môi có độ phân cực tăng dần (H, EA, M)

Đuổi dung môi

Sơ Đồ 1.Quy trình chung điều chế và cô lập các hợp chất của địa y Lobaria pulmonaria

Mẫu địa y tươi

1,4 kg

Bột khô

Cao methanol thô

LoBa7 (25 mg) LP1 (800 mg)

LoBa9 (20 mg) LoBa5 (5 mg)

LoBa1 (3,5 gam)

6 1 2 3 4 5

7 8

CH3

O H

CH3

OH OCH3O

4

5 6

1 2 3

H3

CH3

O O 2

14 15

16 13

12 11

20 17

22

23 24

25 26

27

28 21

19

18

9 8

O O

OH

CH3

OCH3

1 2 3 4 6

8' 6' 5' 9

5

3'

Ergosterol-5 ,8 -peroxide (LOBA5A) Methylstictic acid (LOBA7)

So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LP1 với orcinol nhận thấy có sự tương đồng

Do đó đề nghị hợp chất LP1 là orcinol với công thức như sau

6 5

1 7

Orcinol (LP1)

Bảng 1 So sánh dữ liệu phổ của LP1 và Orcinol [18]

d, J = 2,1 Hz)

Phổ 13C-NMR cho 6 tín hiệu carbon của vòng thơm trong vùng từ trường từ δC = 101,6 ppm đến166,2 ppm, một tín hiệu của nhóm –COO- tại δC 172,9 ppm và tín hiệu của carbon methyl gần nhóm –COO- tại δC 24,1 ppm

So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA1 với methyl orsellinate nhận thấy có sự

tương đồng Do đó đề nghị hợp chất LOBA1 là methyl orsellinate với công thức như sau

CH3

COOCH3

OH O

H

6 1 2 3 4 5

7 8

Methyl orsellinate (LOBA1) Bảng 2 So sánh dữ liệu phổ của hợp chất LOBA1 với Methyl orsellinate [15]