nghiên cứu phân lập từ nguồn thiên nhiên của việt nam và chuyển hóa chất điều hòa sinh trưởng thực vật triacontan 1 ol

Trone số các chất điều hoà sinh trưởng thực vật có trong nguồn thiên nhiên chúng tôi lưu ý đến n- triacontan-I-ol triacontanol, TRIA, là một aneol béo no bậc một chứa 30C với mạch khôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Tuấn Anh

NGHIÊN CỨU PHẦN LẬP TỪ NGUỒN THIÊN NHIÊN CỦA VIỆT NAM VÀ CHUYỂN HOA CHAT DIEU HOA SINH TRƯỞNG THUC VAT n-TRIACONTAN-1-OL

Chuyên ngành: HOÁ HỮU CƠ

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hoá học

Hà nội - 1999

Công trình này được hoàn thành iại bộ môn Hoá Hữu cơ, khoa Hoá, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội

Người hướng dẫn khoa học:

GS TS PHAN TONG SON

Người nhận xét 1:

Người nhận xét 2:

Người nhận xét 3:

Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đẳng chấm luận án Nhà nước, họp tai

Đại học Quốc gia Hà nội, vào hồi ngày tháng năm 1999

Có thể tìm hiểu thêm luận án tại Thư viện Khoa Hoá, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội và thư viện Quốc

gia

A - Giới thiệu luận án

1- Ý nghĩa luận án:

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của các ngành khoa học

tự nhiên nói chung, ngành Hoá học các hợp chất thiên nhiên cũng đang có những bước tiến lớn và đã đạt được những thành tựu quan

trọng

Việt Nam là một nước nhiệt đới có thẩm thực vật phong phú

và đa dạng Việc nghiên cứu để sử đụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên

nhiên quý giá này là có ý nghĩa quan trọng về khoa học và thực tiễn,

nên cũng là nguyên nhân thu bút sự chú ý của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước Trong những năm qua, từ nguồn thực vật Việt

Nam, nhiều hợp chất thiên nhiên có giá trị đã được phân lập và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như làm thuốc, làm chất thơm và chất phụ gia cho hương liệu, mỹ phẩm, v.v

Ở nước ta nông nghiệp luôn là một ngành kinh tế mũi nhọn

Vấn để tăng năng suất cây trồng một cách có hiệu quả đã và đang được nhiều nhà khoa học và sản xuất quan tâm Vì vậy việc nghiên cứu các chất có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật từ nguồn thiên nhiên là một vấn để có ý nghĩa Trone số các chất điều hoà sinh

trưởng thực vật có trong nguồn thiên nhiên chúng tôi lưu ý đến n-

triacontan-I-ol (triacontanol, TRIA), là một aneol béo no bậc một

chứa 30C với mạch không phân nhánh Triaeontanol đã chứng tổ có tác dụng tăng trưởng và tăng hiệu suất mạnh mẽ đối với nhiều loài cay

trồng

2- Mục đích và nhiệm vụ luận án

Luận án này nhằm góp phẩn xây dựng cơ sở khoa học cho việc phân lập từ các nguồn thiên nhiên của Việt Nam và chuyển hoá chất điều hoà sinh trưởng thực vật n- triacontan-1-ol Triacontanol có

mật trong phần sấp của nhiều loài thực vật và nhiều sáp thiền nhiề

Khác-một nguồn nguyên liệu phong phú của Hước ta Tuy nhiên cho

đến nav các nghiên cứu nhằm thu nhận triacontanol từ nguồn nguyên

liệu này còn chưa dược đây mạnh Trong luận án nay chúng tôi có

nhiệm vụ:

2.1- Nghiên cứu phương pháp phân lập n-triacontan-l-ol từ một số nguồn nguyên liệu thiền nhiên đễ kiếm ở Việt nam như sắp ong cám của một số loại gạo đang phố biến, sáp cây mía

Do hoạt tính của triacontanol phụ thuộc nhiều vào độ tỉnh khiết, nên

chúng tôi đã đặt nhiệm vụ tìm kiếm phương pháp để thu nhận

triacontanol có độ tính khiết cao

Mặt khác chúng tôi cũng nghiên cứu ứng dụng các chất xúc tác

chuyển pha vào việc thu nhận hoạt chất này

2.2- Nghiên cứu phương pháp xác định triacontanol trong nguyên liệu

và sản phẩm bảng sắc ký khí và sắc ký lỏng hiệu lực cao

2.3- Nghiên cứu oxi hoá triacontanol thành triacontanal và chuyển hoá

triacontanol thành mnột số dẫn xuất este, etc, và ølycozjl

2.4- Thử sơ bộ một số hoạt tính sinh học trên một số đối tượng cây nông nghiệp hiện trồng phổ biến ở Việt Nam như lúa, đậu tương, đậu

xanh nhằm bước đầu đánh giá tác dụng và chất lượng của sản phẩm triacontanol thu nhận được từ các nguồn nêu trên, mặt khác thu thập

thông tin về một số tác dụng của các sản phẩm chuyển hoá nhận được

3 Những điểm mới và giá trị thực tiễn của luận án

3.1 Với việc sử dụng kết hợp tác nhân xã phòng hoá ém địu K„CO; và chất xúc tác chuyén pha benzyl trietyl amoni clorua (BTEAC) da dua

ra các qui trình chung mới cho việc thu nhận triacomtanol từ các sáp

thiên nhiên

3.2 Lân đầu tiên đã phân lập được triaconianol với độ tình khiết cao

(96%) từ các nguyên liệu: cám gạo nếp, cám gạo 203, cám sạo N-Q2, cám gạo Bông Hồng và sáp cây mía của Việt Nam

3.3 Áp dụng qui trình chung của chúng tôi vào việc thu nhận

†riacontanol từ sáp ong mat Apis mellifera ligustica (Apidae) cha Viét Nam đã thu được một sản phẩm thô chỉ gồm bởi n- triacontan-1-ol và

pentacosan, từ đó có thể để đàng nhận được n- triacontan-i-ol có độ

tỉnh khiết 96% trở lên

3.4 Lân đầu tiên đã nghiên cứu và đẻ ra được phương pháp xác định nhanh n-triacontan-1-ol bằng sắc ký lỏng hiệu lực cao (HPLC) với kỹ thuật tạo dân xuất trước khi bơm mẫu vaò cột

3.5 Đã điều chế các dân xuất mới của triacontanol: benzoat, 3,5 đinitro benzoat và tetrahydropyranyl ete

3.6 Với việc sử dụng các glycal (glucal, galactal, maltal) làm tác nhân

glycozyl hoá đã lần đâu tiên điều chế được một dấy mới các

tnacontanyl glycozIt không no

3.7 Kết quả thử sơ bộ hoạt tính đã cho thấy sản phẩm triacontanol của

luận án có các ảnh hưởng đến sự nảy mầm, chiều cao cây, trọng lượng tươi và khô, hàm lượng sắc tố quang hợp ở lúa "CR203”, đậu xanh và đậu tương tương đương với máu triacontanol 96% cla hang SIGMA Kết quả này gợi mở triển vọng ứng dụng triacontanol từ các nguồn thiên nhiên của Việt Nam, thí dụ các phụ phẩm của sân xuất nông nghiệp, vào thực tiễn

3.8 Kết quả thử sơ bộ cho thấy một số sản phẩm chuyển hoá triacontanol thu nhận được thể hiện một số hoạt tính đáng lưu ý, thí dụ

triacontanyl tetrahydropyranyl ete và triacontanyl glucozit no làm tăng

trọng lượng khô của cây đậu xanh, triacontanyl glucozit no và không

no làm tăng hàm lượng sắc tố quang hợp ở cây đậu xanh

4 Bố cục của luận án

Luận án gồm 133 trang 1§ bảng số liệu, được phân bố như sau:

-Phần mở đầu : 2 trang,

-Phần tốne quan : 19 trang,

-Phần nội đụng và phương pháp nghiền cứu: 36 trans,

-Phần kết quá và bàn luận: 56 trang,

-Phần kết luận : 2 trang,

-Tai liéu tham khao —:: 18 trang, dan 147 tai Héu

Ngoài ra có phản phụ lục gồm 54 phố của các sản phẩm

Š Phương pháp thực nghiệm

Sản phẩm n- triacontan-1-ol được phân lập chủ yếu bằng phương pháp

xã phòng hoá, chiết chọn lọc, kết tỉnh, sắc ký cột và sắc ký cột nhanh (flash chromatography)

Thanh phan và độ tỉnh khiết của các sản phẩm được kiểm tra bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng, sắc ký khí và sác ký lỏng hiệu lực cao

(HPLC)

Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng các phương pháp phổ

khối lượng, phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ proton và cộng hưởng

từ hạt nhân ĐC,

6 Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án

-1 bai báo đã được đăng trên Tạp chí Khoa học, ĐHQG Hà Nội,

~1 bài báo đã được đăng trên Tạp chí Hoá học của Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia,

~1 bài báo đã được đăng trên Tuyển tập các công trình khoa học, Hội

nghị khoa học trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội, -2 bài báo đã được đăng trên Tạp chí Hoá học và Công nghiệp hoá chất của Hội Hoá học Việt Nam,

~] báo cáo tại Hội nghị Quếc tế “Ninth Asean Svmposium on

4

Medicinal Plants, Spices and Other Natural Products, ASOMPS

IX", duge t6 chtte tai HA Noi, Việt Nam, 24-28/ 9/ 1998

B Nội dung luận án

1 Tổng quan: Đã tổng kết các tư liệu quốc tế và trong nước về:

*Sáp thiên nhiên,

*Các kết quả nghiên cứu thu nhận n-triacontan~]-ol từ các nguồn thiền

nhiên (các sáp thực vật; các sáp thiền nhiên và nguồn thiên nhiên khác)

*Các kết quả nghiên cứu phân tích n-triacontan-1-ol,

* Các nghiên cứu tổng hợp n-triacontan-1-ol,

* Tác dung sinh hoc va ting dung cia n-triacontan-1-ol

2 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

2.1 Phân lập n-triacontan-I -ol từ một số nguyên liệu của Việt Nam

2.1.1 Phan lap n- triacontan-1-ol từ sáp ong

Nguyên liệu dùng là sáp Joai ong mat Apis mellifera ligustica (Apidae) của Bảo Lộc và Gia Lai-Kon Tum Để phân lập được

triacontanol, trước hết cần phải xà phòng hoá sáp ong để giải phóng các thành phần ancol cao ra khổi este của chúng Chúng tôi đã sử

dụng bốn phương án khác nhau để xà phòng hoá sáp ong:

*PA1: KOH-H;O-C,H,, dun hồi lưu 15 giờ

*PA2: KOH-etanol-C,H,, đun hồi lưu 15 giờ

*PA3: K;CO;-H,O-C¿H¿ đun hồi lưu 15 giờ

*PA4: K;CO;-elano]-C;H,, đun hồi lưu 15 giờ

Với việc dùng kali cacbonat làm tác nhân xà phòng hoá (PA3) và

(PA4), phan ứng điễn ra trong các điều kiện em địu hơn Sản phẩm xà phòng hoá sáp ong là một hôn hợp nhão sột, rất khó xử lý Chúng tôi

đã ding CaCl, dé kết tủa các axit mỡ dưới dạng muối của chúng các

muối này kết tủa cùng với các ancol béo của phần không xà phòng

5

hoá được Từ hỗn hợp kết tủa này triacontanol đã được chiết ra chọn lọc bằng các dung môi như etanol và axeton Kết quả chúng tôi đã thu

được triacontanol Kỹ thuật (điểm nóng chây: 79C) Các kết quả phân tích đã cho thấy thành phần sáp ong khá phức tạp Tuy nhiên thông qua việc xử lý sáp one theo qui trình của chúng tới, chúng tôi đã thu

được triacontanol kỹ thuật mà thành phần chỉ gồm bởi hai thành phần với tỉ lệ (65:33), can cứ vào các kết quá khảo sát sắc ký lớp

mỏng.Chúng tôi đã tỉnh chế triacontanol kỹ thuật bàng cách chạy sắc

ký cột trên silica gel Kêt quả thu được hai thành phần:

Thành phản 1

La n-triacontan-1-o] tinh khiết với: Điểm nóng chảy: 86°C

Phổ khối lượng: m/z = 437 (M-l)' ; 420 (0,57%) (M-H;O)" ; 392

CHT °C: ô (ppm, CDCI;) = 14.1 (C-1;C-25), 22.7 (C-2;C-4), 31.9

(C-3:C-23), 29.4 (C-4;C-22), 29,7 (17C còn lại) Phổ DEPT: & (ppm) = 14.1 (nhém metyl), cdn các tín hiệu khác đều

của nhóm metylen

Từ đó có thể nhận biết thành phần này là n- C.:H„; (n-pentacosan)

Thông qua bốn phương án khác nhau đề phân lập triacontanol từ sáp ong, chúng tôi nhận thấy việc sử dụng kalicacbonat-etanol-benzen cho hiệu suất cao hơn cả

2.1.2 Phan lap n- triacontan-1-ol tir cam gạo

Chúng tôi đã dùng bốn mẫu cám gạo của Việt Nam làm nguyên liệu

đầu: cám gạo nếp, cám gạo N-02, cám gạo Bông hồng, cám gạo 203 Chiết cám gạo bàng etanol, cất loại dung môi thu được phản chiết

etanol Bước xà phòng hoá phần chiết etanol có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm rriacontanol Chúng tôi đã tiến

hành xà phòng hoá phần chiết này với một số tác nhân khác nhau (KOH, K;CO:) ở nhiệt độ sôi hồi lưu của dung môi Với kali cacbonat

phản ứng xà phòng hoá điễn ra êm dịu hơn Việc xử lý tiếp để thu

triacontanol được tiến hành tương tự như ở 2.1.1 Kết quả được ghi ở

Cám gao | KOH-etanoi-benzen 45 86

203 K.CO,-etanol- benzen 50 855 Cám gạo | KOH-etanol-benzen 50 86

nép K;CO:-etanol- benzen 65 85,5 Cám gạo | KOH-etanol-benzen 40 85,5

Cám gao | KOH-etanol-benzen 30 86

Bong Hong K,CO,-etanol- benzen 50 85,5

Hiệu suất trịacontanol nhận được theo phương án ding kali cacbonat

đạt cao nhất , và sản phẩm thu được cũng đạt được độ tĩnh khiết cao

7

Lần đâu tién triacontanol tinh khiét (dnc: 86°C) được phân lập từ cám gạo của Việt Nam Bảng trên cũng cho ta thấy cám gạo nếp cho hiệu suất triacontanol cao hơn cả

2.1.3 Phân lập n- triacontan-1-oÌ từ sáp cây mía

Đối với sáp cây mía chúng tôi cũng dùng các tác nhân xà phòng hoá là KOH hoặc K;CO; trong etanol-benzen Cũng như đối với sấp ong và cám gạo, sản phẩm triacontanol thu nhận bởi phương án dùng tác nhân K;CO; đạt hiệu suất cao hơn cả Đây cũng là lần đầu tiên triacontanol tỉnh khiết được thu nhận từ sấp cây mía của Việt Nam

2.1.4 Phân lập n- triacontan-1-ol từ cây Cúc liên chỉ dại

Cây Cúc liên chỉ đại (Parthenium hysterophorus L., Asteraceac) là một loài cây mọc hoang ở khấp nơi ở nước ta Nguyên liệu được lấy vào thời kỳ cây đang ra hoa, được sấy khô ở 40PC, rồi xay thành bột

mịn Nguyên liệu khô (gồm bột lá và bột hoa) được ngâm chiết bằng

ete đầu hoả Phần cặn địch chiết ete đầu hoả đã được xà phòng hoá bằng K;CO;-etanol-benzen để thu được “phần không xà phòng hoá”

của cặn ete đầu hoả Phần sáp xà phòng hoá này đã được xử lý với CaC1 để kết tủa các axit mỡ dưới dạng muối của chúng, các muối này kết tủa cùng với các ancol béo của phần không xà phòng hoá được Rửa chất rấn bàng benzen với sự có mặt của natrietylat, sau đó lọc

nóng thu được kết tủa Từ hỗn hợp kết rủa này triacontanol kỹ thuật đã được chiết ra chọn lọc bằng axeton Tiếp đó triacontanol kỹ thuật được kết tỉnh phân đoạn bằng các đung môi như benzen, dieTyl ete, sau đó

là sắc ký trên cột silica gel chúng tôi đã thu được triacontanol tĩnh

khiết, điểm nóng chảy: 86- 88°C

2.1.5 Phân lập n- triaconfan-l-ol từ các nguôn nguyên liệu của Việt Nam với việc sử dụng chất xúc tác chuyển pha

Vì triacontanol có mặt trong các sáp thiên nhiên chủ yếu dưới dang

8

©ste với các axit mỡ mạch đài, nên trong các bước của qui trình phân lập bước xà phòng hoá có một vai trò rất quan trọng Trong các phản ứng thế nucleophil, nói chung trong nhiều trường hợp khả năng phan

ứng được tăng lên nếu hỗn hợp phản ứng được thêm các chất xúc tác

chuyển pha, thông dụng nhất là các muối tetraankyl amoni va tetraankyl photphoni Luén án này nghiên cứu tác dụng của các chất xúc tác chuyến pha benzylrieyl amom clorua (BTEAC), dodexyltnmetyl amoni bromua hoac phenyltrimetyl amoni clorua trong bước xà phòng hoá đến kết quả phân lập triacontanol từ sáp ong, sáp cám gạo và sáp cây mía của Việt Nam

a-Sử dụng chất xúc tác chuyển pha vào việc phân lập triacontanol từ sáp ong

Chúng tôi vẫn sử dụng các tác nhân xà phòng hoá kali

hidroxit- etanol; kali hidroxit- nudc; kali cacbonat- etanol hay kali

cacbonat- nước như đã nêu ở phần 2.1.1, tuy nhiên tiến hành thí nghiệm trong sự có mặt của chất xúc tác chuyển pha Sau khi tiến hành thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy với cả ba loại chất xúc tác chuyển pha nêu trên thì các môi trường kali cacbonat-nước và kali cacbonat- etanol cho hiệu suất cao hơn cá Trong số ba chất đã sử dụng thì BTEAC cho hiệu suất cao nhất và sản phẩm cũng dễ tỉnh chế hơn Kết quả được nêu ở bảng 2

Với việc sử dụng chất xúc tác chuyển pha BTEAC trong môi trường kali cacbonat- nước hay kah cacbonat- etanol, chúng tôi đã đưa

ra các qui trình mới để phân lập triacontanol từ các sáp thiên nhiên Với phenyltrrmetyl amoni clorua hiệu suất thu nhận triacontanol là thấp nhất, thậm chí còn thấp hơn khi không sử dụng chất này Như vậy qua thực tế chúng tôi thấy phenyltrimetyl amoni clorua không thể là

một chất xúc tác chuyển pha.

Bảng? Kết quả thu nhận triacontanol từ 100g sáp

Chất xúc tác Tác nhân/môi trường | Lượng TRIA | Điểm nóng

(Phương án) thu duge (mg) | chav (°C) Không sử dụng | KOH - HO-benzen 72 | 85.5 chất xúc tác KOH - etanol- benzen 74 86

K.CO, - etanol- benzen 100 85.5

Dodecyltrimety] | KOH - etanel 85 85,5

xà phòng hoá phần chiết etanol của cám với K.CO;-H,O-BTEAC hay

K,CO,-etanol -BTEAC Kết quả được nêu ở bảng 3

10

Bảng 3 Kết quả thu nhận triacontanol từ 1kg cám gạo với việc sử

dụng chất xúc tác chuyển pha BTEAC

Mẫu Phương pháp xà Lượng TRIA | Điểm nóng

phòng hoá thu được ng) | chảy (°C)

Cám gạo | K,CO, - H;O- BTEAC 75 85

nếp K,CO, - etanol- BTEAC 105 86

Bảng trên cho ta thấy trong điều kiện xúc tác chuyển pha cám gạo nếp cũng cho hiệu suất thu triacontanol cao hơn cả

c- Sử dụng chất xúc tác chuyển pha vào việc phân lập

triacontanol từ sáp cây mía

Chúng tôi đã tiến nành phân lập triacontanol từ sáp cây mía theo một

qui trình tương tự đã tiến hành với cám gạo Kết quả nêu ở bảng 4

Bảng + Kết quả thu nhận triacontanol từ 1kg sáp cây mía

với việc sử dụng chất xúc tác chuyển pha BTEAC ˆ

Mẫu Phương pháp xà Lượng TRIA Điểm nóng

phòng hoá thu được (mg) chay (°C)

2.2 Nghiên cứu oxi hoá triacontanol thành triacontanal

Nhiều andehit tham gia vào các quá trình trao đổi chất trong thực vật

Để có duoc triacontanal dùng vào việc nghiên cứu một số hoạt tính,

11