Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Việt Nam

Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập được từ san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum.... Với mục đích góp phần khai thác, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên phong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THẾ TÙNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI SAN HÔ MỀM

SARCOPHYTON PAUCIPLICATUM VÀ SINULARIA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THẾ TÙNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI SAN HÔ MỀM

SARCOPHYTON PAUCIPLICATUM VÀ SINULARIA

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số: 62440114

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

1 PGS.TS TRẦN THU HƯƠNG

2 GS TS CHÂU VĂN MINH

Hà Nội – 2016

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam: Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những số liệu và kết quả được công bố trong luận án là trung thực và chưa từng được cá nhân hoặc nhóm tác giả khác công bố dưới bất cứ hình thức nào

Tôi xin chịu trách nhiệm về các nghiên cứu của mình

ii

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới GS.VS Châu Văn Minh, PGS.TS Trần Thu Hương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn Bộ Tư lệnh Hải quân, Trung tâm Quan trắc-Phân tích Môi trường biển đã tạo điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoài Nam, TS Nguyễn Xuân Cường và các anh chị đang công tác tại Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tận tình trong quá trình thực nghiệm cũng như hoàn thành bản luận án

Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô Bộ môn Hóa Hữu cơ, Viện Kỹ thuật Hoá học và Viện Đào tạo Sau đại học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã quan tâm hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình học tập tại trường

Luận án được thực hiện tại Viện Hóa sinh biển và Bộ môn Hóa Hữu cơ, Viện

Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài NCCB (Nafosted, mã số: 104.01-2012.37) và đề tài trọng điểm cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (mã số: VAST.TÐ.ÐAB.02/13-15)

Tôi vô cùng cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp luôn giúp đỡ, động viên và chia sẻ khó khăn để tôi có thể hoàn thành tốt nhất bản luận án này.

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Phạm Thế Tùng

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 Sơ lược về san hô mềm 3

1.1.1 Khái quát chung về san hô mềm 3

1.1.2 Giới thiệu về san hô mềm Sinularia 5

1.1.3 Giới thiệu về san hô mềm Sarcophyton 6

1.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của San hô mềm trên thế giới 7

1.2.1 Các nghiên cứu về chi Sinularia 7

1.2.2 Các nghiên cứu về chi Sarcophyton 21

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Đối tượng nghiên cứu 35

2.2 Phương pháp phân lập các hợp chất 35

2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 35

2.2.2 Sắc ký cột (CC) 36

2.2.3 Sắc ký lỏng trung áp (MPLC) 36

2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất 36

2.3.1 Độ quay cực []D 36

2.3.2 Phổ CD (Circular dichroism) 36

2.3.3 Phổ khối lượng (MS) 36

2.3.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 37

2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư 37

2.4.1 Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro 37

2.4.2 Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay) 38

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 40

3.1 Phân lập các hợp chất từ san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum 40

3.1.1 Phân lập các hợp chất 40

3.1.2 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập được 42

3.2 Phân lập các hợp chất từ san hô mềm Sinularia cruciata 44

3.2.1 Phân lập các hợp chất 44

3.2.2 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập được 47

3.3 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được 47

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

iv

4.1 Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập được từ san hô mềm Sarcophyton

pauciplicatum 48

4.1.1 Hợp chất SP1: Sarcophytolide M (chất mới) 48

4.1.2 Hợp chất SP2: Sarcophytolide N (chất mới) 55

4.1.3 Hợp chất SP3: Sarcophytolide I 61

4.1.4 Hợp chất SP4: Sarcophytolide J 64

4.1.5 Hợp chất SP5: Sarcophytolide L 67

4.1.6 Hợp chất SP6: Lobophytone O 71

4.1.7 Hợp chất SP7: Lobophytone U 74

4.1.8 Hợp chất SP8: Methyl totuoate A 77

4.1.9 Hợp chất SP9: Methyl tortuoate B 80

4.1.10 Hợp chất SP10: Methyl sartortuoate 83

4.1.11 Hợp chất SP11: (24S)-Ergostane-3β,5α,6β,25-tetraol 25-monoacetate 86

4.1.12 Hợp chất SP12: (24S)-Ergostane-3β,5α,6β,25-tetraol 88

4.1.13 Hợp chất SP13: (24S)-Ergostane-1β,3β,5α,6β,25-pentaol 25-monoacetate 90

4.1.14 Hợp chất SP14: (24S)-Ergostane-25-ene-1β,3β,5α,6β-tetraol 92

4.2 Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập được từ san hô mềm Sinularia cruciata 95

4.2.1 Hợp chất SC1: 24-Methylenecholestane-3β,5α,6β-triol-6-monoacetate 95

4.2.2 Hợp chất SC2: 3β,7α-Dihydroxyergost-5,24(28)-diene 98

4.2.3 Hợp chất SC3: 3β-Hydroxyandrost-5-ene-17-one 101

4.2.4 Hợp chất SC4: Sinularianin D 103

4.2.5 Hợp chất SC5: 1S,4S,5S,10R-4,10-Guaianediol 105

4.3 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được 107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

13

C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic

Resonance Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13

1

Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

Ionization Mass Spectra

Phổ khối ion hóa phun điện tử truyền trực tiếp

DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium

EC50 Effective concentration of 50% Nồng độ tác dụng hiệu quả 50% ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Spectra Phổ khối ion hóa phun điện tử

FT-ICR-MS Fourier transform ion cyclotron

resonance mass spectrometry

vi

HR-FAB-MS Hight Resolution Fast Atom

Bombardment Mass Spectroscopy

Phổ khối bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao

Coherence

Phổ tương tác dị hạt nhân quan

1 liên kết

MIC Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu

MTPA α-methoxy-α-trifluoro methyl phenyl

acetic acid

ROESY Rotating-frame nuclear Overhauser

effect correlation spectroscopy

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các loài san hô mềm thuộc chi Sinularia 6

Bảng 4.1.1 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP1 50

Bảng 4.1.2 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP2 57

Bảng 4.1.3 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP3 63

Bảng 4.1.4 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP4 66

Bảng 4.1.5 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP5 68

Bảng 4.1.6 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP6 72

Bảng 4.1.7 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP7 75

Bảng 4.1.8 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP8 78

Bảng 4.1.9 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP9 81

Bảng 4.1.10 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP10 84

Bảng 4.1.11 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP11 86

Bảng 4.1.12 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP12 89

Bảng 4.1.13 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP13 91

Bảng 4.1.14 Số liệu phổ NMR của hợp chất SP14 95

Bảng 4.2.1 Số liệu phổ NMR của hợp chất SC1 97

Bảng 4.2.2 Số liệu phổ NMR của hợp chất SC2 100

Bảng 4.2.3 Số liệu phổ NMR của hợp chất SC3 102

Bảng 4.2.4 Số liệu phổ NMR của hợp chất SC4 104

Bảng 4.3 Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế vào của các hợp chất 108

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ phả hệ của chi Sinularia và Sarcophyton 4

Hình 1.2 Sự đóng vòng tạo thành hợp chất cembren 8

Hình 1.3 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S crassa 16

Hình 1.4 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S triangular 17

Hình 2.1 Mẫu san hô mềm 35

Hình 3.1 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum 42

Hình 3.2 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài san hô mềm Sinularia cruciata 46

Hình 4.1.1.a Phổ khối lượng phân giải cao HR-ESI-MS của hợp chất SP1 48

Hình 4.1.1.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP1 48

Hình 4.1.1.c Phổ 1H-NMR của hợp chất SP1 49

Hình 4.1.1.d Phổ 13C-NMR của hợp chất SP1 49

Hình 4.1.1.e Phổ HSQC của hợp chất SP1 51

Hình 4.1.1.f Phổ COSY của hợp chất SP1 52

Hình 4.1.1.g Các tương tác COSY và HMBC chính của hợp chất SP1 52

Hình 4.1.1.h Phổ HMBC của hợp chất SP1 53

Hình 4.1.1.i Phổ ROESY của hợp chất SP1 54

Hình 4.1.1.j Các tương tác ROESY chính của các vòng B, C, D hợp chất SP1 54

Hình 4.1.1.k Phổ CD của hợp chất SP1 54

Hình 4.1.2.a Phổ khối lượng phân giải cao HR-ESI-MS của hợp chất SP2 55

Hình 4.1.2.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP2 56

Hình 4.1.2.c Phổ 1H-NMR của hợp chất SP2 56

Hình 4.1.2.d Phổ 13C-NMR của hợp chất SP2 56

Hình 4.1.2.e Phổ HSQC của hợp chất SP2 58

Hình 4.1.2.f Phổ COSY của hợp chất SP2 58

Hình 4.1.2.g Phổ HMBC của hợp chất SP2 59

Hình 4.1.2.h Các tương tác HMBC () và COSY (−) chính của hợp chất SP2 59

Hình 4.1.2.i Phổ ROESY của hợp chất SP2 60

Hình 4.1.2.j Các tương tác ROESY chính của các vòng B, C, D hợp chất SP2 60

Hình 4.1.2.k Phổ CD của hợp chất SP2 61

Hình 4.1.3.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP3 62

Hình 4.1.3.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP3 62

Hình 4.1.3.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SP3 62

Hình 4.1.3.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP3 64

Hình 4.1.4.a Phổ 1 H-NMR của hợp chất SP4 65

Hình 4.1.4.b Phổ 13 C-NMR của hợp chất SP4 65

Hình 4.1.4.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SP4 67

Hình 4.1.4.b Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP4 67

Hình 4.1.5.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP5 68

Hình 4.1.5.b Phổ 13C-NMR của hợp chất SP5 69

Hình 4.1.5.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SP5 70

Hình 4.1.5.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP5 70

Hình 4.1.6.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP6 71

Hình 4.1.6.b Phổ 13C-NMR của hợp chất SP6 71

Hình 4.1.6.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SP6 73

Hình 4.1.6.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP6 73

Hình 4.1.7.a Phổ 1 H-NMR của hợp chất SP7 74

Hình 4.1.7.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP7 74

Hình 4.1.7.c Phổ 13 C-NMR của hợp chất SP7 76

Hình 4.1.7.e Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP7 76

Hình 4.1.8.a Cấu trúc hóa học của hợp chất SP8 77

Hình 4.1.8.b Phổ 1H-NMR của hợp chất SP8 77

Hình 4.1.8.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SP8 78

Hình 4.1.8.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP8 79

Hình 4.1.9.a Cấu trúc hóa học của hợp chất SP9 80

Hình 4.1.9.b Phổ 1H-NMR của hợp chất SP9 80

Hình 4.1.9.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SP9 81

Hình 4.1.9.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP9 82

Hình 4.1.10.a Cấu trúc hóa học của hợp chất SP10 83

Hình 4.1.10.b Phổ 1H-NMR của hợp chất SP10 83

Hình 4.1.10.c Phổ 13 C-NMR của hợp chất SP10 84

Hình 4.1.10.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP10 85

Hình 4.1.11.a Phổ 1 H-NMR của hợp chất SP11 86

Hình 4.1.11.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP11 87

Hình 4.1.11.f Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP11 87

Hình 4.1.12.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP12 88

Hình 4.1.12.b Phổ 13C-NMR của hợp chất SP12 89

Hình 4.1.12.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SP12 90

Hình 4.1.13.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP13 91

Hình 4.1.13.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP13 91

Hình 4.1.13.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SP13 92

Hình 4.1.14.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SP14 93

Hình 4.1.14.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SP14 93

Hình 4.1.14.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SP14 94

Hình 4.1.14.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SP14 94

Hình 4.2.1.a Phổ 1 H-NMR của hợp chất SC1 96

Hình 4.2.1.b Phổ 13 C-NMR của hợp chất SC1 96

Hình 4.2.1.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SC1 và punicin (SC1a) 97

Hình 4.2.1.f Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC1 98

Hình 4.2.2.a Cấu trúc hóa học của hợp chất SC2 98

Hình 4.2.2.b Phổ 1H-NMR của hợp chất SC2 99

Hình 4.2.2.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SC2 99

Hình 4.2.2.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC2 100

Hình 4.2.3.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SC3 101

Hình 4.2.3.b Phổ 13C-NMR của hợp chất SC3 101

Hình 4.2.3.c Cấu trúc hóa học của hợp chất SC3 102

Hình 4.2.3.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC3 102

Hình 4.2.4.a Phổ 1 H-NMR của hợp chất SC4 103

Hình 4.2.4.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SC4 và sinularianin B (SC4a) 103

Hình 4.2.4.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC4 104

Hình 4.2.5.a Phổ 1H-NMR của hợp chất SC5 105

Hình 4.2.5.b Cấu trúc hóa học của hợp chất SC5 105

Hình 4.2.5.c Phổ 13C-NMR của hợp chất SC5 106

Hình 4.2.5.d Các tương tác HMBC chính của hợp chất SC5 106

MỞ ĐẦU

Biển và đại dương thế giới chiếm 71% diện tích trái đất, là nguồn tài nguyên

vô c ng quý giá do ở đó có tới 34 trong số 36 ngành sinh vật trên trái đất sinh sống, với hơn 300.000 loài động thực vật Trong số đó có thể kể đến các loài động thực vật biển như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm, các loài vi khu n biển , đây là nguồn cung cấp vô số các sản ph m tự nhiên qu giá

Việt Nam nằm ở ven bờ biển Đông với hơn 3.282 km chiều dài bờ biển chạy dọc từ Bắc tới Nam, hàng nghìn hòn đảo ven biển, đặc biệt có hai quần đảo Trường

Sa và Hoàng Sa nằm giữa biển Đông Điều kiện địa l đó đã đem lại nhiều thuận lợi, tiềm năng về nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú cho đất nước, tạo nên hệ sinh vật biển vô cùng phong phú, dồi dào cả về trữ lượng và thành phần loài với 12.000 loài bao gồm 2.038 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật phù du Các số liệu thống kê của Hooper và cộng sự năm 2.000 đã công bố danh sách hơn 1.500 loài Bọt biển thuộc 102 họ vùng biển Đông Còn những kết quả nghiên cứu hợp tác năm 2002 giữa Việt Nam và Italia về bảo tồn đa dạng sinh học biển Việt Nam đã phát hiện 161 loài thuộc 41 họ thuộc ngành Bọt biển Các loài này chủ yếu sống ở Hạ Long, Cát Bà, Cô Tô, Chân Mây, Hải Vân-Sơn Trà Theo báo cáo điều tra của Viện Tài nguyên Môi trường biển năm

2005, ở Việt Nam, da gai có khoảng 350 loài thuộc 58 họ, 5 lớp sống ở Việt Nam Trong số đó có nhiều loài có chứa nguồn dược liệu quý

Điều kiện sống khắc nghiệt trong môi trường biển là điều kiện thuận lợi cho các sinh vật biển tổng hợp các hợp chất hữu cơ có cấu trúc khác biệt với các hợp chất có nguồn gốc thực vật khác, như các phân tử vòng lớn hay các hợp chất halogen Các cấu trúc mới, lạ, khác biệt được phân lập từ sinh vật biển có thể tạo ra các khuôn mẫu hoặc cấu trúc dẫn đường cho các nghiên cứu tổng hợp, hoá dược Những thành tựu nghiên cứu này đã được nhiều hãng dược lớn trên thế giới ứng dụng để đưa ra thị trường nhiều loại thuốc mới có nguồn gốc từ sinh vật biển Tuy vậy ở Việt Nam, trong khoảng 30 năm trở lại đây, nguồn tài nguyên phong phú này mới bắt đầu thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học và đã có một số dược

ph m có nguồn gốc từ biển đang được thử nghiệm trong giai đoạn lâm sàng, hầu hết

là để điều trị ung thư, giảm đau hay chống viêm nhi m

Trong số các loài sinh vật biển, san hô mềm đã và đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự dồi dào về nguyên liệu, tính đa dạng

về thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của chúng Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái lâu đời nhất, đa dạng nhất về mặt sinh học, và phong phú về các loài trên trái đất Trên thế giới, chúng chiếm khoảng 19 triệu km2, còn ở Việt Nam

có khoảng 1.222 km2 và có độ đa dạng về thành phần loài thuộc diện cao nhất thế giới Do đó, việc nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của san hô nhằm đóng góp vào những nghiên cứu trong l nh vực hoá học các hợp chất thiên nhiên biển

Hiện nay, mặc dù trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về san hô mềm và thu được các kết quả khá lý thú, tuy nhiên ở Việt Nam mới chỉ có rất ít các công trình nghiên cứu về đối tượng này Chính vì vậy, việc nghiên về san hô mềm

là một hướng nghiên cứu mới, có nhiều triển vọng ở nước ta

Với mục đích góp phần khai thác, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú để tạo ra các sản ph m có giá trị phục vụ cuộc sống, tác giả đã lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai

loài san hô mềm Sarcophyton pauciplicatum và Sinularia cruciata ở Việt Nam”

Những kết quả nghiên cứu thu được của luận án sẽ bổ sung vào hệ thống dữ liệu về loài san hô mềm nói riêng cũng như các sinh vật biển nói chung

Nội dung chính của luận án bao gồm:

- Nghiên cứu chiết tách, phân lập một số hợp chất từ 02 loài san hô mềm

Sinularia cruciata và Sarcophyton pauciplicatum ở Việt Nam

- Xác định cấu trúc của của các hợp chất phân lập được

- Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Sơ lược về san hô mềm

1.1.1 Khái quát chung về san hô mềm

San hô là các sinh vật biển thuộc lớp San hô (Anthozoa) tồn tại dưới dạng các thể polip nhỏ giống hải quỳ, thường sống thành các quần thể gồm nhiều cá thể giống hệt nhau Các cá thể này tiết ra cacbonat canxi để tạo bộ xương cứng, xây nên các rạn san hô tại các vùng biển nhiệt đới

San hô nằm trong lớp Anthozoa và được chia thành hai phân lớp, tùy theo số xúc tu (tua cảm) hoặc những đường đối xứng, và một loạt các bộ tương ứng với kiểu xương ngoài, loại tế bào châm và phân tích di truyền ti thể Phân lớp san hô với

8 xúc tu được gọi là san hô tám ngăn (Octocorallia) hay san hô mềm (Alcyonaria)

và bao gồm các bộ san hô mềm (Alcyonacea) phân bố phổ biến ở v ng biển Thái Bình Dương - Ấn Độ Dương, san hô sừng (Gorgonacea) phân bố chủ yếu ở v ng biển Caribê và san hô lông chim (Pennatulacea) (Hình 1.1) [11] Những loài có nhiều số xúc tu lớn hơn 8 và là bội của 6 được gọi là san hô sáu ngăn (Hexacorallia) hay san hô tổ ong (Zoantharia) Nhóm này bao gồm các loài san hô đá (san hô tạo rạn) (Scleractinia), san hô tổ ong (Zoanthidea) và hải quỳ

Các loài san hô mềm có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rạn san hô, chúng tạo ra nguồn vật chất hữu cơ, tham gia tạo rạn Cuộc sống cộng sinh của san

hô mềm với các loài tảo biển đã tạo nên đặc điểm sinh học vô c ng thú vị của san

hô mềm Nhiều loài có chất hoạt tính sinh học có giá trị làm thuốc chữa bệnh Nhiều loài có màu sắc đ p thường được d ng để chế tác đồ m nghệ Rất nhiều các hợp chất thứ cấp như các ditecpen dạng cembranoit từ san hô mềm có thể được tạo ra từ những mối tương tác với môi trường sinh thái như vậy [4, 55]

Hình 1.1 Sơ đồ phả hệ của chi Sinularia và Sarcophyton

Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tiến hành một nghiên cứu về san hô mềm ở v ng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ Họ tiến hành khảo sát, thu thập mẫu san hô mềm trên các rạn san hô ở v ng biển Hạ Long, quần đảo Long Châu

Họ Alcyoniidae

Lớp san hô (Anthozoa)

Phân lớp san hô 8 ngăn (Alcyonaria)

Phân lớp san hô 6 ngăn (Zoantharia)

(Quảng Ninh), đảo Cồn Cỏ (Quảng Trị), bán đảo Sơn Trà (Đà N ng) và v ng bờ biển Hải Vân (Thừa Thiên Huế) trong nhiều năm qua Kết quả phân tích những mẫu vật thu thập được tại 4 khu vực này, bước đầu đã phát hiện có 46 loài san hô mềm, thuộc 10 họ, 24 chi Trong đó, nhiều nhất là họ san hô Alcyoniidae (có 13 loài, chiếm 28,2 ); tiếp đến là hai họ san hô Paramuriceidae và Ellellidae, m i họ có 9 loài (19,5 ); ba họ Melithaeidae, Goroniidae, Plexauridae m i họ có 3 loài Các loài san hô mềm này phân bố khá rộng rãi Tại bốn khu vực điều tra (kể trên), nơi được phát hiện nhiều nhất là v ng quần đảo Long Châu (có 32 loài), tiếp đến là

v ng ven biển Hải Vân và bán đảo Sơn Trà (25 loài), vịnh Hạ Long (23 loài), ít nhất

là v ng Cồn Cỏ (chỉ có 10 loài) Tuy nhiên, x t về mật độ thì Cồn Cỏ là nơi có độ

phủ san hô mềm cao nhất, hai chi Lobophytum và Sinularia phát triển mạnh, tạo

thành từng đám lớn, có nơi phủ dày đặc hàng chục m t vuông [1]

Theo báo cáo kết quả đánh giá độ đa dạng sinh học của Khu bảo tồn biển vịnh Nha trang do Viện Hải dương học thực hiện năm 2005 cho thấy mức độ giàu

có, phong phú và duy trì ổn định của san hô ở khu vực này Điển hình, ở khu Đông Hòn Tre có khoảng 150 loài, ở Tây Nam Hòn Mun có khoảng 120 loài, trong đó có

chi Lobophytum, Sarcophyton [3]

1.1.2 Giới thiệu về san hô mềm Sinularia

Trong san hô mềm Alcyonacean, chi Sinularia là một trong những san hô

mềm được phân bố rộng rãi nhất Nó tạo thành một phần chi phối của sinh khối

trong môi trường rạn san hô nhiệt đới San hô mềm thuộc chi Sinularia phát triển rất

mạnh mẽ, chúng phân bố rộng rãi từ Đông Phi đến Tây Thái Bình Dương, sống ở các rạn san hô hay trên đá ở v ng nước nông, nhưng hiếm khi hình thành những quần thể lớn, với khoảng 100 loài đã được phát hiện, trong đó có khoảng 40 loài đã

được khảo sát hoá học [6] Sinularia đã cho thấy nó là một nguồn cung cấp phong

phú các hợp chất thứ cấp, bao gồm: sesquitecpen, ditecpen, polyhydroxylat steroit

và các hợp chất polyamin Các hợp chất thứ cấp gần đây đã chứng tỏ các hoạt tính sinh học của chúng như: kháng sinh, chống viêm, chuyển hoá glucozơ trong tế bào

mỡ chuột, ức chế sự phát sinh histamin và các hoạt tính gây độc tế bào

Bảng 1.1 Các loài san hô mềm thuộc chi Sinularia

4 S babeldaobensis 22 S gaveshaniae 40 S minima

1.1.3 Giới thiệu về san hô mềm Sarcophyton

C ng với Sinularia và Lobophytum, Sarcophyton là một chi san hô mềm sinh

sống rất phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Hiện nay ở nước

ta gần như chưa có công trình khoa học nào được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi này

Hiện nay đã có khoảng 25 loài thuộc chi này được nghiên cứu về mặt hoá

học và gần 100 cembranoit ditecpen đã được phát hiện từ chi Sarcophyton kể từ

những năm 1970 [17] Các lớp chất chính của chi này là steroit và ditecpenoit (đặc biệt là các cembranoit ditecpen) Các cembranoit thường được phát hiện từ các loài

thuộc chi Sarcophyton đó là các sarcophytol Các sarcophytol A-T được phát hiện

từ các loài san hô mềm ở Nhật Bản

Chi Sarcophyton thường chứa các ditecpen khoảng 10 trọng lượng khô của

cơ thể Các hợp chất thứ cấp đó đóng vai trò quan trọng cho sự sinh tồn của các loài

san hô này, chúng hoạt động như hệ thống phòng vệ, cạnh tranh săn mồi, tái sinh và

có khả năng mang chức năng dẫn dụ các loài khác Vì hình thái, cấu tạo cơ thể không giúp các loài san hô mềm có thể tự vệ trước mối đe doạ của những kẻ săn mồi nên các ditecpen sẽ đóng vai trò chất độc phòng vệ [4]

1.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của San hô mềm trên thế giới

Cùng với bọt biển, san hô mềm chính là loài sản sinh nhiều hợp chất mới có giá trị nhất, chúng thường chứa các phân tử mang nhiều hoạt tính sinh học Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng khoảng 50% dịch chiết các loài san hô mềm thể hiện hoạt tính gây độc cho cá Cuộc sống cộng sinh của san hô mềm với các loài tảo biển đã tạo nên đặc điểm sinh học vô cùng thú vị của san hô mềm Rất nhiều các hợp chất thứ cấp như các ditecpen dạng cembranoit từ san hô mềm có thể được tạo nên từ những mối tương tác với môi trường sinh thái như vậy

Trên thế giới, rất nhiều công trình nghiên cứu về san hô mềm đã được công

bố Hàng nghìn hợp chất l thú đã được phát hiện và phân lập từ san hô mềm, chúng thường hiện diện ở các lớp chất steroit, tecpenoit, axít amin, alcaloit, các hợp chất phenol, hợp chất thơm, các axít b o, saponin và vô số các dạng khác từ những

loài thuộc các chi Cespitularia, Clavularia, Gersemia, Lobophytum, Nephthea,

Sarcophyton, và Sinularia Rất nhiều trong số này thể hiện các đặc điểm dược học

độc đáo, duy nhất Bên cạnh đó, những phát hiện này cũng góp phần giải quyết các vấn đề liên quan đến chu i thức ăn và mối liên hệ với các sinh vật cộng sinh

Tuy nhiên, trong khuôn khổ tổng quan luận án chỉ tập trung trình bày những nghiên cứu về 2 lớp chất ditecpen (đặc biệt là cembranoit ditecpen) và steroit là 2

lớp chất tiêu biểu từ loài san hô mềm Sinularia và Sarcophyton

1.2.1 Các nghiên cứu về chi Sinularia

* Các hợp chất ditecpenoit:

San hô mềm nói chung và Sinularia nói riêng là nguồn cung cấp phong phú

các hợp chất ditecpenoit có cấu trúc và hoạt tính sinh học độc đáo Trong đó đáng chú ý nhất là các hợp chất dạng cembranoit, là hợp chất thứ cấp xuất hiện nhiều

nhất được phân lập từ các loài Sinularia Sự đóng vòng giữa C-1 và C-14 của một

tiền chất bắt nguồn geranylgeraniol tạo nên một ditecpen chứa vòng 14 cacbon, trong đó vị trí C-1 được thế bởi gốc isopropyl và các nhóm metyl đối xứng xuất hiện ở các vị trí số 4, 8, và 12 Hợp chất này được gọi là cembren hay thumbergan (Hình 1.2)

Hình 1.2 Sự đóng vòng tạo thành hợp chất cembren

Năm 1975, một hợp chất ditecpen dạng khung cembren, sinulariolide (1), đã

được phân lập từ loài S flexibilis thu thập ở Thái Bình Dương [71] Cấu trúc của

cembranolide đã được xác nhận bởi các nghiên cứu nhi u xạ tia X và các chuyển

đổi hóa học Nghiên cứu sâu hơn đã chỉ ra rằng sinulariolide (1) là một hợp chất

quan trọng trong việc kiểm soát sự phát triển của một số loại tảo biển trong các thí nghiệm Các phân tử có tác dụng diệt tảo, thể hiện đặc tính chống gỉ Đến năm 1977,

hai cembranolide gây độc tế bào mới, sinularin (9) và dihydrosinularin (10) cùng

với hợp chất sinulariolide (1) đã biết được phân lập lần đầu tiên từ san hô mềm S

flexibilis [75] Sáu hợp chất tinh khiết, flexibilide (11), dihydroflexibilide (11a),

sinulariolide, dehydrosinulariolide, cembrene-A và flexibiline được công bố từ các

loài S flexibilis Úc vào năm 1978 [41] Flexibilide đã được báo cáo có hoạt tính kháng viêm và chống viêm khớp ở chuột Một loài san hô mềm Sinularia ở

Okinawa đã được công bố phát hiện ba cembranoit (24-26) năm 1988 [47], chúng

thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào B16 (ung thư da ở chuột) với hàm lượng tương ứng là 8,4; 2,1 và 3,6 ppm

Cembrene vòng 14 cacbon Đóng vòng

(1) (2) (3): R=OH, Z=β-OH, α-H (4): R=H, Z=O

C H2

O R

O

O

O O

C H2

O R'

H R

O

H

O R' R

O

O H

H

O H

O OAc

COOMe

O O

O H

C

C H3Me

O H

H O

O H O O H

H

O

O O H

Phân đoạn sắc ký thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đã chỉ ra sự phân lập

được hợp chất sinugibberol (36) từ Sinularia gibberosa vào năm 1995 [31], nó cho

thấy khả năng gây độc đáng kể đối với sự tăng trưởng của các dòng tế bào HT-29 và P-388, với các giá trị ED50 tương ứng là 0,50 và 11,7 µg/mL Một cembranofuran

(67) đã được phát hiện năm 1993 [62] từ S dissecta ở bờ biển Mandapam, Ấn Độ thể hiện hoạt tính ức chế enzym acetyl cholinesterase in vitro Cembranofuran (67)

thể hiện hoạt tính Ache E đối với não chuột (trạng thái căng thẳng Wister) Ba

ditecpen dạng cembranoit có chứa nitơ sinularamine I (70), sinularamine II (71) và sinularamine III (72), m i chất sở hữu một nhóm dimetylamino được phân lập từ

các loài san hô mềm ở Okinawa thuộc chi Sinularia [34], cấu trúc phân tử của

chúng đã được xác định bằng việc phân tích phổ và các chuyển hoá hoá học Các

dạng cấu trúc biến đổi của các sinularamine I-III (73-75) được phân lập từ san hô

mềm ở Okinawa của loài Sinularia [42]

O

O O H

H

O

O O H

O H

OAc

O H OAc

O

O O

O H O

O

O

O C O O

H

O

O H

C H2

O AcO

O

O O

C H2

O O

O H

O H

C H2

O O O H

C H2OAc

C H2MeO

O H O

C H2

O H O

O H

O H O

O H O

O H

C H2MeO 2CH2C

O O H H

O H H

H

O H OO

O H

O H

C H2

O H H

H O O

O

O O O H

H O O

H

O O

O O

O O

O H OEt

CMe=CH 2COOMe

O O

O OAc

O O

CMe=CH 2COOMe

O O OAc

O O

CMe=CH 2COOMe

O O OAc

O

O

CMe=CH 2COOMe

O COOMe

O H

O

CMe=CH 2COOMe

O OAc

O

O H

O

CMe=CH 2COOMe

O COOMe O

OMe

O O

R' R H

H NMe 2O

NMe 2OAc

O

O

R' NMe 2H

O O NMe 2H

O

AcO

O O

H OO

CMe=CH 2

O H O

O O H

R2 R1 O O

O

O O

O H

O O CMe=CH 2O

O O

O H H

O H

O

C H2H

5 '

O CMe=CH

2

O O

O

H

O H

O H

O

O H H

H H

O O O

O H

O

C H2H

OMe

O O O

O H

O

C H2H

O H

O H

O CMe=CH

2

O O

O H

O H

O H O

C H 2

OAc

H

O H

O H O

O H O

MeO 2C

H

CO2CH2Me OMe

Hợp chất yanarolide (109), một chất mới, có bộ khung cacbon dạng bốn

vòng đã được phát hiện trong một loài san hô mềm thuộc chi Sinularia ở Okinawa [33] Mẫu san hô mềm S dissecta từ Ấn Độ đã cho một hợp chất norditecpen bốn

vòng, dissectolide-A (108), vào năm 1983 [14]

Một loài san hô mềm Sinularia khác ở Okinawa chứa hợp chất

sinulariadiolide (111), hợp chất có hai vòng lacton, trong đó một vòng 5 cạnh và

một vòng 9 cạnh [32] Một mẫu S nanolobata của Nhật Bản đã được phát hiện có

chứa các ditecpen dạng amphilectane, sinulobatin A-D (99-102) [78] Đây là báo

cáo đầu tiên về các ditecpenoit dạng amphilectane từ san hô mềm Các sinulobatin

A-C (99-101) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với L1210, với giá trị IC50 tương ứng là 3,0; 4,8 và 3,2 mg/mL, và kháng lại tế bào KB với giá trị IC50 tương ứng là

5,1; 7,7 và 4,5 mg/mL Các hợp chất havellockate (52), một ditecpenoit dạng seco

và spiro lacton, được phân lập từ S ganosa năm 1998 [10], mẫu san hô mềm được

thu thập từ đảo Havellock thuộc nhóm các quần đảo Andaman và Nicobar ở Ấn Độ Dương

O H

O H O

H3CH2CO2C

H

CO2CH2Me OCH 2Me H

O

O O

H H

O H O

H

O

H H

O

O O

O O

O H O MeO 2C

O

O H H H

(115) (116)

(117)

Năm 1998, từ một mẫu san hô mềm S dissecta ở miền Nam Ấn Độ đã phân

lập được một ditecpen, rameswarolide (107), có một bộ khung ba vòng 5-7-6 [61]

Một norditecpenoit mới, ineleganolide (112) được phân lập từ S inelegans [26], cho

thấy khả năng gây độc tế bào đối với dòng tế bào P-388 với ED50 ở mức 3,82

mg/mL Một loài Sinularia được thu thập ở Ấn Độ đã phân lập được hợp chất

norditecpen mới, horiolide (93), được đặc trưng bởi một bộ khung cấu trúc carbon

mới có một vòng cyclohexan sáu cacbon gắn nhóm isopropylen, một nhóm cacbonyl và một vòng bảy cacbon gắn liền với vòng lacton năm cacbon

Sinuflexolide (53), dihydrosinuflexolide (54) và sinuflexibilin (55) được chiết tách

từ một mẫu san hô mềm S flexibilis ở Đài Loan [25] Hợp chất (53) và (55) thể hiện

hoạt tính gây độc tế bào mạnh đối với sự phát triển của các dòng tế bào A549,

HT-29, KB và P-388, trong khi (54) là chỉ thể hiện hoạt tính với dòng tế bào P-388

Ngoài một số hợp chất chuyển hóa đã được biết đến, các hợp chất ditecpen dạng

nor-cembrane mới như: leptocladolide A (58), B (59) và C (60) đã được phân lập từ

loài san hô mềm S leptoclados được thu thập ở Đài Loan, trong khi (58) và các hợp chất có liên quan như: 1-epileptocladolide-A (61) và (7E)-leptocladolide-A (62) được phân lập từ các dịch chiết ethanol của S parva [7] Cả hai hợp chất (58) và (62)

đều thể hiện độc tính gây độc tế bào vừa phải đối với dòng tế bào ung thư KB và

Hepa 59T/VGH, trong đó hợp chất (6) có hoạt tính k m hơn Hai ditecpenoit nanolobatin A (113), B (114) và norditecpenoit nanolobatin-C (115) được phân lập

từ san hô mềm Đài Loan S nanolobata [6] Nanolobatin A (113) và B (114) thể

hiện hoạt tính gây độc tế bào ở mức độ trung bình đối với các dòng tế bào KB và Hepa 59T/VGH (giá trị ED50 tương ứng là 7,3 và 7,6 µg/L chống lại sự phát triển của dòng tế bào KB; 4,5 và 8,3 µg/L chống lại sự phát triển của dòng tế bào Hepa

O H

H OAc

H O

O O

R = H , M e

59T/VGH) Norditecpenoit nanolobatin-C (115) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào

tương đối yếu đối với Hela, NCI-H 661 và các tế bào KB (giá trị ED50 tương là 15,9; 19,0 và 19,5 µg/mL) và không có tác động tới các dòng tế bào Hepa 59T/VGH và

Med Các hợp chất scabrolide A-D (86-89) được phân lập từ một loài san hô mềm S

scabra thu thập ở biển Đài Loan [64]; các scabrolide E-G (90-92) đã được chiết

tách từ cùng một loài san hô mềm trên [5] Norditecpen (88) thể hiện hoạt tính gây

độc tế bào nh tới các dòng tế bào Hepa 59T/VGH và KB; hợp chất scabrolide-E ba

vòng (90) cho thấy khả năng gây độc mạnh (ED50 tương ứng là 0,5 và 0,7 µg/mL)

Hợp chất ineleganene (95) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với các dòng tế bào

A549 và P-388, với các giá trị GI50 tương ứng là 3,63 và 0,20 µg/L [20]

Những năm gần đây các nhà khoa học trên thế giới liên tiếp công bố nhiều

công trình với nhiều chất mới có hoạt tính sinh học từ san hô mềm Sinularia, điều này thể hiện sự quan tâm của các nhà khoa học đến chi Sinularia nói riêng và san

hô mềm nói chung

Năm 2011, tám cembranoit mới, carassarine A-H (121-128) đã được phân

lập từ loài san hô mềm Formosa S crassa [21] Các hợp chất 121-123 đại diện cho

các cembranoit rất hiếm với vòng tetrahydrofuran cầu nối 1,12-oxa, trong khi 124

và 125 được phát hiện lần đầu tiên là các cembranoit tetrahydrofuran cầu nối oxa Cấu hình tuyệt đối của 126 được xác định bằng cách sử dụng phương pháp Mosher Các hợp chất 126 và 128 được tìm thấy có khả năng ức chế đáng kể sự

1,11-biểu hiện của hai protein tiền kháng viêm iNOS và COX-2 ở hàm lượng 10 µM,

trong khi các hợp chất 124-128 cho thấy không có khả năng gây độc tế bào đối với

dòng tế bào ung thư gan người lựa chọn Hoạt tính kháng viêm của các ditecpenoit

121-128 chống lại sự tích tụ của các protein tiền viêm iNOS và COX-2 trong các tế

bào đại thực bào RAW264.7 được kích thích với LPS được đánh giá bằng cách sử

dụng phân tích biểu đồ mi n dịch Ở nồng độ 10 mM (Hình 1.6), hợp chất 128 đã

cho thấy làm giảm đáng kể mức độ protein iNOS (35,8 ±10,7%), so với các tế bào

kiểm soát kích thích chỉ với LPS Ở nồng độ tương tự, hợp chất 126 có thể làm

giảm biểu hiện COX-2 (65,6 ±6,2%) bằng cách xử lý LPS Hoạt tính gây độc tế bào

của các ditecpenoit 124-128 chống lại các dòng tế bào ung thư HepG2, HepG3,

CF-7, MDA-MB-231, và A-549 cũng đã được đánh giá Kết quả cho thấy các hợp chất

thử nghiệm đã được tìm thấy là không hoạt tính (IC50 > 20 mM) đối với các dòng tế bào ung thư trên sau 72 giờ tiếp xúc

độ tương đối của COX-2

Hình 1.3 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S crassa

(Số liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± sai số chuẩn (n=6) Cường độ tương

đối của nhóm đối chứng đơn LPS được quy 100%)

*

Khác biệt lớn so với nhóm đối chứng (P<0,05)

Cũng năm 2011, từ việc khảo sát hoá học loài san hô mềm Đài Loan S

triangular đã phân lập được 5 ditecpenoit dạng cembran khung 129-133 [66], trong

đó có hai hợp chất mới, triangulene A (129) và B (130) Cấu trúc của 2 hợp chất

mới được xác định trên cơ sở phân tích phổ kết hợp, đặc biệt là phổ khối lượng và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2 chiều (2D-NMR: 1H-1H COSY, HMQC, HMBC và

NOESY) Các chất 131 và 133 cho thấy hoạt tính gây độc tế bào khối u ở mức độ trung bình đến các dòng tế bào ở người CCRF-CEM và DLD-1 Hơn nữa, 131-133

thể hiện hoạt tính kháng viêm in vitro rõ rệt trong các đại thực bào RAW264.7 được

kích thích bằng lipopolysaccharide thông quan ức chế sự biểu hiện của protein

O

O H

iNOS Hợp chất 132 và 133 cũng có tác dụng giảm sự biểu hiện của protein COX-2

trong các đại thực bào

133

Nghiên cứu về khả năng gây độc của các ditecpenoit 129-133 với dòng tế bào ung thư người CCRF-CEM và DLD-1 cho thấy 131 và 133 vừa ức chế sự tăng

trưởng của các dòng tế bào thử nghiệm (các giá trị ED50 là 26,0 và 37,1 µM của 131

và 29,8 và 32,2µM của 133 cho CCRF-CEM và DLD-1, tương ứng) Tác dụng

kháng viêm in vitro của 129-133 cũng đã được thử nghiệm Sự ức chế việc điều

chỉnh tăng các protein gây viêm iNOS và COX-2 khi kích thích các tế bào đại thực bào RAW264.7 bởi LPS được đo bằng phân tích mi n dịch thấm Ở nồng độ 10µm,

các hợp chất 131-133 làm giảm mức độ các protein iNOS 1,2±0,3%, 5,1±1,6%, và

0,9±0,7 , tương ứng, so với các tế bào đối chứng chỉ sử dụng LPS (quy là 100%)

Ở nồng độ tương tự, 132 và 133 giảm rõ rệt nồng độ ức chế COX-2 tới 24,9

±7,4 và 5,9± 1,0 , tương ứng, khi so sánh với các đối chứng (Hình 1.7)

Hình 1.4 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ S triangular

(Số liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± sai số chuẩn (n=6) Cường độ

tương đối của nhóm đối chứng đơn LPS được quy 100%)

*

Khác biệt lớn so với nhóm đối chứng (P<0,05)

Năm 2013, các nhà khoa học Đài Loan [70] đã tiến hành nghiên cứu với mẫu

san hô mềm Sinularia leptoclados Dịch chiết EtOAc của mẫu san hô đông khô

được phân tách bởi cột sắc k silica gel sau đó các phân đoạn rửa giải được phân

1 2 3

tách tiếp bằng HPLC pha thường thu được các hợp chất 134-136 Hợp chất mới có tên là leptoclalin A (134) Hai hợp chất đã biết được xác định là 5 episinuleptolide (135) và sinuleptolide (136) Hợp chất 134 hiếm khi được tìm thấy trong dạng khung spatane đã công bố từ san hô mềm Ngoài ra, hợp chất 134 thể hiện hoạt tính

gây độc tế bào yếu đối với các dòng tế bào khối u người T-47 D và K-562

Năm 2009, hai ditecpen dạng cembrane, sinulaparvalide A và B (137 và 138),

có chứa một vòng lacton 7 cacbon, cùng với bốn cembranoit liên quan đã biết, được

phân lập từ loài san hô mềm Sinularia parva thu thập ở đảo Hải Nam, Trung Quốc

[53] Cấu trúc của hợp chất 137 và 138 đã được xác lập bởi các phương pháp phổ

hiện đại, chủ yếu trên cơ sở k thuật phổ 2D-NMR, và được xác nhận bởi phổ nhi u

xạ tia X đơn tinh thể Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các hợp chất này đã được

thử nghiệm trên các dòng tế bào ung thư ruột kết (HCT-116), bệnh bạch cầu promyelocytic (HL-60), và ung thư phổi ở người (A-549)

* Các hợp chất sesquitecpen:

San hô mềm Sinularia mayi, thu thập ở các vùng ven biển khác nhau, đã

được nghiên cứu thành phần hóa học một số lần Một sesquiterpene, sinularene

(139), được phân lập từ S mayi lần đầu tiên [48] Hai sesquiterpene diol

aromandendrane mới (140-141) được phân lập cùng với 10 hợp chất hydrocarbon sesquiterpene đã biết từ cùng một loài Một axit furanosesquiterpene (142) được

phân lập từ loài S Leptoclados Úc thu thập từ Guam ở Thái Bình Dương

142

O O

O H

O

O

O H

1 2 3 4

5 6

O

O

O

O H

1 2 3 4

5 6

H

H

O H

O H

O

HO2C

Sesquiterpene cyclopropan, Δ9(15) africanene (144), đã được công bố lần đầu

tiên từ loài san hô mềm S polydactyla và sau đó cũng được phân lập từ S erecta

Như là một phần của công trình nghiên cứu dược ph m, africanene (144) đã được

thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào in vitro trên các tế bào ung thư cổ trướng

Ehrlich (EAC) và các tế bào khối u cổ trướng Dalton’s lymphoma (DLAT) tại nồng

độ 10µg/mL, với kết quả gây chết các tế bào EAC và DLAT tương ứng là 100% và

92% Trong thí nghiệm gây độc tế bào in vitro, việc xác định sự ức chế các khối u

cổ trướng Ehrlich đã được tiến hành với chuột, africanene (144) được dùng ở chuột

theo đường tiêm trong màng bụng và đã quan sát thấy rằng tuổi thọ của chuột tăng 22,68 % và 53,32 % tương ứng ở nồng độ 10 và 20 mg/kg trọng lượng cơ thể Thêm

ba dẫn xuất của africanene, 10(S)-hydroxy-9(15) africanene (146), epoxyafricanane (148), 9(S), và africanene 15-dihydroxy (147) được phân lập như

9(S),15-các thành phần nhỏ của S dissecta từ miền Nam Ấn Độ Thêm

seco-africanane-4-axetoxy-3,15-dinor-2,3-seco-african-2-one (145) cũng được phân lập từ một mẫu S

dissecta Ấn Độ San hô mềm S dissecta cũng cho một sesquiterpene (143), và công

thức hoá học tuyệt đối của 143 đã được xác định từ việc phân tích dữ liệu phổ CD

sau khi được xử lý với este của MTPA Hai norsesquitecpenoit,

nanonorcaryphyllene A (149) và B (150) được phân lập từ san hô mềm S

nanolobata Đài Loan [6] Hợp chất 150 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào in vitro

đối với DLD-1 và Hepa 59T/VGH (với giá trị ED50 tương ứng là 16,9 và 18,5µg/mL)

O H

Alcyonaceans được biết đến là một nguồn phong phú của các hợp chất

polyhydroxylat sterol Hai sterol mới đã bị oxy hóa C-18 (155 và 156) đã được tìm

thấy Nhiều sterol phân lập từ S mayi được thu thập từ Thái Bình Dương Cấu trúc

của các hợp chất được làm sáng tỏ dựa trên dữ liệu phổ Cấu trúc và hóa học lập thể

tuyệt đối của bốn hợp chất 9,11-secosterol (151-154), được phân lập từ một loài

Sinularia, đã được công bố Hợp chất có hoạt tính sinh học (hạ huyết áp, chống loạn

nhịp), remeisterol (156), đã được phân lập từ S leptoclados thu thập từ Biển Đông

Hai polyhydroxylat sterol, numersterol-A (158) và numersterol-B (159), được phân

lập từ S numerosa thu thập ở Biển Đông Numersterol-A (158) thể hiện hoạt tính

gây độc tế bào chọn lọc đối với tế bào KB và HT-29, với các giá trị ED50 tương ứng

là 1,9 và 1,5 µg/mL Một glycosit steroit (163a) được công bố tìm thấy từ san hô

mềm S crispa ở Sri Lanka thể hiện hoạt tính trên tinh trùng chuột ở mức nồng độ 0,5µg/mL Hai hợp chất mới 5α,8α-epidioxysterol: 5α,8α-epidioxy-23,24-

didemethylgorgost-6-ene-3β-ol (161) và 3β-axetat (162) được phân lập từ S maxima [9] thu thập từ các đảo Andaman và

5α,8α-epidioxy-23-demethylgorgost-6-ene-Nicobar Sterol peroxit

(22R,23R,24R)-5α,8α-epidioxy-22,23-methylene-24-methylcholest-6-ene-3β-ol (163), phân lập từ một loài Sinularia của Đài Loan, thể

hiện hoạt tính gây độc tế bào rõ rệt đối với sự phát triển của các tế bào P-388, KB, A549 và HT-29 với ED50s tương ứng là 0,4; 2,1; 2,7 và 1,4 µg/mL Hợp chất

gibberoketosterol (160) có hoạt tính gây độc tế bào ở mức độ trung bình được phân

lập từ san hô mềm S gibberosa thu thập ở Đài Loan

O

H

O AcOH 2CH2C

H H

R1R

O

O

O O

O

palmitoyl-myristoyl-hô mềm còn có nhiều hợp chất có cấu trúc độc đáo khác

1.2.2 Các nghiên cứu về chi Sarcophyton

* Các hợp chất ditecpen:

Các loài Sarcophyton có lượng ditecpen chiếm đến 10% trọng lượng khô của

chúng, và khối lượng lớn các hợp chất thứ cấp đóng một vai trò quan trọng trong sự tồn tại của san hô tám ngăn với chức năng phòng thủ, cạnh tranh và sinh sản Các loài san hô mềm thiếu khả năng phòng thủ vật lý vì thế chúng được bảo vệ khỏi các loài ăn thịt bởi sự hiện diện của các diterpen độc trong mô của chúng Gần 25 loài của chi này ở vùng biển khác nhau đã được nghiên hóa học cho đến nay, và hơn 80

ditecpen dạng khung cembranoit đã được phân lập từ các chi Sarcophyton kể từ

những năm 1970

Đầu tiên phải kể đến các hợp chất sarcophytol, có đến 20 sarcophytol được

phân lập từ các chi Sarcophyton với tên của sarcophytol từ A đến T (trừ sarcophytol

L, bao gồm cả hai sarcophytol T)

O

H

H H O

H H H

Khảo sát hóa học san hô mềm Sarcophyton glaucum thu thập tại đảo Ishigaki,

tỉnh Okinawa (Nhật Bản), kết quả phân lập được bảy cembranoit ditecpen, cụ thể là

sarcophytol A (164), sarcophytol A acetate (165), sarcophytol B (166), sarcophytonin A (167), và một hàm lượng nhỏ sarcophytol C (168), D (169), và E (170) Những hợp chất được tìm thấy này d bị tự oxy hóa khi làm sạch Việc xác

định cấu trúc của các hợp chất này chủ yếu dựa trên các cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) proton và cacbon Kết quả phân tích phổ X-ray tinh thể cho hai hợp chất kết

tinh, sarcophytol B (166) và D (169), đã được báo cáo Dịch chiết lipid tổng của S

glaucum có khoảng 40% sarcophytol A (164), 5% m i sarcophytol A acetate (165)

và sarcophytonin A (167), khoảng 1% sarcophytol B (166), và một lượng nhỏ của sarcophytol C (168), D (169), và E (170)

171

172 Tám cembranoit mới, sarcophytol G (172), sarcophytol H (173) và acetate (174), sarcophytol I (175), sarcophytol J (176), sarcophytol M (178), sarcophytol N (180) và sarcophytol O (181), ngoài hai cembranoit đã biết, ()-nephthenol và

sinulariol D, đã được phân lập từ san hô mềm S glaucum Các cấu trúc của chúng

được xác định bởi dữ liệu phổ và chuyển đổi hóa học; sarcophytol M (178) đã được tìm thấy là đồng phân đối quang của hợp chất cembrenol đã biết, serratol (179) Sáu cembranoit mới, sarcophytol F (171), K (177), P (182), Q (183), R (184), và S (185) cùng với sarcophytol B (166), C (168), D (169), E (170), G (172), H (173), I (175),

J (176), M (178), N (180) và O (181) đã được tìm thấy từ một loài san hô mềm ở Nhật Bản Sarcophytol P (182) cho thấy là dẫn xuất 20-hydroxy của sarcophytol A (164); sarcophytol R (184) và S (185) có tương quan với sarcophytol A (164) bằng

cách chuyển đổi các dẫn xuất epoxy 7R,8R và 7S,8S của nó

O H

Sarcophytol Q (183) cho thấy là 1,4,14-trihydroxycembranoit, và sarcophytol

K (177) là 13,14-dihydroxy-cembranoit mang nhóm 1E,3Z-diene Sarcophytol F là đồng phân 1E của sarcophytol A (164) Một cembranoit mới sarcophytol T (186)

cùng với sarcophytol A (164), sarcophytol N (180) và sarcophytol F (171) đã cũng

đã được tìm thấy từ các loài Sarcophyton Sarcophytol T (186) cũng như các đồng

phân của nó, sarcophytol N (180) và sarcophytol F (171), đã được chuyển đổi bởi

sự tự oxi hóa thành dẫn xuất tetradecan hai vòng, khi chúng được giữ trong dung dịch CHCl3 ở nhiệt độ phòng [44] Điều thú vị là, Konig và Wright đã báo cáo một

sarcophytol T thứ hai (187) phân lập từ mẫu san hô mềm ở Úc là S ehrenbergi von

Marenzeller năm 1998 [45]; cấu trúc của nó được xác định bởi dữ liệu phổ và các tương tác hóa học

Ngoài các hợp chất Sarcophytol, còn có các chất dạng khung cembrane khác,

khảo sát thành phần hóa học của Sarcophyton birkilandi thu thập ngoài khơi đảo

Peloris, Australia, đã phân lập được năm cembranoit ditecpen [18] Những ditecpen

đó là cembrene C (188), 11,12-epoxycembrene C (189), isosarcophytoxide (190), đồng phân đối quang của nó (2S,11R,12R)-

(2R,11R,12R)-isosarcophytoxide (191), và (-) - sarcophytoxide (192) Cấu trúc và lập thể tuyệt đối của (191) được xác định bằng phân tích phổ X-ray Sarcophytoxide (192) cho thấy

hoạt tính gây độc cá với loài Gambusia affinis Hai cembranoit ditecpen mới, (

)-sarcophine (193) và ()-sarcophytoxide (192), cùng với ba cembranoit đã biết (194,

OR RO

O H

195 và 196) đã được báo cáo phân lập từ một loài Sarcophyton crassocaule ở Úc [17] Các hợp chất 192 và 193, được phân tán từ S crassocaule vào nước biển,

được coi là các chất phòng vệ hóa học [23] Sarcophinone (197) được phân lập từ

các loài Sarcophyton decaryi Trung Quốc, và cấu trúc của nó được xác định bằng

dữ liệu phổ NMR một chiều (1D) và xác nhận bởi phân tích X-ray Các loài cùng thu thập từ Thái Bình Dương đã được báo cáo mang lại năm cembranoit ditecpen,

cụ thể là decaryiol (198), thunbergol (199), trochliophorol (200), nephthenol (201),

và 3, 4 epoxynephthenol (202), trong đó decaryiol (198) là một hợp chất mới [19] Sarcophyroxide (192) và cembrene C (188), hai cembranoit ditecpen cũng được

phân lập từ một loài Sarcophyton ehrenbergi ở Úc [16]

Một số nhà nghiên cứu đã khảo sát thành phần hóa học của S glaucum thu

thập ở các vùng biển khác nhau (+)-sarcophine (203) là một epoxycembranoit mới,

lần đầu tiên được phân lập các loài này [39] Nó thể hiện tác dụng kháng acetylcholine mạnh tách từ hồi tràng lợn guinea và là một chất ức chế cạnh tranh

của enzym cholinesterase in vitro [59] Sarcoglaucol (204), một cembranoit mới, đã

được báo cáo từ cùng một loài san hô mềm trên [8] Cấu trúc của nó và hóa học lập thể tương đối được xác định bằng phân tích phổ X-ray

Các loài tương tự thu thập từ các bờ biển Thái Bình Dương cho bốn

cembranoit, Sarcophytol A (164), acetate sarcophytol A (165), sarcophytol B (166),

và sarcophytonin A (167) [43] Từ một loài Sarcophyton Nhật Bản khác đã phân lập

được ba dẫn xuất cembranoit: 10-oxocembrene (205), cembrene 10-hydroxy (206),

và 10-methoxycembrene (207) [72] Nghiên cứu hóa học một loài chưa xác định

của chi Sarcophyton (thu thập tại Nara Inlet, Hook Island, Queensland) đã phân lập được hai cembranoit ditecpen Những ditecpen này là methyl (1Z,2S,3E,11Z,13R)-

2,16-epoxy-13-hydroxycembra-1 (176), 3,7,11-tetraen-20-oate (208) và

(1Z,2S,3E,11Z,13R)-2,16-epoxy-13-hydroxy-16 oxocembra-1 (176),

3,7,11-tetraen-20-oate (209), trong đó 209 là hợp chất có tác dụng trên hệ thần kinh trung ương khi

thử nghiệm với dịch chiết thô [40]

193 194 195 196 197

Những năm gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về Sarcophyton

được công bố Năm 2014, Elkhateeb A cùng các cộng sự [27] nghiên cứu thành

phần hóa học của san hô mềm Ai Cập Sarcophyton ehrenbergi đã phân lập được

các hợp chất 210, 211 và 212 cùng với ditecpen đã được công bố trước đây (193),

sarcophine cembranoit Cấu trúc của chúng đã được làm sáng tỏ bởi dữ liệu phổ NMR và HR-MS Hợp chất phân lập được cho thấy có hoạt tính gây độc tế bào HepG2 và dòng tế bào ung thư vú (MCF-7) của người

Lin W Y và các tác giả [56], cũng trong năm 2014, đã phân lập được 3

cembranoit mới, sarcocrassocolide P-R (213-215) và bốn hợp chất đã được biết đến

(216-219) phân lập từ san hô mềm Sarcophyton crassocaule Các hợp chất 215-217

và 219 đã thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, hạn chế sự phát triển các dòng tế bào

ung thư và tất cả các hợp chất thể hiện hoạt tính chống viêm in vitro mạnh đối với

dòng tế bào trong lipopolysaccharide (LPS) -stimulated RAW264.7 đại thực bào bằng cách ức chế sự biểu hiện cảm ứng với enzym protein nitric oxide synthase

(iNOS) Hợp chất 219 cũng cho thấy hoạt tính đáng kể trong việc làm giảm sự tích

tụ của 2 protein cyclooxygenase (COX-2) trong các tế bào đại thực bào tương tự

Năm 2013, nghiên cứu hóa học trên san hô mềm Sarcophyton sp thu thập từ

khu vực Biển Đông, Gong K K và các cộng sự [30] đã thu được ba polyhydroxylat

steroit mới, hợp chất (220-222), cùng với bảy hợp chất đã biết (223-229) Tất cả các

chất phân lập được đều chứa nhân 3β, 5α, 6β-trihydroxylat steroit Các hoạt tính gây

O O

O

O O O

độc tế bào chống lại các dòng tế bào khối u HL-60, HeLa và K562 và hoạt tính kháng H1N1 (virus cúm A (IAV)) của các hợp chất phân lập đã được đánh giá Các

hợp chất 221, 222 và 224-227 thể hiện hoạt tính mạnh chống lại các dòng tế bào

K562 với giá trị IC50 nằm trong khoảng từ 6,4 đến 10,3 µM Các hợp chất 220,

225-227 có khả năng ức chế mạnh sự tăng trưởng của các dòng tế bào khối u HL-60, và

225 cũng cho thấy khả năng gây độc đối với các dòng tế bào HeLa Trong công

trình [30], mối quan hệ sơ bộ giữa cấu trúc và hoạt tính của các hợp chất phân lập

đã được thảo luận Các nhóm OAc tại vị trí C-11 được đề xuất là một yếu tố quan

trọng cho đặc tính gây độc tế bào của chúng trong các steroit có cấu trúc

3β,5α,6β-triol Các hợp chất 223 và 228 cho thấy hoạt tính chống virus cúm A H1N1 (IAV)

đáng kể với giá trị IC50 là 19,6 và 36,7 mg/ml, tương ứng

Năm 2013, tiếp tục nhiên cứu hóa học các dịch chiết acetone của san hô mềm

Sarcophyton ehrenbergi thu thập ngoài khơi bờ biển của San-hsian-tai, Taitong

County, Đài Loan đã phân lập được hai diterpenoid mới, ehrenbergol C và acetyl

ehrenberoxide B (230 và 231) [74] Thử nghiệm in vitro cho thấy rằng các hợp chất

230 và 231 thể hiện hoạt tính kháng virus đối với virus cự bào (cytomegalovirus)

trên người, với giá trị EC50 tương ứng là 20 và 8,0 mg/ml

O O

O OMe O

O H H

1 2 3

5 6

1 0

1 1

1 3 8

4 7

4 5 6 7 8

H

1 3

Cũng trong năm 2013, 4 ditecpenoit khung cembrane mới, sarcophyolide

B-E (232-235), cùng với 11 chất tương tự đã biết được phân lập từ san hô mềm

Sarcophyton elegans [76] Các cấu trúc của các hợp chất mới 232-235 đã được

thành lập trên cơ sở phân tích quang phổ và hóa học chuyển đổi Các cembranoit

mới sarcophyolide B (232) và lobocrasol được tìm thấy thể hiện khả năng ức chế

mạnh chống lại các tế bào khối u buồng trứng của người A2780

* Các hợp chất biscembranoit:

Các biscembranoit mới lạ và khác thường, những tecpen đặc biệt, là các hợp

chất đặc trưng của chi Sarcophyton Biscembrane đầu tiên, methyl sartortuoate, đã được phân lập từ loài san hô mềm của Trung Quốc S tortuosum bởi Su J Y và các

cộng sự [65] Từ năm 1995 đến năm 2011, 28 hợp chất biscembranoit mới được

phân lập từ bốn loài của chi này, bao gồm: S glaucum, S elegans, S tortuosum, và

S latum Biscembranoit có thể được tạo thành thành bởi phản ứng cộng Diels –

Alder giữa 2 cembranoit khác nhau Vì vậy, biscembranoit được gọi là dime cembranoit phù hợp hơn chứ không phải là tetraterpenoid Cấu trúc phức tạp và độc đáo của các dime cembranoit đã thu hút sự quan tâm của các nhà hóa học tổng hợp,

đó là nhóm các hợp chất thiên nhiên lý thú chứa một hay nhiều vòng lớn với sự biến đổi linh hoạt [46]

Khảo sát 2 loài san hô mềm S glaucum và S elegans ở Kenya đều thu được

hợp chất biscembranoit mới mới có tên là nyalolide (258) [29] Cấu trúc hóa học của 258 đã được làm sáng tỏ dựa vào việc phân tích dữ liệu phổ MS, 1D- và 2D-

NMR, cấu hình của các trung tâm bất đối được xác định bằng phân tích nhi u xạ

X-ray Từ một loài san hô mềm S elegans ở Kenya khác, đã phân lập được ba

biscembranoit mới, desacetylnyalolide (259), diepoxynyalolide (282) và dioxanyalolide (261), cùng với nyalolide (258) [12] Có thể nói rằng diepoxynyalolide (282) là tiền chất sinh tổng hợp của các hợp chất 258, 259, và 261

Nyalolide (258) đã cho thấy khả năng gây độc với các dòng tế bào P-338, A-549,

HT-29, và MEL-28 (GI50 ≈ 10 µM) [80] Dioxanyalolide (261) đã được chứng minh

là có hoạt tính kháng khu n đối với Escherichia coli ở nồng độ 1,5 µg/ml

O H

O

O

O

O H

O H

H COOMe

O H

H COOMe

262: R = H 264: R = Ac

O H

H COOMe

O H

H COOMe

O H H O

O H COOMe

O COOMe

268 269