Nghiên cứu phân lập các hợp chất saponin từ cây râu hùm (tacca hantrieri)

NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT SAPONIN TỪ CÂY RÂU HÙM TACCA CHANTRIERI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ... NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU PHÂN



NGUYỄN THỊ TRANG

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT

SAPONIN TỪ CÂY RÂU HÙM

(TACCA CHANTRIERI)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ



NGUYỄN THỊ TRANG

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT

SAPONIN TỪ CÂY RÂU HÙM

(TACCA CHANTRIERI)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS PHẠM HẢI YẾN

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Nghiên cứu cấu trúc, Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Để hoàn thành khóa luận này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô

giáo TS Phạm Hải Yến, đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận Em xin chân thành cảm ơn các anh, chị trong phòng Nghiên

cứu cấu trúc, Viện Hóa sinh biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức và kĩ năng cần thiết trong suốt thời gian

em thực tập

Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa sinh biển đã cho phép

và tạo điều kiện thuận lợi để em thực tập tại Viện

Bằng tấm lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn

thầy giáo PGS TS Nguyễn Văn Bằng và các thầy cô giáo trong khoa Hóa

học-Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ, dạy bảo em trong quá trình học tập tại trường Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm khóa luận

Sau cùng em xin kính chúc quý thầy cô trong khoa Hóa học - Trường ĐHSP Hà Nội 2, đồng kính chúc quý thầy cô và các anh chị trong phòng Nghiên cứu cấu trúc, Viện Hóa sinh biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thật dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2016

Sinh viên

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan: số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài này là trung

thực; mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu này đã được cảm ơn;

các thông tin trích dẫn trong đề tài này đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Trang

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Những nghiên cứu tổng quan về cây Râu hùm 3

1.1.1 Thực vật học 3

1.1.2 Đặc điểm mô tả 3

1.1.3 Phân bố và sinh thái 4

1.1.4 Bộ phận dùng, tính vị, công năng và công dụng 4

1.1.5 Thành phần hóa học 5

1.1.6 Hoạt tính sinh học 19

1.2 Lớp chất saponin, thành phần hóa học có trong cây Râu hùm 20

1.2.1 Giới thiệu chung [2-5] 20

1.2.2 Các nhóm saponin [2-5] 20

1.2.3 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của saponin 26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Mẫu thực vật 28

2.2 Phương pháp phân lập các hợp chất 28

2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 28

2.2.2 Sắc ký cột (CC) 28

2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất 28

2.3.1 Điểm nóng chảy (Mp) 28

2.3.2 Phổ khối lượng (ESI-MS) 28

2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 29

2.4 Dụng cụ và thiết bị 29

2.4.1 Dụng cụ và thiết bị tách chiết 29

2.5 Hoá chất 29

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 30

3.1 Phân lập các hợp chất 30

3.2 Hằng số vật lí và dữ kiện phổ các hợp chất 32

3.2.1 Hợp chất 1 32

3.2.2 Hợp chất 2 32

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 33

4.1 Xác định cấu trúc hợp chất 1 33

4.2 Xác định cấu trúc hợp chất 2 39

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

[]D Độ quay cực

Specific Optical Rotation

13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon 13

Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

1H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy 2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều

Two-Dimensional NMR Spectroscopy

CC Sắc ký cột

Column Chromatography DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer

EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron

Electron Impact Mass Spectroscopy HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity

HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence

Mp Điểm nóng chảy

Melting pointTLC

Me

Sắc ký lớp mỏng Thin Layer Chromatography Nhóm metyl

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cây Râu hùm 4

Hình 1.2: Cấu trúc các hợp chất taccalonolide 7

Hình 1.3: Cấu trúc các hợp chất withanolide 8

Hình 1.4: Cấu trúc các hợp chất cholestan glycoside 11

Hình 1.5: Cấu trúc các hợp chất spirostanol 12

Hình 1.6: Cấu trúc các hợp chất furostanol 14

Hình 1.7: Cấu trúc các hợp chất pregnane glycoside 15

Hình 1.8: Cấu trúc các hợp chất diarylheptanoid 17

Hình 1.9: Cấu trúc các hợp chất khác được phân lập từ loài T chantrieri 17

Hình 1.10: Cấu trúc của saponin 20

Hình 1.11: Khung cấu trúc nhóm Olean và β-amyrin 21

Hình 1.12: Khung cấu trúc nhóm Ursan và α-amyrin 21

Hình 1.13: Khung cấu trúc nhóm Lupan 22

Hình 1.14: Khung cấu trúc nhóm Hopan 22

Hình 1.15: Hai genin protopanaxadiol và protopanaxatriol khung Dammaran 23

Hình 1.16: Holothurin A khung Lanostan 23

Hình 1.17: Momorcharaside B khung Cucurbitan 24

Hình 1.18: Ba chất sapogenin 24

Hình 1.19: Thủy phân Sarsaparillosid 25

Hình 1.20: Thủy phân Avenacosid A 26

Hình 1.21: Solanin 26

Hình 3.1: Sơ đồ chiết phân đoạn cây Râu hùm 30

Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn EtOAc 31

Hình 4.1: Cấu trúc hóa học của hợp chất 1 33

Hình 4.2: Phổ 1H–NMR của hợp chất 1 33

Hình 4.3: Phổ 13C-NMR của hợp chất 1 34

Hình 4.4: Phổ DEPT-NMR của hợp chất 1 35

Hình 4.5: Phổ HSQC của hợp chất 1 36

Hình 4.6: Phổ HMBC của hợp chất 1 36

Hình 4.7: Các tương tác HMBC chính của hợp chất 1 38

Hình 4.8: Phổ ESI-MS của hợp chất 1 38

Hình 4.9: Cấu trúc hóa học của hợp chất 2 39

Hình 4.10: Phổ 1H-NMR của hợp chất 2 39

Hình 4.11: Phổ 13C-NMR của hợp chất 2 40

Hình 4.12: Phổ DEPT-NMR của hợp chất 2 41

Hình 4.13: Phổ HSQC của hợp chất 2 42

Hình 4.14: Phổ HMBC của hợp chất 2 42

Hình 4.15: Các tương tác HMBC chính của hợp chất 2 44

Hình 4.16: Phổ ESI-MS của hợp chất 2 44

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các hợp chất taccalonolide 5

Bảng 1.2 Các hợp chất withanolide 7

Bảng 1.3 Các hợp chất cholestan glycoside 9

Bảng 1.4 Các hợp chất spirostanol 11

Bảng 1.5 Các hợp chất furostanol glycoside 12

Bảng 1.6 Các hợp chất pregnane glycoside 15

Bảng 1.7 Các hợp chất diarylheptanoid 16

Bảng 1.8 Các hợp chất khác từ T chantrieri 17

Bảng 4.1: Số liệu phổ NMR của chất 1 và chất tham khảo 37

Bảng 4.2: Số liệu phổ NMR của chất 2 và chất tham khảo 43

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học, nhiều loại bệnh đã được phát hiện và được nghiên cứu các phương thuốc điều trị Để đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khoẻ của người bệnh, các nhà dược liệu đã nghiên cứu, tổng hợp, bán tổng hợp được nhiều loại thuốc đặc trị với quy mô công nghiệp Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng thì một số loại thuốc tổng hợp lại có tác dụng phụ không mong muốn Chính vì vậy, con người có xu hướng sử dụng trở lại các loại thuốc có nguồn gốc thiên nhiên Từ các loài cây dược liệu, các nhà khoa học đã xác định thành phần hoá học cũng như dược tính của các chất trong cây với mong muốn tìm ra các phương thuốc mới an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng Mặt khác, nước ta là một nước nhiệt đới gió mùa, có khí hậu nóng và ẩm nên nguồn thực vật tự nhiên rất phong phú và đa dạng Vì những lý do này mà việc nghiên cứu thành phần hóa học của các loài cây dược liệu ngày càng được đẩy mạnh

Trong thế giới thực vật, nhiều loài cây cỏ được sử dụng như những dược

liệu quý Trong số đó có cây Râu hùm (tên khoa học là Tacca chantrieri) Theo

kinh nghiệm dân gian, Râu hùm thường được dùng chữa viêm loét dạ dày, hành

tá tràng, viêm gan, huyết áp cao, bỏng lửa, lở ngứa, giải độc ngộ độc thực phẩm,

có tác dụng thanh nhiệt giải độc, tiêu viêm chỉ thống lương huyết, tán ứ, Đặc

biệt trong thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca có chứa các hợp

chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng u, chống

tụ tiêu cầu, [8-17] Trong đó, đáng chú ý nhất là hoạt tính gây độc tế bào Vậy nên đây là cây thuốc quý, cần được nghiên cứu để giải thích tác dụng chữa bệnh của cây và tạo cơ sở để tìm kiếm phương thuốc điều trị bệnh

Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn nên tôi chọn đề tài cho khóa luận tốt nghiệp là:

‘‘Nghiên cứu phân lập các hợp chất saponin từ cây Râu hùm (Tacca

chantrieri)’’

Với mục đích nghiên cứu thành phần saponin từ cây Râu hùm và xác định

cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập Từ đó tạo cơ sở cho những

nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tìm các phương thuốc mới cũng như giải

thích được tác dụng chữa bệnh của các cây thuốc cổ truyền Việt Nam Đây là

yếu tố quan trọng có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của nền y học

Nhiệm vụ chính của đề tài là:

1 Thu mẫu cây Râu hùm (Tacca chantrieri), xử lý mẫu và tạo dịch chiết

2 Phân lập một số hợp chất saponin từ cây Râu hùm (Tacca chantrieri)

3 Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập được

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Những nghiên cứu tổng quan về cây Râu hùm

1.1.1 Thực vật học

Tên khoa học : Tacca chantrieri André

Tên thường gọi : Râu hùm

cu dòm (Ba Na), Tza dụ (Mông), bèo nìm sam (Dao),… có tên khoa học là

Tacca chantrieri, thuộc họ râu hùm (Taccaceae) Là cây thảo sống lâu năm,

cao 50-80cm Thân bò dài, có nhiều đốt Lá mọc thẳng từ thân rễ, có phiến hình trái xoan nhọn, dài 25-60cm, rộng 7-20cm, màu lục bóng, mép nguyên lượn sóng, cuống lá dài 10-30cm Hoa màu tím đen mọc tụ họp thành tán trên một cán thẳng hay cong dài 10-15cm; bao chung của tán có 4 lá bắc màu tím nâu, các lá bắc ngoài hình trái xoan, nhọn mũi, các lá bắc trong hình trái xoan, thuôn nhọn ở gốc, các sợi bất thụ dài tới 25cm Hoa có cuống đài, 6 nhị, bầu dưới có lối đính noãn bên Quả không tự mở, hạt có 3 cạnh, màu đỏ tím [1]

Hình 1.1: Cây Râu hùm 1.1.3 Phân bố và sinh thái

Phân bố: Lào Cai, Yên Bái, Lạng Sơn, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội (Ba Vì), Hòa Bình, Ninh Bình, Nghệ An, Quảng Trị, Quảng Nam, Khánh Hòa, Kon

Tum, Gia Lai, Lâm Đồng, Đắk lắk, Đồng Nai [1]

Còn có ở Ấn Độ, Mianma, Trung Quốc, Lào, Campuchia, Thái Lan, Malaixia

Sinh thái: Mọc hoang ven suối, dưới tán rừng ẩm núi đất và núi đá vôi Nhân giống bằng hạt hoặc bằng thân rễ Ra hoa tháng 7-8, có quả tháng 9-10

1.1.4 Bộ phận dùng, tính vị, công năng và công dụng

Bộ phận dùng: Thân rễ – Rhizoma Taccae chantrieri Thân rễ có thể thu

hái quanh năm, rửa sạch, thái lát phơi hay sấy khô

Tính vị, công năng: Thân rễ cây Râu hùm có vị cay, đắng, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, tiêu viêm chỉ thống, lương huyết, tán ứ Toàn cây có độc Công dụng: Râu hùm thường được dùng để giúp giải nhiệt cho cơ thể, giúp tiêu viêm, giải độc,… Dùng uống trong: 10-12 g rễ khô sắc lấy nước uống; dùng ngoài: Râu hùm 50 g, giã nhỏ, ngâm rượu xoa bóp ngoài Ở Trung Quốc, cây được dùng uống trị lao lực, viêm loét dạ dày và hành tá tràng, viêm gan, huyết áp cao, đau dạ dày, bỏng lửa, lở ngứa

1.1.5 Thành phần hóa học

Các nghiên cứu cho thấy, thành phần hóa học của loài Tacca chantrieri

tương đối phong phú, bao gồm các nhóm chất chính như: taccalonolide,

withanolide, cholestan, spirostanol, furostanol, pregnane, diarylheptanoid,…

Hình 1.3: Cấu trúc các hợp chất withanolide

1.1.5.3 Các hợp chất cholestan glycoside

Các hợp chất cholestan glycoside chỉ được phân lập từ duy nhất loài T

chantrieri Theo các tài liệu đã công bố có 11 hợp chất cholestan glycoside

được phân lập từ loài này (19-29) (xem Bảng 1.3, Hình 1.4)

Hình 1.4: Cấu trúc các hợp chất cholestan glycoside

Hình 1.6: Cấu trúc các hợp chất furostanol

1.1.5.7 Các hợp chất diarylheptanoid

Theo các công trình công bố đã có 9 hợp chất diarylheptanoid được phân

lập từ loài T chantrieri (46-54) (xem Bảng 1.7, Hình 1.8)

-glucopyranosyloxy]-3-methoxybenzoic acid Thân rễ [10]

Hình 1.9: Cấu trúc các hợp chất khác được phân lập từ loài T chantrieri

Ký hiệu viết tắt của các nhóm:

1.1.6 Hoạt tính sinh học

Hoạt tính gây độc tế bào: Akihito Yokosuka và các cộng sự đã đánh giá

hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ loài T chantrieri Kết quả

thử nghiệm cho thấy hợp chất spirostanol glycoside (33)gây độc tế bào ung thư HL-60 tương đối mạnh với giá trị IC50 là 1.8 µM Hợp chất spirostanol glycoside

(31) được phát hiện có hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh trên dòng tế bào

HeLa với giá trị IC50 là 1.5 và 1.2 µM [13]

Hai diaryl heptanoid (46, 47) và bốn diarylheptanoidglycoside (48), (50),

(51), (54) được phân lập từ loài T chantrieri có hoạt tính gây độc tế bào ung

thư HL-60 mạnh với giá trị IC50 trong khoảng 1.8-6.4 µg/mL [14]

Hoạt tính ổn định các vi ống: Các vi ống tham gia vào chu trình tế bào,

cụ thể là phân chia các nhiễm sắc thể về 2 cực của tế bào trong nguyên phân và giảm phân Các vi ống đóng vai trò đích quan trọng trong việc phát hiện ra các thuốc điều trị ung thư Paclitaxel một hợp chất có nguồn gốc từ thực vật có làm

ổn định các vi ống là một trong những loại thuốc đang sử dụng phổ biến hiện nay để điều trị các bệnh nhân ung thư Các Taccalonolide, một lớp chất mới là

tác nhân ổn định vi ống từ các loài thuộc chi Tacca [7]

Hoạt tính NF-κB và hoạt tính kích hoạt PPAR phiên mã: Một số công bố

cho thấy các hợp chất chantriolide A (15), diarylheptanoid glycoside (48), (50), (53) ức chế đáng kể yếu tố phiên mã nhân NF-κB tiết ra bởi TNF-α trên dòng

tế bào ung thư HepG2 với IC50 giá trị trong khoảng 0.9-9.4 µM Các hợp chất

chantriolide A-B (15, 16), diarylheptanoid glycosides (45), (48), (50), (53),

kích hoạt đáng kể các hoạt động phiên mã của PPARs với giá trị EC50 từ 0.3 đến 49.7 µM

1.2 Lớp chất saponin, thành phần hóa học có trong cây Râu hùm

1.2.1 Giới thiệu chung [2-5]

Saponin hay saponoid là một nhóm glycosid lớn, Sapo trong tiếng la tinh

có nghĩa là xà phòng Saponin có mặt trong cả các loài thực vật như một số cây

họ đậu: đậu tương, đậu Hà lan và một số loài động vật như: hải sâm, cá sao, Cấu trúc saponin gồm 2 phần: Aglycone và Glycone

Hình 1.10: Cấu trúc của saponin

Dựa theo cấu trúc hóa học có thể chia ra: saponin triterpenoid và saponin steroid

1.2.2 Các nhóm saponin [2-5]

Các hợp chất saponin được phân loại thành 2 nhóm khác nhau dựa vào

khung cấu trúc hóa học của các hợp chất:

1.2.2.1 Saponin triterpenoid

Saponin triterpenoid có bản chất là các hợp chất triterpenoid gồm 6 nhóm

hemitrerpen, tạo nên 2 loại:

Sapogen

in

Steroids

Acid Neutral

Saponins Sugar

- Saponin triterpenoid pentacyclic: Bao gồm các nhóm nhỏ: Olean, Ursan,

Lupan, Hopan

+ Nhóm Olean: Phần lớn các saponin triterpenoid trong tự nhiên đều thuộc nhóm này

Hình 1.11: Khung cấu trúc nhóm Olean và β-amyrin

Cấu trúc hóa học: phần Aglycon thường có 5 vòng và thường là dẫn chất của 3-hydroxy olean 12-ene, tức là -amyrin

+ Nhóm Ursan: Nhóm ursan có cấu trúc tương tự olean chỉ khác nhau ở nhóm methyl ở C-30 không đính vào vị trí C-20 mà đính vào C-19

Hình 1.12: Khung cấu trúc nhóm Ursan và α-amyrin

Các sapogenin nhóm ursan thường là những dẫn chất của 3-hydroxy ursan 12-ene, tức là -amyrin