Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của các hợp chất địa y Bảng 1.2.. Hoạt tính kháng virus và ức chế enzyme của virus của các hợp chất địa y Bảng 1.3.. LỜI MỞ ĐẦU Vào những năm giữa thế
Trang 1iii
Xác nhận của hội đồng phản biện:
KÝ TÊN VÀ DUYỆT
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế, để đạt được thành công thì sự cố gắng, nỗ lực của bản thân vẫn chưa
đủ mà còn có sự động viên, giúp đỡ của mọi người xung quanh, dù ít hay nhiều thì nó vẫn tiếp thêm sức mạnh cho bản thân để hoàn thành mục tiêu tốt hơn Để hoàn thành tốt bài báo cáo khóa luận này, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè
Với lòng cảm ơn sâu sắc, em xin gửi đến Các thầy cô Khoa Hóa Học Trường ĐHSP TPHCM đã dành hết tri thức và tâm huyết của mình truyền dạy cho chúng em những kiến thức quý báu là hành trang giúp em bước tiếp trên con đường trồng người Đặc biệt em xin cảm ơn Thầy Dương Thúc Huy, người đã tận tình hướng dẫn, động viên
em trong suốt thời gian thực hiện đề tài Nếu không có được sự giúp đỡ của Thầy thì bài báo cáo khóa luận này khó có thể hoàn thiện được
Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn đến các anh chị khóa trên và các bạn sinh viên trong bộ môn Hóa Hữu Cơ khoa Hóa học đã giúp đỡ, góp ý và động viên em rất nhiều trong quá trình em thực hiện đề tài
Cuối cùng, em xin đặc biệt cảm ơn đến gia đình và người thân, là chỗ dựa vững chắc về vật chất lẫn tinh thần đã hỗ trợ em rất nhiều trong suốt chặng đường học tập của mình giúp em có thể tập trung học tập tại trường cũng như hoàn thành bài báo cáo khóa luận của mình
Do thời gian thực hiện khóa luận khá ngắn nên không thể tránh khỏi sai sót, em kính mong những góp ý cũng như kinh nghiệm quý báu của quý thầy cô để giúp bài báo cáo khóa luận của em được hoàn thiện hơn
Cuối cùng em xin chúc toàn thể quý Thầy Cô và các bạn dồi dào sức khỏe và thành công!
Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 04 năm 2018
Trang 3v
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH vii
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC PHỤ LỤC vii
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1 TỔNG QUAN 2
1.1 Định nghĩa và phân loại địa y 2
1.2 Vai trò sinh thái của các hợp chất tự nhiên trong địa y 2
1.3 Nghiên cứu hóa học về các hợp chất trong địa y 3
1.4 Nghiên cứu hóa học của một số loài địa y thuộc chi Parmotrema 3
1.5 Vai trò của địa y 9
Ứng dụng trong dược học và y học 9
Ứng dụng trong nông nghiệp 12
Ứng dụng trong mĩ phẩm và công nghiệp nước hoa 13
Chương 2 THỰC NGHIỆM 14
2.1 Máy móc, thiết bị, hóa chất 14
2.2 Thu hái và xử lý mẫu nguyên liệu, ly trích và cô lập các hợp chất 14
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17
3.1 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất A18 17
3.2 Biện luận cấu trúc phổ 17
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 22
4.1 Kết luận 22
4.2 Đề xuất 22
Trang 4DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
Correlation)
J Coupling constant (Hằng số tương tác spin-spin)
MeOH Methanol
MS Phổ khối lượng (Mass Spectrometry)
NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy) N.D Không xác định (Not Determined)
s Mũi đơn (Singlet)
SKC Sắc ký cột
δ Chemical shift (Độ chuyển dịch hóa học)
Trang 5vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ba dạng chính của địa y
Hình 1.2 Sinh tổng hợp của các hợp chất từ địa y
Hình 1.3 Các hợp chất cô lập từ địa y thuộc chi Parmotrema
Hình 2.1 Loài địa y Parmotrema tsavoense
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình ly trích và cô lập các hợp chất trên loài Parmotrema
tsavoense
Hình 3.1 Cấu trúc hóa học và một số tương quan HMBC của hợp chất A18 Hình 4.1 Cấu trúc hợp chất đã cô lập
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của các hợp chất địa y
Bảng 1.2 Hoạt tính kháng virus và ức chế enzyme của virus của các hợp chất
địa y
Bảng 1.3 Hoạt tính gây độc tế bào và kháng đột biến của các hợp chất địa y
Bảng 1.4 Các loại enzyme bị ức chế bởi các hợp chất của địa y
Bảng 1.5 Hoạt tính điều tiết tăng trưởng đối với thực vật bậc cao
Bảng 3.1 So sánh số liệu phổ NMR của hợp chất A18 và furfuric acid
DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1 Phổ 1H-NMR của hợp chất A18
Phụ lục 2 Phổ 13C-NMR của hợp chất A18
Phụ lục 3 Phổ HSQC của hợp chất A18
Phụ lục 4 Phổ HMBC của hợp chất A18
Phụ lục 5 Phổ MS của hợp chất A18
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU
Vào những năm giữa thế kỉ 19, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu các cấu
trúc hóa học của hợp chất có trong địa y và thử nghiệm hoạt tính của chúng Trong quá
trình thử nghiệm ấy, các nhà nghiên cứu nhận thấy hoạt tính của các hợp chất có thể ức
chế nhiều loại vi khuẩn, virus Vì vậy, các loại thuốc được điều chế và tổng hợp từ các
hợp chất thiên nhiên của các loài địa y dần được phát triển Ngay từ thời trung đại, nhiều
người làm nghề y đã sử dụng các loài địa y làm thuốc chữa bệnh Trong những năm gần
đây, những nghiên cứu hóa học và sinh học về địa y trên thế giới trở nên phổ biến Ngoài
công dụng chữa bệnh, địa y còn được sử dụng làm thực phẩm, mỹ phẩm, phẩm nhuộm,
nước hoa (Muller, 2001)[1] Theo các tác giả Boustie (2005)[2], Huneck (1999)[3], Muller
(2001)[1] từ xưa cho đến nay có khoảng gần 1.000 hợp chất địa y đã được cô lập và thử
nghiệm các hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng virus, chống oxy hóa, kháng ung
thư, kháng viêm, kháng enzyme…
Xuất phát từ những ứng dụng y học của các nhà nghiên cứu và kế thừa những
nghiên cứu đã có về chi Parmotrema trong nước cũng như nghiên cứu hóa học trên loài
địa y Parmotrema tsavoense của (Duong TH, 2015)[4], (Huynh BLC, 2014)[5] tôi tiếp
tục nghiên cứu trên loài địa y Parmotrema tsavoense (Krog & Swincow) Krog &
Swincow nhằm cô lập các hợp chất phenolic có nhiều hoạt tính sinh học
Trang 72
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa và phân loại địa y
Địa y là một dạng thực vật bậc thấp, là kết quả cộng sinh giữa nấm (mycobiont)
và một thành phần quang hợp (photobiont), thường là tảo (algae) Địa y sinh sản theo phương thức sinh sản vô tính
Hiện nay có khoảng 17.000 loài địa y đã được tìm thấy Thông thường địa y được chia thành 3 dạng chính:
Dạng khảm (crustose lichen): hình vảy, chặt và dán vào giá thể
Dạng phiến (foliose lichen): hình lá với nhiều thùy như lá cây
Dạng sợi (fructicose lichens): hình cành, sợi, như bụi cây
Thành phần tảo của địa y sản sinh các carbohydrate bằng quá trình quang hợp, còn thành phần nấm sản sinh các hợp chất tự nhiên (để chống tia UV, ngăn chặn sâu bọ và các loài động vật ăn cỏ, …), cung cấp nước và khoáng chất Kết quả từ sự cộng sinh này giúp địa y có thể sinh trưởng và sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt, chủ yếu ở vùng vĩ độ cao, vùng nhiệt đới, và có thể hiện diện ở khắp mọi nơi như trên đá, đất, lá cây, thân cây, kim loại, thủy tinh (Choi và cộng sự, 2008)[6]
1.2 Vai trò sinh thái của các hợp chất tự nhiên trong địa y
Bảo vệ đối với cây trồng bậc thấp và bậc cao
Các hợp chất thơm hấp thụ tia UV, bảo vệ địa y chống lại bức xạ có hại
Các carboxylic acid từ địa y là tác chất tạo phức mạnh và giúp cho địa y lấy được các khoáng chất từ vật chủ nơi địa y bám vào (substrate) (Choi và cộng sự, 2008)[6]
Giúp xua đuổi thú ăn thịt và côn trùng
Hình 1.1 Ba dạng chính của địa y
Trang 81.3 Nghiên cứu hóa học về các hợp chất trong địa y
Có nhiều cách phân loại các hợp chất trong địa y Tuy nhiên, các hợp chất hóa học trong địa y được chia làm ba nhóm chính dựa theo nguồn gốc sinh tổng hợp của chúng
(Hình 1.2) (Huneck, 1997)[7]
Nguồn gốc shikimic acid: terphenylquinone và dẫn xuất của acid tetronic
Nguồn gốc mevalonic acid: triterpenoid
Nguồn gốc acetate-malonate (polyketide): các acid dây dài và các acid phenol
1.4 Nghiên cứu hóa học của một số loài địa y thuộc chi Parmotrema
Trang 94
Hà Xuân Phong (2012)[12] đã cô lập được 10 hợp chất từ loài địa y Parmotrema sancti-angelii: 8-(2,4-dihydroxy-6-(2-oxoheptyl)phenoxy)-6-hydroxy-3-pentyl-1H-
isochromen-1-one (42), gyrophoric acid (17), lecanoric acid (18), orsellinic acid (5),
methyl orsellinate (6), methyl β-orsellinate (9), methyl haematomate (10) và ba hợp chất
bicyclo mới Sancti A-C (52-54)
Methyl -orsellinate (9), salazinic acid (20) và atranorin (15) được cô lập bởi Nguyen Thi Thu Tram và cộng sự (2016)[13]
Parmotrema conformatum
Protocetraric acid (25), malonprotocetraric acid (27) và (+)-(12R)-usnic acid (49)
được cô lập bởi Keogh M F (1977)[14]
Parmotrema dilatum
Depside atranorin (15), các depsidone salazinic acid (20), norstictic acid (23),
hypostictic acid (24) và protocetraric acid (25) được cô lập từ Parmotrema dilatum bởi
Honda N K và cộng sự (2010)[15]
Pamotrema lichexanthonicum
Depside atranorin (15), depsidone salazinic acid (20) và xanthone lichexanthone
(50) được cô lập từ cao chloroform của loài địa y Pamotrema lichexanthonicum bởi
Micheletti A C và cộng sự (2009)[16]
Parmotrema mellissii
Methyl orsellinate (6), ethyl orsellinate (7), n-butyl orsellinate (8), methyl
β-orsellinate (9), methyl haematommate (10), ethyl chlorohaematommate (11), atranorin
(15), chloroatranorin (16), α-alectoronic acid (29), α-collatolic acid (30), α-alectoronic acid (31), 2′′′-O-ethyl-α-alectoronic acid (32), dehydroalectoronic acid
2′′′-O-methyl-(33), dehydrocollatolic acid (34), parmosidone A (35), parmosidone B (36),
parmosidone C (37), isocoumarin A (42), isocoumarin B (43), β-alectoronic acid (44), 2′′′-O-methyl-β-alectoronic acid (45), 2′′′-O-ethyl-β-alectoronic acid (46), (+)-(12R)- usnic acid (49) và skyrin (51) được cô lập từ loài địa y Parmotrema mellissii thu hái ở
thành phố Đà Lạt bởi Lê Hoàng Duy (2012)[17]
Parmotrema nilgherrense
α-Alectoronic acid (29), α-collatolic acid (30) và dehydrocollatolic acid (34) được
cô lập bởi Kharel M K và cộng sự (2000)[18]
Depside atranorin (15) được cô lập bởi Neeraj V và cộng sự (2011)[11]
Trang 10 Parmotrema planatilobatum
Năm 2011, Duong Thuc Huy[10] và cộng sự đã cô lập được 7 hợp chất gồm có methyl β-orsellinate (9), methyl orsellinate (6), orsellinic acid (5), methyl haematommate (10), atranorin (15), lecanoric acid (17), (+)-(12R)-usnic acid (49) Năm 2012, orcinol (4), gyrophoric acid (17), protocetraric acid (25), 9’-O-
methylprotocetraric acid (26) và methyl dihydroxy-6-methylphenoxy)-3-formyl-4-hydroxy-6-methylbenzoate (48) được cô lập
2-(3-(2,6-dihydroxy-4-methylbenzyl)-2,4-bởi Duong Thuc Huy và cộng sự[19]
8-(2,4-
dihydroxy-6-(2-oxoheptyl)phenoxy)-6-hydroxy-3-pentyl-1H-isochromen-1-one (42), 8-(2,4-
dihydroxy-6-(2-oxoheptyl)phenoxy)-6-methoxy-3-pentyl-1H-isochromen-1-one (43), -collatolic acid (44) và lichesterinic acid (3) được cô lập bởi
Duong Thuc Huy và cộng sự (2014)[20]
Parmotrema reticulatum
Atranorin (15), chloroatranorin (16), salazinic acid (20) và consalazinic acid (21)
được cô lập từ cao acetone bởi Fazio A T và cộng sự (2009)[21]
Parmotrema saccatilobum
Atranorin (15) và chloroatranorin (16) được cô lập từ cao n-hexane của loài địa y
Parmotrema saccatilobum bởi Bugni T S và cộng sự (2009)[22]
Parmotrema stuppeum
Orsellinic acid (5), methyl orsellinate (6), atranorin (15) và lecanoric acid (17)
được cô lập bởi Jayaprakasha G K (2000)[23]
Parmotrema subisidiosum
Depside atranorin (15) và hai depsidone salazinic acid (20) và consalazinic acid (21) được cô lập từ cao acetone bởi O’Donovan D G và cộng sự (1980)[24]
Parmotrema tsavoense
Parmosidone A-E (35-39) được cô lập bởi Duong Thuc Huy và cộng sự (2015)[25]
Protocetraric acid (25), 9’-O-methylprotocetraric acid (26), virensic acid (28),
(+)-prasoediosic acid (1), atranorin (15), methyl haematommate (10), methyl -orsellinate (9), methyl orsellinate (6) và zeorin (55) được cô lập bởi Bui Thi Lan Anh và cộng sự
(2015)[26]
Methyl (E)-2,4-dihydroxy-6-methyl-3-(3-oxobut-1-en-1-yl)benzoate (12), atranol (13) và 2-O-methylatranol (14) được cô lập bởi Duong Thuc Huy (2017)[27]
Trang 116
Parmosidone F (40) và atranol (13) được cô lập bởi Nguyen Thi Quynh Nhu và
cộng sự (2017)[28] Parmosidone G (41) và methyl
(E)-2,4-dihydroxy-6-methyl-3-(3-oxobut-1-en-1-yl)benzoate (12) được cô lập bởi Nguyen Ngoc Man (2017)[29]
Parmotrema tinctorum
Isolecanoric acid (19) được cô lập bởi Sakurai A và cộng sự (1987)[30]
Ethyl orsellinate (7) được cô lập bởi Santos L C và cộng sự (2004)[31]
Atranorin (15) và lecanoric acid (18) được cô lập bởi Honda N K và cộng sự
Trang 12Depsidone
Hình 2.3 Các hợp chất cô lập từ địa y thuộc chi Parmotrema (tiếp)
Trang 138
Diphenylethers
Hình 2.3 Các hợp chất cô lập từ địa y thuộc chi Parmotrema (tiếp)
Trang 141.5 Vai trò của địa y
Ứng dụng trong dược học và y học
Các hợp chất từ địa y chủ yếu có hoạt tính kháng virus, kháng viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, gây độc tế bào,…
Một số hợp chất từ địa y là những hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn hiệu quả
Protolichesterinic acid được thử nghiệm in vitro kháng khuẩn Helicobacter pylori (acid
này là thành phần trong thuốc cổ truyền giảm đau dạ dày với tên Iceland moss) (Muller 2001)[17] Một số lượng lớn các hợp chất địa y kiềm hãm sự phát triển của vi khuẩn hay nấm như alectosarmentin, pannarin và chloropannarin, emodin và physcion, evernic acid, leprapinic acid và dẫn xuất, các hợp chất phenol đơn vòng, puvinic acid và dẫn xuất, usnic acid và dẫn xuất Trong các hợp chất địa y, usnic acid và dẫn xuất của nó
cho thấy hoạt tính kháng khuẩn cực kì mạnh trên khá nhiều dòng vi khuẩn (Bảng 1.1)
(Muller 2001)[1]
Các hợp chất anthraquinone có hoạt tính kháng virus Hypericin có hoạt tính chống lại sự sao chép ngược của virus HIV Depside và depsidone có hoạt tính ức chế sự sao
chép của virus HIV dựa vào đặc điểm cấu trúc vòng
11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-11-one của depsid11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepin-11-one được đề nghị bởi Neamati Depside có hoạt tính khá yếu trong khi
những β-depsidone có hoạt tính mạnh hơn Acid béo loại γ-butyrolactone cũng có hoạt
tính kháng virus như protolichesterinic ức chế sự nhân bản DNA của virus HIV (Bảng 1.2) (Muller, 2001)[1]
Bên cạnh đó, hợp chất từ địa y có khả năng gây độc tế bào mạnh là usnic acid Cách đây 3 thập niên, usnic acid được tiến hành thử nghiệm lần đầu đối với hệ thống thử nghiệm ung thư phổi Lewis bởi Kupchan và Kopperman (1975)[33] Theo kết quả nghiên cứu, usnic acid có tính thân dầu (lipophilicity) và tính này có ảnh hưởng quan trọng đối với khả năng gây độc tế bào Depside và depsidone cũng thể hiện độc tính tế
bào tương đối (Bảng 1.3) (Boustie, 2010) [34]
Ngoài ra, một số hợp chất có hoạt tính ức chế enzyme (Bảng 1.4)
Trang 1510
Bảng 1.1 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của các hợp chất địa y
Usnic acid và các dẫn xuất
Vi khuẩn gram (+), Bacteroides spp.,
Clostridium perfringens, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Staphylococcus
Alectosarmentin Staphylococcus aureus, Mycobacterium
smegmatitis
1´-Chloropannarin, pannarin Leishmania spp
Emodin, physcion Bacillus brevis
Pulvinic acid và dẫn xuất Drechslera rostrata, Alternaria alternata
Vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn kỵ khí Leprapinic acid và dẫn xuất Vi khuẩn Gram (+) và Gram (-)
Trang 16Bảng 1.2 Hoạt tính kháng virus và ức chế enzyme của virus của các hợp chất địa y
Depsidone: virensic acid và dẫn xuất
tương tự
Hệ enzyme đặc hiệu đính thể nguyên thực khuẩn vào nhiễm sắc thể virus HIV
Butyrolactone acid: protolichesterinic
(+)-Usnic acid và 4 depside khác Virus Epstein-Barr (EBV)
Emodin, dichloroemodin,
7-chloro-1-O-methylemodin,
7-cloroemodin, 5,7- hypericin,
HIV, cytomegalovirus và các virus khác
Bảng 1.3 Hoạt tính gây độc tế bào và kháng đột biến của các hợp chất địa y
(-)-Usnic acid Kháng ung thư phổi Lewis, ung thư bạch cầu
P388, ức chế phân bào, có hoạt tính chống lại tế bào sừng hóa HaCat
Protolichesterinic acid Có hoạt tính chống lại tế bào ung thư bạch cầu
K-562 và khối u rắn Ehrlich Pannarin, 1-chloropannarin,
sphaerophorin
Gây độc cho quá trình tái tạo các lympho bào
Naphthazarin Có hoạt tính chống lại dòng tế bào sừng hóa Scabrosin ester và dẫn xuất, euplectin Gây độc chống lại tế bào murine P815
mastocytoma và các dòng tế bào khác Hydrocarpone, salazinic acid, stitic
acid
Có hoạt tính với sự nhân bản của tế bào gan chuột
Psoromic acid, chrysophanol, emodin
và dẫn xuất
Có hoạt tính chống lại tế bào ung thư bạch cầu