uftai-ve-tai-day26342

Một số loài của chi Tacca được sử dụng trong y học cổ truyền ở một số nước dùng làm thuốc chữa các bệnh như viêm loét dạ dày, viêm ruột, viêm gan,v.v,..., là một trong những đối tượng đ

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

VŨ THỊ QUỲNH CHI

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ

HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI Tacca vietnamensis

VÀ LOÀI Tacca chantrieri Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số : 9.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2018

Công trình được hoàn thành tại: Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: TS Nguyễn Xuân Nhiệm

Người hướng dẫn khoa học 2: TS Phạm Hải Yến

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học Viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Việt Nam là một trong những quốc gia có nền y học cổ truyền lâu đời

sử dụng nhiều loại thảo dược trong điều trị bệnh và tăng cường sức khoẻ Theo các nhà khoa học, Việt Nam có khoảng 12.000 loài thực vật bậc cao Trong đó, có gần 5.000 loài được sử dụng làm dược liệu và thuốc chữa bệnh [1, 2] Vai trò của nguồn tài nguyên cây thuốc ngày càng được nâng cao do có tiềm năng to lớn trong việc nghiên cứu phát triển các loại thuốc trong điều trị bệnh

Trên thế giới đã tìm ra nhiều hợp chất có nguồn gốc từ tự nhiên được

sử dụng làm thuốc điều trị bệnh và nâng cao sức khỏe Tuy nhiên, còn có rất nhiều cây thuốc được sử dụng trong đông y và theo kinh nghiệm dân gian để chữa các bệnh như ung thư và các bệnh viêm nhiễm nhưng chưa được nghiên cứu một cách khoa học để làm rõ công dụng và phát triển trở

thành thuốc phổ thông Một số loài của chi Tacca được sử dụng trong y

học cổ truyền ở một số nước dùng làm thuốc chữa các bệnh như viêm loét

dạ dày, viêm ruột, viêm gan,v.v, , là một trong những đối tượng đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và đã công bố nhiều công trình nghiên cứu Các nghiên cứu cho thấy dịch chiết và các hợp chất được phân lập từ các loài thuộc chi này có các hoạt tính sinh học như gây độc tế bào ung thư, ổn định các vi ống, kháng viêm, kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxi hóa và hạ huyết áp

Ở Việt Nam, có một số loài thuộc chi Tacca như Tacca chantrieri được

y học cổ truyền dùng làm thuốc chữa thấp khớp Rễ, củ loài Tacca vietnamensis được dùng làm thuốc như Tacca chantrieri, lá được dân gian dùng làm rau ăn Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi Tacca ở Việt Nam còn rất hạn chế, mới chỉ có 3 công trình công bố về 2 loài Tacca plantaginea và Tacca chantrieri [1, 4-6]

2 Chính vì vậy, nhằm mục đích nghiên cứu làm rõ thành phần hóa học và

hoạt tính sinh học các loài thuộc chi Tacca ở Việt Nam tạo cơ sở khoa học

trong việc nâng cao khả năng ứng dụng về cây thuốc này, chúng tôi lựa chọn

đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài

Tacca vietnamensis và loài Tacca chantrieri ở Việt Nam”

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

Nghiên cứu thành phần hóa học chủ yếu của hai loài Taca vietnamensis và Tacca chantrieri ở Việt Nam Đánh giá hoạt tính gây độc

tế bào và hoạt tính kháng viêm của một số hợp chất phân lập được

3 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

1 Phân lập các hợp chất từ thân rễ 2 loài Tacca vietnamensis và Tacca chantrieri ở Việt Nam bằng các phương pháp sắc ký;

2 Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được bằng các phương pháp vật lý, hóa học;

3 Đánh giá hoạt tính kháng viêm của một số hợp chất phân lập được;

4 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất phân lập được

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Bao gồm phần tổng quan về các nghiên cứu trong nước và quốc tế về thành

phần hóa học và hoạt tính sinh học chi Tacca và về ung thư và kháng viêm

1.1 Giới thiệu về chi Tacca: Chi Tacca (Taccaceae) đã được thống kê có

17 loài trên thế giới, ở Việt Nam có 6 loài Phân bố chủ yếu ở các nước Đông Nam Á, đảo Thái Bình Dương, Châu Phi, Thân rễ của chúng được

sử dụng trong y học cổ truyền để chữa các bệnh loét dạ dày, viêm ruột, viêm gan, Thành phần hóa học của chi Tacca bao gồm các hợp chất steroidal, steroidal saponin, diaryl heptanoid, diaryl heptanoid glucoside,

… Các nghiên cứu cho thấy có một số hợp chất thuộc khung diarylheptanoid and steroidal saponin có hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng viêm

1.2 Giới thiệu về loài Tacca vietnamensis và Tacca chantrieri

Tacca vietnamensis Thin et Hoat là loài đặc hữu ở Viet Nam Hiện

nay chưa có nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài này

Tacca chantrieri André là cây có ở Việt Nam và một số nước nhiệt

đới Các nghiên cứu về thành phần hóa học cho thấy có xuất hiện các hợp chất diarylheptanoids, steroidal saponins, …

1.3 Giới thiệu về ung thư: Giới thiệu về ung thư và một số phương pháp

điều trị bệnh; Một số loại thuốc điều trị ung thư có nguồn gốc từ tự nhiên

1.4 Giới thiệu về kháng viêm: Giới thiệu về viêm, thuốc kháng viêm và

một số sản phẩm từ tự nhiên có hoạt tính kháng viêm

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Loài Tacca vietnamensis Thin et Hoat và Tacca chantrieri André

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.3 Phương pháp xác định hoạt tính sinh học

Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư và phương pháp đánh giá hoạt tính kháng viêm

4

2.3 Phân lập các hợp chất

2.3.1 Các hợp chất phân lập từ loài Tacca vietnamensis

Hình 2.1 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài Tacca vietnamensis

2.3.2 Các hợp chất phân lập từ loài Tacca chantrieri

Hình 2.2 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài Tacca chantrieri

2.4 Thông số vật lý và dữ liệu phổ của các hợp chất đã phân lập được

2.4.1 Các thông số vật lí của các hợp chất phân lập được từ loài Tacca vietnamensis: Phần này trình bày thông số vật lý và dữ kiện phổ của 9 hợp

chất phân lập được từ loài Tacca vietnamensis

2.4.2 Các thông số vật lí của các hợp chất phân lập được từ loài Tacca chantrieri: Phần này trình bày thông số vật lý và dữ kiện phổ của 13 hợp

chất phân lập được từ loài Tacca chantrieri

2.5 Kết quả thử hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được

2.5.1 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được

* Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được từ Tacca vietnamensis:

- Kết quả sàng lọc của 9 hợp chất (TV1-TV9) ở nồng độ 80 µM:

Bảng 2.1 % Ức chế sự sản sinh ra NO trong tế bào BV2 được kích thích

bởi LPS của các hợp chất TV1-TV9 tại nồng độ 80 µM

Bảng 2.3 % Ức chế sự sản sinh ra NO trong tế bào BV2 được kích thích

bởi LPS của các hợp chất TC1-TC13 tại nồng độ 80 µM

CHƯƠNG 3 THẢO LUẬN KẾT QUẢ

3.1 Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được: 22 hợp chất

* 9 hợp chất từ loài Tacca vietnamensis (Hình 3.1):

Taccavietnamoside A (TV1), taccavietnamoside B (TV2), taccavietnamoside C (TV3), taccavietnamoside D (TV4), taccavietnamoside

E (TV5), (24S,25R)-spirost-5-en-3β,24-diol 3-O-α-L

-rhamnopyranosyl-(1→2)-[α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)]-β-D-glucopyranoside (TV6);

(24S,25R)-spirost-5-en-3β,24-diol 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-[β-D

-glucopyranosyl-(1→4)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)]-β-D-glucopyranoside (TV7); chantrieroside A (TV8) và plantagineoside A (TV9)

* 13 hợp chất từ loài Tacca chantrieri (Hình 3.2): Chantriolide D

(TC1), chantriolide E (TC2), chantriolide A (TC3), chantriolide B (TC4),

chantriolide C (TC5), (3R,5R)-3,5-dihydroxy-1,7-bis

(3,4-dihydroxyphenyl)heptane (TC6),

(3R,5R)-3,5-dihydroxy-1,7-bis(3,4-dihydroxyphenyl)heptane 3-O-β-D-glucopyranoside (TC7), dihydroxy-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)heptane 3-O-β-D-glucopyranoside (TC8),

(3R,5R)-3,5-(3R,5R)-3,5-dihydroxy-1-(3,4-dihydroxyphenyl)-7-(4-hydroxyphenyl)heptane O-β-D-glucopyranoside (TC9), (6S,9R) roseoside (TC10), 2-hydroxyphenol-1-

3-O-β-D-glucopyranoside (TC11), 1-O-syringoyl-β-D-glucopyranoside (TC12) và

benzyl-β-D-glucopyranosyl (1→6)-β-D-glucopyranoside (TC13)

Hình 3.1 Cấu trúc hóa học các hợp chất được phân lập từ T vietnamensis

Hình 3.2 Cấu trúc hóa học các hợp chất được phân lập từ T chantrieri

3.1.1 Đặc trưng phổ của các hợp chất taccalonolide và withanolide

3.1.2 Đặc trưng phổ của hợp chất spirostanol saponin

3.1.3 Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được từ loài T vietnamensis

3.1.3.1 Hợp chất TV1: Taccavietnamoside A (hợp chất mới)

Hợp chất TV1 thu được ở dạng vô định hình màu trắng Trên phổ

HR-ESI-MS của TV1 xuất hiện pic ion giả phân tử tại m/z 923,4607 [M+Na]+ (tính toán

8

Hình 3.3 Cấu trúc hóa học của hợp chất TV1 và taccasuboside C (65)

lí thuyết cho công thức [C45H72O18Na]+, 923,4611) cho phép kết luận công thức

phân tử của TV1 được xác định là C45H72O18 Phổ 1H-NMR của TV1 xuất hiện

tín hiệu của proton olefin tại δH 5,28 (br s), bốn nhóm methyl tại δH 0,95 (s), 0,99

(s), 1,20 (d, J = 6,5 Hz) và 1,59 (s), điều này gợi ý đây là một hợp chất dạng steroid Thêm vào đó, ba proton anome tại δH 4,85 (d, J = 7,5 Hz), 5,71 (br s) và

5,81 (br s) gợi ý hợp chất này có 3 phân tử đường

Phổ 13C-NMR và DEPT của hợp chất TV1 xuất hiện tín hiệu cộng hưởng

của 45 carbon, bao gồm: 5 carbon không liên kết với hydro tại δC 37,0, 40,9,

68,5, 111,5 và 140,7; 24 carbon methine tại δC 31,5, 35,8, 50,2, 56,5, 62,3, 66,0, 69,8, 69,9,70,5, 72,3, 72,4, 72,5, 72,7, 73,5, 73,7, 77,8, 77,9, 78,3, 81,8,

87,2, 99,8, 102,5, 103,7 và 121,7; 10 carbon methylen tại δC 21,0, 30,0, 31,9,

32,2, 37,4, 38,6, 40,0, 45,1, 62,2 và 69,1 và 6 carbon methyl tại δC 14,5, 16,4,

18,3,18,6, 19,3 và 26,1 Trên phổ HMBC cho thấy tương tác từ H-4 (δH 2,64

và 2,70) đến C-5 (δC 140,7)/C-6 (δC 121,7); từ H-19 (δH 0,95) đến C-5 (δC

140,7) khẳng định vị trí của liên kết đôi tại C-5/C-6 Độ dịch chuyển hóa học

δC 111,5 (C-22) và tương tác HMBC từ H-20 (δH 3,00)/H-21 (δH 1,20)/H-26

(δH 3,60 và 4,13) đến C-22 (δC 111,5) cho thấy nhóm acetal ở vị trí C-22

Từ những phân tích dữ liệu phổ 1H, 13C-NMR và DEPT, đặc biệt độ

dịch chuyển hóa học tại C-22 (δC111,5-vòng spiro) kết hợp với các tài liệu đã

công bố [19, 62] có thể dự đoán hợp chất TV1 là một spirostanol saponin

Cụ thể, phổ NMR hợp chất TV1 (Bảng 3.1) rất giống với của taccasuboside

C [19] ngoại trừ các tín hiệu tại C-23, C-24 và C-25 của aglycone Giá trị độ

chuyển dịch hóa học tại C-23, C-24, C-25 của TV1 tương ứng là δC 66,0,

45,1 và 68,5 (taccasuboside C: δC 64,6, 43,6, và 70,0 [19], cùng đo trong pyridine-d5), điều này gợi ý có sự khác nhau về cấu hình tại C-25

Cấu hình của nhóm hydroxy tại C-23 và C-25 được xác định là hướng

equatorial dựa vào tương tác trên phổ ROESY giữa H-21 (δH 1,20) và

H-23 (δH 3,99); và giữa H-23 (δH 3,99) và H-27 (δH 1,59)

Các phân tử đường được xác định bằng việc thủy phân hợp chất TV1

trong môi trường axit; chuyển hóa các đường nhận được thành dạng dẫn xuất TMS; nhận dạng sản phẩm chuyển hóa bằng phân tích theo phương pháp sắc ký khí (GC) và so sánh với kết quả nhận được từ đường chuẩn cũng được chuyển hóa như trên Theo đó, các đơn vị đường trong hợp chất

TV1 đã được xác định bao gồm D-glucose và L-rhamnose Tương tác HMBC từ rha H-1′′ (H 5,81) đến glc C-2′ (C 78,3); từ rha H-1′′′ (H 5,71) đến glc C-3′ (C 87,2) và từ glc H-1′ (H 4,85) đến C-3 (C 77,8) gợi ý trật tự

liên kết của các phân tử đường là α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-O-[α-L

-rhamnopyranosyl-(1→3)]-β-D-glucopyranoside, đồng thời xác định vị trí

chuỗi phân tử đường tại C-3 của aglycone Ngoài ra, so sánh dữ liệu phổ 13

C-NMR của phần đường trong hợp chất TV1 và hợp chất taccasuboside C đã

được công bố từ loài Tacca subflabellata [19] thấy hoàn toàn phù hợp Như

vậy, cấu trúc của hợp chất TV1 được xác định là

(23S,25R)-spirost-5-en-3β,23,25-triol 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-[α-L

-rhamnopyranosyl-(1→3)]-β-D-glucopyranoside Tra cứu trên cơ sở dữ liệu Scifinder cho thấy đây là một hợp chất mới và được đặt tên là taccavietnamoside A

Bảng 3.1 Số liệu phổ NMR của hợp chất TV1 và hợp chất tham khảo

Aglycone

Hình 3.6 Phổ 1H-NMR của TV1 Hình 3.7 Phổ 13C-NMR của TV1

Hình 3.8 Phổ DEPT của TV1 Hình 3.9 Phổ HSQC của TV1

Hình 3.10 Phổ HMBC của TV1 Hình 3.11 Phổ ROESY của TV1 3.1.3.2 Hợp chất TV2: Taccavietnamoside B

Hình 3.12 Cấu trúc hóa học TV2 và hợp chất tham khảo TV1

Hợp chất TV2 nhận được dưới dạng chất vô định hình màu trắng, công thức

phân tử được xác định là C51H82O23 dựa trên phổ HR-ESI-MS với sự xuất hiện pic

ion giả phân tử tại m/z 1085,5133 [M+Na]+(tính toán lí thuyết cho công thức [C51H82O23Na]+, 1085,5139) Phổ 1H-NMR cho thấy sự xuất hiện tín hiệu của

12

proton olefin tại δH 5,27 (br s), bốn nhóm methyl tại δH 0,96 (s), 0,99 (s), 1,21 (d, J

= 7,0 Hz), và 1,59 (s) của một steroid Bên cạnh đó, sự xuất hiện tín hiệu của bốn

proton anome tại δH 4,85 (d, J = 8,0 Hz), 5,21 (d, J = 8,0 Hz), 5,71 (br s), và 5,76

(br s) gợi ý sự xuất hiện của 4 đơn vị đường trong cấu trúc của hợp chất TV2

Phổ 13C-NMR và DEPT của hợp chất TV2 cho thấy sự có mặt của 51

carbon, bao gồm: 5 carbon không liên kết với hydro tại δC 37,0, 41,0, 68,5,

111,5 và 140,7; 29 carbon methine tại δC 31,5, 35,8, 50,2, 56,6, 62,3, 66,0, 68,7, 69,7, 69,8, 71,4, 72,0, 72,3, 72,4, 72,7, 73,7, 76,3, 77,8, 78,0, 78,3, 78,5, 78,6, 81,8, 84,3, 86,2, 99,8, 102,5, 103,1, 106,4 và 121,7, 11 carbon methylen

tại δC 21,0, 30,0, 32,0, 32,3, 37,4, 38,8, 40,1, 45,2, 62,1, 62,5, và 69,2 và 6

nhóm methyl tại δC 14,5, 16,5, 18,2, 18,6, 19,3, 26,2 Với các đặc điểm của

phổ NMR như trên và độ dịch chuyển hóa học tại C-22 (δC 111,5-vòng spiro) trên phổ 13C-NMR, có thể tiếp tục dự đoán TV2 là một spirostanol saponin

Số liệu phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất TV2 giống với tacavietnamoside A (TV1) (Bảng 3.2) ngoại trừ sự thêm vào của 1 đơn vị

đường thông qua các tín hiệu đặc trưng cho 1 proton anome tại δH 5,21 (d, J

= 8,0) và 6 tín hiệu carbon tại δC 62,5, 71,4, 76,3, 78,3, 78,6, và 106,4 Thành

phần đường của TV2 được xác định là D-glucose và L-rhamnose (xác định dưới dạng dẫn xuất của TMS) dựa trên sự thủy phân trong môi trường axit

-glucopyranoside và vị trí của phần đường tại C-3 Ngoài ra, cấu trúc của

phần đường này cũng đã được công bố từ loài Tacca chantrieri [29] Từ các

phân tích nêu trên, cấu trúc hợp chất TV2 được xác định là

(23S,25R)-spirost-5-en-3β,23,25-triol 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-[β-D

-glucopyranosyl-(1→4)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)]-β-D-glucopyranoside, đây là một hợp chất mới và được đặt tên taccavietnamoside B

Hình 3.13 Các tương tác HMBC và COSY

chính của hợp chất TV2

Hình 3.14 Phổ

HR-ESI-MS của hợp chất TV2

Bảng 3.2 Số liệu phổ NMR của hợp chất TV2 và hợp chất tham khảo

3.1.4 Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được từ loài T chantrieri 3.1.4.1 Hợp chất TC1: Chantriolide D (mới)

Hình 3.22 Cấu trúc hóa học của hợp chất TC1 và taccalonolide M (13)

Hợp chất TC1 thu được dưới dạng chất bột vô định hình màu trắng Dựa trên phân tích phổ khối lượng phân giải cao HR-ESI-MS của TC1, công thức phân tử của TC1 được xác định là C35H50O15 với sự xuất hiện

pic giả phân tử tại m/z 711,3237 [M+H]+ (tính toán lý thuyết cho công thức [C35H51O15]+, 711,3222) và m/z 733,3055 [M+Na]+ (tính toán lý thuyết cho công thức [C35H50O15Na]+, 733,3042) Phổ 1H-NMR của TC1 xuất hiện tín

hiệu proton của bốn nhóm methyl δH 0,76 (3H, s), 1,13 (3H, s), 0,80 (3H,

d, J = 6,0 Hz) và 1,17 (3H, d, J = 6,0 Hz), hai nhóm methyl acetyl tại δH

1,91 (3H, s) và 2,06 (3H, s) gợi ý TC1 có cấu trúc khung steroidal với 2

nhóm acetyl Thêm vào đó sự xuất hiện các tín hiệu proton anome tại δH

4,20 (1H, d, J = 8,0 Hz), gợi ý sự có mặt của một đơn vị đường

Phổ 13C-NMR và DEPT xuất hiện tín hiệu của 35 carbon, bao gồm: 2

carbon ketone tại δC 206,0 và 211,7; 2 carbon acetyl carbonyl tại δC 170,2 và

170,5, 3 carbon không liên kết hydro tại δC 41,9, 42,6, và 81,0; 18 carbon

methine tại δC 31,7, 37,1, 41,6, 41,8, 51,0, 51,8, 53,7, 54,3, 54,9, 70,8, 72,7,

74,3, 74,6, 77,1, 77,4, 78,2, 86,0 và 105,5; 4 carbon methylene tại δC 25,2,

29,6, 44,5, và 61,9 và 6 carbon methyl tại δC 13,3, 15,3, 15,3, 19,8, 20,2 và 21,0 Phân tích phổ 1H-, 13C-NMR và DEPT kết hợp so sánh với tài liệu tham

khảo [15] cho thấy hợp chất TC1 là một hợp chất steroidal glucoside Các

tương tác HMBC từ H-6 (δH 4,22) đến C-5 (δC 81,0)/C-7 (δC 206,0)/C-10 (δC

42,6); từ H-14 (δH 2,74)/H-16 (δH 1,46)/H-17 (δH 1,65) đến C-15 (δC 211,7) khẳng định vị trí hai nhóm hydroxy tại C-5 và C-6, hai nhóm ketone tại C-7 và