Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất trong quả xoan (melia azedarach) ở việt nam

Bảng 1.1 Hoạt tính sinh học của một số Limonoid được thử nghiệm trên động vật 22 Sơ đồ 1.1 Phân lập các chất từ quả Xoan M... Từ đầu thập niên 60 họ Xoan đã được các nhà khoa học quan t

cứu, giúp đỡ tôi từng bước trong quá trình thực hiện luận văn

Ngoài ra, trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu đề tài bằng sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, thì tôi còn nhận được nhiều sự quan tâm, góp ý, hỗ trợ quý báu của quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp, các bạn học viên, bạn bè và người thân Tôi muốn

tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến:

- Ban giám hiệu, các phòng ban chức năng, các thầy cô giáo, các cán bộ phòng Đào tạo Sau đại học, cán bộ phòng thí nghiệm - Trường Đại học Vinh đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm thực tiễn trong hai năm học qua

- Ban giám hiệu Trường THPT Nguyễn Cảnh Chân, các bạn đồng nghiệp, các bạn học viên đã luôn động viên, tạo điều kiện tốt nhất hỗ trợ cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

- Gia đình và những người thân đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian quan, đặc biệt là trong thời gian hai năm bản thân theo học thạc sĩ tại trường Đại Học Vinh

Cuối cùng do kiến thức và thời gian có hạn nên luận văn chắc còn có những thiếu sót, bản thân tôi rất mong nhận được sự góp ý từ quý các thầy cô trong hội đồng khoa học để luận văn được hoàn thiện hơn

Vinh, ngày 13 tháng 7 năm 2019

1 Lý do chọn đề tài 1

Chương 2: Phương pháp và thực nghiệm 28

Kết luận 54

MS Mass Spectroscopy Phổ khối lượng

UV Ultraviolet Spectroscopy Phổ hấp thụ phân tử

TLC Thin Layer Chromatography Sắc kí lớp mỏng

Choromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

ESI-MS Electron Spray Tonzation - Mass

1

H-NMR Proton Magnetic Resonance

Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

DEPT Distortionless Enhancement by

Polarisation Transfer HMBC Heteronuclear Multiple Bond

EC50 Giá trị 50% các tế bào hoặc gốc

tự do bị chết hoặc được tạo ra bởi DPPH được trung hòa

Hình 1.2 Quả Xoan 23

Hình 3.17 Phổ 1H-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 45 Hình 3.18 Phổ 1H-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 46 Hình 3.19 Phổ 1H-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 46 Hình 3.20 Phổ 1H-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 47 Hình 3.21 Phổ 13C-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 47 Hình 3.22 Phổ 13C-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 48 Hình 3.23 Phổ 13C-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 49 Hình 3.24 Phổ 13C-NMR của chất MAE-2 ( Phổ giãn) 49

Bảng 1.1 Hoạt tính sinh học của một số Limonoid được thử nghiệm

trên động vật

22

Sơ đồ 1.1 Phân lập các chất từ quả Xoan ( M azedarach) 31

limonoid, sesqui-, mono-, di-, và triterpenoid, chromone, lignan, coumarin, flavonoid đặc biệt loại limonoid với gần 2000 hợp chất có cấu trúc đa dạng, có các hoạt tính gây ngán ăn côn trùng, kháng nấm, kháng khuẩn Có những hợp chất limonoid thể hiện hoạt tính gây độc hại tế bào, kháng khuẩn, chống viêm, chống khối

u

Cây xoan (Melia azedarach) được coi là cây bản địa của Việt Nam Cây chủ

yếu được trồng ở vùng đồng bằng, trung du và núi thấp Quần thể cây mọc tự nhiên hoặc đã trở nên hoang dại hóa có thể thấy ở một số tỉnh như Sơn La, Tuyên Quang, Thanh Hóa, Nghệ An…Xoan cũng có ở Ấn Độ, Lào và phía nam Trung Quốc Cây Xoan ưa sáng, có thể chịu được khô hạn và sống được nhiều trên các loại thổ nhưỡng khác nhau Xoan sinh trưởng và phát triển tốt ở những vùng có khí hậu nhiệt đới nóng

và ẩm hoặc khí hậu á nhiệt đới, độ cao dưới 1000m Xoan là loài cây cho gỗ quan trọng ở vùng đồng bằng và trung du Chỉ khoảng 6-7 năm là có thể khai thác lấy gỗ làm nha, đồ gia dụng Khi khai thác thường người dân chỉ lấy thân cây chính làm gỗ còn lại đem bỏ đi hoặc làm củi Gần đây ở Việt Nam có một số công trình đã nghiên cứu về cây Xoan được công bố nhưng chưa nhiều Cho nên chúng tôi tiến hành nghiên cứu thêm về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học để góp phần điều tra tài nguyên thiên nhiên, đưa cây xoan vào sử dụng một cách khoa học hơn và có thể đẩy mạnh khai thác sử dụng loại cây này vào việc điều trị bệnh cho người và thuốc bảo vệ thực vật cho cây trồng Do vậy, việc nghiên cứu về cây xoan có ý nghĩa thực tiễn, góp phần điều tra tài nguyên thiên nhiên và sử dụng chúng một cách hiệu quả hơn Do đó tôi đã

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lấy mẫu: thu hái quả xoan, sấy khô bằng thiết bị sấy bơm nhiệt

Dùng thiết bị siêu âm để chiết, thu cao chiết bằng cất quay chân không

- Phương pháp phân lập: đã sử dụng các phương pháp sắc ký cột, sắc ký lớp

mỏng với các chất nhồi như silica gel, pha đảo, sắc ký lỏng siêu hiệu năng cao

- Phương pháp xác định cấu trúc: phổ UV, phổ MS, phổ NMR một chiều và

hai chiều, HSQC, HMBC

Một số cây thuộc họ Xoan như sầu đâu, xà cừ, ngâu, được người dân ở Việt Nam và một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ sử dụng trong các bài thuốc dân gian

cổ truyền từ rất lâu Từ đầu thập niên 60 họ Xoan đã được các nhà khoa học quan tâm

và nghiên cứu, các chất trong họ này cho thấy có hoạt tính sinh học mạnh mẽ như: kháng viêm, kháng khuẩn, kháng ung thư, kháng sâu hại và hoạt tính gây chán ăn ở côn trùng

1.1.2 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của cây họ Xoan rất đa dạng với rất nhiều các lớp chất limonoid, mono-, sesqui, và triterpenoid, lignan, coumarin, các phenolic và flavonoid khác

Đối với các loại trái cây họ cam quýt thì hợp chất limonin là một trong những thành phần chính Việc xác định cấu trúc của limonin được đánh dấu bằng sự bắt đầu của limonoid (tetranortriterpenoid) Trong gần 1300 limonoid, đã được xác định thì

có hơn 35 khung carbon khác nhau tạo ra thông qua sự tái tạo vòng, mở vòng và sắp xếp lại khung carbon, đã được quan sát thấy trong nhiều thập kỷ qua, với rất nhiều các loại cấu trúc mới tiếp tục xuất hiện Họ Xoan (Meliaceae) được sự quan tâm đặc biệt bởi sự phong phú, đa dạng về cấu trúc của limonoid Ở trong khuôn khổ của đề tài này chúng tôi chỉ quan tâm đến thành phần hợp chất của limonoid trong họ xoan

Hình 1.1: Sinh tổng hợp và phân loại hợp chất limonoid của họ Xoan

Limonoid

Limonoid là một nhóm các chất chuyển hóa bậc hai được tìm thấy trong các họ

Rutaceae và Meliaceae, ít gặp hơn đối với Cneoraceae và Simaroubaceae, chúng là

dấu hiệu phân loại thực vật bằng hóa học

Chúng được oxy hóa mạnh, được chuyển hóa từ các trierpenoid, có nhiều hoạt

tính sinh học, bao gồm các hoạt tính chống ung thư, kháng khuẩn, chống sốt rét và

chống vi rút Một số limonoid có hoạt tính mạnh có thể phát thành thuốc hỗ trợ và điều

trị ung thư

Limonoid là dẫn xuất triterpene từ tiền chất có bộ khung 4,4,8- trimethyl-17- furanylsteroid được tìm thấy trong các họ thực vật như Rutaceae, đặc điệt là ở các loài Citrus và Meliaceae

Citrus limonoid bao gồm hai cấu trúc chính Cấu trúc của limonin (1) đại diện cho khung đầu tiên, bao gồm năm vòng Cấu trúc limonid thứ hai, chẳng hạn như nomilin (2), bao gồm bồn vòng được kí hiệu là A, B, C và D Các biến thể cấu trúc của limonoid được tìm thấy ở Rutaceae ít hơn ở Meliaceae và thường bị giới hạn trong việc biến đổi của vòng A và B Các limonoid được tìm thấy trong họ Meliaceae phức tạp hơn, với mức độ oxy hóa và sắp xếp lại rất cao được thể hiện trong cấu trúc limonoid bố mẹ

Cho đến nay, hơn 50 loại limonoid aglycones và glucoside đã được phân lập từ

các loài Citrus khác nhau, bao gồm C aurantium, C limon, C.reticulata, C sudachi,

C unshiu, C paradisi, C sinensis, C jambhiri và C pyriformis, chúng là thành phần

có lợi cho sức khỏe con người vì các đặc tính tăng cường sức khỏe và phòng chống bệnh tật

Citrus limonoid xuất hiện với hàm lượng lớn trong các loại nước ép và mô của các loài Citrus dưới dạng glucoside limonoid tan trong nước hoặc trong hạt dưới dạng aglycones limonoid không tan trong nước Phổ biến nhất trong các loài Citrus, là limonin (1), tiếp theo là nomilin (2), còn loại glucoside phổ biến nhất là limonin glucoside (3)

Meliaceae là Cedrela sp, Khaya sp, Melia azedarach, Sandoricum koetjape, Swietenia mahogany, Trichilia sp, and Turraea sp

Trong những năm qua, hơn 100 limonoid đã được phân lập và xác định cấu trúc Gần đây, người ta đã phân lập được các hợp chất limonin (1) và nomilin (2), là

những loại limonoid có nhiều nhất trong Citrus, từ loài của cam quýt (C unshiu,

Rutaceae) như một sản phẩm thải trong quá trình sản xuất nước cam tan Bảy loại limonoid mới có tên granatumins A-G (4, 10) được phân lập từ hạt của cây ở một khu

rừng ngập mặn Ấn Độ (Xylocarpus granatum, Meliaceae) Từ những hạt giống của

cùng một loại cây này, granaxylocarpin A - E đã được phân lập trước Granaxylocarpin A (11) và B (12) là các limonoid loại mexicanolide với bộ khung 9,10 và granaxylocarpin C (13) sở hữu một vòng 8α, 30α-epoxy [24]

Hai limonoid, cụ thể là khayalenoids A (16) và B (17), với một phần

8-oxa-tricyclo chưa từng có [4.3.2.02,7], được phân lập từ thân cây của Khaya senegalensis (Meliaceae) Từ Cipadessa cinerascens (Meliaceae), cipadesins A-C (18 - 20) và

cipadesins D-F (21 - 23) đã được phân lập từ cùng một nhà máy, cineracipadesins F(24 - 29) và cipadonoid A (30) cũng được xác định

A-Trước đây, năm loại tetranortriterpenoids loại mexicanolide, tigloylseneganolide A (31), 2 R-methylbutanoylproceranolide (32), 2 Smethylbutanoylproceranolide (3) (33), 2 R-cipadesin A (34) và 2 R-cipadesin (36), cũng như 2 S-epimers đã biết 34 và 36 (35 và 37), được phân lập từ hạt của

C.baccifera (Meliaceae) Gần đây, một cuộc tìm kiếm đã được thực hiện từ các bộ

nghiên cứu để biết được liệu các chất chuyển hóa hình thành đáng kể có vai trò trong

sự thích nghi sinh hóa của cây trồng hay không, chẳng hạn như gốc ghép M aenedarach Dịch chiết N-hexane và dichloromethane từ lá được kết hợp sau đó phân

tách bằng sắc ký liên tiếp đã cho limonoid nimbolide (41) và chủ yếu là hỗn hợp các

limonoid được phân lập trước đây từ lá của A indica, mà không phải là phân ly Phân

đoạn diclorometan của dịch chiết metanol từ lá đã cho các limonoid, 38, deacetylnimbinene (42) và 6-deacetylnimbin (43) Azadirachtin (44) có mặt ở tất cả các bộ phận của quả, thân, hoa và rễ, nhưng không có ở trong bộ phận lá 1-O-deacetyl-6-deoxykhayanolide E (45), 1-O-deacetyl-2α-hydroxykhayanolide E (46), 3-acetyl-khayalactone (47) và 11a-acetoxy-2α-hydroxy-6-deoxy-Destigloylswietenine

6-acetate (48) được phân lập từ thân của K ivorensis (Meliaceae), là nguồn của một

trong những loại thuốc truyền thống phổ biến nhất ở châu Phi, chủ yếu phân bố trên khắp đất nước Angola, Cameroon và Nigeria

Từ vỏ của thân Chukrasia tabularis var Velutina (Meliaceae), mười sáu

limonoid 16-norphigatealin, chuktabularin E-T (49-64) đã được phân lập Những hợp chất có propionyl mở rộng sinh học hoặc nhóm acetyl ở C-15, một nhóm nhỏ đặc trưng giữa bộ khung limonoid và nhóm thế acyl tại C-15 Từ cùng một loại cây, ba loại limonoid 16-norphigatealin, cụ thể là chukvelutins A-C (65-67), cũng được phân lập Các hợp chất này được đặc trưng bởi bộ khung limonoid 16-norphigatealin có mối quan hệ với bộ khung phuctoralin và một sinh tổng hợp nhóm isobutyryl mở rộng tại C-15, tạo thành một đặc tính 2,7-dioxabicyclo [2.2.1] heptan Các limonoid chuktabrinA (68), với các mảnh ghép của 1,3-dioxolan-2-one và 3,4-dihydro-2H-pyran và chuktabrin B (69), sở hữu một bộ khung đa vòng, trước đây được phân lập từ

C.tabularis (Meliaceae)

Các swietenitins A-M (70 -75, 77, 79, 81-85) 2-acetoxyswietenialide D (76), 2,11-diacetoxyswietenialide D (78) và 11-deoxyswietenialide D (80), được phân lập

Destigloyl-3β-O-benzoyl-12α -acetoxyswietephragmin D (91) Bảy phragmalin với một nửa carbonyl C-30, được đặt tên moluccensin A-G (92-98), trong đó moluccensin A- F, sở hữu một liên kết đôi 8,14 và moluccensin G, có chứa liên kết đôi 8,9 và

14,15, được phân lập từ hạt của một loại cây ngập mặn Ấn Độ, X moluccensis (Meliaceae) Toona ciliata Roem var ciliata (Meliaceae), dùng trong dân gian ở

Trung Quốc, là cây gỗ chủ yếu trồng ở các khu vực nhiệt đới châu Á Từ lá và cành của nó đã có ba chất norlimonoid (99 - 101) được phân lập Walsuronoid A-C (102 -

104) cũng được phân lập từ lá và cành của cây Walsura Robusta (Meliaceae), một loại

cây chủ yếu mọc ở tỉnh Vân Nam và Quảng Đông của Trung Quốc Walsuronoid A (102) có tính năng của limonoid với một bộ khung limonoid A chưa từng có kết hợp một cầu nối 3,4-peroxide, trong khi walsuronoid B (103) và C (104) sở hữu bộ khung hiếm 18 (13 → 14) – limonoid [30]

1.1.3 Hoạt tính sinh học

Limonoid có trong cây họ xoan có nhiều hoạt tính sinh học như tác dụng gây chán ăn ở côn trùng, kháng nấm… và chống hoạt các hoạt động ở tế bào ung thư (bảng 3.1)

+ Hoạt động chống ung thư

Trong một số nghiên cứu gần đây đã xác định được rằng một số hợp chất thuộc loại limonoid có hoạt tính chống lại hoạt động của các tế bào ung thư như limonin, nomilin, deacetylnomilin và obacunone…

Limonin(1)

Chống ung thư Chống viêm và hóa trị liệu Cải thiện chất lượng xương và hoạt tính chống oxy hóa huyết tương

Chuột

7-Acetyl-16,17-dehydro-16 –

Tên khoa học là: Melia azedarach L thuộc họ Xoan Nó có nhiều tên gọi khác

nhau như: Sầu đâu, xuyên luyện, khổ luyện, xoan trắng, đốc hiên

của cây được dùng làm thuốc với tên gọi khổ luyện căn bì, dùng để diệt giun đũa, giun

kim Vỏ thì lấy về phơi hoặc sấy khô, khi dùng thì rang vàng đến mất mùi hăng là có thể dùng được, không cần chế biến gì thêm Dịch chiết từ lá Xoan được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học thân thiện với môi trường, trị ghẻ lở cho súc vật Đổi với người Trung Quốc, vỏ cây xoan là một loại dược liệu quý được chú ý sử dụng và theo dõi

lâm sàng [2], [3], [5]

1.2.2 Thành phần hóa học của cây xoan

Các loài chi xoan (Melia) được biết đến là nguồn tài nguyên thiên nhiên phong

phú, đa dạng cung cấp nhiều loại h ợp chất limonoid và terpenoid [16], [20], [21], [23], alkaloid, steroid [15], anthraquinone, flavonoid [29]

1.2.2.1 Hợp chất limonoid trong cây xoan

Một số limonoid có trong cây xoan

Deoxonimbolicle Salanin

Nimbolicle 6- Deacetylnimbinene

21 1- acetyl – 3- deacetyltrichinin H M.azedarach

22 1- acetyl – 2 – desacetyl- trichinin H M.azedarach

29 1 - tigloyl- 3,20 - diacetyl- 11- methoxy meliacarpinin M.azedarach

30 3 - tigloyl - 1,20 - diacetyl- 11- methoxy meliacarpinin M.azedarach

31 1- cinamoyl- 3- hydroxy- 11- methoxy meliacarpinin M.azedarach

32 Deoxy- 3- methacrylyl- 11- methoxy meliacarpinin M.azedarach

33 1- cinamoyl – 3- acetyl – 11- methoxy- meliacarpinin M.azedarach

54 Meliatoxin B2 M.azedarach

56 6- acetoxy- 11α- hydroxy- 7- oxo- 14β, 15β- epoxy-

meliacin- 1,5- dien- 3- O- α- L- rhamnopyranosid

M.azedarach

1.2.3 Hoạt tính sinh học

Họ xoan được biết đến là họ chứa nhiều chất có hoạt tính chống nấm, diệt côn

trùng, có tính chất điều chỉnh sự phát triển và sinh trưởng Các chất được chiết xuất từ nhiều bộ phận khác nhau của Melia azedarch có nhiều ảnh hưởng đối với các loại sâu

bệnh đã được báo cáo [7], [8]

Trong nghiên cứu đã công bố chiết xuất từ lá của cây xoan có hoạt chất trừ cỏ

mạnh trên A aegypti, và trong các thử nghiệm đều cho thấy các ấu trùng đã chết trước

khi sinh trưởng, ngoài ra còn có khả năng ức chế sự rụng trứng [17]

Trong việc phân tích dịch chiết ethanol của xây xoan cho thấy sự hiện diện của limonoid và nhiều loại hợp chất khác Các hợp chất limonoid trong cây xoan có hoạt tính chống các tế bào ung thư đã được công bố [30]