Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài khổ sâm mềm (brucea mollis wall. ex kurz) và cơm rượu trái hẹp (glycosmis stenocarpa (drake) guillaum) ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC MAI HÙNG THANH TÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI KHỔ SÂM MỀM (BRUCEA MOLLIS WALL. EX KURZ) VÀ CƠM RƯỢU TRÁI HẸP (GLYCOSMIS STENOCARPA (DRAKE) GUILLAUM) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC MAI HÙNG THANH TÙNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI KHỔ SÂM MỀM (BRUCEA MOLLIS WALL. EX KURZ) VÀ CƠM RƯỢU TRÁI HẸP (GLYCOSMIS STENOCARPA (DRAKE) GUILLAUM) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số : 62.44.27.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. NGUYỄN MẠNH CƯỜNG 2. GS.TS. YOUNG HO KIM HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả thu được trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Mai Hùng Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Nguyễn Mạnh Cường và GS.TS. Young Ho Kim là những người thầy đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện Hóa học và Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, đặc biệt PGS.TS. Phạm Quốc Long, Viện trưởng Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, người đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo trường Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian làm luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Đỗ Thị Thảo và các anh chị Tổ Thử nghiệm sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành các nghiên cứu về hoạt tính sinh học. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể cán bộ Phòng Hoạt chất sinh học, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện luận án này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã cổ vũ, động viên tôi hoàn thành tốt luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận án Mai Hùng Thanh Tùng MỤC LỤC Danh mục các hình trong luận án ............................................................................. DM1 Danh mục các bảng trong luận án ............................................................................. DM2 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt..................................................................... DM3 MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về chi Brucea (Sầu đâu) ................................................................... 3 1.1.1. Sơ lược về chi Brucea ................................................................................ 3 1.1.2. Thành phần hóa học của chi Brucea........................................................... 3 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước............................................................... 3 1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................. 3 1.1.2.2.1. Lớp chất quassinoit ...................................................................... 4 1.1.2.2.2. Lớp chất ancaloit ......................................................................... 4 1.1.2.2.3. Lớp chất tritecpenoit và steroit .................................................... 5 1.1.2.2.4. Lớp chất flavonoit ....................................................................... 5 1.1.2.2.5. Lớp chất axít béo và loại khác ..................................................... 5 1.1.3. Hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi Brucea ..................................... 12 1.1.3.1. Hoạt tính chống sốt rét ............................................................................. 12 1.1.3.2. Hoạt tính kháng u và ung thư ................................................................... 13 1.1.3.3. Hoạt tính kháng virus TMV (Tobacco Mosaic Virus)............................. 13 1.1.3.4. Hoạt tính chống tiểu đường...................................................................... 13 1.1.3.5. Hoạt tính kháng ký sinh trùng mũi khoan ................................................ 14 1.1.3.6. Hoạt tính kháng amíp ............................................................................... 14 1.1.3.7. Các hoạt tính khác .................................................................................... 14 1.1.4. Sơ lược lớp chất quassinoit ...................................................................... 14 1.1.4.1. Giới thiệu ................................................................................................. 14 1.1.4.2. Phân lập và xác định cấu trúc................................................................... 15 1.1.4.3. Sinh tổng hợp các quassinoit ................................................................... 16 Trang 1.1.4.4. Bán tổng hợp các quassinoit .................................................................... 17 1.1.4.5. Tổng hợp toàn phần các quassinoit .......................................................... 18 1.1.4.6. Hoạt tính sinh học của lớp chất quassinoit............................................... 19 1.1.5. Loài Khổ sâm mềm (Brucea mollis Wall. ex Kurz) .................................. 20 1.2. Chi Glycosmis................................................................................................. 21 1.2.1. Đặc điểm hình thái và phân bố ................................................................. 21 1.2.2. Sử dụng trong dân gian ............................................................................ 22 1.2.3. Thành phần hóa học chi Glycosmis .......................................................... 23 1.2.3.1. Tecpenoit .................................................................................................. 23 1.2.3.2. Flavonoit .................................................................................................. 24 1.2.3.3. Cumarin .................................................................................................... 25 1.2.3.4. Ancaloit .................................................................................................... 25 1.2.3.5. Các ancaloit dạng amít chứa lưu huỳnh ................................................... 25 1.2.3.6. Glycosid ................................................................................................... 26 1.2.4. Hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi Glycosmis ................................ 27 1.2.5. Loài Cơm rượu trái hẹp (Glycosmis stenocarpa (Drake) Guillaum) ......... 27 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 30 2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu ........................................................... 30 2.1.1. Thu mẫu cây, xác định tên khoa học và phương pháp xử lý mẫu ............. 30 2.1.2. Phương pháp phân lập các hợp chất từ các dịch chiết ............................... 30 2.1.3. Các phương phương xác định cấu trúc hóa học các hợp chất ................... 30 2.1.3.1. Xác định điểm chảy và góc quay cực ...................................................... 31 2.1.3.2. Phổ khối lượng (ESI-MS) và phổ khối phân giải cao (HR-ESI-MS) ...... 31 2.1.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân .................................................................... 31 2.1.4. Phương pháp thử hoạt tính gây độc (ức chế) tế bào ung thư in vitro ......... 31 2.1.4.1. Vật liệu ..................................................................................................... 31 2.1.4.2. Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro ...................................................... 31 2.1.4.3. Phép thử sinh học xác định hoạt tính gây độc tế bào (cytotoxic assay) ... 31 2.2. Xử lí mẫu thực vật và chiết tách...................................................................... 32 2.3. Hằng số vật lý và các dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập được ................. 40 2.4. Hoạt tính sinh học của các hợp chất được phân lập ......................................... 46 2.4.1. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư KB ........... 47 2.4.2. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư LU-1 ........ 47 2.4.3. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư LNCaP..... 48 2.4.4. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư HL-60 ...... 48 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 50 3.1. Đánh giá tác dụng gây độc tế bào các cặn chiết từ lá cây Khổ sâm mềm ......... 50 3.2. Cấu trúc của các hợp chất được phân lập ........................................................ 50 3.2.1. Cấu trúc các hợp chất phân lập từ lá cây Khổ sâm mềm ........................... 50 3.2.2. Cấu trúc các hợp chất phân lập từ thân và rễ cây Khổ sâm mềm .............. 74 3.2.3. Xác định tên khoa học cây Brucea mollis .............................................. 108 3.2.4. Cấu trúc các hợp chất phân lập từ rễ cây Cơm rượu trái hẹp .................. 109 KẾT LUẬN................................................................................................................. 137 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TRONG KHUÔN KHỔ LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC DM-1 DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN Trang Hình 1.1 Các bộ khung cơ bản của lớp chất quassinoit............................ 15 Hình 1.2 Quassin 117 và neoquassin 118 là hai quassinoit đầu tiên được phân lập từ cây Quassia amara.................................................. 16 Hình 1.3 Con đường sinh tổng hợp các quassinoit................................... 17 Hình 1.4 Bán tổng hợp bruceantin từ bruceoside A.................................. 18 Hình 1.5 Tổng hợp toàn phần bruceantin.................................................. 19 Hình 1.6 Cây Khổ sâm mềm (Brucea mollis Wall. ex Kurz)................... 21 Hình 1.7 Cây Cơm rượu trái hẹp (Glycosmis stenocarpa (Drake) Guillaum) 27 Hình 2.1 Sơ đồ phân đoạn các cặn chiết từ lá cây Khổ sâm mềm............ 33 Hình 2.2 Sơ đồ phân lập các chất từ lá cây Khổ sâm mềm....................... 36 Hình 2.3 Sơ đồ phân lập các chất từ thân và rễ cây Khổ sâm mềm.......... 38 Hình 2.4 Sơ đồ phân lập các chất từ rễ cây Cơm rượu trái hẹp................ 39 Hình 2.5 Tác dụng ức chế tế bào ung thư KB của hợp chất BM.19 ở các nồng độ 20; 4; 0,8 mg/ml... 47 Hình 2.6 Tác dụng ức chế tế bào ung thư LNCaP của hợp chất BM.17 ở các nồng độ 20; 4; 0,8 mg/ml 48 Hình 2.7 Tác dụng ức chế tế bào ung thư HL-60 của hợp chất BM.19 ở các nồng độ 20; 4; 0,8 mg/ml. 49 Hình 3.1 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.01....................................... 51 Hình 3.2 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.02....................................... 52 Hình 3.3 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.03....................................... 52 Hình 3.4 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.04....................................... 52 Hình 3.5 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.04............................................ 54 Hình 3.6 Phổ DEPT của hợp chất BM.04................................................. 54 Hình 3.7 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.05....................................... 56 DM-1 Hình 3.8 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.05............................................ 56 Hình 3.9 Phổ DEPT của hợp chất BM.05................................................. 57 Hình 3.10 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.06....................................... 57 Hình 3.11 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.07....................................... 58 Hình 3.12 Các tương tác HMBC và NOESY chính của hợp chất BM.08.. 60 Hình 3.13 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.08............................................ 60 Hình 3.14 Phổ DEPT của hợp chất BM.08................................................. 61 Hình 3.15 Phổ HSQC của hợp chất BM.08................................................ 61 Hình 3.16 Phổ HMBC của hợp chất BM.08............................................... 61 Hình 3.17 Phổ COSY của hợp chất BM.08................................................ 62 Hình 3.18 Phổ NOESY của hợp chất BM.08............................................. 62 Hình 3.19 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.09....................................... 63 Hình 3.20 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.09............................................ 63 Hình 3.21 Phổ DEPT của hợp chất BM.09................................................. 63 Hình 3.22 Các tương tác trong phổ HMBC, COSY và NOESY của hợp chất BM.10................................................................................. 66 Hình 3.23 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.10............................................ 66 Hình 3.24 Phổ DEPT của hợp chất BM.10................................................. 67 Hình 3.25 Phổ HSQC của hợp chất BM.10................................................ 67 Hình 3.26 Phổ HMBC của hợp chất BM.10............................................... 67 Hình 3.27 Phổ COSY của hợp chất BM.10................................................ 68 Hình 3.28 Phổ NOESY của hợp chất BM.10............................................. 68 Hình 3.29 Phổ khối phân giải cao HR-ESI-MS của hợp chất BM.10........ 68 Hình 3.30 Các tương tác HMBC của hợp chất BM.11............................... 69 Hình 3.31 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.11............................................ 69 Hình 3.32 Phổ DEPT của hợp chất BM.11................................................. 70 Hình 3.33 Các tương tác HMBC của hợp chất BM.12............................... 70 Hình 3.34 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.12............................................ 71 Hình 3.35 Phổ 13C-NMR của hợp chất BM.12........................................... 71 DM-1 Hình 3.36 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.13....................................... 75 Hình 3.37 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.14....................................... 75 Hình 3.38 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.14............................................ 76 Hình 3.39 Phổ 13C-NMR của hợp chất BM.14........................................... 76 Hình 3.40 Các tương tác trong phổ HMBC, COSY và NOESY của hợp chất BM.15................................................................................. 77 Hình 3.41 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.15............................................ 80 Hình 3.42 Phổ DEPT của hợp chất BM.15................................................. 80 Hình 3.43 Phổ HSQC của hợp chất BM.15................................................ 80 Hình 3.44 Phổ HMBC của hợp chất BM.15............................................... 81 Hình 3.45 Phổ COSY của hợp chất BM.15................................................ 81 Hình 3.46 Phổ NOESY của hợp chất BM.15............................................. 81 Hình 3.47 Các tương tác NOESY của hợp chất BM.16............................. 82 Hình 3.48 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.16............................................ 83 Hình 3.49 Phổ DEPT của hợp chất BM.16................................................. 84 Hình 3.50 Phổ HSQC của hợp chất BM.16................................................ 84 Hình 3.51 Phổ HMBC của hợp chất BM.16............................................... 84 Hình 3.52 Phổ COSY của hợp chất BM.16................................................ 85 Hình 3.53 Phổ NOESY của hợp chất BM.16............................................. 85 Hình 3.54 Các tương tác HMBC và COSY của hợp chất BM.17............... 86 Hình 3.55 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.17............................................ 87 Hình 3.56 Phổ DEPT của hợp chất BM.17................................................. 88 Hình 3.57 Phổ HSQC của hợp chất BM.17................................................ 88 Hình 3.58 Phổ HMBC của hợp chất BM.17............................................... 88 Hình 3.59 Phổ COSY của hợp chất BM.17................................................ 89 Hình 3.60 Phổ NOESY của hợp chất BM.17............................................. 89 Hình 3.61 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.18....................................... 90 Hình 3.62 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.18............................................ 91 Hình 3.63 Phổ DEPT của hợp chất BM.18................................................. 91 DM-1 Hình 3.64 Các tương tác HMBC chính của hợp chất BM.19..................... 92 Hình 3.65 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.19............................................ 94 Hình 3.66 Phổ DEPT của hợp chất BM.19................................................. 94 Hình 3.67 Phổ HMBC của hợp chất BM.19............................................... 94 Hình 3.68 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC của hợp chất BM.20..... 95 Hình 3.69 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.20............................................ 96 Hình 3.70 Phổ 13C-NMR của hợp chất BM.20........................................... 96 Hình 3.71 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.21....................................... 97 Hình 3.72 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.21............................................ 98 Hình 3.73 Phổ DEPT của hợp chất BM.21................................................. 98 Hình 3.74 Các tương tác HMBC, COSY, NOESY của hợp chất BM.22... 99 Hình 3.75 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.22............................................ 101 Hình 3.76 Phổ DEPT của hợp chất BM.22................................................. 101 Hình 3.77 Phổ HSQC của hợp chất BM.22................................................ 102 Hình 3.78 Phổ HMBC của hợp chất BM.22............................................... 102 Hình 3.79 Phổ COSY của hợp chất BM.22................................................ 102 Hình 3.80 Phổ NOESY của hợp chất BM.22.............................................. 103 Hình 3.81 Phổ ESI-MS của hợp chất BM.22.............................................. 103 Hình 3.82 Cấu trúc hóa học của hợp chất BM.23....................................... 104 Hình 3.83 Phổ 1H-NMR của hợp chất BM.23............................................ 104 Hình 3.84 Phổ DEPT của hợp chất BM.23................................................. 105 Hình 3.85 Phổ HSQC của hợp chất BM.23................................................ 105 Hình 3.86 Phổ HMBC của hợp chất BM.23............................................... 105 Hình 3.87 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC của hợp chất GP.24 112 Hình 3.88 Phổ IR của hợp chất GP.24........................................................ 112 Hình 3.89 Phổ 1H-NMR của hợp chất GP.24............................................. 112 Hình 3.90 Phổ DEPT của hợp chất GP.24.................................................. 113 Hình 3.91 Cấu trúc hóa học của hợp chất GP.25........................................ 114 Hình 3.92 Phổ 1H-NMR của hợp chất GP.25............................................. 115 DM-1 Hình 3.93 Phổ DEPT của hợp chất GP.25.................................................. 115 Hình 3.94 Phổ HSQC của hợp chất GP.25................................................. 115 Hình 3.95 Phổ HMBC của hợp chất GP.25................................................ 116 Hình 3.96 Phổ COSY của hợp chất GP.25..........................................