Khóa luận tốt nghiệp: Phân lập một số hợp chất từ loài sao biển gai Acanthaster planci ở vùng biển Việt Nam

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

----------

ĐĂNG THỊ MAI NHI

PHÂN LẬP MỘT SỐ HỢP CHẤT

TỪ LOÀI SAO BIỂN GAI ACANTHASTER PLANCI

Ở VÙNG BIỂN VIỆT NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Hữu cơ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

GV: Nguyễn Anh Hƣng

HÀ NỘI - 2017

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên

nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho

em hoàn thành đề tài khóa luận tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Anh Hƣng, cùng các

anh (chị) phòng Hóa sinh hữu cơ - Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên đã

giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa học-

trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã đào tạo và trang bị cho em những kiến

thức cơ bản giúp em thực hiện khóa luận này. Đồng thời, em xin bày tỏ lòng

cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những ngƣời đã động viên, khuyến khích, tạo

mọi điều kiện để em có thể thực hiện khóa luận thành công.

Trong quá trình thực hiện khóa luận, em không tránh khỏi những thiếu

sót, kính mong các thầy cô và các bạn nhiệt tình đóng góp ý kiến để đề tài của

em đƣợc hoàn thiện hơn nữa.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Đăng Thị Mai Nhi

Đăng Thị Mai Nhi Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài: “Phân lập một số hợp chất từ loài sao biển gai

Acanthaster planci ở vùng biển Việt Nam” là công trình nghiên cứu của riêng

tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của thầy giáo Nguyễn Anh Hƣng.

Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa

công bố dƣới bất kỳ hình thức nào trƣớc đây. Những số liệu trong các bảng

biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả thu

thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.

Ngoài ra, trong khóa luận còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng

nhƣ số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú

thích nguồn gốc.

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách

nhiệm về nội dung khóa luận của mình.

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Đăng Thị Mai Nhi

Đăng Thị Mai Nhi Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon 13

Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

- NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy

2D-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân hai chiều

Two-Dimensional NMR

CC Sắc ký cột column chromatography

DEPT Distortionless Enhancement by polarisation Transfer

HMBC Heteronuclear Multiple Quantum coherence

Me Nhóm Metyl

MS Phổ khối lƣợng Mass Spectroscopy

TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer chromatography

Đăng Thị Mai Nhi Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 3

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của sao biển gai Acathaster Planci ........ 3

1.2. Thành phần hóa học các loài thuộc lớp sao biển Asteroidea .................. 4

1.2.1. Các hợp chất steroid .......................................................................... 4

1.2.2. Nhóm hợp chất ceramide .................................................................. 8

1.2.3 Lipid, axit amin ................................................................................ 10

1.2.4 Một số hợp chất khác ....................................................................... 13

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................... 14

2.1. Nguyên liệu ........................................................................................... 14

2.2. Phƣơng pháp phân tích, phân lập các hợp chất từ dịch chiết ............... 14

2.3. Phƣơng pháp xác định cấu trúc hoá học các chất phân lập đƣợc ......... 14

2.4. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị nghiên cứu ............................................. 15

2.4.1. Dụng cụ, hóa chất ........................................................................... 15

2.4.2.Thiết bị nghiên cứu .......................................................................... 15

2.5. Phƣơng pháp xử lý mẫu ........................................................................ 15

2.5. Dữ liệu phổ của các chất phân lập đƣợc ............................................... 17

CHƢƠNG 3: THẢO LUẬN KẾT QUẢ......................................................... 19

3.1. Cấu trúc 5α-cholestan-3α-ol. ................................................................ 19

3.2. Cấu trúc AC2: tyramine ........................................................................ 24

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 28

Đăng Thị Mai Nhi Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

Bảng 3.1: Dữ liệu phổ của hợp chất AC1 ....................................................... 23

Hình 2.1. Sao biển Acanthaster planci ............................................................ 14 Hình 3.1. Phổ 1H NMR của hợp chất AC1 ..................................................... 20 Hình 3.2 Phổ 13C-NMR và DEPT của hợp chất AC1 ..................................... 21

Hình 3.3 Phổ HSQC và HMBC của hợp chất AC1 ........................................ 22 Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hợp chất AC2 ..................................................... 25 Hình 3.5. Phổ 13C-NMR của hợp chất AC2 .................................................... 26

Sơ đồ. Ngâm chiết mẫu sao biển Acanthaster Planci .................................... 17

Đăng Thị Mai Nhi Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

MỞ ĐẦU

Việt Nam nằm trong khu vực Thái Bình Dƣơng và chịu ảnh hƣởng của

khí hậu nhiệt đới gió mùa. Đƣờng bờ biển nƣớc ta dài và thay đổi theo vĩ

tuyến, kết hợp với hình thái thềm lục địa đa dạng, đã tạo nên những nét đặc

trƣng của hệ sinh thái giữa các vùng biển ở Việt Nam. Tuy nhiên từ trƣớc đến

nay, trong phát triển kinh tế biển, chúng ta chủ yếu chỉ quan tâm tới những

loài sinh vật biển có giá trị thực phẩm hoặc xuất khẩu, ít quan tâm tới giá trị

cung cấp dƣợc liệu và các chất có hoạt tính sinh học cao cho ngành hóa dƣợc.

Ngày nay, nhờ sự hỗ trợ của các kỹ thuật tiên tiến, rất nhiều hợp chất từ sinh

vật biển đã đƣợc phân lập, xác định cấu trúc và thử hoạt tính sinh học. Trong

số đó, nhiều hợp chất thể hiện các hoạt tính sinh học phong phú, có thể tạo ra

hoặc cung cấp mẫu hình cho các thế hệ thuốc mới, cũng nhƣ các sản phẩm

khác phục vụ cho cuộc sống.

Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trƣớc, các nhà khoa học biển đã có mối

quan tâm đó là khám phá nguồn tài nguyên sinh vật vô cùng phong phú dƣới

đáy đại dƣơng. Tuy nhiên, so với nguồn tiềm năng sinh vật biển ở nƣớc ta thì

đến nay những công trình nghiên cứu trong nƣớc vẫn còn quá ít và tản mát,

đƣợc biệt là những nghiên cứu về lớp sao biển (Asteroidea).

Lớp Asteroidea có khoảng 1800 loài sao biển sống trên hành tinh, phân

bố ở tất cả các đại dƣơng trên thế giới gồm cả Thái Bình Dƣơng, Đại Tây

Dƣơng, Ấn Độ Dƣơng, Bắc Cực và các vùng đại dƣơng phía Nam. Nhƣng

mới chỉ có 80 loài đƣợc nghiên cứu về thành phần hóa học cũng nhƣ hoạt tính

sinh học. Có rất nhiều hợp chất đƣợc phân lập từ sao biển có cấu trúc hóa học

đa dạng và thể hiện hoạt tính sinh học thú vị khác nhau nhƣ: kháng viêm,

giảm đau, giảm huyết áp, gây độc tế bào, kháng khuẩn, kháng nấm, chống

tăng đƣờng huyết và kháng một số dòng tế bào ung thƣ, kháng vius nhƣ virus

HIV, HSV, CoxB, VSV…

Đăng Thị Mai Nhi 1 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Cho đến nay ngƣời ta phát hiện ra loài sao biển gai có tên khoa học là

Acanthaster Planci có xuất hiện ở nhiều vùng biển Việt Nam và tàn phá rất

nhiều các rạn san hô lớn ở Việt Nam gây ra rối loạn hệ sinh thái ở khu bảo

tồn biển. Vì vậy, đã có rất nhiều cuộc phát động diệt sao biển gai để bảo vệ

san hô. Do đó, chúng tôi sử dụng loài sao biển này để tiến hành đề tài

“Phân lập một số hợp chất từ loài sao biển gai Acanthaster planci ở

vùng biển Việt Nam”.

Đăng Thị Mai Nhi 2 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của sao biển gai Acathaster Planci

Sao biển Acanthaster Planci thuộc chi Acanthaster, họ Acanthasterridea,

lớp. Asteroidea, ngành Echinodermata (động vật da gai) A.planci phân bố rộng

khắp Ấn Độ Dƣơng - Thái Bình Dƣơng. Nó xuất hiện ở các vĩ độ nhiết đới và

cận nhiệt đới từ Biển Đỏ và đông bờ biển Châu Phi qua Thái Bình Dƣơng, qua

Ấn Độ Dƣơng đến bờ tây Trung Mỹ. Sao biển gai thƣờng đƣợc tìm thấy ở các

vỉa san hô ngầm hay các cộng đồng san hô cứng trong khu vực độ sâu từ 5m đến

20m. Ở Việt Nam đƣợc phát hiện ở vùng biển Quảng Ninh, Quảng Trị, Quảng

Nam, khu vực Nha Trang, Bà Rịa Vũng Tàu, Kiên Giang,…

Sao biển gai (Acanthaster planci) là loài sao biển có kích thƣớc cơ thể

lớn với đƣờng kính có thể đạt tới 0.5m. Miệng nằm ở mặt bụng, hậu môn nằm

ở mặt lƣng. Cơ thể chúng đƣợc bao phủ bởi các gai nhọn có chiều dài xấp xỉ

5cm nhằm bảo vệ, chống lại các đe dọa từ địch hại bao gồm cả con ngƣời.

Sao biển gai có khoảng 13 đến 16 cánh mở rộng tỏa tròn từ trung tâm cơ thể.

Chúng có sự khác biệt về màu sắc cơ thể, màu sắc đa dạng khác với các phần

còn lại của cơ thể. Sao biển gai di chuyển chậm, tốc độ di chuyển nhanh nhất

chỉ đạt 10,3 m/ngày, có thể đi lùi, quay vòng, cử động một tay độc lập với

phần còn lại của cơ thể, có khả năng tái sinh các cánh tay bị gãy.

Thức ăn ƣa thích của loài sao biển gai là các loài san hô thuộc giống

Acropora. Chúng thƣờng ăn một mình về đêm và luôn giữ một khoảng cách

nhất định với các con sao biển gai khác. Cách ăn san hô của sao biển gai rất

đặc biệt: chúng đẩy dạ dày ra bao lấy san hô, tiết enzyme và hấp thụ các dịch

lỏng của san hô.

Đăng Thị Mai Nhi 3 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

1.2. Thành phần hóa học các loài thuộc lớp sao biển Asteroidea

Cho đến nay nhiều loài sao biển đã đƣợc nghiên cứu hóa học, phân lập

và nhận dạng đƣợc nhiều chất, thuộc các nhóm chất khác nhau. Thành phần

hóa học chính của các loài thuộc lớp sao biển này chủ yếu là các steroid và

hợp chất của nitơ (ceramide, cerebroside, alkaloid, nucleoside…).

Ngoài ra, còn chƣa các thánh phần khác nhƣ: carboxylic acid,

trierpenoid…

1.2.1. Các hợp chất steroid

Steroid là lớp chất chính có trong thành phần hóa học ở sao biển. các

steroid phân cực thƣờng đƣợc chia làm 4 loại: polyhydroxy steroid, steroid

sulfate, glycoside polyhydroxy steroid và các asterosaponine.

Trƣớc năm 2000 đã có một số công bố về nhóm chất polyhydroxy

steroid từ sao biển. Trong vài năm gần đây, khoảng 50 hợp chất polyhydroxy

steroid mới đã đƣợc phân lập từ nguồn tài nguyên này.

Năm 2003, từ loài sao biển Certonardoa semiregularis thu thập đƣợc ở

gần đảo Komun, Hàn quốc học đã phân lập đƣợc 13 hợp chất

polyhydroxysteroid mới đặt tên là certonardpsterol A-M (1-13) [1]. Mạch

nhánh của các hợp chất (9), (10) lần đầu tiên đƣợc tìm thấy trong các hợp chất

sterol bị oxi hóa trong tự nhiên.

Năm 2004, tiếp tục nghiên cứu về loài sao biển Certonardoa

semiregularis nhóm nghiên cứu này đã tách đƣợc thêm 11 hợp chất

polyhydroxysteroid mới (14-24). Trong đó, năm hợp chất (14), (15), (19-24)

thuộc nhóm tetrol, một nhóm hợp chất rất hiếm khi phân lập đƣợc từ các loài

sao biển đã đƣợc nghiên cứu trƣớc đây [2].

Đăng Thị Mai Nhi 4 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Đăng Thị Mai Nhi 5 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Năm 2005 từ loài sao biển Certonardoa semiregularis đã phân lập

đƣợc 10 hợp chất glycoside mới, kí hiệu là certonardosides A-J (25-29) [3].

Năm 2005, nhóm nghiên cứu Phạm Quốc Long và cộng sự đã bƣớc đầu

nghiên cứu về thành phần hóa học loài sao biển Anthenea pentagonula phân

lập đƣợc hai hợp chất steroid là 5α-cholestan-3α-ol (30); 5α-cholest-7-en-3β-

ol (31) và một cụm phân tử cerebroside [4].

Đăng Thị Mai Nhi 6 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

5α-cholestan-3α-ol 5α-cholest-7-en-3β-ol

Nhóm nghiên cứu Phạm Quốc Long và cộng sự kết hợp các phƣơng

pháp sắc ký nghiên cứu các hợp chất steroid glycoside từ sao biển

Acanthaster planci đã phân lập đƣợc 4 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside

mới đặt tên là planciside A-D (33-36).

Từ loài sao biển Culcita novaeguineae, Iorizzi và cộng sự đã phân lập

đƣợc 11 polyhydroxysteroid glycoside trong đó có 5 hợp chất mới là

culcitoside C4, C5, C6, C7, C8. (37-41), các hợp chất này đều chứa 2 phân tử

đƣờng ở mạch nhánh [6].

37

39

41

40

38

Năm 2014, từ loài sao biển Leptasterias ochotensis, Timofey và cộng sự

đã phân lập đƣợc 6 asterosaponin mới leptasterioside A-F (42-47) trong đó

các hợp chất (44-47) có cùng chuỗi phân tử đƣờng D-fucopyranosyl-(12)-

Đăng Thị Mai Nhi 7 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

β-D-fucopyranosyl-(14)-[β-D-quinovopyranosyl-(12)]-β-D-

glucopyranosyl-(13)-β-D-quinovopyranosyl. Đây là chuỗi cacbohydrat đầu

tiên đƣợc phân lập từ sao biển [7].

44

45

42

46

43

47

1.2.2. Nhóm hợp chất ceramide

Có hơn 90 dẫn xuất ceramide đã đƣợc phân lập và xác định từ 16 loài

sao biển. Ceramide là dạng đơn giản nhất của các sphingolipid. Các ceramide

là một họ lipid có cấu tạo bởi một axit béo mạch dài gắn với các aminoancol

kiểu sphingosine qua các liên kết amit, một trong những thành phần cơ bản

cấu thành sphingomyelin ở lớp lipid kép ở màng tế bào.

Cerebroside là glycosphingolipid – thành phần quan trọng trong cơ động

vất và màng tế bào thần kinh. Chúng đƣợc cấu tạo bởi một ceramide gắn với

một hoặc hai đƣờng tại C-1. Hợp phần đƣờng có thể là glucose hoặc galactose

và vì thế hai loại cerebroside chính đƣợc gọi là glucocerebroside và

galactocerebroside. Glucocerebroside là cerebroside chính đƣợc tìm thấy ở

sao biển còn galactocerebroside thì rất hiếm khi có mặt. một số lƣợng lớn các

glucocerebroside đƣợc phân lập và nghiên cứu hoạt tính từ sao biển trong số

đó có các chất có hoạt tính gây độc tế bào.

Năm 1994, từ loài sao biển Ophidiaster ophidianus, Jin và cộng sự đã

phân lập đƣợc 5 glycosphingolipid là ophidiacerebroside A-E (48-52) [8].

Đăng Thị Mai Nhi 8 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Từ loài sao biển Oreaster reticulates thu thập tại đảo Grand Bahama

(Bahamas), đã có 12 hợp chất đƣợc phân lập, trong đó 9 hợp chất mới là

oreacerebroside A-I (53-61) và 3 hợp chất đã biết ophidiacerebroside C-E

(50-52) [toàn văn 56]. Các hợp chất oreacerebroside D-I là các

galactocerebroside lần dầu tiên đƣợc phân lập từ sao biển, trƣớc đó nó mới

chỉ đƣợc tìm thấy từ các loài sao biển Culcita novaeguineae [9].

50

56

53

48

51

57

54

49

52

58

55

59

60

61

Hai hợp chất ceramide lactoside là acathactoside A, B (62,63) đã đƣợc

phân lập từ loài sao biển Acanthaster Planci [11]. Bốn ceramide lactoside

luidialactoside A-D (64) cũng đƣợc phân lập từ loài Luidia maculate [10].

Đăng Thị Mai Nhi 9 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

62

63

64

66

65

67

Năm 2006, từ loài sao biển Luidia maculate, Masanori và cộng sự đã

phân lập đƣợc các hợp chất ceramide: LM Cer-1-1 (68); LM Cer-2-1 (69);

LM Cer-2-6 (70); LM Cer-2-7 (71). Trong đó hợp chất (68) lần dầu tiên đƣợc

phân lập từ loài sao biển này [12].

68

69 70 71

1.2.3 Lipid, axit amin

* Lipid

Lipid là thành phần quan trọng trong cơ thể sống, nó có chức năng là

chất dự trữ năng lƣợng, khi oxy hóa. Một gam lipid có thể thu đƣợc 9,3Kcal,

trong khi đó 1 gam gluxit hoặc protein chuyển hóa chỉ cho 4 Kcal. Trong

màng sinh học, lipid ở trạng thái liên kết với protein tạo thành hợp chất

Đăng Thị Mai Nhi 10 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

lipoproteid cấu tạo nên màng tế bào. Chính nhờ các tính chất của hợp chất này

đã tapoj cho màng sinh vật có đƣợc tính thẩm thấu chọn lọc, tính cách điện.

ngoài ra, lipid còn có thể liên kết với nhiều chất đơn giản khác thành những

hợp chất có tính chất sinh học khác nhau. Những phức hợp đó có vai trò quan

trọng trong các hoạt động thần kinh và bắp thịt.

Lipid không tan với nƣớc, nhƣng chúng có khả năng hòa tan nhiều loại

vitamin quan trọng nhƣ: A, K, D, E và giúp ruột hấp thụ tốt hơn các loại

vitamin này.

Năm 2003, nhóm nghiên cứu của GS.TS Phạm Quốc Long và cộng sự đã

tiến hành nghiên cứu hàm lƣợng lipid tổng của 3 loài sao biển: sao biển

Linckia laevigata, sao biển Culcita novaeguineae, sao biển Protoraester

nodosus thu đƣợc ở vùng biển Quảng Ninh cho hàm lƣợng lipid tổng khá cao

lần lƣợt là 2.32%, 1,59%, 1,85%.

* Axit amin

Axit amin hay amino axit là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm cacboxyl (-

COOH) và nhóm amin (NH2), vừa có tính axit, vừa có tính bazo. Theo quan

điểm dinh dƣỡng ngƣời ta chia axit amin thành 2 nhóm: axit amin không thay

thế và axit amin thay thế. Động vật và con ngƣời không có khả năng tổng hợp

một số axit amin mà phải lấy qua thức ăn, đó là các axit amin cần thiết hoặc

không thay thế đƣợc nhƣ: arginine, methionine, phenyl alanine,… Các axit

amin này tham dự vào nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể nhƣ tổng hợp

các chất dẫn truyền thần kinh, đổi mới các sợi cơ bắp,… Do vậy, nhu cầu cho

cơ thể bao giờ cũng chỉ đáp ứng đủ, thừa hoặc thiếu đều gây nên bất lợi cho

cơ thể.

Một số axit amin có trong các loài sao biển nhƣ axit amin glutamic

(6,25-7,85%), α-amino propionic (2,24-3,62%), glycine (7,3-10,4%), glysine

(0,29-9,87%), phenyl alanine (0,17-3,82%), tuy nhiên cũng thấy rằng thành

phần hàm lƣợng là có khác biệt.

Đăng Thị Mai Nhi 11 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

* Axit béo

Axit béo là hiđrocacbon no hoặc không no liên kết với một hoặc nhiều

nhóm chức acid (-COOH). Phân tử tồn tại ở dạng mạch thẳng, mạch nhánh

hay mạch vòng, có phân tử lƣợng lớn. Axit béo thƣờng gặp là những axit béo

có số C chẵn, mạch thẳng, có thể no hoặc không no. Ngoài nhóm chức axit,

nó còn liên kết với một số nhóm chức khác nhƣ: rƣợu, xeton…

Trong tế bào sống, các axit béo thƣờng không tồn tại ở dạng tự do mà

hầu hết ở dạng kết hợp trong các lipit khác nhau nhƣ: triaxiglixerol, sáp,

steric, các lipid phức tạp khác nhau.

Khi nghiên cứu sao biển Culcita novaeguineae thu đƣợc tại vùng biển

Nha Trang và sao biển Archaster typicus thu đƣợc tại vùng biển Quảng Ninh,

nhóm nghiên cứu GS. TS. Phạm Quốc Long đã xác định thành phần axit

palmitic (72) với hàm lƣợng khá cao tƣơng ứng là 13,814% và 13,014%. Tuy

nhiên, cùng loài sao biển đỏ trên thu đƣợc tại vùng biển Quảng Ninh lại cho

hàm lƣợng axit palmitic thấp hơn nhiều (2,535 %).

72

Thành phần axit stearic (73) của 3 loại sao biển: sao biển Archaster

typicus, sao biển đỏ Protoraester nodosus và sao biển Anthenea asper, thu

đƣợc tại vùng biển Quảng Ninh, đƣợc nghiên cứu bởi nhóm nghiên cứu GS.

TS. Phạm Quốc Long và cộng sự năm 2010 cho kết quả lần lƣợt là: 8,851%,

7,780% và 7,330%.

73

Đăng Thị Mai Nhi 12 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Thành phần axit oleic (74) của sao biển Linckia larvigata và sao biển

Culcita novaeguineae thu đƣợc tại vùng biển Quảng Ninh, đƣợc nghiên cứu

bởi nhóm nghiên cứu GS. TS Phạm Quốc Long và cộng sự năm 2010 cho kết

quả lần lƣợt nhƣ sau: 19,044% và 18,113%.

74

1.2.4 Một số hợp chất khác

Theo những nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài sao biển cho

thấy ngoài các steroid, ceramide và cerebroside thì còn có thể tìm thấy các

hợp chất thứ cấp khác nhƣ dẫn xuất mycosporine, alkaloid, isoquinoline

alkaloid, glycolipid, icosanoid, dẫn xuất taurine, dipeptide, anthraquinone,

xanthosine, pyrrol và dẫn xuất triterpenoid..

Năm 1957, từ loài sao biển Asterina pectinifera, Wickberg và cộng sự đã

phân lập đƣợc hợp chất 2-amino-3-hydroxy-1-propanesulfonic axit (72) và

asterina 330 (palythine-3-N-(2-hydroxyethyl) (73) [13].

75

76

Đăng Thị Mai Nhi 13 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu

Nguyên liệu để nghiên cứu là loài sao biển Acanthaster planci. Mẫu tƣơi

đƣợc thu thập tại khu vực Bái Tử Long, Quảng Ninh vào tháng 04/2015 và

đƣợc PGS.TS. Đỗ Công Thung - Viện Tài nguyên và Môi trƣờng biển, Viện

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam xác định tên khoa học là

Acanthaster Planci. Tiêu bản đƣợc lƣu giữ tại Viện hóa sinh biển và Viện tài

nguyên và môi trƣờng biển.

Hình 2.1. Sao biển Acanthaster planci

2.2. Phƣơng pháp phân tích, phân lập các hợp chất từ dịch chiết

Sắc ký lớp mỏng.

Sắc ký cột thƣờng

2.3. Phƣơng pháp xác định cấu trúc hoá học các chất phân lập đƣợc

Cấu trúc của chất phân lập ra đƣợc xác định bằng sự kết hợp của nhiều

phƣơng pháp khác nhau: phổ khối va chạm electron (ESI-MS), các phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân một chiều (1H-NMR, 13C-NMR), phổ cộng

Đăng Thị Mai Nhi 14 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

hƣởng từ hạt nhân hai chiều ( COSY, NOESY, HSQC, HMQC), phƣơng pháp

xác định điểm nóng chảy....

2.4. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị nghiên cứu

2.4.1. Dụng cụ, hóa chất

Các hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình nghiên cứu đƣợc mua

của các hãng Merck, Sigma-Aldrich và Xilong. Dung môi chạy sắc ký đƣợc

cất lại và làm khan trƣớc khi sử dụng.

2.4.2.Thiết bị nghiên cứu

Phổ NMR đƣợc đo trong dung môi CDCl3 hoặc MeOD d4 tại nhiệt độ phòng trên máy Bruker AV 500, tại 500 MHz cho 1H NMR và 125 MHz cho 13C NMR. Chất chuẩn nội là TMS.

Phổ MS đƣợc đo trên máy Agilent (USA) 1100 LC-MSD Trap.

Điểm nóng chảy đƣợc đo trên máy Kofler microhot stage

Sắc ký lớp mỏng (TLC) đƣợc thực hiện trên bản mỏng tráng sẵn DC

Alufolien 60 F254 (Merck). Phát hiện chất bằng đèn tử ngoại 2 bƣớc sóng 254

nm và 365 nm, hoặc dùng thuốc thử là CeSO4/H2SO4, KMnO4, Dragendorff,

N-inhydrin, Iot.

Sắc ký cột đƣợc thực hiện với chất hấp phụ là siliga gel pha thƣờng

(Merck) cỡ hạt 0,04- 0,063 mm.

2.5. Phƣơng pháp xử lý mẫu

Mẫu tƣơi đã cắt miếng nhỏ, cho vào bình ngâm chiết ba lần với methanol

trong thiết bị siêu âm siêu âm ở nhiệt độ 40 ºC. Dịch tổng thu đƣợc đƣợc cất

kiệt dung môi dƣới áp suất giảm, nhiệt độ < 50 ºC thu đƣợc cặn chiết tổng

metanol. Cặn chiết này đƣợc chiết phân đoạn lần lƣợt bằng các loại dung môi

có độ phân cực tăng dần (n-hexane, ethyl acetate). Sau đó đuổi kiệt dung môi

và chiết cặn còn lại bằng metanol thu đƣợc 3 cặn tƣơng ứng lần lƣợt là n-

hexane (APH), ethyl acetate (APE) và methanol (APM).

Đăng Thị Mai Nhi 15 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Để phân lập các chất sạch từ hỗn hợp các chất có trong từng loại cặn

dịch chiết, các phƣơng pháp sắc ký (sắc ký lớp mỏng (SKLM), sắc ký cột

thƣờng silica gel Merck 63-200 nm, với các dung môi và hệ dung môi thích

hợp) đã đƣợc sử dụng phối hợp cùng các phƣơng pháp kết tinh phân đoạn và

kết tinh lại.

Quá trình nghiên cứu sẽ nêu chi tiết ở phần thực nghiệm.

Các phân đoạn dịch chiết nói trên đƣợc làm khan bằng Na2SO4, lọc qua

giấy lọc rồi cất kiệt dung môi dƣới áp suất giảm, cặn đƣợc sấy khô và cân đến

khối lƣợng không đổi. Nhƣ vậy, từ loài sao biển Acanthaster planci thu đƣợc

3 loại cặn chiết đƣợc ký hiệu lần lƣợt là: APH, APE và APM

Ở đó: APH: Cặn chiết n-hexane của loài Sao biển Acanthaster planci

APE: Cặn chiết ethyl acetate của loài Sao biển Acanthaster planci

APM: Cặn chiết methanol của loài Sao biển Acanthaster planci

Đăng Thị Mai Nhi 16 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Sơ đồ. Ngâm chiết mẫu sao biển Acanthaster Planci

Mẫu Acanthaster planci (10kg)

1.5x6l MeOH 2.Đuổi dung môi

Cặn MeOH (330g)

Đuổi dung môi

1.+ H2O 2.5x1l Hexan

Dịch cái

Cặn hexan 160g (APH)

5x1l EtOAc EEtOAC

Đuổi dung môi

Dịch cái

Cặn EtOAc 100g (APE)

1. Cô khô 2.3x1l MeOH

Loại bã

Đuổi dung môi

Cặn khô

Cặn MeOH 59g (APM)

Kết quả thu nhận các dịch chiết từ loài sao biển Acanthaster planci tại

Quảng Ninh

2.5. Dữ liệu phổ của các chất phân lập đƣợc

AC1:

Đăng Thị Mai Nhi 17 Lớp: K39D - Hóa học

1H-NMR (500 MHz, CDCl3),  (ppm): 4,03 (1H, br, H-3); 1,96 (1H, dt,

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

H-12); 1,86 (2H, m, H-16); 1,67 (1H, m, H-7); 1,69/1,62 (2H, m, H-2); 1,52

(1H, m, H-5); 1,45 (1H, m, H-1); 1,51 (1H, m, H-25); 1,09 (1H, m, H-17);

0,65 (3H, s, H-18); 0,78 (3H, s, H-19); 0,90 (3H, d, J = 6,4 Hz, H-21); 0,86

13C-NMR (125 MHz, CDCl3),  (ppm): 32,2 (t, C-1); 29,1 (t, C-2); 66,6

(3H, d, J = 6,0 Hz, H-26); 0,87 (3H, d, J = 6,0 Hz, H-27).

(d, C-3); 35,9 (t, C-4); 39,2 (d, C-5); 28,6 (t, C-6); 32,0 (t, C-7); 35,5 (d, C-8);

54,4 (d, C-9); 36,1 (s, C-10); 20,8 (t, C-11); 40,0 (t, C-12); 42,6 (s, C-13);

56,6 (d, C-14); 24,2 (t, C-15); 28,3 (t, C-16); 56,3 (d, C-17); 12,1 (q, C-18);

11,2 (q, C-19); 35,8 (d, C-20); 18,7 (q, C-21); 36,2 (t, C-22); 23,8 (t, C-23);

1H NMR (500 MHz, CD3OD)  (ppm): 7,11 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H-2, H-

39,5 (t, C-24) ; 28,0 (d, C-25); 22,8 (q, C-26) ; 22,6 (q, C-27). AC2: bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 164-165 0C

6); 6,79 (d, 2H, J = 8,5 Hz, H-3, H-5); 3,13 (dd, 2H, J = 8,0; 7,0 Hz, H-8),

13C NMR (125 MHz, CD3OD)  (ppm): 157,7 (C-4); 130,8 (C-2, C-6);

2,88 (dd, 2H, J = 8,0; 7,0 Hz, H-7).

128,5 (C-1); 116,7 (C-3, C-5); 42,3 (C-8); 34,0 (C-7).

Đăng Thị Mai Nhi 18 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 3: THẢO LUẬN KẾT QUẢ

3.1. Cấu trúc 5α-cholestan-3α-ol.

AC1: Trong các phổ 1H-NMR và 13C-NMR kết hợp với phổ DEPT đã

cho biết trong phân tử của chất AC1 có 27 nguyên tử cacbon trong đó có 05

nhóm CH3, 12 nhóm methylen (CH2), 8 nhóm metilen (CH) và 2 nguyên tử cacbon bậc 4. Phổ khối lƣợng ESI-MS cho [M]+ 388 amu. Các dữ liệu phổ 13C-NMR và ESI-MS cho phép xác định công thức phân tử chất này là

C27H48O. Đây là một hợp chất thuộc khung cholestan.

Trên phổ 1H-NMR quan sát đƣợc cho tín hiệu của proton thuộc cacbon

methin có liên kết với nhóm hydroxyl (OH) tại H 4,03 (H-3), cùng với proton

methin tại H 0,99 (1H, H-14) và 1,09 (1H, H-15). Ngoài ra trên phổ của hợp

chất này cũng quan sát đƣợc tín hiệu của cacproton thuộc 5 nhóm methyl,

trong đó có 2 tín hiệu ở dạng singlet tại H 0,65 (H-18); 0,78 (H-19) và tín

hiệu của 3 nhóm methyl còn lại đều ở dạng doublet tại H 0,90 (3H, d, H-21),

0,86 (3H, d, H-26); và 0,87 (3H, d, H-27).

Đăng Thị Mai Nhi 19 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Trên phổ 13C-NMR và DEPT cho biết ở vùng trƣờng thấp có tín hiệu

Hình 3.1. Phổ 1H NMR của hợp chất AC1

cộng hƣởng cacbon methin C 66,6 ppm (C-3) tƣơng ứng với proton tại H 4,03

ppm (H-3). Hơn nữa cũng thấy rõ đặc trƣng của 5 cacbon methyl tại C 12,1

(q, C-18); 11,2 (q, C-19); 22,8 (q, C-26) ; 22,6 (q, C-27) tƣơng ứng với phổ 1H-NMR chỉ ra tín hiệu của 5 nhóm methyl.

Đăng Thị Mai Nhi 20 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hình 3.2 Phổ 13C-NMR và DEPT của hợp chất AC1

Phân tích phổ HSQC và HMBC của AC1 chỉ ra một số tƣơng tác đặc

trƣng: H-18 tƣơng tác với cacbon tại ví trí C-12, C-13 và C-14, H-19 có tƣơng

tác với C-1, C-10, và C-9, H-1 tƣơng tác với C-2, C-19, và C-10.

Đăng Thị Mai Nhi 21 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hình 3.3 Phổ HSQC và HMBC của hợp chất AC1

Đăng Thị Mai Nhi 22 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Kết hợp các dữ liệu phổ thu đƣợc với tài liệu tham khảo đã cho phép

khẳng định cấu trúc của chất AC1 hoàn toàn phù hợp với cấu trúc hoá học của

5α-cholestan-3α-ol.

Bảng 3.1: Dữ liệu phổ của hợp chất AC1

CC

C

δc ppm

δc ppm

δH (SBI-5)(J, Hz)

δc ppm

δc ppm

δH (SBI-5)

SBI-5

(TLTK)

(SBI-5)

(TLTK)

(J, Hz)

1 1

32,2 (t)

32,2 (t)

1.45 (m)/1.29 (m)

15

24,2 (t)

24,2 (t)

1.01 *

22

29,1 (t)

29,1 (t)

1.62 (m)/1.69 (m)

16

28,3 (t)

28,2 (t)

1,86

(2H,m)

33

66,6 (d)

66,5 (d)

4,03 (1H, br, s)

17

56,3 (d)

56,3 (d)

1,09 (1H)

44

35,9 (t)

35,9 (t)

1,49*

18

12,1 (q)

12,1 (q)

0,65 (3H,

s)

55

39,2 (d)

39,1 (d)

1,52 (1H, m)

19

11,2 (q)

11,2 (q)

0,78 (3H,

s)

66

28,6 (t)

28,6 (t)

1,21*

20

35,8 (d)

35,8 (d)

1.50*

Đăng Thị Mai Nhi 23 Lớp: K39D - Hóa học

77

32,0 (t)

32,0 (t)

1.67 (m)/1.48 ( m)

21

18,7 (q)

18,7 (q)

0,90(3H,

d,6.4Hz)

88

35,5 (d)

35,5 (d)

1,35*

22

36,2 (t)

36,2 (t)

1.39

(m)/0.98

(m)

99

54,4 (d)

54,3 (d)

0,74*

23

23,8 (t)

23,9 (t)

1.16 (m)

/1.33 (m)

110

36,1 (s)

36,1 (s)

-

24

39,5(t)

39,5 (t)

1,13 (2H)

111

20,8 (t)

20,8 (t)

1.55*

25

28,0 (d)

28,0 (d)

1,51

(1H,m)

112

40,1 (t)

40,1 (t)

1.96 (dt)

26

22,8 (q)

22,8 (q)

0,86

(3H,d,

6Hz)

113

42,6 (s)

42,6 (s)

-

27

22,6 (q)

22,5 (q)

0,87

(3H,d,6H

z)

114

56,6 (d)

56,5 (d)

0,99 (1H, m)

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hợp chất AC2 là chất bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 165ºC. Phổ 1H-NMR của hợp chất AC2 cho biết có tín hiệu của 5 proton thuộc vòng thơm, 2 nhóm CH2 trong đó có một nhóm gắn với N. Kết hợp với các phổ 13C

3.2. Cấu trúc AC2: tyramine

NMR, và MS có thể xác định cấu trúc của hợp chất AC2 hoàn toàn phù hợp

với cấu trúc hoá học của chất tyramine.

Đăng Thị Mai Nhi 24 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hợp chất AC2

Đăng Thị Mai Nhi 25 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

Hình 3.5. Phổ 13C-NMR của hợp chất AC2

Hợp chất AC2 thu đƣợc có cấu trúc nhƣ sau:

Đăng Thị Mai Nhi 26 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

KẾT LUẬN

1. Đã phân lập đƣợc 2 hợp chất là 5α-cholest-7-en-3β-ol và tyramine từ

cặn hexan loài sao biển Acanthaster planci.

2. Cấu trúc của các hợp chất này đƣợc xác định nhờ vào các phƣơng pháp phổ hiện đại nhƣ phổ cộng hƣởng từ hạt nhân một chiều (1H-NMR, 13C-NMR, DEPT 135 và DEPT 90), hai chiều (HSQC, HMBC) và tài liệu

tham khảo.

Đăng Thị Mai Nhi 27 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Wang W, Li F, Park Y, Hong J, Lee Ch-O, Kong JY, Snin S, Im KS, Jung

JH., “Bioactive sterols from the starfish Certonardoa semiregularis”,

Journal of Natural Products, (2003) 66, 384-391

2. Wang W, Jang H, Hong J, Lee Ch-O, Im KS, Bae S-I, Jung JH.,

“Additional cytotoxic sterols and saponins from the starfish Certonardoa

semiregularis”, Journal of Natural Products, (2004), 67, 1654-1660.

3. Wang W, Jang H, Hong J, Lee CO, Bae SI, Shinm S, Jung JH, “New

cytotoxic sulfates saponins from the starfish Certonardoa semiragularis”,

Archives of Pharmacal Research, (2005) 28, 285-289.

4. E. Kho, D.K. Imagawa, M. Rohmer, Y. Kashman, C. Djerassi, Sterols in

marine invertebrates. 22. Isolation and structure elucidation of

conicasterol and theonellasterol, two new 4-methylene sterols from the

red sea sponges Theonella conica and Theonella swinhoei, The Journal of

Organic Chemistry, 46 (1981) 1836-1839.

5. T.V. Malyarenko, A.A. Kicha, N.V. Ivanchina, A.I. Kalinovsky, R.S.

Popov, O.S. Vishchuk, V.A. Stonik, Asterosaponins from the Far Eastern

starfish Leptasterias ochotensis and their anticancer activity, Steroids, 87

(2014) 119-127.

6. W. Jin, K.L. Rinehart, E.A. Jares-Erijman, Ophidiacerebrosides: cytotoxic

glycosphingolipids containing a novel sphingosine from a sea star, The

Journal of Organic Chemistry, 59 (1994) 144-147.

7. M. Inagaki, T. Nakata, R. Higuchi, Isolation and structure of

agalactocerebroside molecular species from the starfish Culcita

novaeguineae, Chemical & pharmaceutical bulletin, 54 (2006) 260-261.

Đăng Thị Mai Nhi 28 Lớp: K39D - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đại học

8. M. Inagaki, K. Nakamura, S. Kawatake, R. Higuchi, Isolation and

structural determination of four new ceramide lactosides from the starfish

Luidia maculata, European Journal of Organic Chemistry, 2003, 325-331.

9. Y. Kawano, R. Higuchi, R. Isobe, T. Komori, Biologically active

glycosides from asteroidea, XVII. Glycosphingolipids from the starfish

Acanthaster planci, 3. Isolation and structure of two new ceramide

lactosides, Liebigs Annalen der Chemie, 1988 (1988) 1181-1183.

10. Masanori Inagaki, Yuriko Ikeda, Satoshi Kawatake, Kazufumi Nakamura,

Miyuki Tanaka, Eriki Misawa, Muneo Yamada, Ryuichi Higuchi,

“Isolation and structure of four new ceramides from the starfish Luidia

maculate”, (2006), 1647-1649.

Đăng Thị Mai Nhi 29 Lớp: K39D - Hóa học