Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài tai chua (Garcinia cowa Roxb. ex Choisy) và đằng hoàng (Garcinia hanburyi Hook. f) ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:171

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án tập trung vào các nội dung: Phân lập các hợp chất từ nhựa cây tai chua Garcinia cowa; phân lập các hợp chất từ nhựa và thân cành cây đằng hoàng Garcinia hanburyi; xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được; khảo sát tính chất động học và nhiệt động học của acid gambogic làm cơ sở cho việc bán tổng hợp một số dẫn xuất của acid gambogic; khảo sát một số hoạt tính sinh học của các hợp chất thu được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài tai chua (Garcinia cowa Roxb. ex Choisy) và đằng hoàng (Garcinia hanburyi Hook. f) ở Việt Nam

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN THỊ KIM AN NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI TAI CHUA (GARCINIA COWA ROXB. EX CHOISY) VÀ ĐẰNG HOÀNG (GARCINIA HANBURYI HOOK F.) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2020
ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN THỊ KIM AN NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA HAI LOÀI TAI CHUA (GARCINIA COWA ROXB. EX CHOISY) VÀ ĐẰNG HOÀNG (GARCINIA HANBURYI HOOK F.) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất thiên nhiên Mã số: 9 44 01 07 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Ngô Đại Quang 2. PGS.TS. Trần Thị Thu Thủy Hà Nội – 2020
iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Ngô Đại Quang và PGS.TS. Trần Thị Thu Thủy. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Thị Kim An
iv LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Phòng Hóa sinh hữu cơ, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến thầy cô hướng dẫn: PGS.TS. Ngô Đại Quang và PGS.TS. Trần Thị Thu Thủy lời cảm ơn vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tình hướng dẫn và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, đặc biệt là GS.TS. Phạm Quốc Long - Viện trưởng, và các cán bộ Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạo Khoa Công nghệ Hóa và các giảng viên Khoa Công nghệ Hóa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và động viên tôi trong thời gian học tập. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cán bộ các phòng ban đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành các thủ tục trong quá trình thực hiện và bảo vệ luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đề tài Hóa dược: “Nghiên cứu quy trình phân lập axit gambogic từ nhựa cây Đằng hoàng Việt Nam (Garcinia hanburyi) làm nguyên liệu sản xuất thuốc điều trị ung thư” mã số CNHD.ĐT.061/15-17 đã tài trợ kinh phí để tôi thực hiện luận án này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Lee Jae Wook (Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc - KIST), TS. Phan Đức Anh (Trường Đại học Phenikaa), PGS.TS. Đỗ Thị Thảo (Viện Công nghệ Sinh học), TS. Trần Thị Hồng Hà (Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên), TS. Nguyễn Thanh Trà (Viện Hóa học) đã giúp đỡ tôi thực hiện các nghiên cứu về tính chất vật lý, hóa lý và hoạt tính sinh học. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến toàn thể gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, các em sinh viên đã luôn ủng hộ và hỗ trợ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Nguyễn Thị Kim An
i MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................i DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. x MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 2 1.1. Giới thiệu chung về chi Garcinia ...................................................................... 2 1.1.1. Đặc điểm thực vật chi Garcinia .......................................................................2 1.1.2. Công dụng ........................................................................................................2 1.1.3. Thành phần hóa học chi Garcinia ..................................................................4 1.1.3.1. Xanthone ........................................................................................................4 1.1.3.2. Benzophenone ................................................................................................7 1.1.3.3. Biflavonoid và flavonoid ................................................................................9 1.1.3.4. Triterpenoid..................................................................................................10 1.1.3.5. Biphenyl ........................................................................................................10 1.1.3.6. Depsidone .....................................................................................................11 1.1.3.7. Tocotrienol ...................................................................................................11 1.1.3.8. Phloroglucinol..............................................................................................12 1.1.3.9. Một số nhóm hợp chất khác .........................................................................12 1.1.4. Hoạt tính sinh học của các chất phân lập từ chi Garcinia ..........................13 1.1.4.1. Hoạt tính chống oxygen hóa ........................................................................13 1.1.4.2. Hoạt tính kháng khuẩn / kháng ký sinh trùng ..............................................14 1.1.4.3. Hoạt tính kháng viêm ...................................................................................15 1.1.4.4. Hoạt tính chống ung thư ..............................................................................16 1.1.4.5. Hoạt tính kháng virus ...................................................................................17 1.1.4.6. Hoạt tính khác ..............................................................................................18 1.1.5. Nghiên cứu về chi Garcinia tại Việt Nam .....................................................18 1.2. Tổng quan về cây tai chua Garcinia cowa ...................................................... 19 1.2.1. Đặc điểm hình thái và phân bố...................................................................... 19 1.2.2. Tình hình nghiên cứu hóa học và các hoạt tính sinh học ...........................20 1.2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...............................................................20 1.2.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ..............................................................28 1.3. Tổng quan về cây đằng hoàng Garcinia hanburyi .........................................28 1.3.1. Đặc điểm hình thái và phân bố ......................................................................28
ii 1.3.2. Tình hình nghiên cứu hóa học và các hoạt tính sinh học ...........................29 1.3.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...............................................................29 1.3.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ..............................................................36 1.4. Tổng quan về acid gambogic ...........................................................................36 1.4.1. Cấu trúc hóa học ............................................................................................36 1.4.2. Hoạt tính ức chế tế bào ung thư của acid gambogic ....................................37 1.4.3. Bán tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính sinh học các dẫn xuất của GA ......38 2.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................42 2.1.1. Nhựa cây tai chua G. cowa ............................................................................42 2.1.2. Thân và nhựa cây đằng hoàng Garcinia hanburyi ......................................42 2.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................43 2.2.1. Phương pháp phân lập các chất ....................................................................43 2.2.2. Phương pháp xác định cấu trúc ....................................................................43 2.2.3. Phương pháp khảo sát động học của các vật liệu vô định hình ..................43 2.2.4. Các phương pháp đánh giá hoạt tính ...........................................................44 2.2.4.1. Phương pháp đánh giá khả năng chống oxygen hóa ABTS và DPPH ........44 2.2.4.2. Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ...................45 2.2.4.3. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro ...............46 CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM ...........................................................................48 3.1. Phân lập các chất từ cây G. cowa ....................................................................48 3.1.1. Cách tiến hành ...............................................................................................48 3.1.2. Hằng số vật lý và các dữ liệu phổ của các chất phân lập được ...................51 3.2. Phân lập các chất từ cây G. hanburyi .............................................................52 3.2.1. Cách tiến hành ...............................................................................................52 3.2.1.1. Phân lập các chất từ nguyên liệu thân cành ................................................52 3.2.1.2. Phân lập các chất từ nguyên liệu nhựa ........................................................55 3.2.2. Hằng số vật lý và các dữ liệu phổ của các chất phân lập được ...................56 3.3. Tổng hợp các dẫn xuất của GA .......................................................................57 3.3.1. Khảo sát tính chất nhiệt động học và động học của acid gambogic ở trạng thái gương và trạng thái dung dịch siêu lạnh.........................................................57 3.3.2. Tổng hợp các dẫn xuất của GA .....................................................................58 3.3.2.1. Tổng hợp các dẫn xuất ester của GA ...........................................................58 a) Hợp chất methylgambogate (GA1) .......................................................................58 b) Hợp chất ethylgambogate (GA2) ..........................................................................59
iii 3.3.2.2. Tổng hợp các dẫn xuất amide của GA .........................................................59 a) Hợp chất N,N-diallylgambogamide (GA3)...........................................................59 b) Hợp chất N-piperidinylgambogamide (GA4) .......................................................60 c) N-Morpholinylgambogamide (GA5) .....................................................................61 d) 1-(4-trifluoromethylphenyl)piperazinylgambogamide (GA6) ..............................61 e) 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinyl-gambogamide (GA7) ......................................62 f) N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide (GA8) ......................................................62 3.4. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của các chất .................................................63 3.4.1. Hoạt tính chống oxygen hóa ABTS và DPPH ..............................................63 3.4.2. Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ..........................................................63 3.4.3. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro .....................................................63 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 64 4.1. Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học nhựa cây G. cowa ........................64 4.1.1. Hợp chất GC1: Cowaxanthone I (Hợp chất mới).........................................66 4.1.2. Hợp chất GC2: Cowaxanthone J (Hợp chất mới) ........................................69 4.1.3. Hợp chất GC3: Cowaxanthone K (Hợp chất mới) .......................................71 4.1.4. Hợp chất GC4: Norcowanol A (Hợp chất mới) ............................................73 4.1.5. Hợp chất GC5: Norcowanol B (Hợp chất mới) ............................................76 4.1.6. Hợp chất GC6: Garcinone F (Hợp chất mới) ...............................................79 4.1.7. Hợp chất GC7: Fuscaxanthone A .................................................................81 4.1.8. Hợp chất GC8: 7-O-methylgarcinone E .......................................................84 4.1.9. Hợp chất GC9: Cowagarcinone A .................................................................86 4.1.10. Hợp chất GC10: Cowaxanthone..................................................................88 4.1.11. Hợp chất GC11: Rubraxanthone ................................................................90 4.1.12. Hợp chất GC12: Cowanin............................................................................92 4.1.13. Hợp chất GC13: Norcowanin ......................................................................93 4.1.14. Hợp chất GC14: Cowanol ............................................................................95 4.1.15. Hợp chất GC15: Kaennacowanol A ............................................................97 4.1.16. Hợp chất GC16: Garcinone D .....................................................................99 4.1.17. Hợp chất GC17: Fuscaxanthone I ............................................................101 4.1.18. Hợp chất GC18: Parvifoliol F ...................................................................103 4.2. Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học nhựa và thân cành cây G. hanburyi ..................................................................................................................105 4.2.1. Hợp chất GH1: Acid gambogic ...................................................................107
iv 4.2.2. Hợp chất GH2: Acid isogambogic ...............................................................110 4.2.3. Hợp chất GH3: Acid morellic ......................................................................113 4.2.4. Hợp chất GH4: Acid isomorellic .................................................................115 4.2.5. Hợp chất GH5: Isomorellin .........................................................................118 4.2.6. Hợp chất GH6: Desoxymorellin ..................................................................121 4.2.7. Hợp chất GH7: Isomoreollin B ...................................................................123 4.2.8. Hợp chất GH8: acid 10α-butoxygambogic .................................................126 4.3. Kết quả tổng hợp dẫn xuất của GA (GH1) ..................................................128 4.3.1. Kết quả khảo sát sự hồi phục phân tử ở trạng thái gương và trạng thái dung dịch siêu lạnh của acid gambogic vô định hình ..........................................128 4.3.2. Định hướng tổng hợp dẫn xuất ...................................................................130 4.3.3. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất ....................................................................131 4.3.3.1. Hợp chất GA1: Methyl gambogate ............................................................132 4.3.3.2. Hợp chất GA2: Ethyl gambogate ...............................................................133 4.3.3.3. Hợp chất GA3: N,N-diallyl gambogamide.................................................134 4.3.3.4. Hợp chất GA4: N-piperidinylgambogamide ..............................................136 4.3.3.5. Hợp chất GA5: N-morpholinyl gambogamide ...........................................137 4.3.3.6. Hợp chất GA6: 1-(4-trifluoromethylbenzene-piperazinyl)-gambogamide 139 4.3.3.7. Hợp chất GA7: 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinyl-gambogamide.............140 4.3.3.8. Hợp chất GA8: N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide ............................142 4.4. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học của các chất phân lập và các dẫn xuất tổng hợp được ...............................................................................................142 4.4.1. Hoạt tính chống oxygen hóa ABTS và DPPH ............................................143 4.4.2. Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ........................................................143 4.4.3. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro ...................................................144 4.4.3.1. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các chất phân lập được .................144 4.4.3.2. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các dẫn xuất của GA .....................145 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................147 1. Kết luận ..............................................................................................................147 2. Kiến nghị ............................................................................................................148 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN.....................................................149 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..............150 PHỤ LỤC ...............................................................................................................151
v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Một số xanthone polyoxygen thế đơn giản phân lập từ chi Garcinia.........5 Hình 1.2. Một số prenyl xanthone phân lập từ chi Garcinia ......................................5 Hình 1.3. Cơ chế phản ứng sinh tổng hợp xanthone lồng từ mesuaxanthone B .........6 Hình 1.4. Một số xanthone lồng phân lập từ chi Garcinia .........................................7 Hình 1.5. Một số bisxanthone phân lập từ chi Garcinia .............................................8 Hình 1.6. Một số benzophenone phân lập từ chi Garcinia .........................................8 Hình 1.7. Một số hợp chất biflavonoid phân lập từ chi Garcinia ...............................9 Hình 1.8. Một số triterpenoid phân lập từ chi Garcinia ...........................................10 Hình 1.9. Một số biphenyl phân lập từ chi Garcinia ................................................11 Hình 1.10. Một số hợp chất depsidone phân lập từ chi Garcinia .............................11 Hình 1.11. Một số tocotrienol phân lập từ chi Garcinia ...........................................11 Hình 1.12. Một số hợp chất phloroglucinol phân lập từ chi Garcinia ......................12 Hình 1.13. Một số hợp chất khác phân lập từ chi Garcinia ......................................13 Hình 1.14. Cấu trúc hóa học của một số hợp chất có khả năng chống oxygen hóa..14 Hình 1.15. Cấu trúc hóa học của một số hợp chất có khả năng kháng khuẩn / ........15 kháng ký sinh trùng ...................................................................................................15 Hình 1.16. Cấu trúc hóa học của một số hợp chất có khả năng kháng viêm ............16 Hình 1.17. Cấu trúc hóa học của một số hợp chất có khả năng chống ung thư ........17 Hình 1.18. Cấu trúc hóa học của một số hợp chất có khả năng kháng virus ............17 Hình 1.19. Cấu trúc hóa học của garsubellin A ........................................................18 Hình 1.20. Thân, lá và quả cây tai chua G. cowa......................................................20 Hình 1.21. Thân, lá và hoa cây đằng hoàng G. hanburyi..........................................29 Hình 1.22. Công thức cấu tạo của GA ......................................................................36 Hình 1.23. Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất amide của GA .................................................38 Hình 1.24. Sơ đồ tổng hợp một số dẫn xuất oxygen hóa của GA .............................39 Hình 1.25. Một số dẫn xuất chứa vòng bicyclo của GA ............................................40 Hình 1.26. Một số dẫn xuất ester, thioester, amide và epoxy của GA ......................40 Hình 1.27. Sơ đồ tổng hợp các dẫn xuất PEG-AG ...................................................40 Hình 1.28. Sơ đồ tổng hợp các dẫn xuất alkanolamine của GA ...............................41 Hình 1.29. Một số dẫn xuất chứa vòng 1,2,5-oxadiazole-2-oxygende của GA ........41 Hình 3.1. Sơ đồ phân lập các chất từ dịch chiết DCM của nhựa cây G. cowa .........48
vi Hình 3.2. Sơ đồ phân lập các chất từ dịch chiết DCM của thân cành cây G. hanburyi ...................................................................................................................................53 Hình 3.3. Sơ đồ phân lập các chất từ dịch chiết DCM của nhựa cây G. hanburyi ...55 Hình 3.4. Sơ đồ tạo dẫn xuất ester/amide của GA ....................................................58 Hình 4.1. Cấu trúc các hợp chất GCx (x = 1-18) phân lập từ nhựa cây G. cowa .....64 Hình 4.2. Phổ HRESIMS của hợp chất GC1 ............................................................66 Hình 4.3. Phổ 1H NMR của hợp chất GC1 ...............................................................67 Hình 4.4. Phổ 13C NMR của hợp chất GC1 ..............................................................67 Hình 4.5. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC1 ..............68 Hình 4.6. Phổ HRESIMS của hợp chất GC2 ............................................................69 Hình 4.7. Phổ 1H NMR của hợp chất GC2 ...............................................................70 Hình 4.8. Phổ 13C NMR của hợp chất GC2 ..............................................................70 Hình 4.9. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC2 ..............70 Hình 4.10. Phổ HRESIMS của hợp chất GC3 ..........................................................71 Hình 4.11. Phổ 1H NMR của hợp chất GC3 .............................................................72 Hình 4.12. Phổ 13C NMR của hợp chất GC3 ............................................................72 Hình 4.13. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC3 ............73 Hình 4.14. Phổ HRESIMS của hợp chất GC4 ..........................................................74 Hình 4.15. Phổ 1H NMR của hợp chất GC4 .............................................................74 Hình 4.16. Phổ 13C NMR của hợp chất GC4 ............................................................75 Hình 4.17. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC4 ............76 Hình 4.18. Phổ HRESIMS của hợp chất GC5 ..........................................................76 Hình 4.19. Phổ 1H NMR của hợp chất GC5 .............................................................77 Hình 4.20. Phổ 13C NMR của hợp chất GC5 ............................................................77 Hình 4.21. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC5 ............78 Hình 4.22. Phổ HRESIMS của hợp chất GC6 ..........................................................80 Hình 4.23. Phổ 1H NMR của hợp chất GC6 .............................................................80 Hình 4.24. Phổ 13C NMR của hợp chất GC6 ............................................................80 Hình 4.25. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC6 ............81 Hình 4.26. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC7........................................................82 Hình 4.27. Phổ 1H NMR của hợp chất GC7 .............................................................82 Hình 4.28. Phổ 13C NMR của hợp chất GC7 ............................................................83
vii Hình 4.29. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC8........................................................84 Hình 4.30. Phổ 1H NMR của hợp chất GC8 ............................................................85 Hình 4.31. Phổ 13C NMR của hợp chất GC8 ............................................................85 Hình 4.32. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC9........................................................86 Hình 4.33. Phổ 1H NMR của hợp chất GC9 .............................................................87 Hình 4.34. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC10......................................................88 Hình 4.35. Phổ 1H NMR của hợp chất GC10 ...........................................................89 Hình 4.36. Phổ 13C NMR của hợp chất GC10 ..........................................................89 Hình 4.37. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC11......................................................90 Hình 4.38. Phổ 1H NMR của hợp chất GC11 ...........................................................90 Hình 4.39. Phổ 13C NMR của hợp chất GC11 ..........................................................91 Hình 4.40. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC12......................................................92 Hình 4.41. Phổ 1H NMR của hợp chất GC12 ...........................................................92 Hình 4.42. Phổ 13C NMR của hợp chất GC12 ..........................................................92 Hình 4.43. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC13......................................................93 Hình 4.44. Phổ 1H NMR của hợp chất GC13 ...........................................................93 Hình 4.45. Phổ 13C NMR của hợp chất GC13 ..........................................................94 Hình 4.46. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC14......................................................95 Hình 4.47. Phổ 1H NMR của hợp chất GC14 ...........................................................95 Hình 4.48. Phổ 13C NMR của hợp chất GC14 ..........................................................96 Hình 4.49. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC15......................................................97 Hình 4.50. Phổ 1H NMR của hợp chất GC15 ...........................................................98 Hình 4.51. Phổ 13C NMR của hợp chất GC15 ..........................................................98 Hình 4.52. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC16......................................................99 Hình 4.53. Phổ 1H NMR của hợp chất GC16 ...........................................................99 Hình 4.54. Phổ 13C NMR của hợp chất GC16 ........................................................100 Hình 4.55. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC17....................................................101 Hình 4.56. Phổ 1H NMR của hợp chất GC17 .........................................................101 Hình 4.57. Phổ 13C NMR của hợp chất GC17 ........................................................102 Hình 4.58. Cấu trúc hóa học của hợp chất GC18....................................................103 Hình 4.59. Phổ 1H NMR của hợp chất GC18 .........................................................103 Hình 4.60. Phổ 13C NMR của hợp chất GC18 ........................................................103
viii Hình 4.61. Cấu trúc các hợp chất GHx (x = 1-8) phân lập từ nhựa và thân cành cây G. hanburyi ...................................................................................................................105 Hình 4.62. Cấu trúc hóa học và tương tác COSY, HMBC của hợp chất GH1 .......107 Hình 4.63. Phổ 1H NMR của hợp chất GH1 ...........................................................107 Hình 4.64. Phổ 13C NMR của hợp chất GH1 ..........................................................108 Hình 4.65. Cấu trúc hóa học của hợp chất GH1 và GH2 ........................................110 Hình 4.66. Phổ 1H NMR của hợp chất GH2 ...........................................................110 Hình 4.67. Phổ 13C NMR của hợp chất GH2 ..........................................................111 Hình 4.68. Phổ NOESY giãn của hợp chất GH2 ....................................................112 Hình 4.69. Công thức cấu tạo của hợp chất GH3 ...................................................113 Hình 4.70. Phổ 1H NMR của hợp chất GH3 ...........................................................114 Hình 4.71. Phổ 13C NMR của hợp chất GH3 ..........................................................114 Hình 4.72. Công thức cấu tạo của hợp chất GH4 ...................................................116 Hình 4.73. Phổ 1H NMR của hợp chất GH4 ...........................................................116 Hình 4.74. Phổ 13C NMR của hợp chất GH4 ..........................................................117 Hình 4.75. Cấu trúc hóa học của hợp chất GH5 .....................................................118 Hình 4.76. Phổ 1H NMR của hợp chất GH5 ...........................................................119 Hình 4.77. Phổ 13C NMR của hợp chất GH5 ..........................................................119 Hình 4.78. Cấu trúc hóa học hợp chất GH6 ............................................................121 Hình 4.79. Phổ 1H NMR của hợp chất GH6 ...........................................................121 Hình 4.80. Phổ 13C NMR của hợp chất GH6 ..........................................................122 Hình 4.81. Cấu trúc hóa học và các tương tác COSY, HMBC chính của GH7 .....123 Hình 4.82. Phổ 1H NMR của hợp chất GH7 ...........................................................124 Hình 4.83. Phổ 13C NMR của hợp chất GH7 ..........................................................124 Hình 4.84. Cấu trúc hóa học và các tương tác COSY, HMBC của GH8 ...............126 Hình 4.85. Phổ 1H NMR của hợp chất GH8 ...........................................................126 Hình 4.86. Phổ 13C NMR của GH8 .........................................................................126 Hình 4.87. Phổ DSC của a) GA mẫu ban đầu; b) GA sau khi được nung ở 373 K trong 3 phút .......................................................................................................................129 Hình 4.88. Quang phổ điện môi băng thông rộng của GA ở nhiệt độ a) cao hơn nhiệt độ chuyển gương và b) thấp hơn nhiệt độ chuyển gương. ......................................129 Hình 4.89. Cấu trúc hóa học và tinh thể của GA ....................................................130
ix Hình 4.90. Cơ chế của phản ứng ester hóa và amide hóa .......................................132 Hình 4.91. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA1 .....................................................132 Hình 4.92. Phổ 1H NMR của hợp chất GA1 ...........................................................133 Hình 4.93. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA2 .....................................................133 Hình 4.94. Phổ 1H NMR của hợp chất GA2 ...........................................................134 Hình 4.95. Phổ 13C NMR của hợp chất GA2 ..........................................................134 Hình 4.96. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA3 .....................................................135 Hình 4.97. Phổ 1H NMR của hợp chất GA3 ...........................................................135 Hình 4.98. Phổ 13C NMR của hợp chất GA3 ..........................................................135 Hình 4.99. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA4 .....................................................136 Hình 4.100. Phổ 1H NMR của hợp chất GA4 .........................................................137 Hình 4.101. Phổ 13C NMR của hợp chất GA4 ........................................................137 Hình 4.102. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA5 ...................................................138 Hình 4.103. Phổ 1H NMR của hợp chất GA5 .........................................................138 Hình 4.104. Phổ 13C NMR của hợp chất GA5 ........................................................139 Hình 4.105. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA6 ...................................................139 Hình 4.106. Phổ 1H NMR của hợp chất GA6 .........................................................140 Hình 4.107. Phổ 13C NMR của hợp chất GA6 .......................................................140 Hình 4.108. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA7 ...................................................140 Hình 4.109. Phổ 1H NMR của hợp chất GA7 .........................................................141 Hình 4.110. Phổ 13C NMR của hợp chất GA7 ........................................................141 Hình 4.111. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA8 ...................................................142 Hình 4.112. Phổ 1H NMR của hợp chất GA8 .........................................................142
x DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... xii Bảng 1.1. Một số loài thuộc chi Garcinia đã được nghiên cứu ở Việt Nam ............19 Bảng 1.2. Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập từ cây G. cowa ..........................21 Bảng 1.3. Một số xanthone có hoạt tính gây độc tế bào ung thư trong cây G. cowa27 Bảng 1.4. Một số hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn mạnh trong cây G. cowa ......28 Bảng 1.5. Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập từ cây G. hanburyi ....................30 Bảng 4.1. Tín hiệu độ dịch chuyển của các cacbon trong khung xanthone ..............65 Bảng 4.2. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC1 và GC2 ..........................................68 Bảng 4.3. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC3 .......................................................73 Bảng 4.4. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC4 và GC5 ..........................................78 Bảng 4.5. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC6 .......................................................81 Bảng 4.6. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC7 và fuscaxanthone A ......................83 Bảng 4.7. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC8 .......................................................85 Bảng 4.8. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC9 và cowagarcinone A .....................87 Bảng 4.9. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC10 .....................................................89 Bảng 4.10. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC11 ...................................................91 Bảng 4.11. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC13, GC12 và norcowanin ...............94 Bảng 4.12. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC14 và GC12 ....................................96 Bảng 4.13. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC15 ...................................................98 Bảng 4.14. Bảng dữ liệu phổ của hợp chất GC16 ...................................................100 Bảng 4.15. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC17 .................................................102 Bảng 4.16. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC18 .................................................104 Bảng 4.17. Tín hiệu độ dịch chuyển của các proton và cacbon khung xanthone lồng .................................................................................................................................106 Bảng 4.18. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GH1 và acid gambogic ......................108 Bảng 4.19. Dữ liệu phổ của hợp chất GH2, GH1 và acid isogambogic .................112 Bảng 4.20. Dữ liệu phổ NMR của GH3 và acid morellic .......................................115 Bảng 4.21. Dữ liệu phổ NMR của GH4, GH3 và acid isomorellic ........................117 Bảng 4.22. Dữ liệu phổ NMR của GH5, GH4 và isomorellin ................................120 Bảng 4.23. Dữ liệu phổ NMR của GH6 và desoxymorellin ...................................122 Bảng 4.24. Dữ liệu phổ NMR của GH7 và isomoreollin B ....................................125
xi Bảng 4.25. Dữ liệu phổ NMR của GH8 và acid 10α-butoxygambogic ..................127 Bảng 4.26. Cấu trúc các sản phẩm và hiệu suất phản ứng ......................................131 Bảng 4.27. Giá trị IC50 của các hợp chất GC1-GC18 .............................................143 Bảng 4.28. Giá trị IC50 ức chế enzym α-glucosidase của các hợp chất GC12-GC17 .................................................................................................................................143 Bảng 4.29. Giá trị IC50 của các hợp chất GC1-GC18, GH1-GH8 ..........................144 Bảng 4.30. Giá trị IC50 của các hợp chất GA1-GA9 ...............................................146
xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Các phương pháp sắc ký CC Column Chromatography Sắc ký cột High Performance Liquid HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao Chromatography TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký bản mỏng Các phương pháp phổ Nuclear Magnetic Resonance NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Spectroscopy 1 Proton Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H NMR Resonance Spectroscopy proton 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân C NMR Resonance Spectroscopy cacbon-13 Distortions Enhancement by Phổ cacbon biến dạng tăng cường DEPT Polarization Transfer do sự chuyển phân cực High-resolution Electron Ionization HRESIMS Phổ khối ion hóa phân giải cao Mass Spectrometry COSY Correlation Spectroscopy Phổ tương tác proton hai chiều Heteronuclear Single-Quantum Phổ tương quan lượng tử đơn hạt HSQC Correlation Spectroscopy nhân Heteronuclear multiple-bond Phổ tương quan lượng tử đa hạt HMBC correlation spectroscopy nhân Nuclear Overhauser Phổ hiệu ứng Overhauser hạt NOESY Effect Spectroscopy nhân J (Hz) Coupling constant Hằng số tương tác tính bằng Hz Độ dịch chuyển hóa học tính δ (ppm) Chemical shift (part per million) bằng phần triệu mult multiplicity Độ bội vân phổ Các dòng tế bào A549 Human lung cancer cell line Dòng tế bào ung thư phổi ở người Human bel-7402 hepatocellular Bel-7402 Dòng tế bào ung thư gan ở người carcinoma cell line
xiii Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Human bel-7404 hepatocellular Bel-7404 Dòng tế bào ung thư gan ở người carcinoma cell line BCG823 human gastric cancer cell Dòng tế bào ung thư dạ dày ở BGC-823 line người HEL Human erythroleukemia cell line Dòng tế bào ung thư máu ở người Dòng tế bào ung thư cổ tử cung ở HeLa Human cervical carcinoma cell line người Hep-G2 Human hepatoma cancer cell line Dòng tế bào ung thư gan ở người Human promyelocytic leukemia HL-60 Dòng tế bào ung thư máu ở người cell line Dòng tế bào ung thư đại trực HT-29 Human colon cancer cell line tràng ở người Human umbilical vein endothelial Tế bào nội mô tĩnh mạch rốn của HUVEC cell người K562/S Human erythroleukemia cell line Dòng tế bào ung thư máu ở người Drug-resistant human Dòng tế bào ung thư máu kháng K562/R erythroleukemia cell line thuốc ở người Dòng tế bào ung thư vòm họng ở KB Human oral cancer cell line người Multidrug-resistant human oral Dòng tế bào ung thư vòm họng KB-V1 cancer cell line kháng thuốc ở người LU-1 Human lung cancer line Dòng tế bào ung thư phổi ở người MCF-7 Human breast carcinoma cell line Dòng tế bào ung thư vú ở người Dòng tế bào ung thư dạ dày ở MGC-803 Human gastric cancer cell line người Human rhabdomyosarcoma cell line Dòng tế bào ung thư mô liên kết RD ở người SMMC- Human hepatoma cancer cell line Dòng tế bào ung thư gan ở người 7721 Các hóa chất 2,2’-azinobis(3- 2,2’-azinobis(3- ABTS ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)
xiv Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BHT Butylated hydroxytoluene Butylated hydroxytoluene DCC Dicyclohexylcarbodiimide Dicyclohexylcarbodiimide DCM Dichloromethane Dichloromethane DMAP 4-Dimethylaminopyridine 4-Dimethylaminopyridine DPPH 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl EtOAc Ethyl acetate Ethyl acetate GA Gambogic acid Gambogic acid MeOH Methanol Methanol 3-[4, 5-dimethylthiazol-2-yl]-2, 5 3-[4, 5-dimethylthiazol-2-yl]-2, 5 MTT diphenyl tetrazolium bromide diphenyl tetrazolium bromide TMS Tetramethylsilane Tetramethylsilane Các ký hiệu viết tắt khác Quang phổ điện môi băng thông BDS Broadband dielectric spectroscopy rộng CTPT Công thức phân tử Phương pháp phân tích nhiệt quét DSC Differential scanning calorimetry vi sai ED50 Effective dose Liều hiệu dụng 50% G. Garcinia Garcinia Half maximal inhibitory IC50 Nồng độ ức chế 50% concentration MIC Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu mp Melting point Điểm nóng chảy TLTK Tài liệu tham khảo Mối quan hệ giữa cấu trúc và SAR Structure-activity relationship hoạt tính
1 MỞ ĐẦU Ngày nay, các sản phẩm bảo vệ sức khỏe và hỗ trợ điều trị bệnh có nguồn gốc từ thiên nhiên ngày càng được ưa chuộng vì an toàn với người sử dụng do có ít tác dụng phụ hơn các sản phẩm tổng hợp. Nhiều hợp chất từ thiên nhiên đã được nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc hóa học và chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng. Những nghiên cứu này không chỉ đóng góp kiến thức về các hợp chất trong thiên nhiên mà còn góp phần phát hiện các hợp chất tiềm năng, từ đó xây dựng được kế hoạch bảo tồn và phát triển những loài sinh vật có giá trị phù hợp với khí hậu và thổ nhưỡng của Việt Nam. Với khí hậu nóng ẩm chủ yếu, Việt Nam là môi trường sống thích hợp của nhiều loại cây thuốc quý đã được sử dụng trong dân gian. Nhiều loài thuộc chi Garcinia đã được sử dụng làm các vị thuốc chữa bệnh, ví dụ nhựa đằng hoàng (gamboge) khô dạng thỏi màu vàng được dùng để điều trị ung thư, cầm máu, tẩy giun sán, chữa viêm hô hấp … Nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học các loài thuộc chi Garcinia đã chỉ ra thành phần hóa học chính của chúng là các xanthone với nhiều hoạt tính sinh học giá trị như hoạt tính ức chế tế bào ung thư, hoạt tính chống oxygen hóa, hoạt tính kháng khuẩn, ... Tại Việt Nam, hai cây thuộc chi Garcinia là cây tai chua (Garcinia cowa Robx. ex Choisy) và cây đằng hoàng (Garcinia hanburyi Hook. f) thuộc họ Guttiferae sinh trưởng và phát triển rất tốt, phân bố ở nhiều địa phương trên cả nước [1]. Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài cây này, tuy nhiên cây tai chua (Garcinia cowa) và cây đằng hoàng (Garcinia hanburyi) mọc ở Việt Nam chưa được nhóm tác giả nào nghiên cứu. Với mục đích tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ các loài thực vật thuộc chi Garcinia nhằm đóng góp cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực dược phẩm, luận án tập trung nghiên cứu hai loài là Garcinia cowa và Garcinia hanburyi. Do đó, luận án: “Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài tai chua (Garcinia cowa Roxb. ex Choisy) và đằng hoàng (Garcinia hanburyi Hook. f) ở Việt Nam.” được thực hiện với những nội dung chính như sau: - Phân lập các hợp chất từ nhựa cây tai chua Garcinia cowa. - Phân lập các hợp chất từ nhựa và thân cành cây đằng hoàng Garcinia hanburyi. - Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được. - Khảo sát tính chất động học và nhiệt động học của acid gambogic làm cơ sở cho việc bán tổng hợp một số dẫn xuất của acid gambogic. - Khảo sát một số hoạt tính sinh học của các hợp chất thu được.
2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu chung về chi Garcinia 1.1.1. Đặc điểm thực vật chi Garcinia Chi Garcinia là một trong những chi lớn nhất thuộc họ Bứa, phân bố khắp Đông Nam Á, bán đảo Ấn Độ và vùng xích đạo Châu Phi với khoảng 260 loài [2, 3]. Tên gọi Garcinia lấy theo tên của nhà thực vật học Laurence Garcia, người đã sưu tập các mẫu cây cỏ và sống tại Ấn Độ vào thế kỷ 18. Ở Việt Nam, theo nghiên cứu có khoảng 29 loài thuộc chi Garcinia phân bố rải rác từ Bắc vào Nam [1, 4], đặc biệt là trong các rừng rậm nhiệt đới ở các tỉnh như Lào Cai, Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hoà Bình, Quảng Trị, Đà Nẵng, Lâm Đồng, Đồng Nai, Tiền Giang, An Giang, Kiên Giang, … Các loài trong chi Garcinia thường là đại mộc, thân thẳng, lá màu xanh đậm, có chiều cao trung bình từ 8-30 m như bứa núi (G. oliveri), sơn vé (G. merguensis), bứa lằn đen (G. nigrolineata). Một số ít loài là đại mộc nhỏ như bứa lá tròn dài (G. oblongifolia) hoặc là bụi như bứa ít hoa (G. oligantha). Hoa màu vàng nhạt hoặc trắng hơi xanh, đài và cánh hoa có từ 4-5 cánh, bao phấn không cuống, buồng phấn hẹp, đầu nhụy có chia thùy. Quả thường hình tròn, có từ 4-10 múi, có nhiều nước và cơm, hạt có lớp vỏ mỏng bao bọc [1]. Vỏ cây, vỏ quả và gỗ của các cây thuộc chi này thường tiết ra mủ màu vàng hoặc trắng. 1.1.2. Công dụng Chi Garcinia có nhiều công dụng trong đời sống như làm thực phẩm, phẩm nhuộm, làm thuốc chữa bệnh, ... Một số loài thuộc chi Garcinia có quả ăn được và rất ngon như quả măng cụt (G. mangostana), bứa lửa (G. fusca), bứa mọi (G. harmandii), bứa núi (G. oliveri). Trái cây G. xanthochymus chứa nhiều acid, được dùng làm mứt, giấm. Cây G. dioica không những cho trái ăn được mà lá non đôi khi được dùng làm rau để ăn. Hạt của trái G. indica có chứa một loại chất béo ăn được giống như bơ. Trái của loài G. livingstonei dùng để lên men thức uống. Trước đây khi chưa có acid citric tổng hợp, người ta dùng bứa cọng (G. pendunculata) làm nguồn cung cấp acid citric chính. Vỏ quả và lá nhiều loại được dùng để nấu canh chua như bứa nhà (G. cochinchinensis), tai chua (G. cowa), dọc (G. multiflora), bứa lá thuôn (G. oblongifolia), bứa núi (G. oliveri), bứa planchon (G. planchonii), …