Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ba loài: Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri), Giổi đá (Magnolia insignis) và Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:143

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Hóa học "Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ba loài: Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri), Giổi đá (Magnolia insignis) và Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ở Việt Nam" trình bày các nội dung chính sau: Xác định cấu trúc hóa học của các chất sạch phân lập được; Nghiên cứu thành phần tinh dầu lá và cành của loài Ngọc lan hoa trắng (Michela alba); Đánh giá hoạt tính sinh học của các cặn chiết và các chất sạch phân lập được.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ba loài: Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri), Giổi đá (Magnolia insignis) và Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- LÝ THỊ THU HOÀI NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC BA LOÀI: MỠ PHÚ THỌ (MAGNOLIA CHEVALIERI), GIỔI ĐÁ (MAGNOLIA INSIGNIS) VÀ NGỌC LAN HOA TRẮNG (MICHELIA ALBA) THUỘC HỌ NGỌC LAN (MAGNOLIACEAE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- LÝ THỊ THU HOÀI NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC BA LOÀI: MỠ PHÚ THỌ (MAGNOLIA CHEVALIERI), GIỔI ĐÁ (MAGNOLIA INSIGNIS) VÀ NGỌC LAN HOA TRẮNG (MICHELIA ALBA) THUỘC HỌ NGỌC LAN (MAGNOLIACEAE) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 9 44 01 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Trần Thị Phương Thảo 2. GS.TSKH. Trần Văn Sung HÀ NỘI - 2021
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 TS. Trần Thị Phương Thảo và GS. TSKH. Trần Văn Sung. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lý Thị Thu Hoài
LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ chân tình của các thầy cô, các nhà khoa học cũng như đồng nghiệp, bạn bè và người thân. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc, tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Trần Thị Phương Thảo và GS. TSKH. Trần Văn Sung, những người 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 cũng xin trân trọng cảm ơn các cán bộ nghiên cứu, phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tiến hành thực nghiệm và hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô, các nhà khoa học Viện Hóa học đã giảng dạy, hướng dẫn tôi hoàn thành các học phần và các chuyên đề trong chương trình đào tạo. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Quảng Bình, Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt chặng đường dài học tập và làm luận án. Xin trân trọng cảm ơn!
i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................ IV DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ VI MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu chung về họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ..................................................... 2 1.2. Lịch sử phân loại họ Ngọc lan (Magnoliaceae) .......................................................... 2 1.3. Tổng quan về chi Mộc lan (Magnolia)........................................................................ 4 1.3.1. Đặc điểm thực vật của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia)........................ 4 1.3.2. Ứng dụng trong dân gian của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) ........... 4 1.3.3. Thành phần tinh dầu của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) ................... 5 1.3.4. Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Mộc lan ........................................ 6 1.3.5. Hoạt tính và ứng dụng của các loài thuộc chi Mộc lan ................................... 20 1.4. Tổng quan về loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri) ........................................... 22 1.5. Tổng quan về loài Giổi đá (Magnolia insignis) ........................................................ 23 1.6. Tổng quan về loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) ........................................... 26 1.6.1. Đặc điểm thực vật của loài Ngọc lan hoa trắng ............................................... 26 1.6.2. Ứng dụng trong dân gian của loài Ngọc lan hoa trắng................................... 26 1.6.3. Thành phần hóa học tinh dầu của loài Ngọc lan hoa trắng ............................ 27 1.6.4. Thành phần hóa học của loài Ngọc lan hoa trắng ........................................... 29 1.6.5. Hoạt tính và ứng dụng của loài Ngọc lan hoa trắng........................................ 32 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .................................................................................................................. 34 2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................. 34 2.1.1. Loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri Dandy V.S.Kumar) ......................... 34 2.1.2. Loài Giổi đá (Magnolia insignis Wall.) ............................................................ 34 2.1.3. Loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba DC.) ................................................. 35 2.2. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu ...................................................................................... 36
ii 2.2.1. Hóa chất................................................................................................................ 36 2.2.2. Thiết bị .................................................................................................................. 36 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 36 2.3.1. Phương pháp chiết mẫu thực vật ....................................................................... 36 2.3.2. Phương pháp phân lập, tinh chế các hợp chất ................................................. 37 2.3.3. Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất .................................................. 37 2.3.4. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để chiết xuất tinh dầu ................. 38 2.3.5. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học ........................................................ 38 2.4. Chiết xuất và phân lập các chất từ loài Mỡ Phú Thọ ............................................... 41 2.4.1. Chiết xuất các cặn chiết từ lá ............................................................................. 41 2.4.2. Phân lập các chất từ cặn chiết EtOAc của lá ................................................... 43 2.5.1. Chiết xuất các cặn chiết từ lá ............................................................................. 47 2.5.2. Phân lập các chất từ cặn chiết MeOH của lá ................................................... 47 2.6. Chiết xuất và phân lập các chất từ loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) ......... 49 2.6.1. Chiết xuất các cặn chiết từ vỏ thân và rễ .......................................................... 49 2.6.2. Phân lập các chất từ cặn chiết n-hexan của vỏ thân và rễ .............................. 49 2.6.3. Phân lập các chất từ cặn chiết EtOAc của vỏ thân và rễ ................................ 50 2.6.4. Phân lập các chất từ cặn chiết BuOH của vỏ thân và rễ................................. 52 2.6.5. Chiết xuất tinh dầu của lá và cành loài Ngọc lan hoa trắng........................... 54 2.6.6. Xác định thành phần hóa học tinh dầu lá và cành ........................................... 54 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 55 3.1. Cấu trúc của các chất phân lập được từ loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri) 55 3.2. Cấu trúc của các chất phân lập được từ loài Giổi đá (Magnolia insignis) ............. 72 3.3. Cấu trúc của các chất phân lập được từ loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) thu tại Xuân Mai, Hòa Bình ............................................................................................... 81 3.4. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học tinh dầu loài Ngọc lan hoa trắng thu tại tỉnh Quảng Bình ................................................................................................................ 105 3.5. Hoạt tính sinh học của các cặn chiết thu được từ vỏ thân và rễ của loài Ngọc lan hoa trắng............................................................................................................................. 106
iii 3.6. Hoạt tính sinh học của các chất phân lập được....................................................... 107 3.6.1. Hoạt tính kháng viêm của các chất phân lập được từ loài Mỡ Phú Thọ ..... 107 3.6.2. Hoạt tính gây độc tế bào của các chất phân lập được từ loài Ngọc lan hoa trắng ............................................................................................................................... 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................114 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN.....................................................116 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ...................................................117 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................118
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt s, d, t, dd, td, Singlet, douplet, triplet, douplet m, br s of douplet, triplet of douplet, multiplet, broad singlet J, δ Hằng số tương tác (Hz), độ dịch chuyển hóa học (ppm) DMSO Dimethyl sulfoxide Ar Aren - vòng benzen GC/MS Sắc ký khí ghép khối phổ FT-IR Fourier Transform Infrared Phổ hồng ngoại biến đổi Spectroscopy Fourier ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Phổ khối lượng phun mù điện Spectroscopy tử HR- ESI-MS Hight Resolution Electron Spray Phổ khối lượng phun mù điện Ionization Mass Spectroscopy tử phân giải cao 1 H-NMR Proton Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 Resonance Spectroscopy H 13 C-NMR Carbon Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 Resonance Spectroscopy C DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer HSQC Heternuclear Single Quantum Tương tác dị hạt nhân qua một Coherence liên kết HMBC Heternuclear Multipe Bond Tương tác dị hạt nhân qua Coherence nhiều liên kết COSY Correlated Spectroscopy Phổ tương quan NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy SKBM Thin layer chromatography (LC) Sắc ký bản mỏng SKC Column chromatography (CC) Sắc ký cột IC50 Compound concentrations that Nồng độ ức chế 50% tế bào produce 50% of cell growth tăng trưởng inhibition MIC Minimum Inhibitory Nồng độ ức chế tối thiểu Concentration
v KB Human epidermic carcinoma Ung thư biểu mô ở người HepG2 Human hepatocellular Ung thư gan carcinoma Lu-1 Human lung carcinoma Ung thư phổi ở người MCF-7 Human wreast carcinoma Ung thư vú ở người L-NMMA N-Methyl-L-arginine acetate
vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Một số monoterpene đã phân lập được từ chi Magnolia ....................................... 7 Hình 1.2. Cấu trúc một số sesquiterpene đã phân lập được từ chi Magnolia ..................... 10 Hình 1.3.Cấu trúc một số alkaloid đã phân lập được từ chi Magnolia ............................... 13 Hình 1.4. Một số lignan và neolignan đã được phân lập từ chi Magnolia .......................... 17 Hình 1.5. Một số hợp chất flavonoid đã được phân lập từ chi Magnolia............................ 18 Hình 1.6. Các hợp chất phenylpropanoid phân lập từ chi Magnolia .................................. 19 Hình 1.7. Các hợp chất phenyl ethanoid phân lập từ chi Magnolia .................................... 20 Hình 1.8. Loài mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri) [73]...................................................... 23 Hình 1.9. Cấu trúc các hợp chất phân lập được từ lá loài mỡ Phú Thọ.............................. 23 Hình 1.10. Các hợp chất phân lập được từ loài Magnolia insignis. .................................... 25 Hình 1.11. Một số hợp chất đã phân lập được từ loài Ngọc lan hoa trắng......................... 31 Hình 2.1. Mẫu hoa và lá loài Mỡ Phú Thọ thu tại Tuyên Quang, Việt Nam ....................... 34 Hình 2.2. Mẫu lá loài Giổi đá thu tại Tuyên Quang, Việt Nam............................................ 34 Hình 2.3. Mẫu loài Ngọc lan hoa trắng thu tại Xuân Mai, Hòa Bình.................................. 35 Hình 2.5. Sơ đồ tổng thể phân lập các chất từ cặn chiết EtOAc lá loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri) ..................................................................................................... 42 Hình 2.6 Sơ đồ phân lập các chất từ phân đoạn MC2.4 của cặn chiết EtOAc từ lá loài Mỡ Phú Thọ............................................................................................................................ 43 Hình 2.7. Sơ đồ phân lập các chất từ phân đoạn MC2.8 và MC2.9 của cặn chiết EtOAc từ lá loài Mỡ Phú Thọ ......................................................................................................... 44 Hình 2.8. Sơ đồ phân lập các chất từ phân đoạn MC2.12 và MC2.18 của cặn chiết EtOAc từ lá loài Mỡ Phú Thọ..................................................................................................... 45 Hình 2.9. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn chiết MeOH của lá loài Giổi đá ........................ 48 Hình 2.10. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn chiết n-hexane của vỏ thân và rễ loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) .............................................................................................. 50 Hình 2.11. Sơ đồ phân lập các chất sạch từ cặn chiết EtOAc của vỏ thân và rễ loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) ........................................................................................ 52 Hình 2.12. Sơ đồ phân lập các chất sạch từ cặn chiết BuOH của vỏ thân và rễ loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) ........................................................................................ 53 Hình 3.1. Cấu trúc của hợp chất MPT1 và MPT2 ............................................................... 55 Hình 3.2. Các tương tác HMBC (→) chính của hợp chất MPT1 và MPT2....................... 56 Hình 3.3. Cấu trúc của hợp chất MPT3................................................................................. 57 Hình 3.4. Cấu trúc của hợp chất MPT4................................................................................. 59 Hình 3.5. Cấu trúc của hợp chất MPT5................................................................................. 60 Hình 3.6. Cấu trúc của hợp chất MPT6................................................................................. 61
vii Hình 3.7. Cấu trúc của hợp chất MPT7................................................................................. 62 Hình 3.9a. Phổ 1H NMR giãn của hợp chất MPT8 vùng từ trường thấp............................ 65 Hình 3.9b. Phổ 1H NMR giãn của hợp chất MPT8 vùng từ trường cao ............................. 65 Hình 3.10. Phổ 13C NMR và DEPT của hợp chất MPT8 (đo trong CDCl3)....................... 66 Hình 3.11. Tương tác HMBC (→) và 1H-1H COSY (▬) của hợp chất MPT8 .................. 67 Hình 3.12. Phổ 1H 1H COSY của hợp chất MPT8 vùng trường thấp................................. 67 Hình 3.13. Phổ HMBC của hợp chất MPT8 (đo trong CDCl3) ........................................... 68 Hình 3.14. Phổ giãn NOESY của hợp chất MPT8 (đo trong CDCl3)................................. 68 Hình 3.15. Tương tác NOESY của hợp chất MPT8 .............................................................. 69 Hình 3.16. Cấu trúc và tương tác HMBC (→) và 1H-1H COSY (▬) của hợp chất MPT9 70 Hình 3.17. Tương tác NOESY của hợp chất MPT9 .............................................................. 71 Hình 3.18. Phổ HMBC của hợp chất MPT9 (đo trong CDCl3) .......................................... 71 Hình 3.19. Phổ NOESY của hợp chất MPT9 (đo trong CDCl3) .......................................... 72 Hình 3.20. Cấu trúc của hợp chất GĐ1 ................................................................................. 72 Hình 3.21. Các tương tác HMBC (→) chính của hợp chất GĐ1......................................... 73 Hình 3.22. Cấu trúc của hợp chất GĐ2 ................................................................................. 74 Hình 3.23. Cấu trúc của hợp chất GĐ3 ................................................................................. 75 Hình 3.24. Cấu trúc của hợp chất GĐ4 ................................................................................. 77 Hình 3.25. Cấu trúc của hợp chất GĐ5 ................................................................................. 78 Hình 3.26. Cấu trúc của hợp chất GĐ6 ................................................................................. 79 Hình 3.27. Cấu trúc của hợp chất NLT1 ............................................................................... 81 Hình 3.28. Cấu trúc của hợp chất NLT2 ............................................................................... 82 Hình 3.29. Cấu dạng của hợp chất NLT2 ............................................................................. 83 Hình 3.30. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của hợp chất NLT2 ............... 84 Hình 3.31. Cấu trúc của hợp chất NLT3 ............................................................................... 84 Hình 3.32. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của hợp chất NLT3 ............... 86 Hình 3.33. Cấu trúc của hợp chất NLT4 ............................................................................... 86 Hình 3.34. Cấu trúc của hợp chất NLT5 ............................................................................... 87 Hình 3.35. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của hợp chất NLT5 ............... 88 Hình 3.36. Cấu trúc của hợp chất NLT6 ............................................................................... 89 Hình 3.37. Các tương tác COSY (─) HMBC (→) chính của hợp chất NLT6 .................... 90 Hình 3.38. Cấu trúc của hợp chất NLT7 ............................................................................... 91 Hình 3.39. Cấu trúc của hợp chất NLT8 ............................................................................... 93 Hình 3.40. Cấu trúc của hợp chất NLT9 ............................................................................... 95 Hình 3.41. Cấu trúc của hợp chất NLT10 ............................................................................. 97
viii Hình 3.42. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của hợp chất NLT10 ............. 98 Hình 3.43a. Phổ 1H NMR (giãn rộng) của hợp chất NLT10 ............................................... 99 Hình 3.43b. Phổ 1H NMR (giãn rộng) của hợp chất NLT10 ............................................... 99 Hình 3.44. Phổ 13C NMR của hợp chất NLT10 .................................................................. 100 Hình 3.45. Phổ DEPT của hợp chất NLT10 ....................................................................... 100 Hình 3.46. Phổ COSY (giãn rộng) của hợp chất NLT10 ................................................... 101 Hình 3.47. Phổ HMBC của hợp chất NLT10...................................................................... 102 Hình 3.48. Phổ NOESY của hợp chất NLT10 ..................................................................... 102 Hình 3.49. Cấu trúc của hợp chất NLT11 ........................................................................... 103 Hình 3.50. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của hợp chất NLT11 ........... 104
ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các hợp chất terpenoid phân lập từ chi Magnolia................................................. 8 Bảng 1.2. Các akaloid phân lập được từ chi Magnolia ........................................................ 11 Bảng 1.3. Các hợp chất lignan và neolignan phân lập từ chi Magnolia ............................. 14 Bảng 1.4. Tổng hợp các hợp chất phân lập từ loài Michelia alba ....................................... 29 Bảng 3.1. Dữ liệu phổ 13C NMR của hợp chất MPT1 và MPT2 ......................................... 56 Bảng 3.2. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của hợp chất Caryolane-1,9β-diol và MPT3........ 58 Bảng 3.3. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất caryophyllenol-II và MPT4.............................. 60 Bảng 3.4. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của hợp chất Obovatol và MPT7 .......................... 63 Bảng 3.5. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất MPT8 và MPT9............................................... 69 Bảng 3.6. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của budlein B và hợp chất GĐ1............................. 73 Bảng 3.7. Dữ liệu phổ 13C NMR của hợp chất pinoresinol monomethyl ether-β-D- glucoside và GĐ2............................................................................................................ 75 Bảng 3.8. Dữ liệu phổ NMR của (+)-Afzelechin và GĐ3 ..................................................... 76 Bảng 3.9. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của các chất GĐ4, GĐ5, GĐ6 .............................. 79 Bảng 3.10. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất costunolide và NLT1............................ 82 Bảng 3.11. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất (-)-α-cadinol và NLT2 ......................... 84 Bảng 3.12. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất 11α,13-Dihydro-β-cyclocostunolide và NLT3.86 Bảng 3.13. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất parthenolide và NLT5........................... 89 Bảng 3.14. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất (-)-bisparthenolidine và NLT6 ............. 91 Bảng 3.15. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất 9-hydroxy-dihydroparthenolide, 11α,13- Dihydroparthenolide trong tài liệu tham khảo so với chất NLT7 và NLT4 .............. 92 Bảng 3.16. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất Magnograndiolide và NLT8................ 94 Bảng 3.17. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất liriodenine và NLT9.............................. 96 Bảng 3.18. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất NLT4 và NLT10 ................................... 98 Bảng 3.19. Dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của chất lawsoniaside B và NLT11 .................. 104 Bảng 3.20. Hàm lượng linalool trong tinh dầu từ các bộ phận của loài Michelia alba thu tại tỉnh Quảng Bình so với các công trình đã công bố ............................................... 106 Bảng 3.21. Thành phần hóa học tinh dầu lá và cành loài Ngọc lan hoa trắng thu hái tại thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình ....................................................................... 105 Bảng 3.22. Hoạt tính gây độc tế bào của các cặn chiết từ vỏ thân và rễ của loài Ngọc lan hoa trắng........................................................................................................................ 107 Bảng 3.23. Hoạt tính ức chế sản sinh NO của các hợp chất phân lập được từ loài Mỡ Phú Thọ107 Bảng 3.24. Hoạt tính gây độc tế bào của các chất phân lập từ vỏ thân và rễ loài Ngọc lan hoa trắng........................................................................................................................ 108
1 MỞ ĐẦU Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) cùng với họ Na là 2 họ cổ xưa nhất của các loài cây có hoa hạt kín. Trải qua lịch sử tiến hóa cùng với quá trình định danh bằng công nghệ giải trình tự gen DNA, họ Ngọc lan đến nay đã được chính thức được công nhận bao gồm bốn chi là chi Mộc lan (Magnolia), chi Giổi (Michelia), chi Talauma và chi Dugandiodendron. Các loài trong chi Mộc Lan (Magnolia) và chi Giổi (Michelia) đều có giá trị về nghiên cứu tiến hóa thực vật, nhiều loài cho gỗ tốt, được sử dụng làm thuốc và cho tinh dầu, hương liệu, nhiều loài là nguồn gen quí hiếm cần được nghiên cứu bảo vệ. Trong y học dân gian, nhiều loài trong họ Ngọc lan cũng được sử dụng để chữa bệnh hiệu quả. Bên cạnh đó, tiềm năng về hoạt tính sinh học của các loài trong họ Ngọc lan rất phong phú và đa dạng. Việt Nam là quốc gia có khí hậu nóng ẩm, rừng mưa nhiệt đới, mưa thường xanh, địa hình rừng núi hiểm trở, núi đá cao, diện tích núi đá vôi khá lớn tạo điều kiện thuận lợi cho các loài thuộc họ Ngọc lan phát triển. Theo thống kê, ở Việt Nam hiện nay có khoảng 60 loài thuộc họ Ngọc lan, trong đó có 59 loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia), và một loài duy nhất thuộc chi Giổi (Michelia). Tuy nhiên, những nghiên cứu trong nước về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài trong hai chi này còn rất hạn chế, hầu như chỉ có một số nghiên cứu về tinh dầu. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ba loài: Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri), Giổi đá (Magnolia insignis) và Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba) thuộc họ Ngọc lan (Magnoliacae) ở Việt Nam” nhằm thực hiện mục tiêu: 1. Chiết xuất, phân lập các chất từ loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri (Dandy) V.S.Kumar), loài Giổi đá (Magnolia insignis Wall.) và loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba DC.) trong hai chi Mộc lan và chi Giổi. 2. Xác định cấu trúc hóa học của các chất sạch phân lập được. 3. Nghiên cứu thành phần tinh dầu lá và cành của loài Ngọc lan hoa trắng (Michela alba). 4. Đánh giá hoạt tính sinh học của các cặn chiết và các chất sạch phân lập được.
2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về họ Ngọc lan (Magnoliaceae) Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) là một trong những nhóm thực vật có hoa sớm nhất và đóng vai trò then chốt trong việc hình thành các khái niệm về hoa trong ngành thực vật Hạt kín (Angiospermae). Không giống như phần lớn thực vật hạt kín, các bộ phận của hoa sắp xếp thành vòng, các loài trong họ Magnoliaceae có nhị và nhụy hoa sắp xếp thành hình xoắn ốc trên đế hoa hình nón. Cấu trúc hoa như vậy cũng được tìm thấy trong các thực vật cổ hóa thạch và người ta tin rằng nó là cơ sở nguyên thủy cho các loài thực vật hạt kín. Hiện nay, họ Ngọc lan có khoảng 314 loài, phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và ôn đới của Đông Nam Châu Á (4/5), phần còn lại thuộc về Châu Mỹ La tinh (1/5) [1]. Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) là một trong những họ thực vật đang được quan tâm bảo tồn trên thế giới. Theo The Red list of Magnoliaceae (2016), trên thế giới hiện có 37 loài ở mức Rất nguy cấp (CR), 84 loài ở mức Nguy cấp (EN), và 26 loài ở mức Sẽ nguy cấp (VU), chiếm 46.82% trên tổng số 314 loài thuộc họ Ngọc lan [2]. Các loài trong họ Ngọc lan có tán lá đẹp, hoa có kích thước lớn, đa dạng về màu sắc, gỗ thơm và mịn, hạt của nhiều loài được sử dụng làm gia vị và làm thuốc, có giá trị cao để lấy gỗ, trồng làm cây cảnh và cho tinh dầu [3]. Với các tính chất quan trọng trên, họ Ngọc lan đã và đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu trong các lĩnh vực như hình thái, tế bào, cổ sinh học phân tử, cảnh quan, hàng mỹ nghệ, làm thuốc, gia vị, ngành công nghiệp nước hoa và y dược. 1.2. Lịch sử phân loại họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ❖ Trên thế giới Các nhà phân loại học từ lâu đã tranh luận về việc phân loại các loài thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae), còn được gọi là phân họ Magnolioideae. Đến năm 1927, James E. Dandy ở Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Anh đã mã hóa hệ thống Magnolioideae thành 4 chi chính là Magnolia, Manglietia, Michelia và Talauma, cùng với 5 chi nhỏ: Aromadendron, Kmeria, Pachylarnax, Alcimandra và Elmerrillia [4]. Năm 1974, hệ thống Magnolioideae của Dandy đã dần dần được phát triển thành 11 chi, trong đó Magnolia là chi lớn nhất. Năm 1984, nhà phân loại thực vật học, Law Yu-Wu đã thực hiện các sửa đổi nhỏ vào hệ thống của Dandy nhằm hoàn thiện hơn hệ thống phân loại học họ Magnoliaceae [4, 5]. Năm 1985, sau một nghiên cứu sâu rộng, Hans P. Nooteboom đã gộp chi Talauma và 4 chi nhỏ vào chi Magnolia và gộp 2 chi phụ khác vào chi Michelia. Do đó, trong khoảng thời gian còn lại của thế kỷ XX, hệ thống mới của Nooteboom dành cho Magnoliaceae
3 chỉ bao gồm 6 chi: Magnolia, Manglietia, Michelia, Elmerrillia, Kmeria và Pachylarnax [6]. Sự xuất hiện của trình tự DNA vào đầu những năm 1990 đã nhanh chóng cung cấp một công cụ mới và chính xác hơn trong đánh giá phân loại hệ thống thực vật. Theo trang The plant list - là trang website về thực vật được thế giới công nhận và tra cứu tham khảo thì họ Ngọc lan (Magnoliaceae) vẫn bao gồm 4 chi: Magnolia, Michelia, Talauma và Dugandiodendron. Trong đó, chi Magnolia là chi lớn nhất, ba chi còn lại là Michelia, Talauma và Dugandiodendron mỗi chi chỉ có một loài duy nhất [7]. ❖ Ở Việt Nam Những nghiên cứu đầu tiên về họ Ngọc lan (Magnoliaceae) ở Việt Nam được công bố trong tập 1 của bộ thực vật chí đại cương Đông Dương do M. H. Lecomte làm chủ biên xuất bản năm 1907. Finet A. E và F. Gagnepain đã mô tả 15 loài thuộc 7 chi trong họ Ngọc lan có mặt ở Đông Dương, trong đó có một số loài thu mẫu tại Việt Nam. Năm 1918, Chevalier bổ sung vào họ Ngọc lan ở Việt Nam 2 loài mới là Talauma gioi và Michelia tonkinensis, đồng thời tái khẳng định sự phân bố của bốn loài đã được mô tả là Michelia figo, Michelia baviensis, Michelia champaca, Michelia baillonii ở Việt Nam [8, 9]. Năm 1999, theo Phạm Hoàng Hộ trong Cây cỏ Việt Nam, họ Magnoliaceae hay còn gọi là họ Dạ hợp gồm 8 chi và 50 loài [2]. Đến năm 2003, trong danh mục các loài thực vật Việt Nam (Nguyễn Tiến Bân chủ biên), họ Ngọc lan được bổ sung thêm 1 chi Alcimandra và một loài mới là Manglietia hainanensis Dandy, đồng thời chuyển đổi danh pháp của một số loài [1]. Do đó, thời điểm năm 2003 họ Ngọc lan ở Việt Nam có 9 chi, 46 loài, trong đó có 8 loài được đưa vào sách đỏ Việt Nam vào năm 2007 [10]. Năm 2011, Vũ Quang Nam xác nhận thêm 17 loài thuộc họ Ngọc lan phân bố ở Việt Nam, trong đó có 5 loài mới lần đầu tiên được mô tả và bổ sung vào danh mục của họ này, 12 loài lần đầu tiên được xác nhận có mặt trong hệ thực vật Việt Nam. Như vậy, ở Việt Nam họ Magnoliaceae có tổng số 55 loài thuộc 11 chi [11, 12]. Năm 2015, Từ Bảo Ngân và cộng sự ghi nhận thêm 5 loài mới bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam, bao gồm: Magnolia grandis, Magnolia hongheensis, Magnolia hookeri var. longirostrara, Michelia coriacea và Woonyoungia septentrionalis, nâng số loài trong họ Ngọc lan (Magnoliaceae) của Việt Nam lên 60 loài [13, 14]. Hiện nay, theo website The plant list, ở Việt Nam họ Magnoliaecea bao gồm 2 chi, trong đó chi Michelia chỉ có một loài duy nhất là Michelia alba và 59 loài còn lại thuộc chi Magnolia.
4 1.3. Tổng quan về chi Mộc lan (Magnolia) 1.3.1. Đặc điểm thực vật của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) Chi Mộc lan có tên khoa học là Magnolia (đặt theo tên của nhà thực vật học người Pháp Pierre Magnol), thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae) là một chi thực vật cổ đã tiến hóa. Các mẫu hóa thạch của Magnolia acuminata được xác định có niên đại khoảng 20 triệu năm và một số hóa thạch của các loài thực vật thuộc chi Mộc lan được xác định niên đại 95 triệu năm [1, 15]. Về đặc điểm thực vật, chi Mộc lan được đặc trưng bởi các đặc điểm nguyên thủy như bao hoa chưa phân hóa hay phân hóa chưa rõ ràng, nhị và nhụy hoa nhiều, cánh hoa sắp xếp thành hình xoắn ốc tạo nên hoa có hình nón thuôn dài. Chúng có dạng thân gỗ hoặc bụi, thường xanh, có tán lá đẹp, hoa có kích cỡ lớn, đa dạng về màu sắc, hương rất thơm, gỗ thơm và mịn, hạt nhiều loài có thể dùng làm gia vị và làm thuốc. Các loài thuộc chi Mộc lan phân bố rời rạc, với trung tâm chính là Đông Á, Đông Nam Á và các vùng tập trung nhỏ hơn là Đông Bắc Mỹ, Trung Mỹ, vùng Caribe và một số loài ở Nam Mỹ [3, 16]. 1.3.2. Ứng dụng trong dân gian của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) Các loài trong chi Mộc lan (Magnolia) thường có hoa đẹp, được dùng trồng làm cảnh trong sân vườn, công viên và các công trình cảnh quan khác. Một số loài đôi khi còn được coi là đối tượng để trồng lại rừng trên các vùng đồi núi trọc như M. champaca ở Java - Indonesia hoặc trồng ven đường giao thông. Đặc biệt, nhiều loài Magnolia ở châu Á được sử dụng trong y học cổ truyền như Magnolia obovata ở Nhật Bản (còn được gọi là Wakoboku) được sử dụng để điều trị bệnh tiêu chảy, đầy hơi, vô kinh, viêm mủ, dạ dày. Magnolia grandiflora là một loại cây phổ biến được sử dụng trong y học cổ truyền Mexico hay Magnolia rostrata ở Trung Quốc… Vỏ của các loài này là thành phần chính trong nhiều công thức thuốc cổ truyển điều trị tức ngực, làm thuốc lợi tiểu và chống ho như “Saiboku-to”, “Xiao Zhengqi Tang, “Maziren Wan” [15]. Vỏ cây Mộc lan (Magnolia officinalis) là một loại thuốc truyền thống của Trung Quốc, tên là houpu đã được sử dụng hàng ngàn năm để điều trị “ứ đọng khí”, hen suyễn, các bệnh về tiêu hóa và rối loạn cảm xúc như căng thẳng, lo âu. Hoa loài này cũng được dùng để điều trị ung thư vú. Nụ hoa loài Magnolia salicifolia Maxim. được sử dụng trong nhiều loại thuốc truyền thống của người Campuchia và Trung Quốc để điều trị dị ứng. Vỏ rễ của loài Magnolia acuminata L., một cây rừng bản địa cao ở phía Đông và Nam Hoa Kỳ được dùng trong điều trị bệnh sốt rét và thấp khớp [16, 17,18]. Ở Việt Nam, nhiều loài trong chi Mộc lan đã được dùng để ướp trà hoặc làm thuốc chữa bệnh. Hoa của loài Ngọc lan hoa vàng (Magnolia champaca) được dùng
5 để điều trị ung thư ruột. Tử tiêu (Magnolia figo) được dùng để chữa cảm sốt hay ướp trà. Hạt Giổi tanh (Magnolia mediocris) được dân gian dùng để hạ sốt và chữa đau bụng. Hoa loài Dạ hợp hoa to (Magnolia grandifolia) cho tinh dầu dùng trong hương liệu, lá chữa cao huyết áp [8]. Loài hoa trứng gà (Magnolia coco) được trồng nhiều nơi ở nước ta. Hoa thơm, dùng để ướp chè, thân gỗ dùng làm thuốc chữa sốt, thấp khớp, làm nước uống cho phụ nữ sau khi sinh nở [3]. 1.3.3. Thành phần tinh dầu của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) Là chi chứa tinh dầu có giá trị nên đã từ rất lâu cho đến ngày nay, các loài thuộc chi Magnolia vẫn rất được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Thành phần chính trong tinh dầu của các loài đã được nghiên cứu chủ yếu là các monoterpenoid và một số ít loài có thêm thành phần sesquiterpenoid [19-35]. Năm 2020, nhóm tác giả Hyun Kyung Kim, Jin-Won Seo và Gil-Hah Kim đã khảo sát các thành phần chính trong tinh dầu hoa loài Magnolia kobus có hoạt tính chống muỗi châu Á (Aedes albopictus) ở giai đoạn hoa chớm nở và hoa nở hết. Kết quả cho thấy các thành phần chính ở các giai đoạn giống nhau đều bao gồm linalool, cinnamyl alcohol và farnesene nhưng hàm lượng khác nhau đáng kể. Cinanamyl alcohol chiếm hàm lượng cao nhất trong mẫu hoa chớm nở (44.2%), trong khi farnesene lại là thành phần vượt trội, chiếm hàm lượng cao nhất trong mẫu hoa nở hết (52%). Hàm lượng cinnamyl alcohol và linlool giảm (7.0% và 22.1%) khi chuyển từ trạng thái hoa chớm nở sang hoa nở hết, còn hàm lượng farnesene lại tăng 29.1% [36]. Nhóm tác giả Ji-Yu Nie và cộng sự đã nghiên cứu và đánh giá TPHH tinh dầu búp của loài Magnolia biondii bằng phương pháp phát hiện mũi điện tử (E-nose). Kết quả cho thấy thành phần chính của tinh dầu M. biondii bao gồm β-pinene (28.6%), eucalyptol (19.3%), α-pinene (14.9%), γ-terpinene (11.0%),.. Mẫu phân tích bằng GC/MS cũng cho kết quả tương tự [37]. Tại Việt Nam, năm 2016, Đỗ Ngọc Đại và cộng sự cũng đã công bố tinh dầu lá của loài Giổi lá láng (Magnolia foveolata) thu hái tại Hà Tĩnh chứa β- caryophyllene (37.1%) và bicyclogermacrene (23.3%). Tinh dầu vỏ cành cũng chứa β-caryophyllene (26.4%), ngoài ra còn có germacrene D (5.9%), trans-α- bergamotene (5.6%), δ-cadinene(5.5%), bicyclogermacrene (5.4%), bicycloelemene (5.3%), spathulenol (5.3%) và 3,7-guaiadiene (5.1%) [38]. Cũng trong năm 2016, trong một công trình khác của Đỗ Ngọc Đại và cộng sự đã công bố TPHH tinh dầu lá của bốn loài Magnolia khác thu hái ở Hà Tĩnh và Nghệ An. Trong đó, các hợp chất chính trong tinh dầu loài Manglietia fordiana (Hà Tĩnh) là δ-cadinene (18.0%), (E)-nerolidol (16.7%), α-copaene (12.8%), α-selinene (9.1%) và limonene (8.3%); trong tinh dầu loài Manglietia conifera (Hà Tĩnh) là β-caryophyllene (29.9%), α-
6 humulene (7.4%), (E)-nerolidol (6.3%) và oxit caryophyllene (5.5%). Thành phần chính của tinh dầu loài Michelia mediocris (Nghệ An) là (E)-nerolidol (36.4%), δ- cadinene (10.9%) và β-selinene (7.2%), trong khi ở loài Michelia tonkinensis (Nghệ An) thì α-pinene (40.3%), β-phellandrene (7.6%), β-pinene (7.4%) và bicyclogermacrene (7.3%) là thành phần chính [39]. Năm 2019, nhóm tác giả Chu Thị Thu Hà, Trần Huy Thái đã công bố kết quả nghiên cứu về tinh dầu lá và cành loài Magnolia hypolampra mọc hoang ở Khu bảo tồn thiên nhiên Na Hang, tỉnh Tuyên Quang. Hàm lượng tinh dầu lá và cành tính trên trọng lượng khô lần lượt là 1.62% và 0.07% với các thành phần chính là β-pinene (36.5% và 41.3%), α-pinene (23.7% và 24.4%), và germacrene D (14.6% và 5.8%) [40]. 1.3.4. Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Mộc lan Các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia) rất đa dạng về thành phần hóa học, bao gồm các lớp chất steroid, terpenoid, alkaloid, phenolic, flavonoid và một số lớp chất khác. 1.3.4.1. Steroid Các steroid như stigmasterol, β-sitosterol được tìm thấy trong nhiều loài Mộc lan. Chẳng hạn như β-sitosterol (1) được phân lập từ M. sphaerantha, stigmasterol (2) và 3β-16α-dihydroxy-5-cholestene-21-al (3) được phân lập từ M. champaca Linn [18]. β-sitosterol, stigmasterol đều được phân lập từ cành loài Michelia compressa var. formosana [41]; 6β-hydroxystigmast-4-en-3-one (4) và 6β- hydroxystigmast-4,22-dien-3-one (5) được phân lập từ cành loài Michelia figo [42]; β-sitosterone (6) và stigmasterone (7) được phân lập từ cành loài Michelia fuscata [43]. 1.3.4.2. Terpenoid Từ chi Magnolia đã có hơn 70 terpenoid được phân lập từ nhiều loài khác nhau, bao gồm monoterpene, sesquiterpene và tetraterpene, trong đó sesquiterpene lactone là terpenoid chính được tìm thấy nhiều nhất trong chi này (Bảng 1.1). Các monoterpen được phân lập từ các loài như M. biondii, M. fargesii, M. obovata, M. salicifolia. α- (11) và β-pinene (12), camphene (13), citral A (20) và B (21), cineol (22) và camphor (23) là các monoterpen chính được tìm thấy từ chi Magnolia [17]. Biondinin C (8) và D (9) được phân lập từ M. biondii là hai đồng phân E và Z của nhóm cinnamoyl liên kết với đơn vị monoterpene (borneol) [44]. Trong những năm gần đây, một số monoterpene glucoside cũng được phân lập từ chi Magnolia. Chẳng hạn, (3S,6R)-6,7-dihydroxy-6,7-dihydrolinaloyl 6-O-β-D- glucopyranoside (27) và (3S,6S)-6,7-dihydroxy-6,7-dihydrolinaloyl 6-O-β-D- glucopyranoside (28) được phân lập từ loài Magnolia thailadica [45],
7 monthaphuoside B (29) và (3R,6S)-6,7-dihydroxy-6,7-dihydrolinaloyl 3-O-β-D- glucopyranoside (30) được phân lập từ loài Magnolia henryi [46]. Biondinin C (8) R = Cinnamoyl (E-) Biondinin D (9) R = Cinnamoyl (Z-) Bornyl acetate (10) R = Acetyl (3S,6R)-6,7-dihydroxy-6,7-dihydrolinaloyl Monthaphuoside B (29) 6-O-β-D-glucopyranoside (27) Hình 1.1. Một số monoterpene đã phân lập được từ chi Magnolia Có trên 42 sesquiterpen đã được phân lập từ chi Magnolia. Ngoại trừ kobusimin A (50), kobusimin B (51), 9-oxonerolidol (52), 3-hydroxy-1,6,10- phytatrien-9-one (53) là bốn sesquiterpenes khung farnesane mạch hở, hầu hết các sesquiterpen khác được tìm thấy trong chi Magnolia đều là hợp chất chứa vòng (Hình 1.2). Phần lớn các sesquiterpen có khung 12,6-germacranolides như michelenolide (65), micheliolide (66), compressanolide (67) được phân lập từ M. compressa Maxim; sphaelactone A (69) phân lập từ M. sphaerantha. Trong đó, costunolide (32) và parthenolide (33) là hai sesquiterpen phổ biến nhất, đã được phân lập từ hơn 10 loài khác nhau. Có 8 sesquiterpenes khung eudesmane đã được công bố phân lập từ chi Magnolia. Điển hình là β-eudesmol (54) đã được tìm thấy ở ba loài M. obovata, M. officinalis và M. rostrata. Homalomenol A (33), một hợp chất khung oppositane và oplopanone (35), một hợp chất khung oplopane cũng đã được phân lập từ nụ hoa của loài M. fargesii. Một số sesquiterpene khung guaiane cũng được phân lập từ chi Magolia như: watsonol A (61) và watsonol B (62) phân lập từ loài M. watsonii, 8β-acetoxy-10α-ethyloxy-guaia-4α, 11-diol (72) cũng được phân lập từ lá của loài Magnolia delavayi. Ngoài ra, một sesquiterpene glycoside khung guainolide [trifloculoside (60)] và một sesquiterpene dạng dimer của costunolide [constunolact-12β-ol acetal dimer (59)] cũng được phân lập từ lá của loài M. virginiana (Bảng 1.1). Magnolia grandiflora là loài điển hình nhất với nhiều hợp chất sesquiterpene được phân lập từ các bộ phận khác nhau. Chẳng hạn, peroxycostunolide (38) và peroxyparthenolide (39), 4α, 6α, 10α-trihydroxy-13-acetoxyguaia-11-ene (63) và