Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu thành phần hoá học và thăm dò hoạt tính sinh học của ba loài thực vật ngập mặn vùng ven biển Việt Nam: Cỏ chông (Spinifex littoreus), Hếp (Scaevola taccada) và Cóc đỏ (Lumnitzera littorea)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:163

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là chiết xuất phân lập các chất từ 3 loài cây ngập mặn Cỏ chông (Spinifex littoreus), Hếp (Scaevola taccada) và Cóc đỏ (Lumnitzera littorea); xác định cấu trúc của các hợp chất đã phân lập; đánh giá được hoạt tính kháng vi sinh vật, gây độc tế bào, chống oxy hóa của các dịch chiết và một số chất phân lập được từ 3 loài cây kể trên. Mời các bạn cùng tham khảo.

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 hoá học và thăm dò hoạt tính sinh học của ba loài thực vật ngập mặn vùng ven biển Việt Nam: Cỏ chông (Spinifex littoreus), Hếp (Scaevola taccada) và Cóc đỏ (Lumnitzera littorea)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------***--------------- NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA BA LOÀI THỰC VẬT NGẬP MẶN VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM: CỎ CHÔNG (SPINIFEX LITTOREUS), HẾP (SCAEVOLA TACCADA) VÀ CÓC ĐỎ (LUMNITZERA LITTOREA) LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội - 2017
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ……..….***………… NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA BA LOÀI THỰC VẬT NGẬP MẶN VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM: CỎ CHÔNG (SPINIFEX LITTOREUS), HẾP (SCAEVOLA TACCADA) VÀ CÓC ĐỎ (LUMNITZERA LITTOREA) LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa hữu cơ Mã số: 62440114 Người hướng dẫn khoa học: GS. TSKH. TRẦN VĂN SUNG TS. TRẦN THỊ PHƯƠNG THẢO Hà Nội - 2017
LỜI CAM ĐOAN Các kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH. Trần Văn Sung và TS. Trần Thị Phương Thảo. Các số liệu kết quả trong luận án là trung thực. Toàn bộ các thông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc xuất xứ. Tôi xin chịu trách nhiệm với những lời cam đoan của mình. Tác giả luận án
LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa học – Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của Thầy Cô, các nhà khoa học cũng như đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo Viện Hoá học, tập thể phòng Tổng hợp Hữu cơ–Viện Hóa học, Trung tâm phát triển nguồn nhân lực tỉnh Quảng Nam, lãnh đạo Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Nam, Ban Giám hiệu trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS.TSKH. Trần Văn Sung, TS. Trần Thị Phương Thảo đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến toàn thể gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã cổ vũ, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành tốt luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn!
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................. I DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. II DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... V MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3 1.1. Tổng quan về thực vật ngập mặn ---------------------------------------------------- 3 1.1.1. Đặc điểm sinh thái của thực vật ngập mặn ----------------------------------------- 3 1.1.2. Phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam ------------------------------------------------ 5 1.1.3. Tình hình nghiên cứu thực vật ngập mặn trên thế giới --------------------------- 5 1.1.4. Tình hình nghiên cứu thực vật ngập mặn ở Việt Nam --------------------------- 14 1.2. Giới thiệu về chi Cóc (Lumnitzera), họ Trâm bầu (Combretaceae)--------- 16 1.2.1. Đặc điểm thực vật của loài Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) ---------------------- 16 1.2.2. Ứng dụng trong y học cổ truyền của loài Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) ----- 17 1.2.3. Tình hình nghiên cứu của các loài thuộc chi Cóc (Lumnitzera) --------------- 17 1.2.3.1. Tình hình nghiên cứu loài Cóc trắng (Lumnitzera racemosa).................... 17 1.2.3.2. Tình hình nghiên cứu loài Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) ............................ 22 1.3. Giới thiệu về chi Cỏ chông (Spinefex) thuộc họ Lúa (Poaceae) -------------- 22 1.3.1. Đặc điểm thực vật của loài Cỏ chông (Spinifex litoreus) ----------------------- 22 1.3.2. Ứng dụng trong y học cổ truyền của loài Cỏ chông (Spinifex littoreus) ----- 23 1.3.3. Tình hình nghiên cứu của loài Cỏ chông (Spinifex littoreus) ------------------ 23 1.4. Giới thiệu về chi Hếp (Scaevola) thuộc họ Hếp (Goodeniaceae) ------------- 24 1.4.1. Tình hình nghiên cứu của các loài thuộc chi Hếp (Scaevola) ----------------- 24 1.4.2. Giới thiệu về loài Hếp (Scaevola taccada) --------------------------------------- 28
1.4.2.1. Đặc điểm thực vật của loài Hếp (Scaevola taccada) ................................. 28 1.4.2.2. Ứng dụng trong y học cổ truyền của loài Hếp (Scaevola taccada) ............ 28 1.4.2.3. Thành phần hóa học của loài Hếp (Scaevola taccada) .............................. 28 1.4.2.4. Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của loài Hếp (S. taccada)...................... 30 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................................................. 32 2.1. Đối tượng nghiên cứu ---------------------------------------------------------------- 32 2.1.1. Cây Cóc đỏ --------------------------------------------------------------------------- 32 2.1.2. Cây Hếp ------------------------------------------------------------------------------- 32 2.1.3. Cây Cỏ chông ------------------------------------------------------------------------- 32 2.2. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu ------------------------------------------------------- 33 2.2.1. Hóa chất ------------------------------------------------------------------------------- 33 2.2.2. Thiết bị --------------------------------------------------------------------------------- 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu ------------------------------------------------------------ 33 2.3.1. Phương pháp chiết mẫu thực vật --------------------------------------------------- 34 2.3.2. Phương pháp phân lập, tinh chế các hợp chất ----------------------------------- 34 2.3.3. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học ---------------------------------------- 34 2.3.3.1. Phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào [116][117] ............................. 34 2.3.3.2. Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định [118][119] ......... 36 2.3.3.3. Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa DPPH [120] [121] [122] ....... 37 2.3.4. Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất ------------------------------------ 38 2.4. Phân lập, tinh chế các chất từ mẫu cây Hếp ------------------------------------- 38 2.4.1. Điều chế cặn chiết từ lá cây Hếp--------------------------------------------------- 38 2.4.2. Chiết tổng alkaloid từ cặn chiết MeOH ------------------------------------------- 39 2.4.3. Phân lập, tinh chế các chất từ cây Hếp ------------------------------------------- 39
2.4.3.1. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết n-hexane lá cây Hếp ................... 40 2.4.3.2. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết ethyl acetate lá cây Hếp.............. 42 2.5. Phân lập, tinh chế các chất từ mẫu cây Cóc đỏ --------------------------------- 44 2.5.1. Điều chế cặn chiết từ cây Cóc đỏ -------------------------------------------------- 44 2.5.2. Phân lập, tinh chế các chất từ cây Cóc đỏ---------------------------------------- 45 2.5.2.1. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn ethyl acetate cành cây Cóc đỏ ............. 45 2.5.2.2. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết ethyl acetate lá cây Cóc đỏ ......... 46 2.5.2.3. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết methanol cành cây Cóc đỏ.......... 48 2.5.2.4. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết methanol lá cây Cóc đỏ .............. 49 2.6. Phân lập, tinh chế các chất từ mẫu cây Cỏ chông ------------------------------ 50 2.6.1. Điều chế các cặn chiết từ hoa Cỏ chông ----------------------------------------- 51 2.6.2. Phân lập, tinh chế các chất từ hoa Cỏ chông ------------------------------------ 51 2.6.2.1. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết n-hexane hoa Cỏ chông .............. 51 2.6.2.2. Phân lập, tinh chế các chất từ cặn chiết n-butanol hoa Cỏ chông ............. 53 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 57 3.1. Kết quả nghiên cứu loài Hếp (S. taccada) ---------------------------------------- 57 3.1.1. Hoạt tính sinh học của loài Hếp --------------------------------------------------- 57 3.1.2. Thành phần hóa học của lá cây Hếp ---------------------------------------------- 57 3.2. Kết quả nghiên cứu loài Cóc đỏ (L. littorea) ------------------------------------- 74 3.2.1. Hoạt tính sinh học của loài Cóc đỏ ------------------------------------------------ 74 3.2.2. Thành phần hóa học của loài Cóc đỏ --------------------------------------------- 75 3.3. Kết quả nghiên cứu loài Cỏ chông (S. littoreus)--------------------------------- 99 3.3.1. Hoạt tính sinh học của loài Cỏ chông --------------------------------------------- 99 3.3.2. Thành phần hóa học của loài Cỏ chông.----------------------------------------- 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 131
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .................................................. 133 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 135
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Singlet, douplet, triplet, douplet of douplet, s, d, t, dd, tt, m, br s triplet of triplet, multiplet, broad singlet MeOH, CD3OD Methanol, methanol đã deuteri hoá DMSO Dimethyl sulfoxide EtOAc Ethyl acetate CDCl3 Chloroform Ar Aren – vòng benzen Nồng độ ức chế 50% tế bào tăng trưởng IC50 (Compound concentrations that produce 50% of cell growth inhibition) Hằng số tương tác (Hz); độ dịch chuyển hóa học J, δ (ppm) Nồng độ ức chế tối thiểu - Minimum Inhibitory MIC Concentration Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier - Fourier FT-IR Transform Infrared Spectroscopy Phổ khối lượng phun mù điện tử - Electron Spray ESI-MS Ionization Mass Spectroscopy Phổ khối lượng phun mù điện tử phân giải cao- HR-ESI-MS Hight Resolution Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy 1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H - Proton Nuclear H NMR Magnetic Resonance Spectroscopy 13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C - Carbon C NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Distortionless Enhancement by Polarization DEPT Transfer Tương tác dị hạt nhân qua một liên kết - HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence Tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết - HMBC Heteronuclear Multipe Bond Coherence NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy 1 H 1H COSY Phổ tương quan-Correlated Spectroscopy SKC Sắc ký cột i
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cành (1), hoa (2) và chùm quả (3) của cây Cóc đỏ [71] ------------------- 16 Hình 1.2. Thân (1), nhánh cụm hoa (2), bông (3), hoa cái (4) của Cỏ chông [71] -- 23 Hình 1.3. Ngọn cành mang hoa (1) và hoa (2) của cây Hếp (S. taccada) [71] ------ 28 Hình 2.1. Tiêu bản của cây Cỏ chông (S. littoreus) ------------------------------------- 32 Hình 2.2. Sơ đồ điều chế cặn chiết từ mẫu lá cây Hếp (S. taccada) ------------------ 38 Hình 2.3. Quy trình chiết tổng alkaloid từ cặn methanol lá cây Hếp ----------------- 39 Hình 2.4. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn n-hexane lá cây Hếp (S. taccada) -------- 40 Hình 2.5. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn ethyl acetate lá cây Hếp (S. taccada) ---- 42 Hình 2.6. Sơ đồ chung chiết mẫu lá và cành cây Cóc đỏ (L. littoreus) --------------- 44 Hình 2.7. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn ethyl acetate cành cây Cóc đỏ ------------ 45 Hình 2.8. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn ethyl acetate lá cây Cóc đỏ ---------------- 47 Hình 2.9. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn MeOH cành Cóc đỏ ----------------------- 48 Hình 2.10. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn methanol lá Cóc đỏ ----------------------- 50 Hình 2.11. Sơ đồ chiết mẫu hoa Cỏ chông (Spinifex littoreus) ------------------------ 51 Hình 2.12. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn chiết n-hexane hoa Cỏ chông ----------- 52 Hình 2.13. Sơ đồ phân lập các chất từ cặn chiết n-buthanol hoa Cỏ chông --------- 54 Hình 3.1. Phổ 13C NMR (phổ giãn) của chất ST1 --------------------------------------- 58 Hình 3.2. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của chất ST2 ------------ 60 Hình 3.3. Phổ 1H 1H COSY của chất ST2 ----------------------------------------------- 60 Hình 3.4. Phổ 1H NMR của chất ST3 ----------------------------------------------------- 63 Hình 3.5. Phổ 13C NMR của chất ST3 ---------------------------------------------------- 64 Hình 3.6. Phổ 1H NMR của chất ST4 ----------------------------------------------------- 66 Hình 3.7. Phổ 13C NMR của chất ST4 ---------------------------------------------------- 67 Hình 3.8. Phổ 1H NMR của chất ST8 ----------------------------------------------------- 71 Hình 3.9. Phổ 13C NMR của chất ST8 ---------------------------------------------------- 72 Hình 3.10. Phổ 1H NMR vùng trường thấp của chất CĐ1 ----------------------------- 76 ii
Hình 3.11. Phổ 13C NMR của chất CĐ2 -------------------------------------------------- 77 Hình 3.12. Các tương tác HMBC (→) chính của chất CĐ2 --------------------------- 78 Hình 3.13. Phổ HMBC vùng trường cao của chất CĐ2 -------------------------------- 78 Hình 3.14. Phổ 1H NMR của chất CĐ2a ------------------------------------------------- 80 Hình 3.15. Phổ 13C NMR của chất CĐ2a ------------------------------------------------ 81 Hình 3.16. Phổ 1H NMR của chất CĐ3 -------------------------------------------------- 82 Hình 3.17. Phổ 1H NMR (phổ giãn) của chất CĐ4 ------------------------------------- 83 Hình 3.18. Phổ 1H NMR vùng trường thấp của chất CĐ6 ----------------------------- 85 Hình 3.19. Phổ 13C NMR của chất CĐ6 -------------------------------------------------- 86 Hình 3.20. Phổ 1H NMR vùng trường thấp của chất CĐ7 ----------------------------- 88 Hình 3.21. Các tương tác COSY(─) và HMBC (→) chính của chất CĐ7----------- 88 Hình 3.22. Phổ 1H 1H COSY của chất CĐ7 --------------------------------------------- 89 Hình 3.23. Phổ HMBC của chất CĐ7 ---------------------------------------------------- 90 Hình 3.24. Phổ 1H NMR của chất CĐ8 -------------------------------------------------- 91 Hình 3.25. Phổ 1H NMR của chất CĐ8a ------------------------------------------------- 92 Hình 3.26. Phổ 1H NMR của chất CĐ9 -------------------------------------------------- 94 Hình 3.27. Phổ 13C NMR của chất CĐ9 -------------------------------------------------- 95 Hình 3.28. Phổ 1H NMR của chất CĐ10 ------------------------------------------------- 97 Hình 3.29. Phổ 13C NMR của chất CĐ10 ------------------------------------------------ 97 Hình 3.30. Các tương tác HMBC (H→C) chính của chất CĐ10 --------------------- 98 Hình 3.31. Phổ HMBC của chất CĐ10 --------------------------------------------------- 98 Hình 3.32. Phổ 1H NMR (giãn rộng) của chất SL1 ------------------------------------ 101 Hình 3.33. Các tương tác COSY (─) và HMBC (→) chính của chất SL1---------- 102 Hình 3.34. Phổ 1H 1H COSY vùng trường thấp của chất SL1------------------------ 103 Hình 3.35. Phổ HMBC vùng trường cao của chất SL1-------------------------------- 104 Hình 3.36. Phổ 1H NMR của chất SL2 -------------------------------------------------- 106 Hình 3.37. Phổ 13C NMR của chất SL2 ------------------------------------------------- 107 Hình 3.38. Phổ 1H NMR của chất SL3 -------------------------------------------------- 108 iii
Hình 3.39. Phổ 1H NMR của chất SL7 -------------------------------------------------- 110 Hình 3.40. Các tương tác COSY, HMBC và NOESY (chính) của chất SL7 ------- 110 Hình 3.41. Phổ 1H 1H COSY của chất SL7 --------------------------------------------- 111 Hình 3.42. Phổ HMBC của chất SL7 ---------------------------------------------------- 112 Hình 3.43. Phổ NOESY của chất SL7 --------------------------------------------------- 112 Hình 3.44. Phổ 1H NMR của chất SL8 -------------------------------------------------- 114 Hình 3.45. Phổ 13C NMR và DEPT của chất SL8 ------------------------------------- 115 Hình 3.46. Phổ 1H NMR của chất SL9 -------------------------------------------------- 117 Hình 3.47. Phổ 1H 1H COSY của chất SL9 --------------------------------------------- 118 Hình 3.48. Phổ HMBC của chất SL9 ---------------------------------------------------- 118 Hình 3.49. Các tương tác COSY, HMBC, NOESY (chính) của chất SL9 --------- 119 Hình 3.50. Các tương tác COSY, HMBC, NOESY (chính) của chất SL10 -------- 121 Hình 3.51. Phổ HMBC vùng trường thấp của chất SL10 ----------------------------- 121 Hình 3.52. Phổ 1H 1H COSY vùng trường thấp của chất SL10 ---------------------- 122 Hình 3.53. Phổ NOESY vùng trường thấp của chất SL10 ---------------------------- 123 Hình 3.54. Phổ 1H NMR (phổ giãn) vùng trường thấp của chất SL10a ------------ 125 iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các cấp ngập triều và loài cây thường gặp ở rừng ngập mặn [1] ----------- 4 Bảng 1.2. Ứng dụng trong dân gian và thử nghiệm hoạt tính sinh học của một số loài thực vật ngập mặn trên thế giới [3] ---------------------------------------------------- 6 Bảng 1.3. Hợp chất terpenoid khung D-friedooleanane chi Vẹt (Bruguiera) và chi Đước (Rhizophora) -------------------------------------------------------------------------- 11 Bảng 1.4. Hợp chất terpenoid khung lupane phân lập từ loài Dà vôi (Ceriops tagal)12 Bảng 1.5. Các hợp chất flavonoid phân lập từ loài Đước vòi (R. stylosa) ----------- 13 Bảng 1.6. Các hợp chất tannin phân lập từ lá Cóc trắng ở đảo Kaohsiung Bay----- 17 Bảng 1.7. Các hợp chất được phân lập từ loài Cóc trắng Ấn Độ và Trung Quốc --- 18 Bảng 1.8. Một số hợp chất đã được phân lập từ loài Cóc trắng ở Nam Định [70] -- 20 Bảng 1.9. Phân tích định tính dịch chiết cây Cỏ chông--------------------------------- 24 Bảng 1.10. Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Hếp (Scaevola) ------------- 25 Bảng 1.11. Một số hợp chất đã được phân lập từ loài Hếp (Scaevola taccada)----- 29 Bảng 3.1. Số liệu phổ NMR 1 chiều và 2 chiều của chất ST2------------------------- 61 Bảng 3.2. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất ST3 -------------------------------------- 64 Bảng 3.3. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất ST4 -------------------------------------- 67 Bảng 3.4. Số liệu phổ 1H,13C NMR của chất ST8--------------------------------------- 72 Bảng 3.5. Số liệu phổ NMR 1 chiều, 2 chiều của chất CĐ2 --------------------------- 79 Bảng 3.6. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất CĐ3 ------------------------------------- 82 Bảng 3.7. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất CĐ6 ------------------------------------- 86 Bảng 3.8. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất CĐ8 ------------------------------------- 91 Bảng 3.9. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất CĐ8a ------------------------------------ 93 Bảng 3.10. Số liệu phổ 1H và 13C NMR của chất CĐ9 --------------------------------- 95 Bảng 3.11. Số liệu phổ 1H và 13C NMR của chất CĐ10 ------------------------------- 99 Bảng 3.12. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của cây Cỏ chông ----------------- 100 Bảng 3.13. Số liệu phổ 1H, 13C NMR của chất SL1 ----------------------------------- 104 Bảng 3.14. Số liệu phổ NMR 1 chiều, 2 chiều của chất SL7 ------------------------- 113 v
Bảng 3.15. Số liệu phổ1H, 13C NMR của chất SL8 ------------------------------------ 115 Bảng 3.16. Số liệu phổ NMR 1 chiều, 2 chiều của chất SL9 ------------------------- 119 Bảng 3.17. Số liệu phổ 1 chiều, 2 chiều NMR của chất SL10 ----------------------- 123 Bảng 3.18. Tổng kết các hợp chất phân lập được từ ba cây nghiên cứu ------------ 126 vi
MỞ ĐẦU Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, chất lượng cuộc sống của con người được nâng lên. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người đã làm cho môi trường ô nhiễm, con người đang phải đối mặt với nhiều căn bệnh hiểm nghèo. Theo thống kê của tổ chức Y tế Thế giới (2015), Việt Nam đứng ở top 2 trên bản đồ ung thư thế giới, bình quân mỗi năm có khoảng 70.000 người chết và 200.000 người mắc bệnh mới, con số này đang tiếp tục gia tăng. Trước tình hình đó các nhà khoa học không ngừng tìm kiếm các hợp chất mới có thể tiêu diệt căn bệnh thời đại này, nhất là khi các phương pháp hỗ trợ điều trị như xạ trị, hóa trị và phẫu thuật để lại nhiều tác dụng xấu cho người bệnh. Trong hành trình tìm kiếm các chất mới có hoạt tính sinh học cao, các nhà khoa học đã phát hiện nhiều điều kỳ thú từ thiên nhiên. Trong những năm gần đây một số quốc gia như Ấn Độ, Thái Lan, Indonesia, Brazin, Trung Quốc, Úc...đã tập trung nghiên cứu khai thác và sàng lọc các hợp chất có hoạt tính sinh học cao từ các loài cây ngập mặn. Việt Nam có khoảng 3260 km bờ biển với nhiều loài thực vật ở các vùng sinh thái ven biển khác nhau. Trong điều kiện địa lý khắc nghiệt như môi trường đất cát, yếm khí, nhiều côn trùng, thường xuyên ngập triều vv...các loài cây ngập mặn ven biển đã trải qua quá trình sinh tổng hợp đặc biệt tạo ra nhiều hợp chất có cấu trúc phong phú và có hoạt tính sinh học cao. Các loài cây vùng ngập mặn ven biển từ lâu đã là nguồn thuốc tự nhiên rất phong phú và gần gũi đối với người dân vùng biển. Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay các công trình nghiên cứu thăm dò về hoạt tính sinh học và thành phần hóa học của các loài cây ngập mặn đã được ứng dụng trong dân gian để làm thuốc còn rất ít. Chính vì vậy, với mong muốn phát hiện các chất có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học lý thú từ các loài ngập mặn ven biển đã được người dân sử dụng làm thuốc nhưng chưa được nghiên cứu nhiều về mặt hóa học cũng như hoạt tính sinh học, chúng tôi đã lựa chọn 3 loài cây vùng ngập mặn là loài Cỏ chông (S. littoreus (Burm. f.) Merr.), loài Hếp (S. taccada (Gaertn. Roxb.) và loài Cóc đỏ (L. littorea (Jack) Voigt.) làm đối tượng để nghiên cứu. Luận án đặt ra mục tiêu cụ thể như sau: 1. Chiết xuất phân lập các chất từ 3 loài cây ngập mặn Cỏ chông (Spinifex littoreus), Hếp (Scaevola taccada) và Cóc đỏ (Lumnitzera littorea). 1
2. Xác định cấu trúc của các hợp chất đã phân lập. 3. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật, gây độc tế bào, chống oxy hóa của các dịch chiết và một số chất phân lập được từ 3 loài cây kể trên. Đề tài: “Nghiên cứu thành phần hoá học và thăm dò hoạt tính sinh học của ba loài thực vật ngập mặn vùng ven biển Việt Nam: Cỏ chông (Spinifex littoreus), Hếp (Scaevola taccada) và Cóc đỏ (Lumnitzera littorea)” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, có nhiều đóng góp mới vào việc nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài ngập mặn ven biển, một lĩnh vực chưa có nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam. Các kết quả của đề tài sẽ góp phần giải thích về bản chất hóa học của các vị thuốc dân gian, nâng cao giá trị sử dụng của các loài cây ngập mặn. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về thực vật ngập mặn 1.1.1. Đặc điểm sinh thái của thực vật ngập mặn Thuật ngữ “rừng ngập mặn” dùng để chỉ vùng đất ngập nuớc chịu tác động của thủy triều, bao gồm các rừng ngập mặn, bãi triều, vùng nước mặn và các sinh cảnh khác thuộc vùng ngập triều khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hệ sinh thái này được đặc thù bởi thực vật trên cạn chịu được muối (cây chịu mặn), có đặc điểm thích nghi cần thiết để sống trên nền đất mềm, thường bị yếm khí, phải chịu ngập triều ở nhiều mức độ khác nhau và có độ mặn ngang bằng với nước biển [1]. Cây ngập mặn thuộc nhóm thực vật có mạch, có các đặc điểm thích nghi đặc biệt về mặt hình thái, sinh lý và các yếu tố thích nghi vô hình khác để sống được trong môi trường mặn, ngập triều, bị chi phối bởi nền đất trầm tích mịn có lượng oxy hòa tan thấp hoặc đôi khi thiếu oxy. Thực vật này cùng với hệ sinh vật và động vật đi kèm hình thành nên hệ sinh thái rừng ngập mặn. Thuật ngữ “ rừng ngập mặn” vừa chỉ bản thân thực vật, vừa nói đến hệ sinh thái. Một số thực vật ở nơi không phải hệ sinh thái rừng ngập mặn (như thảm thực vật gò cát hay bãi biển), không có hoặc chỉ có một vài đặc điểm thích nghi hình thái nêu trên cũng thấy trong rừng ngập mặn. Vì vậy, đôi khi người ta phân loại cây rừng ngập mặn thành cây ngập mặn thực thụ và cây tham gia rừng ngập mặn. Cây ngập mặn thực thụ là cây có nhiều đặc điểm thích nghi hình thái và hầu như chỉ thấy trong hệ sinh thái rừng ngập mặn. Thí dụ: Loài Giá (Excoecaria agallocha) chỉ có một đặc điểm thích nghi hình thái (bì khổng) nhưng vì nó hiếm khi được thấy ở các hệ sinh thái ven biển khác nên nó được xem là cây ngập mặn thực thụ. Lại có một số nhà chuyên môn không xem Dừa nước (Nypa fruticans) là loài cây ngập mặn thực thụ vì nó xuất hiện đại trà ở vùng nước ngọt, một hệ sinh thái khác biệt hẳn [1]. Mức ngập triều chi phối sự hiện diện hay vắng mặt của một loài ngập mặn cụ thể nào đó. Các kiểu ngập triều được phân thành 5 cấp [1] (bảng 1.1). 3
Bảng 1.1. Các cấp ngập triều và loài cây thường gặp ở rừng ngập mặn [1] Cấp ngập triều Loài cây phổ biến 1. Ngập bởi tất cả các con Không có cây, ngoại trừ loài Đưng (Rhizophora nước lớn. mucronata) mọc ven bờ lạch. Mắm trắng (Avicennia alba), Mắm biển (Avicennia 2. Ngập bởi con nước lớn marina), Bần trắng (Sonneratia alba). Loài Đưng chiếm ưu cao trung bình. thế ở ven sông rạch. 3. Ngập bởi nước lớn bình Hầu hết các cây rừng ngập mặn sinh trưởng ở đây. Loài thường (thường chiếm Đước đôi (Rhizophora apiculata) đạt ngưỡng tối ưu và phần lớn nhất của diện tích thường hình thành quần thụ thuần loại. Vẹt tách (Bruguiera rừng ngập mặn). parviflora) và Dà (Ceriops) cũng sinh trưởng tốt và hỗn giao với Đước đôi. Vùng này thường quá khô với các loài trong chi Đước (Rhizophora) nhưng các loài Vẹt (Bruguiera) nhất là Vẹt dù 4. Ngập bởi các con nước (Bruguiera gymnorhiza), Vẹt trụ (Bruguiera cylindrica) và rong. Vẹt tách (Bruguiera parviflora) thì phát triển tốt ở đây cùng với Dương xỉ như Ráng đại (Acrostichum aureum) và Ráng đại thanh (A. speciosum), các loài Cóc (Lumnitzera) và Gừa (Ficusmicrocarpa) cũng phổ biến ở đây. Đây là vùng hậu rừng ngập mặn và đa dạng nhất về loài. Nhiều loài ngập mặn Cấp 4 cũng hiện diện ở khu vực này. Hầu hết các quần thụ thuần loài (có điểm một số loài Su- 5. Hiếm khi ngập nước, chỉ Xylocarpus, Cui - Heritiera, Gõ biển - Intsia bijuga) của ngập bởi thủy triều lên cao Dừa nước (Nypa fruticans) và Nhum (Oncosperma bất thường. tigillarium) là phổ biến. Vẹt dù và Vẹt đen (Bruguiera sexangula) cũng thích hợp với vùng này. Nhiều loài cây gia nhập rừng ngập mặn và thực vật biểu sinh cũng xuất hiện ở đây. Thực vật ngập mặn toàn cầu gồm có 84 loài thuộc 24 chi và 16 họ, trong số đó có 70 loài cây ngập mặn thực thụ thuộc 16 chi và 11 họ; 14 loài cây bán ngập mặn thuộc 8 chi và 5 họ [2][3]. 4
1.1.2. Phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính đến tháng 12 năm 2015 cả nuớc chỉ còn khoảng 57.211 ha rừng ngập mặn trong đó diện tích rừng tự nhiên là 19,559 ha và rừng trồng là 37,652 ha [4]. Rừng ngập mặn nuớc ta được phân thành 4 khu vực [5], bao gồm: Khu vực I: Ven biển Ðông Bắc, từ mũi Ngọc (Móng Cái) đến mũi Ðồ Sơn. Khu vực có đảo che chắn, các sông có độ dốc cao, dòng chảy mạnh, đem phù sa ra tận biển. Dọc các triền sông rất ít bãi lầy (như sông Bắc Giang, sông Bắc Khê, sông Đồng Đăng). Độ mặn ổn định 26 – 27,5‰; mùa đông lạnh 15 - 19o C, vì thế cây rừng ngập mặn ở đây kém phát triển, cây cao 8 - 10 m. Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường (Thanh Hóa). Vùng bồi tụ của hệ thống sông Hồng có nhiều phù sa, bãi bồi rộng; có nhiều sóng gió, không có đảo che chắn. Độ mặn thay đổi nhiều, vào mùa mưa: 5 – 0,5‰, vào mùa khô: 23 - 24‰. Hiện nay khu vực này có hơn 8000 ha rừng ngập mặn, chủ yếu là rừng trồng để bảo vệ đê biển. Khu vực III: Ven biển Trung Bộ, từ mũi Lạch Trường Đồ Sơn đến mũi Vũng Tàu. Vùng bồi tụ của hệ thống sông ngắn, dốc; bờ biển dốc, ít phù sa; vùng nhiều gió bão; có số lượng ít, cây ngập mặn ở các cửa sông, trong các đầm phá và chỉ có những cây gỗ, cây bụi nhỏ. Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải (Hà Tiên), được bồi tụ của hệ thống sông Ðồng Nai, sông Cửu Long, giàu phù sa, bãi bồi rộng, ít gió bão; cây ngập mặn phát triển tốt, cao 20 - 30 m. Vùng này được phân thành ba tiểu vùng chính là ven biển đồng bằng sông Cửu Long, phía Tây Nam bán đảo Cà Mau và bờ biển phía Tây bán đảo Cà Mau. 1.1.3. Tình hình nghiên cứu thực vật ngập mặn trên thế giới Nghiên cứu đầu tiên về đối tượng ngập mặn được thực hiện năm 1913, khi Bournot nhận dạng hợp chất lapachol từ cây Avicennia tomentosa của Ấn Độ và Tây Phi. Sau đó, vào năm 1959, Rao Bose đã phân lập được một triterpene với tên gọi là genin-A từ vỏ cây Aegiceras corniculatum của Ấn Độ. Năm 1965, Taylor phân lập được một hợp chất limonoid có tên gọi là gedunin từ gỗ của cây 5
Xylocarpus granatum châu Phi. Từ năm 1970 đến năm 2000 có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Ấn Độ, Nhật Bản, Australia về các loài thực vật ngập mặn như Bruguiera gymnorrhiza, Heritiera littoralis, Acanthus ilicifolius, Excoecaria agallocha vv...[2][6]. Trong thập niên cuối cùng của thế kỷ XX, điểm nổi bậc nhất là nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các hợp chất diterpenoid từ cây Giá (E. agallocha) của các nhà khoa học Ấn Độ và Nhật Bản. Bốn hợp chất khung labdane và beyerane thu được từ loài này thể hiện hoạt tính chống khối u in vitro rất mạnh [7]. Từ năm 2000 đến nay đã có thêm nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và một vài quốc gia khác về các loài thuộc chi Vẹt (Bruguiera) như B. gymnorrhiza, B. cylindrica, B. exaristata, B. sexangula; chi Đước (Rhizophora) như R. mucronata, R. stylosa, R. apiculata; chi Dà (Ceriops) như C. tagal, C. decandra, chi Cóc (Lumnitzera) như L. racemosa, chi Bần (Sonneratia) như S. alba, S. ovata...[2][8].  Hoạt tính sinh học của một số loài cây ngập mặn: Hiện nay một số quốc gia trên thế giới đã tập trung nghiên cứu khai thác và sàng lọc các hợp chất có hoạt tính sinh học từ các loài thực vật ngập mặn. Các loài thực vật ngập mặn với các hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, gây độc tế bào, chống tăng sinh tế bào, diệt côn trùng, chống sốt rét, kháng nấm, tiêu chảy vv... đã trở thành đối tượng thu hút sự tập trung nghiên cứu của các ngành dược phẩm (bảng 1.2) [3]. Bảng 1.2. Ứng dụng trong dân gian và thử nghiệm hoạt tính sinh học của một số loài thực vật ngập mặn trên thế giới [3] Thử nghiệm hoạt tính TT Tên loài Ứng dụng trong dân gian TLTK sinh học Lá, vỏ - thuốc lợi tiểu, trị tiểu đường, bệnh phong, Chống viêm, kháng [3][9][10] Acanthus [11][12] 1 bại liệt, da liễu, rắn cắn, virus, giảm đau, chống ilicifolius viêm gan, đau dạ dày, thấp ung thư. [13][14] khớp. Acrostichum 2 aureum Lá - trị nhọt, vết thương. Gây độc cho cá. [3][10] 6