Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Địa y là sinh vật đặc biệt được hình thành từ mối quan hệ cộng sinh giữa nấm mốc (mycobiont, thường là nấm túi hoặc nấm đảm) và tảo (photobiont, thường là tảo lục hoặc vi khuẩn lam). Trong mối quan hệ này, nấm đảm nhiệm vai trò hấp thu nước, khí carbon dioxide và muối khoáng, trong khi tảo cung cấp các chất hữu cơ tổng hợp từ quá trình quang hợp. Nhờ cơ chế thích nghi đặc thù, địa y có thể sinh trưởng tại các môi trường khắc nghiệt ở vùng nhiệt đới, tham gia phong hóa đá thành đất và tạo lớp dinh dưỡng cho các thảm thực vật tiếp theo.
Về mặt ứng dụng thực tiễn, nhiều loài địa y đã được sử dụng trong y học cổ truyền và dược phẩm từ sớm. Năm 1862, y văn đã ghi nhận 32 loài địa y làm thuốc; tiêu biểu như loài Cetraria islandica (Thụy Điển) được sử dụng để điều trị viêm niêm mạc, cảm mạo, bệnh đường ruột và lao phổi. Các nghiên cứu hiện đại đã phát hiện khoảng 70 loài địa y có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính kháng sinh, ức chế các chủng vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Streptococcus, kháng nấm (Trichophyllum), chống virus và xạ khuẩn ký sinh thực vật. Bên cạnh đó, các chi như Evernia, Pseudevernia, Lobaria chứa tinh dầu thơm dùng trong công nghiệp sản xuất nước hoa, hoặc loài Rocella tinctoria (thu hái tại Đồ Sơn, Việt Nam) được dùng làm phẩm nhuộm khi tác dụng với phèn và acid acetic.
Chi Parmotrema thuộc họ Parmeliaceae là một trong những nhóm địa y phổ biến nhưng các công trình khảo sát hóa học chuyên sâu trên các mẫu thu hái tại Việt Nam còn hạn chế. Nhằm kế thừa các nghiên cứu trước đây và tìm kiếm các hoạt chất thứ cấp tự nhiên mới, đề tài khóa luận tập trung vào đối tượng địa y thuộc chi này thu hái tại khu vực Nam Trung Bộ.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được xác lập gồm:
- Thu thập, xử lý nguyên liệu và điều chế các phân đoạn cao chiết từ mẫu địa y Parmotrema sp. thu hái tại tỉnh Bình Thuận.
- Ứng dụng các kỹ thuật sắc ký (sắc ký cột cổ điển, sắc ký lớp mỏng điều chế) để phân lập các hợp chất hữu cơ tinh khiết từ các phân đoạn cao chiết tiềm năng (cao P11 và P12).
- Sử dụng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại (phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D-NMR, 2D-NMR và khối phổ phân giải cao HR-ESI-MS) kết hợp đối chiếu tài liệu để giải đoán cấu trúc hóa học của các hợp chất cô lập được.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Loài địa y Parmotrema sp., thuộc họ Parmeliaceae. Mẫu thực vật được giám định tên khoa học bởi ThS. Võ Thị Phi Giao (Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh) và được lưu giữ tiêu bản thực vật với ký hiệu mẫu số US-B026 tại Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh.
- Phạm vi không gian: Mẫu địa y tự nhiên được thu hái tại tỉnh Bình Thuận, Việt Nam. Quá trình thực nghiệm chiết tách được tiến hành tại Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; các dữ liệu phổ nghiệm được đo đạc tại Phòng Phân tích Trung tâm, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh.
- Phạm vi thời gian: Khóa luận hoàn thành vào tháng 04 năm 2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và phân loại hợp chất địa y
Các hợp chất hóa học trong địa y thường được phân loại theo hệ thống của Shibata và cộng sự, bao gồm 4 nhóm chính dựa trên nguồn gốc sinh tổng hợp:
- Nhóm có nguồn gốc từ shikimic acid: Terphenylquinone và các dẫn xuất của tetronic acid.
- Nhóm có nguồn gốc từ mevalonic acid: Triterpenoid và các dẫn xuất carotenoid.
- Nhóm có nguồn gốc từ acetate-malonate (con đường polyketid): Các acid béo chuỗi dài, acid béo vòng, các phenol đơn vòng, depside, depsidone, xanthone.
- Nhóm có nguồn gốc từ amino acid: Các dẫn xuất của diketopiperazine.
- Nhóm hợp chất từ quá trình sinh tổng hợp của tảo: Các polysaccharide dạng glucan như nigeran [(1→3), (1→4)-$\alpha$-glucan] và lichenan [(1→3), (1→4)-$\beta$-glucan].
Tổng quan các nghiên cứu trước đây về chi Parmotrema đã ghi nhận sự hiện diện của:
- Acid béo và acid béo vòng: 9-oxodecanoic acid, 6-methyltetradecanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, praesoredioic acid, protopraesorediosic acid, lichesterinic acid, protolichesterinic acid.
- Hợp chất phenol đơn vòng: Orcinol, methyl-$\beta$-orsellinate, methyl haematommate, orsellinic acid, methyl orsellinate.
- Hợp chất depside: Atranorin, chloroatranorin, lecanoric acid.
- Hợp chất depsidone: Malonprotocetraric acid, protocetraric acid, fumarprotocetraric acid, succinprotocetraric acid, salazinic acid, consalazinic acid, hypostictic acid, menegazziaic acid.
- Xanthone: Lichenxanthone, secalonic acid.
- Carotenoid: $\alpha$-carotene, $\beta,\beta$-carotene, $\beta$-cryptoxanthin, lutein, violaxanthin, zeaxanthin, antheraxanthin, neoxanthin, $\beta$-citraurin.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên cứu sử dụng tổ hợp các phương pháp chiết xuất, sắc ký phân tách và quang phổ cấu trúc:
- Phương pháp chiết xuất: Ngâm dầm (maceration) mẫu bột khô trong dung môi methanol ở nhiệt độ phòng, cô quay thu hồi dung môi dưới áp suất giảm bằng máy Buchi-111 kèm bể cách thủy Buchi 461 Water Bath.
- Phương pháp kết tủa phân đoạn: Rửa cao methanol thô bằng acetone để loại bỏ và tách riêng hợp chất kết tủa kém tan (protocetraric acid).
- Phương pháp sắc ký:
- Sắc ký cột cổ điển (Column Chromatography - CC) với chất hấp phụ là silica gel 60 (cỡ hạt 70–230 mesh).
- Sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lớp mỏng điều chế (PTLC) trên bản mạ nhôm tráng sẵn silica gel 60 $F_{254}$ (Merck, kích thước $20 \times 20\text{ cm}$).
- Hệ dung môi triển khai: Tinh chế từ hóa chất thương mại Chemsol (Việt Nam), làm khan bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$, gồm các hệ hexane : ethyl acetate, hexane : ethyl acetate : acetic acid, chloroform : ethyl acetate : acetic acid.
- Thuốc thử phát hiện vết: Đèn tử ngoại (UV bước sóng $254\text{ nm}$ và $365\text{ nm}$), dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4\ 30%$ trong nước và thuốc thử vanillin/$\text{H}_2\text{SO}_4$.
- Phương pháp phổ nghiệm xác định cấu trúc:
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D ($^1\text{H}$-NMR đo ở tần số $500\text{ MHz}$; $^{13}\text{C}$-NMR đo ở tần số $125\text{ MHz}$) và 2D (HSQC, HMBC) ghi trên máy Bruker, sử dụng dung môi DMSO-$d_6$.
- Khối phổ phân giải cao (HR-ESI-MS) ghi ở cả hai chế độ ion hóa dương và âm để xác định khối lượng phân tử chính xác và công thức phân tử.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Mô tả thực vật và tổng quan nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa đặc điểm hình thái học của địa y và cơ sở phân loại hóa thực vật học:
- Về hình thái, địa y được chia thành 3 nhóm cơ bản:
- Dạng khảm (crustose lichen): Thể địa y bám chặt vào bề mặt giá thể (đá, vỏ cây), không có phân lớp giải phẫu rõ rệt.
- Dạng phiến (foliose lichen): Tản dẹp dạng lá, gắn với giá thể bằng rễ giả (rhizines), dễ bóc tách; bề mặt chứa lớp acid lichenic góp phần tạo màu sắc.
- Dạng bụi (fruticose lichen): Tản phân nhánh dạng búi, cụm, chỉ đính vào giá thể ở phần gốc.
- Phân tích chi tiết các khung cấu trúc hóa học đặc trưng đã công bố thuộc chi Parmotrema, làm tiền đề lý thuyết cho việc đối chiếu, biện luận các tín hiệu phổ của các chất phân lập sau này.
Chương 2. Hóa chất và thiết bị - Quy trình thực nghiệm
Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm từ khâu xử lý mẫu thô đến phân lập các hợp chất:
- Xử lý mẫu và điều chế cao tổng:
- $1\text{ kg}$ mẫu địa y tươi Parmotrema sp. được làm sạch tạp chất, phơi khô tự nhiên, nghiền nhỏ thành bột mịn và ngâm dầm nhiều lần trong methanol ở nhiệt độ phòng.
- Dịch ngâm được lọc, gộp lại và cô quay thu hồi dung môi dưới áp suất thấp thu được cao methanol thô.
- Rửa cao methanol thô nhiều lần bằng acetone. Trong quá trình bay hơi dung môi, một lượng kết tủa trắng đục tách ra, được lọc thu riêng và xác định là protocetraric acid.
- Phần dịch chiết tan trong acetone còn lại được cô đuổi dung môi, làm khô hoàn toàn thu được $300\text{ g}$ cao cắn.
- Sắc ký cột phân đoạn cao tổng:
- Lượng $300\text{ g}$ cao cắn được nạp lên cột sắc ký silica gel cổ điển, giải ly bằng hệ dung môi hexane : ethyl acetate với tỷ lệ độ phân cực tăng dần, thu được 10 phân đoạn cao chính được ký hiệu từ P4 đến P13 (hoặc P15).
- Quy trình cô lập hợp chất P11.1 từ phân đoạn cao P11:
- Phân đoạn cao P11 ($1,1\text{ g}$) được tiến hành sắc ký cột silica gel với hệ dung môi hexane : ethyl acetate : acetic acid ($9 : 1 : 0,05$), thu được 9 phân đoạn phụ (ký hiệu từ P11.1 đến P11.9).
- Phân đoạn phụ P11.8 tiếp tục được tinh chế bằng kỹ thuật sắc ký lớp mỏng điều chế (PTLC) với hệ dung môi hexane : ethyl acetate : acetic acid ($9 : 1 : 0,05$), thu được hợp chất P11.1 ở dạng bột màu trắng.
- Quy trình cô lập hợp chất P12.1 từ phân đoạn cao P12:
- Phân đoạn cao P12 ($15\text{ g}$) được sắc ký cột với hệ dung môi hexane : ethyl acetate : acetic acid ($9 : 1 : 0,05$), thu được 7 phân đoạn phụ (P12.1 đến P12.7).
- Phân đoạn P12.1 ($1,3\text{ g}$) được tách tiếp qua cột sắc ký với hệ dung môi chloroform : ethyl acetate : acetic acid ($7 : 3 : 0,05$), thu được 4 phân đoạn nhỏ.
- Phân đoạn nhỏ thứ nhất ($37\text{ mg}$) tiếp tục được sắc ký cột và tinh chế bằng PTLC với hệ dung môi chloroform : ethyl acetate : acetic acid ($7,5 : 2,5 : 0,05$), thu được hợp chất P12.1 ở dạng bột màu trắng.
1 kg Địa y tươi Parmotrema sp.
Sắc ký cột (Hexane : EA)
Phân đoạn cao P11 (1,1 g) Phân đoạn cao P12 (15 g)
Sắc ký cột (Hex : EA : AcOH = 9 : 1 : 0,05) Sắc ký cột (Hex : EA : AcOH = 9 : 1 : 0,05)
Phân đoạn P11.8 Phân đoạn P12.1 (1,3 g)
PTLC (Hex : EA : AcOH = 9 : 1 : 0,05) Sắc ký cột (CHCl3 : EA : AcOH = 7 : 3 : 0,05)
(Subfurfuric acid) PTLC (CHCl3 : EA : AcOH = 7,5 : 2,5 : 0,05)
Hợp chất P12.1
(3"-O-Demethylsubfurfuric acid)
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất P11.1
- Tính chất cảm quan và khối phổ: Hợp chất P11.1 thu được ở dạng bột màu trắng. Phổ khối phân giải cao HR-ESI-MS chế độ dương cho mũi ion giả phân tử $[M+\text{Na}]^+$ tại $m/z\ 575,1163$, tương ứng với công thức phân tử $\text{C}{28}\text{H}{24}\text{O}_{13}$.
- Phân tích phổ $^1\text{H}$-NMR và $^{13}\text{C}$-NMR:
- Phổ $^1\text{H}$-NMR ($500\text{ MHz}$, DMSO-$d_6$) thể hiện các tín hiệu: 1 nhóm aldehyde [$\delta_H\ 10,57\ (1\text{H}, s)$], 1 nhóm hydroxyl phenol [$\delta_H\ 9,84\ (1\text{H}, s)$], 1 proton nhân thơm cô lập [$\delta_H\ 6,76\ (1\text{H}, s)$], 1 nhóm methylene cầu nối [$\delta_H\ 3,88\ (2\text{H}, s)$], 1 nhóm methoxy ester [$\delta_H\ 3,79\ (3\text{H}, s)$], cùng 4 nhóm methyl gắn trực tiếp trên các nhân thơm [$\delta_H\ 2,58;\ 2,46;\ 2,44;\ 1,92$].
- Phổ $^{13}\text{C}$-NMR ($125\text{ MHz}$, DMSO-$d_6$) ghi nhận 28 tín hiệu carbon, bao gồm: 1 carbon aldehyde [$\delta_C\ 191,7$ (-$\text{CHO}$)], 3 carbon nhóm carbonyl/ester [$\delta_C\ 171,8;\ 170,9;\ 164,0$ (-$\text{COO}$)], 1 carbon methoxy ester [$\delta_C\ 51,7$ (-$\text{COOCH}_3$)], 1 carbon methylene [$\delta_C\ 21,2$], 4 carbon methyl gắn nhân thơm [$\delta_C\ 20,9;\ 18,3;\ 14,1;\ 11,2$] và các carbon nhân thơm mang nhóm thế.
- Phổ 2D-NMR (HSQC, HMBC) xác lập cấu trúc gồm 3 nhân thơm A, B, C:
- Nhân thơm A: Proton thơm $\delta_H\ 6,76$ tương quan HMBC với $\text{C}-1\ (\delta_C\ 112,4)$, lân cận nhóm methyl $6\text{-CH}_3\ (\delta_H\ 2,44)$. Nhóm aldehyde ($\delta_H\ 10,57$) tương quan với $\text{C}-3\ (\delta_C\ 111,4)$, khẳng định vị trí nhóm thế trên vòng A của khung depsidone.
- Nhân thơm C: Nhóm methyl $3''\text{-CH}_3\ (\delta_H\ 1,92)$ tương quan HMBC với $\text{C}-2''\ (\delta_C\ 155,9)$ và $\text{C}-5''\ (\delta_C\ 117,8)$. Proton hydroxyl phenol $\delta_H\ 9,84$ tương quan với $\text{C}-2''$. Nhóm methylene ($\delta_H\ 3,88$) tương quan với $\text{C}-4''\ (\delta_C\ 158,3)$ và $\text{C}-5''$. Nhóm methyl $6''\text{-CH}_3\ (\delta_H\ 2,46)$ tương quan với $\text{C}-1''\ (\delta_C\ 110,1)$ và carbon ester $\text{C}-7''\ (\delta_C\ 171,8)$. Nhóm methoxy $\delta_H\ 3,79$ tương quan với $\text{C}-7''$, xác nhận nhóm methoxycarbonyl nằm trên nhân C.
- Nhân thơm B: Nhóm methyl $6'\text{-CH}_3\ (\delta_H\ 2,58)$ tương quan với $\text{C}-1'\ (\delta_C\ 112,6)$. Nhóm methylene ($\delta_H\ 3,88$) tương quan với $\text{C}-2'\ (\delta_C\ 164,3)$. So sánh phổ NMR của P11.1 với furfuric acid cho thấy tín hiệu của $6'\text{-CH}_3$ chuyển dịch về phía từ trường thấp hơn, chứng minh có sự tráo đổi vị trí giữa nhóm methyl $6'\text{-CH}_3$ và cầu methylene $3'\text{-CH}_2$ so với cấu trúc của furfuric acid.
- Kết luận: Hợp chất P11.1 là một hợp chất mới, được đặt tên là subfurfuric acid, danh pháp IUPAC: 6-(2,4-dihydroxy-5-(methoxycarbonyl)-3,6-dimethylbenzyl)-4-formyl-3,7-dihydroxy-1,9-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepine-8-carboxylic acid.
Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất P12.1
- Tính chất cảm quan và khối phổ: Hợp chất P12.1 là chất bột màu trắng. Phổ HR-ESI-MS chế độ âm cho mũi ion giả phân tử $[M-\text{H}]^-$ tại $m/z\ 537,1028$, xác định công thức phân tử là $\text{C}{27}\text{H}{22}\text{O}_{12}$.
- Phân tích phổ $^1\text{H}$-NMR và $^{13}\text{C}$-NMR:
- Phổ $^1\text{H}$-NMR ghi nhận: 1 nhóm aldehyde [$\delta_H\ 10,57\ (1\text{H}, s)$], 1 nhóm hydroxyl phenol [$\delta_H\ 9,57\ (1\text{H}, s)$], 2 proton nhân thơm [$\delta_H\ 6,76\ (1\text{H}, s)$ và $\delta_H\ 6,11\ (1\text{H}, s, \text{H}-3'')$], 1 nhóm methylene [$\delta_H\ 3,84\ (2\text{H}, s)$], 1 nhóm methoxy [$\delta_H\ 3,78\ (3\text{H}, s)$] và 3 nhóm methyl thơm [$\delta_H\ 2,58;\ 2,46;\ 2,44$].
- Phổ $^{13}\text{C}$-NMR kết hợp HSQC xác nhận 27 carbon, gồm: 1 nhóm aldehyde [$\delta_C\ 192,1$], 1 nhóm methoxy [$\delta_C\ 51,6$], 3 nhóm methyl thơm [$\delta_C\ 20,9;\ 18,3;\ 14,1$] và hệ thống carbon khung thơm/ester.
- So sánh với hợp chất P11.1: Cấu trúc của P12.1 tương đồng với P11.1, ngoại trừ sự biến mất của tín hiệu nhóm methyl $3''\text{-CH}_3$ ($\delta_H\ 1,92$) và sự xuất hiện thêm của 1 proton thơm tại vị trí $\text{H}-3''$ ($\delta_H\ 6,11$). Phổ HMBC cho thấy proton $\text{H}-3''$ và proton phenol $\delta_H\ 9,57$ cùng cho tương quan với $\text{C}-2''\ (\delta_C\ 154,6)$; proton $\text{H}-3''$ và nhóm methylene ($\delta_H\ 3,84$) cùng tương quan với $\text{C}-4''\ (\delta_C\ 158,8)$, xác nhận vị trí nhóm thế tại $\text{C}-3''$.
- Kết luận: Hợp chất P12.1 là một hợp chất mới, được đặt tên là 3"-O-demethylsubfurfuric acid, danh pháp IUPAC: 6-(4,6-dihydroxy-3-(methoxycarbonyl)-2-methylbenzyl)-4-formyl-3,7-dihydroxy-1,9-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepine-8-carboxylic acid.
Kết quả và đóng góp
Bảng tổng hợp số liệu quang phổ và đặc tính của hai hợp chất mới
| Thông số / Tín hiệu phổ |
Hợp chất P11.1 (Subfurfuric acid) |
Hợp chất P12.1 (3"-O-demethylsubfurfuric acid) |
| Dạng tồn tại |
Bột màu trắng |
Bột màu trắng |
| Công thức phân tử |
$\text{C}{28}\text{H}{24}\text{O}_{13}$ |
$\text{C}{27}\text{H}{22}\text{O}_{12}$ |
| Khối phổ HR-ESI-MS |
$m/z\ 575,1163\ [M+\text{Na}]^+$ |
$m/z\ 537,1028\ [M-\text{H}]^-$ |
| Số lượng carbon ($^{13}\text{C}$) |
28 tín hiệu |
27 tín hiệu |
| Nhóm Aldehyde (-$\text{CHO}$) |
$\delta_H\ 10,57\ (1\text{H}, s)$; $\delta_C\ 191,7$ |
$\delta_H\ 10,57\ (1\text{H}, s)$; $\delta_C\ 192,1$ |
| Proton nhân thơm |
1 tín hiệu: $\delta_H\ 6,76\ (1\text{H}, s)$ |
2 tín hiệu: $\delta_H\ 6,76\ (1\text{H}, s)$; $\delta_H\ 6,11\ (1\text{H}, s, \text{H}-3'')$ |
| Nhóm Methylene cầu nối |
$\delta_H\ 3,88\ (2\text{H}, s)$; $\delta_C\ 21,2$ |
$\delta_H\ 3,84\ (2\text{H}, s)$ |
| Nhóm Methoxy ester |
$\delta_H\ 3,79\ (3\text{H}, s)$; $\delta_C\ 51,7$ |
$\delta_H\ 3,78\ (3\text{H}, s)$; $\delta_C\ 51,6$ |
| Các nhóm Methyl thơm |
4 nhóm: $\delta_H\ 2,58;\ 2,46;\ 2,44;\ 1,92$ |
3 nhóm: $\delta_H\ 2,58;\ 2,46;\ 2,44$ |
| Nhóm Phenol Hydroxyl |
$\delta_H\ 9,84\ (1\text{H}, s)$ |
$\delta_H\ 9,57\ (1\text{H}, s)$ |
Đóng góp khoa học của đề tài
- Phân lập thành công các thành phần đặc trưng: Đã chiết tách và thu nhận được hợp chất protocetraric acid dưới dạng kết tủa từ cao thô acetone, đồng thời phân lập sạch hai hợp chất hữu cơ từ các phân đoạn sắc ký cột P11 và P12.
- Phát hiện hai hợp chất mới cho tự nhiên: Xác định cấu trúc hoàn chỉnh của hai dẫn xuất depsidone liên kết nhân thơm mới chưa từng được công bố trước đó là subfurfuric acid và 3"-O-demethylsubfurfuric acid.
- Đóng góp dữ liệu phổ nghiệm: Bổ sung tập dữ liệu chi tiết về phổ 1D-NMR, 2D-NMR (HSQC, HMBC) và HR-ESI-MS cho nhóm hợp chất tridepside/depsidone dẫn xuất từ địa y Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Khóa luận mới chỉ tập trung phân lập và khảo sát cấu trúc hóa học trên 2 phân đoạn cao chiết (P11 và P12) trong tổng số 10 phân đoạn cao thu được từ sắc ký cột cao thô (từ P4 đến P13/P15).
- Nghiên cứu chưa thực hiện các thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học (như kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa hoặc độc tế bào) trên các hợp chất tinh khiết đã cô lập do giới hạn về thời gian và phạm vi đề tài tốt nghiệp.
- Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Tiếp tục triển khai sắc ký phân lập các thành phần hóa thực vật trên các phân đoạn cao chiết còn lại.
- Tiến hành thử nghiệm sàng lọc và đánh giá các hoạt tính sinh học thực nghiệm đối với subfurfuric acid, 3"-O-demethylsubfurfuric acid và các hợp chất đi kèm nhằm định hướng tiềm năng ứng dụng dược liệu.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng thụ hưởng:
- Sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa học Hữu cơ, Hóa Hợp chất Thiên nhiên, Hóa Dược và Dược liệu học.
- Các nhóm nghiên cứu đang thực hiện đề tài về khai thác hợp chất thứ cấp từ địa y, nấm cộng sinh hoặc thực vật bậc thấp.
- Nội dung tham khảo giá trị:
- Quy trình chiết tách thực nghiệm mẫu địa y khối lượng lớn ($1\text{ kg}$ tươi), đặc biệt là kỹ thuật xử lý phân tách sơ bộ bằng dung môi acetone để thu hồi protocetraric acid.
- Phương pháp luận giải đoán và quy kết tín hiệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2D (HMBC, HSQC) đối với các hợp chất có cấu trúc phức tạp gồm nhiều nhân thơm liên kết qua cầu methylene và dị vòng dioxepine.
Câu hỏi thường gặp
1. Mẫu địa y nghiên cứu được thu hái ở đâu và tiêu bản thực vật được lưu trữ như thế nào?
Mẫu địa y Parmotrema sp. (họ Parmeliaceae) được thu hái tự nhiên tại tỉnh Bình Thuận, Việt Nam. Mẫu được giám định thực vật bởi ThS. Võ Thị Phi Giao (Khoa Sinh học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM) và được lưu trữ tiêu bản với ký hiệu số US-B026 tại Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TP. Hồ Chí Minh.
2. Khối lượng nguyên liệu ban đầu và lượng cao thu được sau xử lý là bao nhiêu?
Nghiên cứu sử dụng $1\text{ kg}$ mẫu địa y tươi. Sau khi làm sạch, phơi khô, nghiền nhỏ và ngâm dầm trong methanol, dịch chiết được cô quay thành cao thô. Cao thô tiếp tục được rửa bằng acetone để tách kết tủa protocetraric acid, thu được $300\text{ g}$ cao cắn tan trong acetone để phục vụ sắc ký cột.
3. Hai hợp chất mới được phát hiện trong khóa luận có tên khoa học là gì?
Hai hợp chất mới được đặt tên là:
- Hợp chất P11.1: Subfurfuric acid (danh pháp IUPAC: 6-(2,4-dihydroxy-5-(methoxycarbonyl)-3,6-dimethylbenzyl)-4-formyl-3,7-dihydroxy-1,9-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepine-8-carboxylic acid).
- Hợp chất P12.1: 3"-O-demethylsubfurfuric acid (danh pháp IUPAC: 6-(4,6-dihydroxy-3-(methoxycarbonyl)-2-methylbenzyl)-4-formyl-3,7-dihydroxy-1,9-dimethyl-11-oxo-11H-dibenzo[b,e][1,4]dioxepine-8-carboxylic acid).
4. Dữ liệu khối phổ phân giải cao (HR-ESI-MS) xác định công thức phân tử của hai hợp chất mới như thế nào?
- Hợp chất P11.1 cho mũi ion giả phân tử chế độ dương tại $m/z\ 575,1163\ [M+\text{Na}]^+$, xác định công thức phân tử là $\text{C}{28}\text{H}{24}\text{O}_{13}$.
- Hợp chất P12.1 cho mũi ion giả phân tử chế độ âm tại $m/z\ 537,1028\ [M-\text{H}]^-$, xác định công thức phân tử là $\text{C}{27}\text{H}{22}\text{O}_{12}$.
5. Điểm khác biệt cấu trúc cốt lõi giữa P11.1 và P12.1 trên phổ NMR là gì?
Cấu trúc hai hợp chất tương đồng về khung depsidone gắn vòng benzyl. Điểm khác biệt duy nhất nằm ở nhân thơm C: hợp chất P11.1 chứa nhóm methyl tại vị trí $\text{C}-3''$ ($\delta_H\ 1,92;\ 3''\text{-CH}_3$), trong khi ở hợp chất P12.1 nhóm methyl này bị mất đi và được thay thế bằng một proton nhân thơm $\text{H}-3''$ ($\delta_H\ 6,11$).
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thùy Trang đã thực hiện khảo sát thành công thành phần hóa học từ $1\text{ kg}$ mẫu địa y Parmotrema sp. thu hái tại tỉnh Bình Thuận. Bằng việc kết hợp các kỹ thuật sắc ký cột cổ điển, sắc ký lớp mỏng điều chế và các phương pháp phổ nghiệm hiện đại (HR-ESI-MS, 1D-NMR và 2D-NMR), đề tài đã phân lập và xác định cấu trúc của hai hợp chất mới thuộc lớp chất depsidone liên kết nhân thơm là subfurfuric acid và 3"-O-demethylsubfurfuric acid, cùng hợp chất kết tủa protocetraric acid. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học thực nghiệm có giá trị cho lĩnh vực hóa học các hợp chất thiên nhiên từ nguồn tài nguyên địa y Việt Nam.
