MỞ ĐẦU Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: Những nghiên cứu về thành phần hóa học của chi Usnea đã từng được thực hiện trên 17 loài, với 8 nhóm hợp chất đã được cô lập, bao gồm: nhóm hợp chất phenol đơn vòng, nhóm depside, nhóm depsidone, nhóm dibenzofuran, nhóm xanthone, nhóm acid béo, nhóm quinone và nhóm steroid. Riêng nhóm depside đã có 8 hợp chất được cô lập: lecanorin, lecanoric acid, evernic acid, barbatinic acid, 4-O-demethylbarbatic acid, diffractaic acid, squamatic acid và atranorin. Loài địa y Usnea aciculifera chưa từng được nghiên cứu về thành phần hóa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Tính cấp thiết: Địa y là loài thực vật bậc thấp đặc biệt, thường do sự cộng sinh giữa nấm và tảo.
Nhờ dạng sống cộng sinh này, địa y có thể sống được ở nhiều nơi như trên đất đá, thân cây, lá cây, trong những điều kiện môi trường khô hạn và khắc nghiệt. Ngay từ thời cổ đại, địa y đã được sử dụng làm dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm,… Bên cạnh đó, địa y còn có công dụng như chất chỉ thị môi trường, cho biết mức độ ô nhiễm môi trường trong vùng sinh sống của nó. Đến nay, với khoa học kỹ thuật hiện đại, những nghiên cứu đã làm sáng tỏ thành phần hóa học của địa y. Nhiều hợp chất đã được cô lập từ các loài địa y có tính kháng khuẩn, kháng virus, giảm đau, hạ sốt, kháng ung thư,… đã minh chứng tác dụng chữa bệnh của các loài địa y.
Hai nhóm hợp chất đặc trưng cho các loài địa y là các nhóm hợp chất depside và depsidone Loài địa y Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) phân bố ở vùng cận nhiệt đới, nơi có nhiệt độ thấp, như Nepal, Trung Quốc, Nhật Bản. Ở Việt Nam loài địa y này mọc phổ biến trên các cây thông vùng cao nguyên Lâm Đồng. Hiện chưa có nghiên cứu về hóa học và dược học nào được thực hiện trên loài địa y này. Những 1 Luan van nghiên cứu về cô lập depside trên loài địa y Usnea aciculifera sẽ góp phần cung cấp thông tin thành phần hóa học của loài địa y Usnea aciculifera nói riêng và những hiểu biết về địa y nói chung.
Bên cạnh đó việc thử nghiệm hoạt tính sinh học trên các hợp chất tinh khiết cô lập sẽ góp phần định hướng sử dụng địa y hoặc đưa ra ý tưởng tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học từ phòng thí nghiệm, từ đó phục vụ công nghiệp dược phẩm. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này được đưa ra là trích ly, cô lập và xác định cấu trúc hoá học của 4 hợp chất depside từ loài địa y Usnea aciculifera. Phƣơng pháp nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu : Cô lập 4 hợp chất depside từ loài địa y Usnea aciculifera bằng các phương pháp trích ly, sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, sắc ký lớp mỏng điều chế. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất depside cô lập được bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại như cộng hưởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều, khối phổ,.
2 Luan van CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 MÔ TẢ THỰC VẬT Tên khoa học: Usnea aciculifera Vain Họ: Parmeliaceae Mô tả thực vật (Hình 1.1): Usnea aciculifera được đặc trưng bởi tản cây bụi, rủ xuống, màu vàng nâu, phân đôi ở nhánh con, vết nứt hình vòng. Phân bố: Loài địa y Usnea aciculifera được phân bố trong vùng cận nhiệt đới đến các vùng ôn đới thấp hơn, được biết đến từ Nepal, Trung Quốc và Nhật Bản. Tại Ấn Độ, loài này được báo cáo hiện diện ở vùng Assam, Nagaland, Sikkim, Uttaranchal và những ngọn đồi phía Tây Bengal. Đây là loài mới ở phía Tây Ghats của Karnataka, hiếm xuất hiện và được tìm thấy trên vỏ cây.
[24] Ở Việt Nam, loài địa y này mọc rất nhiều trên những cây thông tại Đà Lạt, Lâm Đồng.1a: Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) 3 Luan van Hình 1.1b: Usnea aciculifera Vain (Parmeliaceae) trên cây thông 1. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HOẠT TÍNH SINH HỌC Địa y chứa rất nhiều các hợp chất bậc 2 đa dạng. Chúng có nhiều hoạt tính sinh học như: kháng sinh, kháng virus, kháng khối u, kháng khuẩn, chất chống oxy hóa, hạ sốt, giảm đau…[1] Cao methanol từ Xanthoparmelia camtschadalis và Xanthoparmelia conspersa, có chứa các chất salazinic acid (26), stictic acid (25), (+) và (-) usnic acid (37, 38) bảo vệ tế bào hình sao của con người khỏi những tổn thương do hydro peroxide gây ra. Tế bào hình sao là những dòng đầu tiên của tế bào bảo vệ bộ não chống lại các độc tố thần kinh dễ phản ứng với hợp chất có oxy.
Do đó salazinic acid (26), stictic acid (25), (+) và (-) usnic acid (37, 38) có thể làm tác nhân chống oxy hóa trong những rối loạn thoái hóa thần kinh liên quan đến sự tổn thương do oxy hóa (ví dụ như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson). [1] 4 Luan van Các chất chiết xuất từ địa y được thử nghiệm có hoạt tính chống oxy hóa mạnh đối với các phương pháp đánh giá khả năng oxy hóa theo thử nghiệm in vitro. Các hoạt tính chống oxy hóa mạnh của các chất chiết xuất địa y được thử nghiệm có tương quan với hàm lượng cao của tổng lượng phenol. Trong hầu hết các địa y, các hợp chất phenol, bao gồm depside, depsidone và dibenzofuran là chất chống oxy hóa quan trọng vì khả năng loại bỏ gốc tự do như đơn nguyên tử oxy, superoxide và gốc hydroxyl.
Các hợp chất cô lập được từ địa y như norstictic acid (24), (+) và (-) usnic acid (37, 38), thuộc vào hợp chất nhóm phenol, cũng đã thể hiện như một chất chống oxy hóa mạnh.[14] Các hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất chiết xuất từ địa y và các thành phần địa y chống lại các vi sinh vật thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 1. Dịch chiết từ địa y Usnea barbata cho thấy hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm trung bình. Nó ức chế các vi sinh vật thử nghiệm ở nồng độ 0. Dịch chiết từ địa y Toninia candida ức chế tất cả các vi sinh vật thử nghiệm, nhưng ở nồng độ cao.
Các hợp chất được cô lập từ địa y đã được chứng minh có hoạt tính kháng khuẩn rất mạnh. Hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất đã được tìm thấy trong usnic acid và có thể ức chế tất cả các loài vi khuẩn và nấm ở nồng độ rất thấp (Bảng 1. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HÓA HỌC Usnea là tên chung và tên khoa học của một số loài địa y trong họ Parmeliaceae. Thông thường có những loài mọc treo trên cành cây, giống như tóc màu xám và xanh lục.
Đã có 17 loài địa y được nghiên cứu về thành phần hóa học.1 Usnea alata Motyka Từ loài địa y mọc trên cây ở La Carbonera (ở độ cao 2500 mét), Bang Mérida, Venezuela, J. 5 Luan van Bảng 1.1: Hoạt tính kháng khuẩn từ cao acetone của địa y Toninia candida và Usnea barbata và hợp chất cô lập được từ chúng [3] Thuốc Toninia Usnea Norstictic Usnic acid kháng Vi sinh vật candida barbata acid MIC* MIC* sinh (S, MIC* MIC* K) MIC* K.9 * Nồng độ tối thiểu ức chế (MIC), giá trị đã cho là mg/l đối với mẫu thử và μg/l đối với thuốc kháng sinh; Giá trị trung bình của ba lần lặp lại; Kháng sinh: K, ketoconazole (đối với nấm); S, streptomycin (đối với vi khuẩn).2 Usnea aliphatica Hale Từ một mảnh của tản Usnea aliphatica, lưu giữ tại phòng thu mẫu cây của Facultad de Farmacia of Universidad de los Andes, thu hái ở San Eusebio, Bang Merida, Venezuela (1977), M.3 Usnea angulata Ach Usnea angulata Ach subsp alata Mot được thu hái ở Cataratas de1 Iguazú, Tỉnh Misiones, Argentina. Từ loài này, M.4 Usnea annulata Mull. Usnea annulata (Mull.) được thu hái từ thung lũng sông Kamenushka Ussuriisk, Primorye Territory, Liên Bang Nga.
Mẫu cây đã được gửi vào các phòng thu mẫu cây của Viện Sinh học và Thổ nhưỡng, Trung tâm Khoa học Viễn Đông (Liên Bang Nga), Viện Khoa học, Vladivostock, Liên Bang Nga, L.) Hoffm Từ loài Usnea articulata, M.6 Usnea baileyi (Stirt.) Zahlbr MF Keogh, ME Zurita (1977) [11] đã cô lập (+) và (-) usnic acid (37, 38) và salazinic acid (26) là thành phần chính, ngoài ra còn có norstictic acid (24), atranorin (21) và protocetraric acid (36).7 Usnea campestris Sant Từ loài Usnea campestris, được thu hái ở Banloche, Tỉnh Rio Negro, Argentina, M.8 Usnea canariensis và Usnea hookeri Từ 2 loài địa y Usnea canariensis và U. Hookeri, canarione (hay 5,8- dihydroxy-2-methyl-4H-naphtho[2,3β]-pyran-4,6,9(6H,9H)-trione (54) đã được cô lập bởi S.9 Usnea cavernosa Tuck 7 Luan van Từ loài này, P.10 Usnea densirostra Taylor Từ loài địa y Usnea densirostra, được thu hái ở Sierra de Achala, Tỉnh Córdoba, Argentina, M.11 Usnea diffracta Vain Usnea diffracta, tên địa phương là ''Gao-Gua-Cao'', là một trong những bài thuốc dân gian quan trọng nhất được sử dụng bởi Yugu, người sống trong khu vực phía Bắc của Tỉnh Gansu, Trung Quốc. Một depsidone, diffractione A (29), cũng như sáu hợp chất phenolic được biết như: excelsione (33), atranol (1), orsellinic acid (2), methyl orsellinate (3), ethyl orsellinate (4), và lecanorin (14) được phân lập từ Usnea diffracta.12 Usnea emidotteries Rawat Bảy hợp chất: acid (+)-usnic acid (37), barbatic acid (17), ethyl 2-hydroxy-3- methoxy-4,6-dimethylbenzoate (11), ethyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate (10), 2-hydroxy-4-methoxy-3,6-dimethylbenzoic acid (9), diffractaic acid (19) và evernic acid (16) đã được cô lập từ Usnea emidotteries.) Từ loài này, T. Sigler (2007) [19] đã cô lập hirtusneanoside (40), một hợp chất O-deoxyglycoside mới của một dimer tetrahydroxanthone.14 Usnea longissima Ach Từ loài này, một số nhóm nghiên cứu đã phân lập được : Longissiminone A (12), longissiminone B (13), glutinol (41).
Hai hợp chất thu được và được xác định là 3,6-diacetyl-2,7,9-trihydroxy- 8,9β-dimethyl-1[9βH]-dibenzofuranone ((+) và (-) usnic acid, 37, 38) và 1,3,8- trihydroxy-4,6-dimethyl-9,10-anthracenedione (55).15 Usnea meridensis Keogh Từ loài này, một ester béo được phân lập, metyl 3,4-dicarboxy-3-hydroxy- 19-oxoeicosanoate (60).16 Usnea rubrotincta Stirt Từ loài này, một số hợp chất được phân lập bao gồm norstictic acid (24) và salazinic acid (26) là thành phần chính, ngoài ra còn có (+) và (-) usnic acid (37, 38), atranorin (21), protocetraric acid (36), virensic acid (22).17 Usnea undulata Stirt Mẫu địa y được thu hái trên vỏ cây keo trong rừng, Batehaven, Úc. Các depsidone, galbinic acid (hay acetylsalazinic acid) (30) đã được phân lập cùng với (+) và (-) usnic acid (37, 38), norstictic acid (24) và salazinic acid (26). [6] Các hợp chất cô lập từ địa y được chia thành các nhóm chính như sau: 9 Luan van Hợp chất phenolic đơn vòng: Depside: 10 Luan van Depsidone: 11 Luan van 12 Luan van Dibenzofuran: Xanthone – Triterpen: Steroid: 13 Luan van Quinone: 14 Luan van Acid béo: 15 Luan van CHƢƠNG 2. Hóa chất và thiết bị 2.