LỜI MỞ ĐẦU Vốn là một đất nƣớc đƣợc thiên nhiên ƣu đãi, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, Việt Nam có một thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng với hơn 12.000 loài thực vật bậc cao. Từ nhiều thế kỷ nay, thực vật không chỉ là nguồn cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời mà còn là những phƣơng thuốc chữa bệnh quý. Từ những năm cuối của thế kỷ XX cho đến nay, nghiên cứu hóa học các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đƣợc đẩy mạnh vì các hợp chất này đã đƣợc phát hiện là các chất dẫn đƣờng cho việc phát triển các tác nhân điều trị mới trong các lĩnh vực điều trị nhƣ chống ung thƣ, chống nhiễm khuẩn, chống viêm, điều chỉnh miễn dịch và các bệnh về thần kinh. Việc áp dụng các phƣơng pháp sàng lọc hoạt tính sinh học nhanh (HTS - High Through-put Screening) có thể sàng lọc hoạt tính sinh học hàng trăm nghìn mẫu trong các nghiên cứu hóa dƣợc và y sinh đang đặt ra nhiều thách thức cho các nhà hóa học hợp chất thiên nhiên nhƣ phát triển các quy trình phân lập nhanh, hiệu quả các hợp chất thiên nhiên từ các nguồn thực vật, vi nấm, sinh vật biển và các chuyển hóa hóa học các cấu trúc gốc, ví dụ nhƣ bằng các con đƣờng biomimetic, để tạo ra các thƣ viện mẫu mới chứa các phần cấu trúc quyết định cho các hoạt tính sinh học mới.
Một trong những con đƣờng đi nhanh đến các hợp chất có tác dụng sinh học là dựa trên các kiến thức dƣợc lý học dân tộc. Nhiều loài Artemisia nói chung và cây Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb., họ Cúc - Asteraceae) là các cây thuốc trong y học truyền thống các nƣớc. Các loài này sinh tổng hợp nhiều loại hợp chất khác nhau thuộc các lớp chất tecpenoit, flavonoit, coumarin,.với nhiều cấu trúc đã đƣợc chứng tỏ là có các tác dụng sinh học hoặc thích hợp cho các biến cải hóa học. Nghiên cứu hệ thống các thành phần hóa học của các loài cây này đã trở thành một chƣơng trình nghiên cứu rộng lớn và sự thành công của chƣơng trình này cho phép các nhà nghiên cứu y dƣợc tiếp cận với một số lƣợng hóa chất có đủ sự đa dạng và tính đặc thù cần thiết cho các thử nghiệm sàng lọc sinh học.
Với ý nghĩa thực tiễn đó, cây Ngải Nhật đã đƣợc lựa chọn là đối tƣợng nghiên cứu của luận văn này trong Luận văn Thạc sĩ 1 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 một chƣơng trình nghiên cứu hóa học chi Artemisia của Phòng thí nghiệm Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Đây là một đối tƣợng nghiên cứu mới, chƣa có sự mô tả về thành phần hóa học trong các tài liệu khoa học. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn này là nghiên cứu các qui trình phân tích, phân tách và phân lập sắc ký các hợp chất thành phần của cây Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb., Asteraceae) và xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập. Luận văn Thạc sĩ 2 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHI ARTEMISIA 1.1 THỰC VẬT HỌC VÀ PHÂN BỐ Artemisia là một loài thảo mộc nhỏ hoặc cây bụi thuộc họ Asteraceae (Compositae). Họ Asteraceae (Compositae) là một trong những họ lớn nhất của thực vật có hoa, trong đó có khoảng 1. Trong họ Asteraceae, chi Artemisia bao gồm hơn 500 loài chủ yếu đƣợc tìm thấy ở châu Á, châu Âu và Bắc Mỹ [4, 50]. Các loài Artemisia là các loại thảo mộc lâu năm và có nhiều nhất ở Châu Á, trong số đó có 150 loài đƣợc tìm thấy ở Trung Quốc, 174 loài tìm thấy ở các nƣớc Liên Xô cũ, và 35 loài đƣợc tìm thấy ở Iran, trong số đó hai loài đặc hữu là Artemisia melanolepis và Artemisia kermanensis [50, 62] và 15 loài đƣợc mô tả trong hệ thực vật của Việt Nam [43].
Đặc điểm hình thái chung các loài Artemisia là các loại thảo mộc hoặc cây bụi nhỏ, thƣờng xuyên thơm, lá thay thế, có bông dính chùm, có hoa hình chùy hoặc có bông dính chùm hoa nhỏ, hiếm khi có hoa đơn. Chi Artemisia phân bố rất rộng nhƣ ở dƣới biển, vùng khô cằn và vùng ngập nƣớc [50].2 CÔNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOÀI ARTEMISIA Nhiều loài thuộc chi Artemisia có giá trị kinh tế trong các ngành công nghiệp dƣợc phẩm và thực phẩm. Chi Artemisia đƣợc biết đến là nguồn cung cấp thực phẩm và làm thuốc thảo dƣợc truyền thống chống lại các bệnh viêm, nhiễm trùng do nấm, vi khuẩn và virus, loét dạ dày và ung thƣ [32, 45]. Dịch chiết metanol một số loài Artemisia nhƣ Artemisia stolonifera, Artemisia selengensis, Artemisia japonica, Artemisia montana, Artemisia capillaris, Artemisia sylvatica, Artemisia keiskeana, và Artemisia scoparia đã đƣợc nghiên cứu các tác dụng chống ung thƣ, chống viêm và giảm cân [9].
Một trong những loài Artemisia đƣợc nghiên cứu nhiều nhất là Artemisia annua L., thƣờng đƣợc gọi là "qinghao". Cây này đƣợc sử dụng nhiều trong y học dân gian Trung Quốc để điều trị bệnh sốt rét và sốt [68]. Một số chất Luận văn Thạc sĩ 3 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 chuyển hóa hóa học có hoạt tính sinh học đã đƣợc thông báo từ Artemisia annua, quan trọng nhất là artemisinin, một sesquiterpen lacton endopeoxit có hoạt tính kháng Plasmodium falciparum [7, 68]. Artemisia afra đƣợc sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền ở Nam Phi để điều trị nhiều loại bệnh, phổ biến nhất là để điều trị các rối loạn đƣờng hô hấp nhƣ ho, cảm lạnh, viêm phế quản, viêm xoang và đau thắt ngực hoặc bệnh suyễn bằng cách xông hơi với lá Artemisia afra [37].
Artemisia indica, một loại thảo mộc lâu năm đƣợc tìm thấy ở phía tây dãy Himalaya đã ngƣời dân địa phƣơng dùng để giảm bớt sốt mãn tính, rối loạn tiêu hóa. Lá và thân cây ra hoa của Artemisia indica đã đƣợc thông báo là có khả năng chống giun sán, khử trùng và chống co thắt. Nƣớc ép của lá cây đƣợc sử dụng ở Nepal để điều trị tiêu chảy, kiết lỵ và đau bụng. Ở Nepal, hoa khô và lá của Artemisia indica đƣợc sử dụng nhƣ thuốc trừ sâu và nƣớc cốt lá đƣợc sử dụng để chữa các bệnh ngoài da.
Lá non đƣợc nấu chín và ăn với lúa mạch, và cũng đƣợc thêm vào gạo để cung cấp một hƣơng vị và màu sắc. Có những báo cáo khác nhau xác nhận các tiện ích thực phẩm của Artemisia indica từ các bộ phận khác nhau. Lá non của Artemisia indica đƣợc chiên trong dầu và tiêu thụ nhƣ một loại rau của các bộ lạc Garo ở Nokrek, Meghalaya, Ấn Độ. Artemisia indica cũng đƣợc sử dụng nhƣ một loại thực phẩm ở Okinawa, một hòn đảo của Nhật Bản, nổi tiếng có những ngƣời sống lâu đặc biệt trên thế giới [46].
Artemisia absinthium đƣợc sử dụng kết hợp với các loại thảo mộc khác để điều trị những vết thƣơng của vật nuôi. Artemisia absinthium cũng có tác dụng chống ký sinh trùng chống lại Leishmania infantum và Trypanosoma cruzi với kết quả tốt và có giá trị thƣơng phẩm cao [4]. Artemisia herba-alba đƣợc sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền để điều trị bệnh tiểu đƣờng, viêm phế quản, tiêu chảy, tăng huyết áp và đau dây thần kinh [36, 54].3 CÁC NGHIÊN CỨU HÓA HỌC CHI ARTEMISIA Các thực vật chi Artemisia là các thực vật tổng hợp nhiều tecpenoit, flavonoit, coumarin và sterol. Các sesquitecpen lacton có hoạt tính sinh học với sự đa dạng cấu trúc cao đã đƣợc phân lập từ các loài Artemisia khác nhau, với các eudesmanolit, guaianolit, và gemacranolit là các chất phổ biến nhất [32].
Luận văn Thạc sĩ 4 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 1. Các monotecpen Sáu monotecpen, 2,2-dimetyl-6-isopropenyl-2H-pyran (1), 2,3-dimetyl-6- isiopropyl-4H-pyran (2), 2-isopropenyl-5-metylhexa-trans-3,5-dien-1-ol (3), artemisiatrien (4), trans-chrysanthemal (5), và lavandulol (6) đã đƣợc phân lập từ các cây Artemisia tridentata và Artemisia cana [13]. Các monotecpen mạch hở và monotecpen hydropeoxit đã đƣợc tìm thấy từ lá và cành của cây Artemisia aucheri [50]. Nghiên cứu phần trên mặt đất của cây Artemisia diffusa, ngoài một số sesquitecpenoit, đã xác định đƣợc một monotecpen lacton, filifolid A (14) [51].
Luận văn Thạc sĩ 5 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 Một monotecpen hiếm thấy trong chi Artemisia là filifolon (15) đã đƣợc xác định trong tinh dầu Artemisia sieberi [59]. Một monotecpen hai vòng đƣợc phân lập từ phần trên mặt đất của cây Artemisia gypsacea là một dẫn xuất mới của β-pinen (2β-hydroxy-5-xeto-β-pinen) (16) [50]. Một số lƣợng lớn các loài Artemisia có mùi dễ chịu và cho các hàm lƣợng tinh dầu cao. Một phần những tinh dầu đƣợc tạo thành từ monotecpen, trong đó nhiều khung carbon không không theo quy tắc (tức là theo kiểu đầu-đuôi).
Một ví dụ điển hình là artemisia keton (17), đã đƣợc xác định trong hoa của Artemisia persica [3]. Từ tinh dầu của Artemisia sieberi dehydro-1,8-cineol (18) đã đƣợc phân lập [49]. Từ phần chiết hexan của Artemisia lagocephala đã phân lập đƣợc (1R,4S)-p- menth-2-en-1-ol (19) [43]. Artemisia granatensis, một loài thực vật quý hiếm đặc hữu của Sierra Nevada (Tây Ban Nha) đã đƣợc nuôi trồng thành công trong hệ thống nhân tạo cho một số monotecpen 8-hydroxy-2,6-dimetylocta-1,6-dien-3-on (20), 6-hydroxy-3,7-dimetylocta-2,7-dien-1-yl axetat (21), 4α-hydroxy-5-isopropyl- metylcyclohex-2-enon (22), 4β-hydroxy-5-isopropyl-metylcyclohex-2-enon (23), 5- isopropyl-2-metylencyclohaxanol (24), 5-(1-hydroxypropan-2-yl)-2- metylcyclohexanol (25) [6].
Luận văn Thạc sĩ 6 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 Một số monotecpen đã đƣợc phân lập từ phần trên mặt đất của cây Artemisia suksdorfii bao gồm 7-hydroxymyrtenol (28), 7-hydroxymyrtenal (29), và 2 chất p- menthen triol là (+)-(1S,2R,4R)-trihydroxy-p-menth-5-en ( 30) và ()-(1S,2S,4R)- trihydroxy-p-menth-5-en (31) và (+)-(1R,2R,4R)-trihydroxy-p-menth-3-en (32) [35]. Từ thân và lá của Artemisia sieberi đã xác định đƣợc các monotecpen glycosit hai vòng mới là ()-trans-verbenol β-D-glucopyranosit (33), ()-trans- Luận văn Thạc sĩ 7 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 verbenol β-D-glucopyranosit 6'-axetat (34), ()-cis-chrysanthenol β-D- glucopyranosit (35), và ()-cis-chrysanthenol β-D-glucopyranosit 6'-axetat (36) [50]. Luận văn Thạc sĩ 8 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 Axit artalbic (45), một secquitecpen với bộ khung cacbon khác thƣờng cũng đã đƣợc phân lập từ Artemisia alba [34]. Một sesquitecpen mới, (Z)-7- axetoxymetyl-11-metyl-3-metylendodeca-1,6,10-trien (46) đã đƣợc phân lập từ rễ cây Artemisia annua [68].
Từ dịch chiết etyl axetat cành và lá của cây Artemisia persica 5 sesquitecpen đieste đã đƣợc phân lập (47-51) [4]. Luận văn Thạc sĩ 9 Năm 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Thị Bình Cao học Hóa K22 Từ Artemisia douglasiana đƣợc thu thập ở Tây Hoa Kỳ một sesquitecpenoit guaian dehydroparishin-B (axit (7R)-2-oxo-guaia-1(10),3(4),5(6),11(13)-tetraen-12- oic) (52)) [45] và từ cặn chiết hexan của Artemisia lagocephala caryophyllen (53) đã đƣợc phân lập [44].