LỜI MỞ ĐẦU Thực vật là nguồn phong phú các hợp chất hữu cơ thiên nhiên với sự đa dạng về cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học. Các khung phân tử của các hợp chất thiên nhiên đƣợc sinh tổng hợp theo nhiều con đƣờng khác nhau, và sự sắp xếp của các nhóm chức và hóa lập thể của nhiều hợp chất này đƣợc cho là đã đƣợc thiên nhiên phát triển để tạo ra nhiều hoạt tính sinh học tối ƣu; tất cả đã tạo nên sự lý thú về hóa học của các hợp chất thiên nhiên từ thực vật và tầm quan trọng của các hợp chất này trong nghiên cứu hoạt chất sinh học nhằm ứng dụng vào thực tiễn. Phân tích, phân tách các hỗn hợp đƣợc chiết ra từ thực vật, phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ thiên nhiên tiếp tục đặt ra những nhiệm vụ mới cho các nhà nghiên cứu. Trên con đƣờng phát triển các dƣợc phẩm mới, các tác nhân có thể đƣợc phân lập từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên, bán tổng hợp hoặc tổng hợp toàn phần.
Theo thống kê gần 70% các thuốc đƣợc phép sử dụng hiện nay có nguồn gốc từ thiên nhiên, trong số đó một phần khá lớn từ thực vật và ít nhất có 119 hợp chất bắt nguồn từ 90 loài cây có thể đƣợc xem là thuốc quan trọng hiện nay đang đƣợc sử dụng ở một hay nhiều nƣớc [88]. Các tài liệu gần đây cho thấy 21 thuốc trên cơ sở các hợp chất thiên nhiên đã đƣợc đƣa ra thị trƣờng dƣợc phẩm thế giới trong khoảng thời gian từ năm 1998 đến năm 2004 [50]. Do đã đƣợc sử dụng trong y học dân gian để điều trị các bệnh nhiễm trùng từ lâu đời, các thực vật bậc cao đã cung cấp nhiều cấu trúc hóa học làm chất dẫn đƣờng để phát triển các thế hệ thuốc chống nhiễm trùng mới (chống sốt rét, kháng lao, kháng khuẩn, kháng nấm,…) [24, 29]. Hệ thực vật phong phú của Việt Nam với gần 11.000 loài thực vật bậc cao (theo dự đoán, con số này có thể lên tới 12.000 loài), trong số đó cây làm thuốc chiếm khoảng 26-30% [1, 3] tiếp tục là nguồn cung cấp các hợp chất thiên nhiên cho các nghiên cứu về hóa học, sinh học và dƣợc lý học.
Cùng với việc phát hiện các tác nhân chống nhiễm trùng gây ra bởi các vi khuẩn, vi rút, vi nấm gây bệnh và ký sinh trùng, các nghiên cứu định hƣớng nhằm phát hiện các hợp chất thiên nhiên có tác dụng chống oxi hóa cũng đang đƣợc giới khoa học quốc tế và trong nƣớc quan tâm. 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Trong giới thực vật của Việt Nam, họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) và họ Gừng (Zingiberaceae) thể hiện sự đa dạng sinh học cao; nhiều loài mới thuộc các chi của hai họ này tiếp tục đƣợc các nhà thực vật học phát hiện [3]. Sự phong phú về cấu trúc hóa học, đặc biệt là cấu trúc lập thể, đã đƣợc thể hiện trong các nghiên cứu hóa học về các hợp chất đƣợc phân lập từ các họ này, trong số đó nhiều chất thuộc về các lớp có cấu trúc tiềm năng cho các hoạt tính chống nhiễm trùng (kháng khuẩn, kháng nấm, chống sốt rét,…) và chống oxi hóa nhƣ các điarylheptanoit và flavonoit.
Các loài cây này cũng rất giàu các tecpenoit có hoạt tính sinh học, đặc biệt là các sesquitecpenoit. Do đó chúng là các đối tƣợng nghiên cứu phù hợp nhằm phát hiện các hợp chất sesquitecpenoit mới từ thực vật. Việc phát hiện ra các tác nhân điều trị quí giá nhƣ thuốc chống sốt rét artemisinin từ chi Artemisia và thuốc dự phòng ung thƣ curcumin từ chi Curcuma là động lực bắt đầu của nhiều nghiên cứu hóa học các cây của hai chi này. Trong một chƣơng trình nghiên cứu xây dựng thƣ viện mẫu các sesquitecpenoit và điarylheptanoit cho các thử nghiệm sinh học, hai chi Artemisia và Curcuma đã đƣợc chúng tôi lựa chọn cho các nghiên cứu hóa học.
Trong luận án này, chúng tôi lựa chọn ba loài cây thuộc họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) và họ Gừng (Zingiberaceae), là những cây thuộc loại hiếm hoặc mới chỉ đƣợc phát hiện gần đây ở nƣớc ta và chƣa đƣợc nghiên cứu về thành phần hóa học làm đối tƣợng nghiên cứu: Artemisia dubia Wall. forma tonkinensis Pamp. (Asteraceae), Artemisia roxburghiana Bess.
(Asteraceae), và Curcuma kwangsiensis S. Mục tiêu của nghiên cứu này là phân lập các hợp chất thành phần của ba loài cây đƣợc nghiên cứu, xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập đƣợc và đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất chọn lọc. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án là: 1. Xây dựng qui trình chiết và điều chế các phần chiết.
Phân tích sắc kí các phần chiết, xây dựng các qui trình phân tách các phần chiết và phân lập các hợp chất thành phần. Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập đƣợc. 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất nhận đƣợc trong khuôn khổ luận án.
18 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.2 THỰC VẬT HỌC, NGHIÊN CỨU HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC LOÀI ARTEMISIA (ASTERACEAE) 1.1 Vài nét về thực vật học chi Artemisia Họ Cúc (Asteraceae, syn. Compositae) là một họ thực vật có hoa hai lá mầm. Asteraceae là họ lớn thứ hai trong ngành Magnoliophyta, với khoảng 900- 1.000 loài đã đƣợc thống kê. Chi Artemisia (chi Ngải) là một chi lớn thuộc họ Cúc (Asteraceae) với khoảng 200-400 loài.
Chi này bao gồm các loại cây thân thảo hay thân bụi đƣợc biết đến nhờ tinh dầu đặc trƣng của chúng. Các thực vật này sinh trƣởng trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới của Bắc bán cầu. Các loài Artemisia thƣờng ƣa sinh sống ở môi trƣờng khô hay bán khô. Lá của chúng tƣơng tự lá cây dƣơng xỉ và hầu hết có lông trắng nhỏ bao phủ.
Có khoảng 15 loài Ngải đã đƣợc biết đến tại Việt Nam nhƣ Ngải cứu (Artemisia vulgaris L.), Ngải giấm (Artemisia tridentata Nutt.), Ngải đắng (Artemisia absinthium L.), Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), Ngải lá kim hay Nhân trần hao (Artemisia capillaris Thunb.), Ngải Nhật (Artemisia japonica Thunb.), Ngải giun hay Thanh cao biển (Artemisia maritima L.), Ngải thơm hay Thanh hao lá hẹp (Artemisia dracunculus L.), Thanh cao Bắc Bộ hay Ngải đen (Artemisia dubia Wall var. longeracemosa forma tonkinensis Pamp.), Ngải cứu chổi (Artemisia scoparia Waldst.), Ngải chân vịt (Artemisia lactiflora Wall.), Thanh cao ngò (Artemisia apiacea Hance.2 Nghiên cứu hóa học chi Artemisia 1.1 Các hợp chất tecpenoit 1.1 Các monotecpen từ tinh dầu Các tecpen hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng (các tecpenoit) có chứa trong tinh dầu của nhiều loài Artemisia. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu Artemisia incana từ Thổ Nhĩ Kỳ, Cetin B. và cộng sự bằng các phƣơng pháp GC và GC-MS đã xác định đƣợc 73 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com hợp chất đặc trƣng chiếm 97,2% hàm lƣợng tinh dầu.
Các thành phần chủ yếu là camphor (1) (19%), borneol (2) (18,9%), 1,8-cineole (3) (14,5%), bornyl acetate (4) (7,8%), camphene (5) (4,9%), và -thujone (6) (4,8%) [20]. và cộng sự [109] đã nghiên cứu các hợp chất dễ bay hơi của các loài phụ (subspecies) tridentata và vaseyana của Artemisia tridentata. Các hợp chất đặc trƣng cho loài subsp. tridentata là methacrolein (7) và thujone; camphene, camphor, 1,8-cineole, và thujone đặc trƣng cho subsp.
và cộng sự [44] đã nghiên cứu thành phần tinh dầu đƣợc thu nhận bằng cách chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc phần trên mặt đất của Artemisia campestris var. glutinosa bằng GC và GC-MS và xác định đƣợc 51 thành phần. Các thành phần chính là γ-terpinene (8), capillene (9), 1-phenyl-2,4-pentadiyn-1- one (10), spathulenol (11), methyleugenol (12), p-cymene (13), và β-pinene (14). Thành phần hóa học của tinh dầu của 18 mẫu Artemisia herba-alba đƣợc thu thập tại vùng Nam Tunisia đã đƣợc xác định bằng GC và GC-MS; các thành phần chính là cineole, thujone, chrysanthenone (15), camphor, borneol, chrysanthenyl acetate (16), và sabinyl acetate (17) [76].
Tinh dầu của Artemisia capillaris cũng chứa một số thành phần chính tƣơng tự nhƣ các loài Artemisia khác là 1,8-cineole (13,75%), camphor (8,57%), và germacrene D (18) (10,41%); và các thành phần chính của tinh dầu Artemisia mongolica là α-pinene (19) (12,68%), germacrene D (8,36%), và γ-terpinene (8,17%) [63]. và cộng sự [31] đã phân lập đƣợc các monotecpen từ ba loài Artemisia là Artemisia tridentata ssp. spiciformis, Artemisia tridentata ssp. vaseyana và Artemisia cana ssp.
viscidula và xác định cấu trúc của chúng bằng các phƣơng pháp phổ. Tổng cộng có 26 monotecpen có cấu trúc không theo và theo qui tắc isopren đã đƣợc xác định. 2,2-Dimethyl-6-isopropenyl-2H-pyran (20), 2,3-dimethyl-6-isopropyl-4H-pyran (21), và 2-isopropenyl-5-methylhexa- trans-3,5-dien-1-ol (22) đã đƣợc phân lập từ cả A. Chất monotecpen không theo qui tắc 2,2-dimethyl-6- isopropenyl-2H-pyran có mạch cacbon tƣơng tự nhƣ chất tritecpen squalen.
Hai 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com monotecpen không theo qui tắc nữa, artemisiatrien (23) và trans-chrysanthemal (24) đã đƣợc phân lập từ A. viscidula; và lavandulol (25) đã đƣợc phân lập từ A. O O O OH O 1 2 3 4 5 O O H O 6 7 8 9 10 H O H OH O 11 12 13 14 O O O O O 15 16 17 18 OH H3C CH3 O O CH2 CH2 19 20 21 22 HO O H OH O OH H3C CH3 OH H CHO CH2 CH3 OH 23 24 25 26 Artemisia ordosica Krasch. phân bố rộng rãi ở các khu vực khô của Đông Á.
Phần trên mặt đất của cây này thƣờng đƣợc sử dụng trong y học dân gian của 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mông Cổ để điều trị viêm thanh quản, viêm họng, xuất huyết, và viêm đa khớp dạng thấp. và cộng sự [49] đã phân lập đƣợc artemisioside (26), một monotecpen glucosit mới, từ phần trên mặt đất của Artemisia ordosica.2 Các sesquitecpen và sesquitecpen lacton Nghiên cứu về thành phần hóa học của cây Artemisia anomala Wen J. và cộng sự [110] đã phân lập đƣợc một guaianolid dimeric mới đƣợc đặt tên là artanomalide D (27) và một glaucolid mới đƣợc đặt tên là artanomalide A (28), một axit seco-guaiaretic mới acid artanomalic (29), hai guainolid mới artanomalide B (30) và artanomalide C (31), và năm sesquitecpen lacton đã biết là armexifolin (32), eudesmaafraglaucolide (33), seco-tanapartholide (34), 8-O- acetylarteminolide (35), và artanomaloide (36). R1 R2 R3 HO H O O O OH H O H O O O O O O O O O O O 27 R1=OH R2=OAc R3=Me 28 29 35 R1=OAc R2=Me R3=OH OH HO HO O H O O H O OH O O Cl O HO O O 30 31 32 O O OH OH O O H O O HO O O O O O O O O O O O 33 34 36 Trong một công trình nghiên cứu về các cây thuốc Trung Quốc [36], tám guaianolid mới (các artemdubolide A-H) và mƣời chín sesquitecpen lacton đã biết đã đƣợc phân lập từ Artemisia dubia.