MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam là một nƣớc nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có hệ thực vật đa dạng và phong phú. Theo ƣớc tính, nƣớc ta có khoảng gần 13000 loài thực vật bậc cao trong đó có khoảng hơn 4000 loài đƣợc sử dụng làm thuốc. Việc sử dụng nguồn tài nguyên đó để phòng, chữa bệnh và nâng cao sức khoẻ cho con ngƣời đã có một quá trình lịch sử hàng nghìn năm và ngày càng trở nên quan trọng.
Ngoài sự đa dạng về thành phần chủng loại, nguồn dƣợc liệu Việt Nam còn có giá trị to lớn ở chỗ chúng đƣợc sử dụng rộng rãi trong cộng đồng để chữa nhiều loại bệnh khác nhau. Các cây thuốc đƣợc sử dụng dƣới hình thức độc vị hay phối hợp với nhau tạo nên các bài thuốc quý giá. Ngoài ra, hàng trăm cây thuốc đã đƣợc khoa học y - dƣợc hiện đại chứng minh về giá trị chữa bệnh của chúng. Cây su ổi (Xyclocapus granatum) là một trong số những loại cây thuốc dân gian Việt Nam.
Bên cạnh đó, vỏ thân cây su ổi chứa nhiều tanin dùng thuộc da, nhuộm lƣới để tăng độ bền, đôi khi cũng đƣợc dùng để nhuộm nâu quần áo và vải. Hầu hết các bộ phận của cây: vỏ, rễ, thân, lá. đều chứa tanin. Tuy vậy lƣợng tanin trong vỏ cây su ổi trƣởng thành là cao nhất, nó chiếm đến 20-34% trọng lƣợng khô của vỏ.
Gỗ su ổi có lõi màu đỏ, hồng hay nâu xám, dác màu nâu nhạt, khá nặng, không có vân, ít bị mối mọt nên đƣợc dùng làm cột nhà, trụ mỏ hoặc làm đồ mỹ nghệ… Tuy su ổi rất có nhiều giá trị sử dụng nhƣ vậy nhƣng đến nay gần nhƣ chƣa có công trình nghiên cứu nào về thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của loại cây này ở Việt Nam đƣợc công bố. Với khao khát tìm tòi, học hỏi, muốn làm sáng tỏ một phần nào đó về thành phần hóa học của cây su ổi ở Việt Nam với sự đồng ý của giáo viên hƣớng dẫn, tôi đã chọn đề tài cho luận văn của mình là: “Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất limonoid từ quả cây su ổi (Xyclocapus granatum) ”. Đối tƣợng nghiên cứu Dịch chiết của quả su ổi (Xyclocapus granatum) đƣợc thu hái ở Vũng Tàu – Việt Nam. Nhiệm vụ nghiên cứu Các nhiệm vụ nghiên cứu trong luận văn này bao gồm: - Sử dụng các dung môi thích hợp để chiết chọn lọc các hợp chất hữu cơ tự nhiên có trong quả su ổi (Xyclocapusgranatum).
- Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất từ các dịch chiết. Phƣơng pháp nghiên cứu 4. Nghiên cứu lí thuyết - Tìm hiểu các kiến thức về phƣơng pháp phân lập, xác định cấu trúc các hợp chất tự nhiên. - Tìm hiểu tổng quan về cây su ổi (Xyclocapusgranatum).
Nghiên cứu thực nghiệm - Phƣơng pháp chiết: phƣơng pháp ngâm chiết bằng thiết bị chiết siêu âm có gia nhiệt, phƣơng pháp chiết Soxhlet. - Phƣơng pháp phân lập: Sử dụng kết hợp các phƣơng pháp sắc kí nhƣ: sắc kí lớp mỏng, sắc kí cột, sắc kí lỏng điều chế. - Phƣơng pháp phổ: phổ UV, IR, phổ khối lƣợng, phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H-;13C-NMR, DEPT, HSQC, HMBC,COSY, NOESY. 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.
Đặc điểm thực vật chi su (Xyclocapus) Chi su(Xylocarpus) thuộc bộ Geraniales của họ Meliaceae[1]. Họ Meliaceae bao gồm 50 chi trong đó có Xylocarpus và 1400 loài khác phân bố khắp nơi trên thế giới [2]. Chi Xylocarpus phân bố ở các vùng ven biển của Ấn Độ, Thái Lan, Campuchia và Malaya [5]. Hiện nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra ba loài thuộc chi Xylocarpus ở Ấn Độ, đó là Xylocarpusmoluccensis [3–8], X.
Chi Xylocarpus phân bố xung quanh các vùng ven biển nhiệt đới Ấn Độ Dƣơng và kéo dài đến các đảo Thái Bình Dƣơng. Về hình thái học, X. granatum là một loài cây ngập mặn tán rộng, với các lá hình nón tròn, vỏ mỏng mịn và một gỗ có tâm màu đỏ, chúng đƣợc sử dụng để làm gỗ. granatum chủ yếu xuất hiện ở các đầm lầy trải dài từ Đông Phi đến các đảo Thái Bình Dƣơng.
moluccensis là loài cây ngập mặn nhỏ hơn, ít phân nhánh hơn, lá nhọn và vỏ có răng cƣa. Quả của chúng to bằng quả quýt. Loài này đƣợc gọi là X. australiacus ở Úc, nhƣng theo Mabberly thì nó đƣợc đặt tên chính xác là X.
Loài su thứ 3 đó là X. mekongensis là một loài thực vật hiếm ở bờ biển Đông Phi. Đặc điểm thực vật của nó gần tƣơng tự nhƣ X. Granatumnhƣng có quả nhỏ đặc trƣng giống nhƣ loài X.
Mekongensisđƣợc coi là giống lai của hai loài X. Thành phần hóa học của chi su Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu phân lập và xác định các hợp chất có trong các bộ phận của chi su (Xylocarpus), đáng chú ý phải kể đến các loại hợp chất nhƣ: limonoid, triterpenoid, ancaloid, axit phenolic, flavanol, steroid, monoterpen và một số loại hợp chất khác [10] [13 - 40]. Cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập đƣợc từ su ổi đƣợc trình bày dƣới đây 3 và đƣợc đánh số thứ tự từ 1 đến 109, tên gọi các hợp chất và nguồn thực vật tƣơng ứng của các hợp chất này cũng đã đƣợc liệt kê trong bảng 1. Thông qua bảng này có thể kết luận limonoid là thành phần hóa học chủ yếu có trong chi Xylocarpus.
Limonoid Kể từ khi limonoid đầu tiên là gedunin (2) đƣợc Taylor và cộng sự phân lập đƣợc từ X. Granatum[13], limonoid đã nhận đƣợc sự chú ý rộng rãi từ các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về hợp chất thiên nhiên vì cấu trúc độc đáo, thú vị của nó. Cho đến nay, đã có hơn 90 dẫn xuất limonoid đƣợc phân lập và xác định cấu trúc từ chi Xylocarpus, chúng đƣợc phân loại thành các loại chính nhƣ obacunol, andirobin, mexicanolide, phragmalinvà các loại khác. + Obacunol: Cho đến nay, chỉ có một số ít limonoid loại obacunol đƣợc phân lập, tiêu biểu nhất là hợp chất 1, đƣợc phân lập từ hạt của X.
+ Andirobin: Ba limonoid thuộc loại khung andirobin bao gồm hợp chất 2– 4 đã đƣợc phân lập và xác định cấu trúc từ X. rumphii, tƣơng ứng [10] [13] [14]. + Mexicanolide: Hầu hết các limonoid đã phân lập đƣợc đều thuộc loại mexicanolide.Các hợp chất 5–50 đƣợc phân lập từ các loài Xylocarpus. Mƣời sáu hợp chất mexicanolide có kiểu khung bình thƣờng, gồm: 5–10, 15, 16, 26, 27, 29, 30, 32, 33, 37 và 38 đƣợc phân lập từ X.
Ba hợp chất limonoid có liên kết 3,8-epoxy, gồm: 20–22[19] [20]và 16 limonoid có liên kết 1,8-hemi-ketal, gồm:11– 14,17–19, 24, 25, 28, 31, 34–36, 39và 40[15] [17] [18] [22 - 24] [27] [28], cũng đƣợc tìm thấy từ hai loài Xylocarpus nêu trên. Các nhà khoa học cũng đã phân lập đƣợc ba hợp chất gồm 23, 43 và 48 từ loài X. granatum, chúng là các 4 heptacyclic A-, B-, D-seco-limonoidvới vòng -8,30-epoxy và cầu nối 1,29- Oxy[21] [29] [31]. Mặt khác, bảy limonoidvới bộ xƣơng 9,10-seco bất thƣờng, gồm: 41, 42, 44–47 và 49 đã đƣợc phân lập từ hạt của loài X.
Granatum và các quá trình sinh tổng hợp đƣợc đề xuất, các chuyển hóa hóa học của các hợp chất 44 - 47 cũng đƣợc đƣa ra (Sơ đồ 1. Năm 2007, một limonoid đƣợc đặt tên là febrifugin A (50) lần đầu tiên đƣợc phân lập từ Xylocarpus[28]. + Phragmalin: Đã có 4 limonoid kiểu 1,8,9-phragmalin ortho-ester gồm:51–53 và 67 đã đƣợc phân lập từ X. Năm 2004, hai limonoid kiểu 8,9,30-phragmalin ortho-ester đó là xyloccensinO (54) vàxyloccensin P (55) đã đƣợc phân lập từ vỏ thân của loài X.
Sau đó, 6 limonoid khác cùng kiểu khung này cũng đã đƣợc phân lập và xác định cấu trúc, cụ thể là xyloccensin Q – V (các hợp chất 56–61, tƣơng ứng)[34]. Năm 2006, có 3 polyxyphragmalin mới gồm xyloccensinY(68), xyloccensin Z1(69) và xyloccensin Z2(70) đã đƣợc phân lập từ quả của loài X. Năm 2007, có 5 polyxyphragmalin, ký hiệu là xylocarpinA – E (62–66, tƣơng ứng) cùng với một polyxyphragmalin đã biết là xyloccensin U (72) đã đƣợc phân lập từ quả của X. Granatum[28]; đồng thời cũng thu đƣợc xylocarpin D (65) (với một tên gọi khác) từ hạt của loài X.
Tiếp sau đó, một polyxyphragmalin là granaxylocarpin E (71) cũng đƣợc công bố [29]. Tiếp sau đó, đã có 1 phragmalin mới, đƣợc đặt tên là xylogranatin E2 (73) chứa nhóm 3-O-β-tigloyl và chứa liên kết đôiC=C giữa C14/15 đƣợc phân lập từ hạt của loài X. + Các limonoid khác: Năm 2007, một số limonoid đƣợc đặt tên theo thứ tự là xylogranatinF – Q ( kí hiệu 74–85, tƣơng ứng) đƣợc phân lập từ hạt của loàiX. granatum, điểm đặc biệt là các limonoid này có vòng B là vòng thơm.
Đây là lần đầu tiên ngƣời ta quan sát đƣợc kiểu vòng này ở loại lớp chất limonoid. Chúng 5 đƣợc chia làm 2 loại cấu trúc nhỏ: loại cấu trúc đầu tiên gồm các chất 74–76 có chứa một vòng pyridin, trong khi lớp loại cấu trúc còn lại gồm các chất 77–85 có chứa một lõi furan ở trung tâm. Một con đƣờng sinh tổng hợp hợp lý cho xylogranatin F - Q (74 - 85, tƣơng ứng), với xylogranatin R (49) là chất trung gian chính đã đƣợc đề xuất trong sơ đồ 1. Đồng thời, các chuyển hóa hóa học của các hợp chất 74 - 84 là cũng đƣợc miêu tả (sơ đồ1.
Protolimonoid Đã có 5 protolimonoid gồm các hợp chất 86–90 lần đầu tiên đƣợc phân lập từ quả của loài X. Alkaloid Đã có 4 ancaloid gồm các hợp chất 91– 94 đƣợc phân lập từ vỏ rễ của loài X. Phenolic Năm 1998, có1 axit aryl xeto không no mới đó là 95 và metyl estercủa nó (96) đã đƣợc phân lập từ phần thân gỗ của loài Fijian X. Năm 2006, đã có 3 hợp chất phenolic gồm 97–99 đƣợc phân lập từ quả của loài X.
Flavanol Một flavanol là -catechin (100) đã đƣợc phân lập từ loài X. Steroid Có 3 steroid bao gồm:-sitosterol (101), stigmasterol (104) và daucosterol (105) đã đƣợc phân lập từ 2 loài X. Năm 2007, có 2 ester của axit béo là-sitosterol 3-O-myristate (102) và -sitosterol 3-O-oleate (103) đã đƣợc phân lập từ quả của loài X. Monoterpen Xylomollin (106) là một secoiridoid monoterpenoid bất thƣờng sở hữu 2 nhóm chứcchemiacetal và acetal đã đƣợc phân lập từ quả của loài X.
Các hợp chất khác Bên cạnh các hợp chất đã đƣợc nêu ở trên, các loài thuộc chi su(Xylocarpus) còn có thể có chứa các hợp chất nhƣ ester glyxerit (107), aurantiamit (108)và axit abscisic (109) [15] [35] [36].1:Đề xuất quá trình sinh tổng hợp từ hợp chất 44 đến 45.2:Đề xuất quá trình sinh tổng hợp từ hợp chất 46 đến 47.3:Chuyển hóa hóa học từ hợp chất 44 đến 47. Con đƣờng sinh tổng hợp Xylogranatins F – R (74–85, 49, tƣơng ứng) 13 Sơ đồ 1.5:Chuyển hóa hóa học của các hợp chấtXylogranatins F–H (74–76, tƣơng ứng) 14 Sơ đồ 1.