CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Một số phương pháp hóa lí dùng để phân tích cấu trúc hóa học các hợp chất tự nhiên Phương pháp chung để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất là sự kết hợp giữa các phương pháp phổ như phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS) hoặc phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS) vàphổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) với các thông số vật lí như độ quay cực, điểm nóng chảy.Các hợp chất sau khi được tinh chế bằng các phương pháp sắc kí sẽ được tiến hành đo phổ NMR. Trước tiên, các hợp chất sẽ được đo phổ proton 1H-NMR.
Nếu chất đảm bảo đủ độ tinh khiết sẽ được tiến hành đo tiếp phổ cacbon 13C-NMR và DEPT. Với những hợp chất có cấu trúc đơn giản, hay gặp có thể xác định được cấu trúc chỉ với số liệu cộng hưởng từ hạt nhân một chiều (1H-NMR, 13C-NMR và DEPT). Với các chất phức tạp hơn thì cần tiến hành đo thêm các phổ NMR hai chiều (HSQC, HMBC, COSY, NOESY), phổ IR, phổ X-ray để cung cấp thêm thông tin cho việc xác định cấu trúc. Hợp chất sau khi đã được xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ ở trên sẽ được khẳng định công thức phân tử dựa trên kết quả phổ khối MS hoặc phổ HR-MS.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonancespectroscopy) Phổ NMR là phương pháp phân tích cấu trúc các hợp chất hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay. Với việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật phổ NMR một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc của các hợp chất, dựa trên nguyên tắc cộng hưởng hạt nhân của các nguyên tử khi được đặt trong một từ trường. Trong phổ NMR có hai thông số có đặc trưng liên quan đến cấu trúc hóa học của 1 phân tử là độ dịch chuyển hóa học () và hằng số tương tác spin – spin (J). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.Phổ proton 1H-NMR Trong phổ 1H-NMR, độ dịch chuyển hóa học của các proton được xác định tùy thuộc vào mức độ lai hóa của các nguyên tử cũng như các đặc trưng riêng của từng phân tử.
Mỗi loại proton cộng hưởng ở một trường khác nhau, vì vậy chúng được biểu diễn bằng một độ dịch chuyển hóa học khác nhau. Dựa vào những đặc trưng của và tương tácJ để có thể cung cấp các thông tin giúp xác định cấu trúc hóa học của hợp chất. Phổ cacbon 13C-NMR Phổ này cho tín hiệu vạch cacbon. Mỗi nguyên tử cacbon sẽ cộng hưởng ở một trường khác nhau và cho một tính hiệu phổ khác nhau.
Thang đo cho phổ 13C- NMR cũng được tính bằng ppm nhưng với dải đo rộng hơn phổ proton, từ 0- 240ppm. Ngoài ra, phổ 13C-NMR còn được ghi theo phương pháp DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer). Phổ này cho ta tín hiệu phân loại cacbon khác nhau. Trên phổ DEPT, tín hiệu của cacbon bậc 4 biến mất.
Tín hiệu của CH và CH3 nằm cùng một phía, tín hiệu của CH2 nằm ở phía ngược lại đối với phổ DEPT 135. Trên phổ DEPT 90 chỉ xuất hiện tín hiệu phổ của các nhóm CH. Phổ HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence ) Phổ HSQC cho biết sự liên quan giữa các tín hiệu của 1H và 13C. Phổ HSQC cho biết thông tin về liên kết trực tiếp giữa proton và cacbon.
Phổ HSQC có thể biểu diễn dưới dạng biểu đồ nổi hoặc biểu đồ đường viền. Biểu đồ đường viền có ưu điểm hơn. Bởi vì thông tin về độ chuyển dịch hóa học là khác nhau nên phổ HSQC không đối xứng qua đường chéo. Phổ này chỉ cho tín hiệu đối với nhóm CHn với n ≥1 nên không có tín hiệu với cacbon bậc 4.
Phổ HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Correlation) Đây là phổ thể hiện tương tác xa (2 liên kết và 3 liên kết) giữa cacbon và proton trong phân tử và nhờ đó mà từng phần của phân tử cũng như toàn bộ phân tử được xác định. Phổ này đặc biệt thích hợp trong trường hợp phân tử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn chứa cacbon bậc bốn vì nó thể hiện mối liên quan của tín hiệu proton 1H ở một nguyên tử 13C với tín hiệu của 13C khác ở cách xa nó 2-3 liên kết thậm chí trong một số trường hợp là bốn liên kết. Phổ COSY (Correlation spectroscopy) Phổ COSY biểu diễn các tương tác giữa proton – proton. Các proton tương tác với nhau trong phổ COSY là các proton liên kết với cùng một cacbon hoặc với cacbon liền kề.
Nhờ phổ này mà các phần của phân tử ghép nối lại với nhau. Tín hiệu thu được trên phổ COSY có dạng dấu thập. Dựa vào kết quả phổ này có thể xác định cấu trúc không gian của phân tử.Trên phổ này khi 2 nhóm proton liên kết với nhau thì tín hiệu của chúng thể hiện ở 4 đỉnh của hình vuông, trong đó 2 đỉnh nằm trên đường chéo. Phổ khối lượng MS (Mass spectrometry) Khối phổ là một trong các phương pháp thường được sử dụng để xác định khối lượng phân tử của chất nghiên cứu.
Cơ sở của phương pháp này là sự bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ thành ion phân tử hoặc các mảnh ion mang điện tích. Phương pháp MS khác với các phương pháp phân tích phổ khác là nó không phụ thuộc vào độ hấp thụ của bức xạ điện từ mà dựa trên quá trình phân tử bị bắn phá bởi chùm electron mang năng lượng cao. Dựa trên số khối của ion phân tử (M+) có thể xây dựng được công thức phân tử của hợp chất. Phổ hồng ngoại IR (Infrared Spectroscopy) Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại IR là một trong những kỹ thuật phân tích rất hiệu quả, cung cấp thông tin nhanh về cấu trúc phân tử mà không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp.
Kỹ thuật này dựa trên nguyên lí là các phân tử khác nhau sẽ hấp thụ ở các vùng bức xạ khác nhau. Sau khi hấp thụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn các bức xạ hồng ngoại, các phân tử ở trạng thái kích thích sẽ dao động với nhiều vận tốc dao động và xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhóm chức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chi Bứa 1.
Sơ lược về họ Bứa (Clusiaceae), chi Bứa (Garcinia) và cây Xến mủ(Garcinia mackeaniana) Họ Bứa có danh pháp khoa họclà Clusiaceaeđược Antoine Laurent de Jussieu đưa ra năm 1789, là một họ thực vật có hoa bao gồm khoảng 27-28 chi với 1. Các cây trong họ này có thân gỗ hay cây bụi, thông thường có nhựa mủ vàng và quả hay quả nang để lấy hạt. Chi Bứa (Garcinia) là một chi lớn thuộc họ Bứa với hơn 400 loài, các loài thuộc chi này thường có tán lá màu xanh đậm, lá có đường gân rõ ràng. Hoa vàng nhạt hoặc hơi trắng xanh có bốn hoặc năm cánh.
Bao phấn không cuống hoặc đầu nhụy gồm nhiều thì. Trái có nhiều cơm hoặc nước cốt. Hạt có lớp mỏng bao bọc. Chúng thường là đại mộc có chiều cao trung bình khoảng 8-30m như bứa nhà (G.
merguensis), bứa Bentham (G. Một số ít là đại mộc nhỏ như bứa lửa (G. fusca), bứa đồng (G. schomburgkiana) và cũng có thể là thân bụi như bứa ít hoa (G.
Cây Xến Mủ có tên khoa học là Garcinia mackeaniana, là loại cây đại mộc cao cỡ 12 m; nhánh ngang, lúc non vuông vuông, vàng, rồi tròn, đen. Lá có phiến ngang, ngược, to, dài đến 20 cm, đáy chít buồm, mặt trên nâu đen, mặt dưới nâu đỏ lúc khô, gân-phụ 12 cặp; cuống 1,5 cm. Chùm-tụ tán đực cao 4-7 cm; lá đài 4; cánh hoa 4, vàng, cao 7,5 mm; tiểu nhụy thành 4 lóng, mỗi lóng mang 10 bao phấn, nhị cái lép cao 1,8 mm [1]. Cây Xến Mủ là loại cây của vùng nhiệt đới, phân bố chủ yếu ở Châu Á, Châu Phi, New Caledonia và Polynesia.
Ở Việt Nam, cây Xến Mủ mọc hoang trong rừng thứ sinh, được tìm thấy ở vùng núi cao Sapa, Thuận Châu - Sơn La. Vỏ cây được thu hái quanh năm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc. Tình hình nghiên cứu ngoài nước về chi Bứa (Garcinia) Chi Garcinia bao gồm nhiều cây thuốc đã được sử dụng trong Y học cổ truyền ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là châu Á và châu Phi.
Vỏ quả măng cụt G. mangostana được sử dụng trong một số nước ở khu vực Đông Nam Á để điều trị nhiễm trùng da, vết thương, kiết lỵ, tiêu chảy, sốt, viêm khớp [2]. Bộ phận lá và hạt của loài G. dulcis được sử dụng trong y học dân gian của Indonesia để chữa trị viêm hệ bạch huyết, viêm tuyến mang tai và bệnh cường giáp, trong khi vỏ thân cây này được sử dụng ở Thái Lan như một chất khử trùng và nước ép trái cây như là một nguồn thực phẩm bổ xung vitamin và long đờm; ngoài ra, dịch chiết từ rễ của nó cũng được sử dụng như một thuốc hạ sốt và có tác dụng chống độc [3,4].
Vỏ của cây G. cowa cũng được sử dụng trong y học dân gian Thái Lan như một loại thuốc hạ sốt và kháng khuẩn [5]. Tại Ấn Độ, quả của G. indica được sử dụng làm thuốc trừ giun sán, kiết lỵ, giảm đau và bệnh tim [6].
cambogia đã được sử dụng trong y học cổ truyền Ấn Độ để điều trị khối u, vết loét, trĩ, tiêu chảy, kiết lỵ, sốt, lở loét và bệnh ký sinh trùng [7]. Thành phần nhựa của G. hanburyii được sử dụng ở Thái Lan như loại thuốc giun và điều trị các nhiễm khuẩn vết thương. Nó cũng được dùng để điều trị viêm da mãn tính, trĩ và các vết lở do nằm liệt lâu ngày [8].
hanburyii đã được phát triển như là một thuốc kháng u [9]. xanthochymus được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền Trung Quốc tẩy giun sán và loại bỏ độc tố thực phẩm [10]. hombroniana, được sử dụng ở Malaysia như thuốc chăm sóc trẻ sơ sinh và chữa bệnh dị ứng da [11]. preussii được sử dụng lâu đời để điều trị bệnh đau dạ dày và nước sắc lá của nó được dùng để trị đau răng [12].
Các cao chiết từ G. kola được sử dụng trong y học dân tộc Nigeria chống viêm thanh quản, ho và các bệnh về gan. Hạt của nó được sử dụng ở châu Phi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.