Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây râu mèo (orthosiphon stamineus benth.) Việt Nam

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây râu mèo (orthosiphon stamineus benth.) Việt Nam

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI HOÀNG ĐỨC THUẬN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY RÂU MÈO (ORTHOSIPHON STAMINEUS BENTH.) VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 9.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Quốc Trung 2. TS. Nguyễn Phi Hùng HÀ NỘI – 2020
2. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình do tôi nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Vũ Quốc Trung và TS. Nguyễn Phi Hùng. Kết quả nghiên cứu được công bố trong luận án là trung thực. Các tài liệu sử dụng trong luận án có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Người cam đoan Hoàng Đức Thuận
3. LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại phòng thí nghiệm của phòng Phân tích hóa học, Viện Hóa học Các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS. Vũ Quốc Trung (Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) và TS. Nguyễn Phi Hùng (Phòng Phân tích hóa học, Viện Hóa học Các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn khoa học, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học; Phòng Sau Đại học; Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Tôi cũng xin cảm ơn các cán bộ, các nhà khoa học công tác tại phòng Hóa học phân tích, Viện Hóa học Các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Trung tâm nghiên cứu và chế biến cây thuốc Hà Nội – Viện Dược liệu (Ngũ Hiệp, Thanh Trì, Hà Nội)... đã tạo điều kiện, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn tới Ban Giám đốc Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội; Ban Giám hiệu cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo, nhân viên Trường Bồi dưỡng cán bộ giáo dục Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ công tác và hoàn thành Luận án. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn khích lệ, động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học để tôi hoàn thành Luận án này.
4. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 4 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 4 4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 4 5. Những đóng góp mới của luận án ................................................................. 5 6. Cấu trúc của luận án ...................................................................................... 6 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 7 1.1. Giới thiệu về Chi Orthosiphon và cây Râu mèo (Orthosiphon stamineus) ... 7 1.1.1. Sơ lược về chi Orthosiphon .......................................................................................... 7 1.1.2. Sơ lược về cây Râu mèo (Orthosiphon stamineus Benth.) ...................................... 8 1.2. Tình hình nghiên cứu về cây Râu mèo ........................................................... 10 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước .............................................................................. 10 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước về cây Râu mèo ................................................. 26 Tiểu kết chƣơng I .......................................................................................... 28 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ........................................................................................... 30 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................................... 30 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................. 30 2.2.1. Điều tra, nghiên cứu sự phân bố, thu thập mẫu thực vật và bảo quản ...... 30 2.2.2. Phương pháp xử lý và chiết mẫu ............................................................................... 30 2.2.3. Phương pháp phân lập và tinh chế các hợp chất ...................................................... 31
5. 2.2.4. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất ..................................... 32 2.2.5. Phương pháp nghiên cứu tác dụng sinh học ............................................................. 32 2.3. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................. 34 2.3.1. Hoá chất ......................................................................................................................... 34 2.3.2. Thiết bị ........................................................................................................................... 34 2.4. Phân tích thống kê kết quả ............................................................................... 36 2.5. Phân lập và tinh chế các hợp chất từ cây Râu mèo ..................................... 37 2.5.1. Phân lập và tinh chế các hợp chất từ phân đoạn BuOH ......................................... 39 2.5.2. Phân lập và tinh chế các hợp chất từ phân đoạn EtOAc ......................................... 42 2.5.3. Phân lập và tinh chế các hợp chất từ phân đoạn CHCl3 ......................................... 45 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 47 3.1. Kết quả thu thập và xác định tên khoa học mẫu thực vật .......................... 47 3.2. Kết quả phân lập và tinh chế các hợp chất .................................................... 49 3.3. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập đƣợc từ phân đoạn BuOH ............................................................................................................................ 51 3.3.1. Hợp chất B1 (OSB-7.4.2): Lithospermic acid ......................................................... 51 3.3.2. Hợp chất B2 (OSB-7.4.4): Hợp chất mới ................................................................. 54 3.3.3. Hợp chất B3 (OSB-7.5.4): 9 -Methyl lithospermate .............................................. 58 3.3.4. Hợp chất B4 (OSB-3.3.1): (S)-( )-rosmarinic acid ................................................. 61 3.3.5. Hợp chất B5 (OSB-3.3.2): (R)-( )-rosmarinic acid ................................................ 62 3.3.6. Hợp chất B6 (OSB-3.3.3): methyl rosmarinate ....................................................... 63 3.3.7. Hợp chất B7 (OSB-7.1.2): Clinopodic acid A ......................................................... 64 3.3.8. Hợp chất B8 (OSB-7.4.2.1): Clinopodic acid B ...................................................... 65 3.3.9. Hợp chất B9 (OSB-7.1.1): Astragalin ....................................................................... 67 3.3.10. Hợp chất B10 (OSB-1.1.1): 3-(3,4-dihydroxyphenyl)lactic acid ........................ 69 3.3.11. Hợp chất B11 (OSB-1.2.0): Protocatechuic acid .................................................. 70 3.3.12. Hợp chất B12 (OSB-1.2.1): Dihydrocaffeic acid .................................................. 70
6. 3.3.13. Hợp chất B13 (OSB-1.2.2): p-hydroxybenzoic acid ............................................ 71 3.3.14. Hợp chất B14 (OSB-2.1.1): Oresbiusin A ............................................................. 72 3.3.15. Hợp chất B15 (OSB-2.1.2): Caffeic acid................................................................ 73 3.3.16. Hợp chất B16 (OSB-2.3.1): Methyl 3,4-dihydroxycinnamate ............................ 74 3.3.17. Hợp chất B17 (OSB-2.3.2): Vanillic acid .............................................................. 76 3.4. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập đƣợc từ phân đoạn EtOAc ........................................................................................................................... 78 3.4.1. Hợp chất E18 (OSEA-12.1.1): 3,7,3′,4'-tetramethylquercetin ...................... 78 3.4.2. Hợp chất E19 (OSEA-11.9): 3,5-dihydroxy-7,4'-dimethoxyflavone .......... 80 3.4.3. Hợp chất E20 (OSEA-11.6.3): 5,7,4'-trimethoxyflavone hay 5,7,4'- trimethylapigenin .................................................................................................................... 81 3.4.4. Hợp chất E21 (OSEA-11.1.5.1): pentamethylquercetin .................................... 82 3.4.5. Hợp chất E22 (OSEA-11.1.4.0): 5-hydroxy-3,7,4′-trimethoxyflavone ... 83 3.4.6. Hợp chất E23 (OSEA-11.1.4.1): 3,5,7,4'-tetramethoxyflavone ..................... 84 3.4.7. Hợp chất E24 (OSEA-10.6.1): 5,7,2′,5′-tetramethoxyflavone ....................... 86 3.4.8. Hợp chất E25 (OSEA-10.5.1): 3-hydroxy-5,7,4′-trimethoxyflavone .......... 87 3.4.9. Hợp chất E26 (OSEA-10.5.2): 5,7,3′,4′-tetramethoxyflavone ....................... 88 3.4.10. Hợp chất E27 (OSEA-10.2.1): 7-hydroxy-3,5,3′,4′-tetramethoxyflavone ... 90 3.4.11. Hợp chất E28 (OSEA-10.2.2): 7,3′,4′-trimethylquercetin ............................. 91 3.4.12. Hợp chất E29 (OSEA-9.6.1): 3,5,3′-trihydroxy-7,4′-dimethoxyflavone ........ 93 3.4.13. Hợp chất E30 (OSEA-9.6.2): 5,7,3′,4′-tetramethylquercetin ............................. 94 3.4.14. Hợp chất E31 (OSEA-9.6.3): 5,7,4′-trimethylquercetin ................................ 95 3.4.15. Hợp chất E32 (OSEA-9.6.11): 5,6,7,3',4'-pentamethoxyflavanone ........... 96 3.4.16. Hợp chất E33 (OSEA-9.6.12): 5′-hydroxy-5,7,3′,4′-tetramethoxyflavanone ... 98 3.5. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập đƣợc từ phân đoạn CHCl3......................................................................................................................... 100 3.5.1. Hợp chất C34 (OSC-1.5): orthosiphol F ................................................................ 100
7. 3.5.2. Hợp chất C35 (OSC-1.4.4): siphonol D ................................................................. 102 3.5.3. Hợp chất C36 (OSC-1.4.3): siphonol B ................................................................. 105 3.5.4. Hợp chất C37 (OSC-1.5.3): orthosiphol I .............................................................. 107 3.5.5. Hợp chất C38 (OSC-1.5.2): orthosiphol G ............................................................ 108 3.5.6. Hợp chất C39 (OSC-1.3.2): orthosiphol B ............................................................. 110 3.5.7. Hợp chất C40 (OSC-1.3.1): orthosiphol N ............................................................ 112 3.6. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất ............................. 114 3.6.1. Hoạt tính sinh học của các hợp chất phenylpropanoids (B1 B17) phân lập được từ phân đoạn BuOH .................................................................................................... 114 3.6.2. Hoạt tính sinh học của các hợp chất flavonoids (E18 E33) phân lập được từ phân đoạn EtOAc........................................................................................................ 119 3.6.3. Hoạt tính sinh học của các hợp chất pimarane-diterpenes (C34 C40) phân lập được từ phân đoạn CHCl3 .......................................................................................... 122 KẾT LUẬN .................................................................................................. 127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .. 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 132
8. DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 13C-NMR Carbon-13 Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon- Spectroscopy 13 1H-NMR Proton Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Spectroscopy ACN Acetonitrile Acetonitrile CC Column Chromatography Sắc kí cột FC Flash Chromatography Sắc ký cột nhanh HPLC High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao Chromatography CTPT Molecular formula Công thức phân tử Đ.n.c. Melting point Điểm nóng chảy DEPT Distortionless Enhancement by Phổ DEPT Polarisation Transfer DMSO Dimethylsulfoxide Dimethylsulfoxide EI-MS Electron Impact-Mass Phổ khối va chạm electron Spectroscopy ESI-MS Electron Spray Ionzation-Mass Phổ khối lượng phun mù electron Spectroscopy HMBC Heteronuclear Multiple Bond Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều Correlation liên kết H→C HR-ESI- High Relution-Electron Spray Phổ khối lượng phân giải cao phun MS Impact Mass Spectroscopy mù electron HSQC Heteronuclear Single Quantum Phổ tương tác dị hạt nhân trực tiếp Correlation H→C IC50 Inhibitory concentration at 50% Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại
9. J (Hz) Hằng số tương tác tính bằng Hz KLPT Molecular weight Khối lượng phân tử MDA468 Human breast cancer cell line Tế bào ung thư vú di căn ác tính MeOH Methanol Methanol MS Mass Spectroscopy Phổ khối lượng ppm parts per million Phần triệu RT retention time Thời gian lưu TLC Thin Layer Chromatography Sắc kí lớp mỏng TLTK Reference Tài liệu tham khảo TMS Tetramethylsilan Tetramethylsilan TT Số thứ tự δC Carbon chemical shift Độ chuyển dịch hóa học của carbon δH Proton chemical shift Độ chuyển dịch hóa học của proton br s Broad singlet singlet tù d Doublet doublet dd Doublet of doublet doublet của doublet dt Doublet of triplet doublet của triplet m Multiplet multiplet s Singlet singlet t Triplet Triplet PTP1B Protein Tyrosine Phosphatase 1B Enzyme protein tyrosine phosphatase 1B 2-NBDG 2-deoxy-2-[(7-nitro-2,1,3- benzoxadiazol-4-yl)amino]-D- glucose
10. DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Danh sách các hợp chất phân lập được từ cây Râu mèo ................ 49 1 13 Bảng 3.2. Dữ liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B1 .............................................. 53 1 13 Bảng 3.3. Dữ liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B2 .............................................. 57 1 13 Bảng 3.4. Dữ liệu phổ H-NMR (500 MHz, methanol-d4) và C-NMR (125 MHz, methanol-d4) của hợp chất B3 và hợp chất B1: .................... 60 1 13 Bảng 3.5. Số liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B4 và hợp chất tham khảo rosmarinic acid ................................................................................ 62 1 13 Bảng 3.6. Số liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B5 và hợp chất tham khảo rosmarinic acid ................................................................................ 62 1 13 Bảng 3.7. Số liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B6 và hợp chất methyl rosmarinate .......... 64 1 13 Bảng 3.8. Dữ liệu phổ H-NMR (500 MHz, methanol-d4) và C-NMR (125 MHz, methanol-d4) của hợp chất B7 và hợp chất clinopodic acid A: . 65 1 13 Bảng 3. 9. Dữ liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B8 và hợp chất tham khảo clinopodic acid B: ........................................................................... 66 1 13 Bảng 3.10. Dữ liệu phổ H-NMR (400 MHz, methanol-d4) và C-NMR (100 MHz, methanol-d4) của hợp chất B9 và hợp chất astragalin: ......... 68 Bảng 3.11. Tác dụng ức chế enzyme PTP1B của cao tổng và các hợp chất phenylpropanoids (B1 B17) phân lập được từ phân đoạn BuOH của cây Râu mèo ................................................................................... 116