TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC TRẦN VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT PHENOLIC TỪ CÂY HỒI ĐẦU THẢO (TACCA PLANTAGINEA) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. PHẠM HẢI YẾN HÀ NỘI – 2014 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại phòng Nghiên cứu cấu trúc, Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Hải Yến và các anh chị hướng dẫn trong Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Với tất cả lòng kính trọng và lòng biết ơn chân thành, em xin cảm ơn thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Văn Bằng người đã tận tình, chu đáo dạy bảo em trong suốt những năm học ở trường và hoàn thiện khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa Học - Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện và giúp đỡ, dạy dỗ em trong quá trình học tập tại trường. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm khóa luận. Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp này mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót. Vì vậy em kính mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các quý thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Trần Văn Chiến Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: "Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea)", dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Hải Yến là hoàn toàn trung thực và không trùng với kết quả của tác giả khác. Sinh viên Trần Văn Chiến Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT [] D Độ quay cực Specific Optical Rotation 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Proton Magnetic Resonance Spectroscopy 1 H- 1 H COSY 1 H- 1 H Chemical Shift Correlation Spectroscopy 2D-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều Two-Dimensional NMR CC Sắc ký cột Column Chromatography DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer EI-MS Phổ khối lượng va chạm electron Electron Impact Mass Spectroscopy FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry HMBC Heteronuclear Multiple Bond Connectivity HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence HR-FAB-MS Phổ khối lượng bắn phá nguyên tử nhanh phân giải cao High Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy Me Nhóm metyl MS Phổ khối lượng Mass Spectroscopy NOESY Nucler Overhauser Effect Spectroscopy TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer Chromatography Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Hồi đầu thảo 3 1.1.1. Thực vật học 3 1.1.2. Mô tả cây 3 1.1.3. Phân bố và sinh thái 4 1.1.4. Bộ phận dùng 4 1.1.5. Thành phần hóa học 4 1.1.6. Tính vị, công năng 15 1.1.7. Công dụng 15 1.1.8. Hoạt tính sinh học 15 1.1.9. Một số bài thuốc từ cây Hồi đầu thảo 16 1.2. Lớp chất phenolic, thành phần hóa học có trong cây Hồi đầu thảo 17 1.2.1. Giới thiệu chung 17 1.2.2. Các nhóm phenolic 19 1.2.3. Hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic 23 1.3. Các phương pháp chiết mẫu thực vật 25 1.3.1. Chọn dung môi chiết 26 1.3.2. Quá trình chiết. 28 1.4. Các phương pháp sắc kí trong phân lập các hợp chất hữu cơ. 29 1.4.1. Đặc điểm chung của phương pháp sắc kí 29 1.4.2. Cơ sở của phương pháp sắc kí 30 1.4.3. Phân loại các phương pháp sắc kí. 30 1.5. Một số phương pháp hoá lý xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ 35 1.5.1. Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy, IR) 35 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học 1.5.2. Phổ khối lượng (Mass Spectroscopy, MS). 36 1.5.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR) 37 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1. Mẫu thực vật 40 2.2. Phương pháp phân lập các hợp chất 40 2.2.1. Sắc kí lớp mỏng (TLC) 40 2.2.2. Sắc kí lớp mỏng điều chế 41 2.2.3. Sắc kí cột (CC) 41 2.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất 41 2.3.1. Điểm nóng chảy (Mp) 41 2.3.2. Phổ khối lượng (ESI-MS) 41 2.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 41 2.4. Dụng cụ và thiết bị 41 2.4.1. Dụng cụ và thiết bị tách chiết 41 2.4.2. Dụng cụ và thiết bị xác định cấu trúc 42 2.5. Hoá chất 42 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM 43 3.1. Phân lập các hợp chất 43 3.1.1. Phân lập các chất từ rễ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 43 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 4.1. Xác định cấu trúc hợp chất 1 45 4.2. Xác định cấu trúc hợp chất 2: 49 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến K36A – Khoa Hóa Học DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Hình 1.1: Cây Hồi đầu thảo 3 Hình 1.2: Cấu trúc của phenol và các acid phenolic 21 Hình 1.3: Flavan (2-phenyl chromen) 21 Hình 1.4: Lignan 22 Hình 1.5: 3,3'-Neolignan 22 Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của một số coumarin 23 Hình 2.1: Mẫu tiêu bản cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 40 Hình 3.1: Sơ đồ chiết các phân đoạn rễ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 43 Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn nước 44 Hình 4.1: Phổ 1 H-NMR hợp chất 1 45 Hình 4.2: Phổ 13 C-NMR hợp chất 1 46 Hình 4.3: Cấu trúc phân tử của hợp chất 1 47 Hình 4.4: Phổ ESI-MS của chất 1 47 Hình 4.5: Phổ 1 H-NMR hợp chất 2 49 Hình 4.6: Phổ 13 C-NMR hợp chất 2 50 Hình 4.7: Cấu trúc hợp chất 2 50 Hình 4.8: Phổ ESI-MS hợp chất 2 51 Bảng 4.1: Số liệu phổ NMR của chất 1 và chất tham khảo 48 Bảng 4.2: Số liệu phổ NMR của chất 2 và chất tham khảo 51 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến 1 K36A – Khoa Hóa Học MỞ ĐẦU Nước ta có khí hậu và thảm thực vật khá phong phú và đa dạng. Dân tộc Việt Nam có truyền thống về sử dụng các loài thảo mộc làm thuốc chữa bệnh. Những năm gần đây xu hướng tìm kiếm một số hoạt chất trong các loài thảo mộc có tác dụng chữa bệnh ngày một tang và thu hút các nhà khoa học nghiên cứu. Theo các số liệu thống kê mới nhất thảm thực vật Việt Nam có trên 12000 loài, trong số đó có trên 3200 loài được sử dụng làm thuốc trong y học dân gian [1]. Từ xưa đến nay, những cây thuốc dân gian vẫn đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc chăm sóc sức khỏe cho con người. Ngày nay những hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây cỏ đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp và chăm sóc sức khỏe con người. Chúng được sử dụng làm thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm… Mặc dù công nghiệp tổng hợp hóa dược ngày nay đã phát triển mạnh mẽ, tạo ra các biệt dược khác nhau sử dụng trong công tác phòng, chữa bệnh, nhờ đó giảm tỷ lệ tử vong rất nhiều song những đóng góp của các thảo dược cũng không vì thế mà mất đi chỗ đứng trong Y học. Các thảo dược vẫn tiếp tục được dùng như là nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp những chất đầu cho công nghiệp bán tổng hợp nhằm tìm kiếm những dược phẩm mới cho việc điều trị các chứng bệnh thông thường cũng như các bệnh nan y. Trong thế giới thực vật, nhiều loài cây cỏ được sử dụng như những dược liệu quý. Trong số đó có cây Hồi đầu thảo (tên khoa học là Tacca plantaginea (Hance) Drenth). Theo Đông y, Hồi đầu thảo thường được dùng chữa tiêu hoá kém, đau bụng hoặc đau bụng tiêu chảy, sốt vàng da do viêm gan siêu vi trùng, thần kinh suy nhược, huyết áp cao, đau dây thần kinh toạ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến 2 K36A – Khoa Hóa Học thấp khớp, trẻ em sốt bại liệt, phụ nữ kinh nguyệt không đều. Đặc biệt trong thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca có chứa các hợp chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng u, chống tụ tiêu cầu…[7-24]. Trong đó, đáng chú ý nhất là hoạt tính gây độc tế bào. Vậy nên đây là cây thuốc quý, cần được nghiên cứu để giải thích tác dụng chữa bệnh của cây và tạo cơ sở để tìm kiếm phương thuốc điều trị bệnh. Nhằm mục đích nghiên cứu thành phần hoá học rễ cây Hồi đầu thảo nên em lựa chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là: "Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea)" với những nhiệm vụ của đề tài: 1. Thu mẫu cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea), xử lý mẫu và tạo dịch chiết. 2. Phân lập một số hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea). 3. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập được. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Văn Chiến 3 K36A – Khoa Hóa Học CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Hồi đầu thảo 1.1.1. Thực vật học Phân loại thực vật học của cây hồi đầu thảo được xác định như sau: Giới : Plantae Ngành : Magnoliophyta Lớp : Liliopsida Bộ : Liliales Họ : Taccaceae Chi : Tacca 1.1.2. Mô tả cây Cây Hồi đầu thảo hay còn được gọi là Cỏ vùi đầu, có tên khoa học là Tacca plantaginea, thuộc họ râu hùm (Taccaceae). Cây cao 15-25cm, thân rễ phình thành củ tròn hoặc hình trứng, mọc cong lên, không có thân. Lá mọc từ thân rễ, phiến lá nguyên, lượn sóng men theo cuống đến tận gốc, dài 10-20cm, rộng 2- 5cm, xanh mượt, nhẵn bóng ở mặt trên, cuống lá dài 5-7cm. Cụm hoa hình tán gồm 6-10 hoa trên một cán mập dẹt cong dần xuống, dài tới 10cm, bao chung gồm 4 lá bắc màu tím; hoa màu tím, có cuống, Hình 1.1: Cây Hồi đầu thảo [...]... vị, mỏ ác, viêm gan mạn tính: Bột hồi đầu thảo 6 – 10 g mỗi ngày Kiêng dùng giấm và rượu Chữa bị thương sưng tấy và mụm nhọt: Dùng củ hồi đầu thảo và cả cây, giã tươi chế thêm nước hay giấm, vắt lấy nước cốt uống, lấy bã đắp vào chỗ đau 1.2 Lớp chất phenolic, thành phần hóa học có trong cây Hồi đầu thảo 1.2.1 Giới thiệu chung [6, 26] Các hợp chất phenolic là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm... các hợp chất phenol Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật và là các sản phẩm trao đổi chất phong phú của thực vật Hơn 8.000 cấu trúc phenolic đã được tìm thấy, từ các phân tử đơn giản như các axit phenolic đến các chất polyme như tannin, lignin, neoligman, melanin, Trong đó flavonoid là nhóm hợp chất lớn nhất nhưng là các phenol đơn vòng đơn giản, phenyl- propanoid và tất cả các quinon phenolic. .. rãi trong việc phân lập các hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất thiên nhiên nói riêng 1.4.1 Đặc điểm chung của phương pháp sắc kí Sắc kí là phương pháp tách, phân tích, phân li các chất dựa vào sự khác nhau về bản chất hấp phụ và sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha: pha động và pha tĩnh Sắc kí gồm có pha động và pha tĩnh Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa... rễ cây thường ngóc đầu lên mọc thành cây nên ta gọi là hồi đầu Củ lúc đầu có ruột màu vàng nhạt mùi hăng như nghệ, nhưng khi khô lại có màu be nhạt, hết hăng, mùi thơm như tam thất 1.1.5 Thành phần hóa học Trong các nghiên cứu về thành phần hóa học của một vài loài thuộc chi Tacca cho thấy có chứa các lớp chất lignan, steroid, phenolic Năm 1996, Zhong – liang Chen và cộng sự đã phân lập được 5 hợp chất. .. ăn uống của con người 1.2.2 Các nhóm phenolic [6, 27] Các hợp chất phenolic có cấu trúc rất đa dạng và có thể được chia thành các nhóm chính sau: 1.2.2.1 Phenol và các acid phenolic Phenol là các dẫn xuất benzen đơn giản nhất, ít tồn tại ở dạng tự do trong cây Acid phenolic là các dẫn xuất của acid benzoic (C6 – C1) và acid cinamic (C6- C3) Các phenol tự do và các acid phenolic thường cùng tồn tại... dung môi phân cực hơn các hiđrocacbon thế clo Người ta cho rằng các dung môi thuộc nhóm rượu sẽ thấm tốt hơn lên màng tế bào nên quá trình chiết với các dung môi này sẽ thu được lượng lớn các thành phần trong tế bào Trái lại, khả năng phân cực của chlorofrom thấp hơn, nó có thể rửa giải các chất nằm ngoài tế bào Các ancol hoà tan phần lớn các chất chuyển hoá phân cực cùng với các hợp chất phân cực... quá trình sắc kí, phân lập các hợp chất Phenolic. Tuy nhiên, việc sử dụng các phản ứng màu trên các dịch chiết thường khó phát hiện và không nhạy bởi các tương tác của các yếu tố gây nhiễu kết quả thực nghiệm Các hóa chất thường được sử dụng phát hiện các chất phenol đó là: Clorit sắt, Vanllinin, Phosphomolybdate-phosphotungstate Đối với một vài hóa chất, việc sử dụng các hợp chất có cấu trúc phenol được... Cũng từ rễ loài này, hợp chất evelynin thuộc khung benzoquinone được phân lập kết quả thử nghiệm cho thấy hợp chất này có hoạt tính đối với 4 dòng tế bào: tế bào ác tính (MDA-MB-435), ung thư vú (MDA-MB-231), ung thư tuyến tiền liệt (PC-3), ung thư máu với giá trị IC50 lần lượt là 4,1, 3,9, 4,7 và 6,3 g/ml [17] Từ cây T.subflabellata các nhà khoa học Trung Quốc đã phân lập được 9 hợp chất trong đó 1 hợp. .. mạnh trong chế độ ăn uống, các hiệu ứng đáng tin cậy của chúng trong việc phòng ngừa những chứng bệnh căng thẳng oxy hóa liên quan Theo các nghiên cứu dịch tễ học, hấp thụ các hợp chất phenolic sẽ giảm được nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư Hơn nữa các polyphenol còn có các tác dụng sinh lý học cụ thể trong việc ngăn ngừa và điều trị bệnh Các hợp chất phenol như arbutin được... hydroxyl (-OH) tự do hoặc kết hợp với các nhóm chức khác như ether, ester hoặc glycosid Các hợp chất phenolic tan trong nước vì phần lớn đều ở dạng kết hợp với đường như một glycosid và thường ở trong không bào Các hợp chất phenol có màu sắc tự nhiên nên có thể lợi dụng màu sắc của chúng để theo dõi quá trình chiết suất và phân lập Có hai hướng chính thơm hóa để sinh ra các phenolic thực vật: - Hướng . nghiệp là: " ;Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea)& quot; với những nhiệm vụ của đề tài: 1. Thu mẫu cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea), xử. 2.1: Mẫu tiêu bản cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 40 Hình 3.1: Sơ đồ chiết các phân đoạn rễ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea) 43 Hình 3.2: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn nước 44 Hình. ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong khóa luận: " ;Nghiên cứu phân lập các hợp chất phenolic từ cây Hồi đầu thảo (Tacca plantaginea)& quot;, dưới