Bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại học vinh -------*&*------ Nguyễn Thị Hoa Cúc Nghiên cứu tách và xác định cấu trúc một số hợp chất từ hoa cây b- ởi ( Citrus maxima (J. Burmal) Merill ) ở Nghệ An Luận văn thạc sỹ hoá học 1 Vinh - 2007 Mục lục Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục các hình Bảng ký hiệu viết tắt Mở đầu .1 Chơng 1. Tổng quan. .3 1.1 Vài nét về đặc điểm thực vật họ Rutaceae. 3 1.2. Đặc điểm thực vật một số loài thuộc chi Citrus. .3 1.2.1. Đặc điểm thực vật chi Citrus .3 1.2.2. Phân loại và phân bố chi Citrus họ Rutaceae. 4 1.2.3. Đặc điểm cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal) Merill). 5 1.3. Những nghiên cứu hoá học về chi Citrus 8 1.3.1. Tinh dầu, các hợp chất monotecpen .9 1.3.2. Các hợp chất Limonoit 10 1.3.3. Các hợp chất flavonoit . . 11 1.3.4. Thành phần hoá học của tinh dầu chi Citrus 15 1.3.4.1. thành phần hoá học của tinh dầu hoa cam .15 1.3.4.2. Thành phần hoá học của tinh dầu hoa bởi. .15 1.3.4.3. Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ bởi .19 1.3.4.4. Thành phần hoá học của tinh dầu lá bởi. 23 2 1.3.4.5. Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ cam. 26 1.3.4.6. Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ chanh . 28 1.4. Các ứng dụng của tinh dầu chi Citrus .30 1.4.1. ứ ng dụng trong công nghiệp nớc uống.7 30 1.4.2. ứ ng dụng trong công nghiệp thực phẩm. 30 1.4.3. ứ ng dụng trong công nghiệp dợc phẩm. 30 Chơng 2. Phơng pháp nghiên cứu. 33 2.1. Phơng pháp nghiên cứu . 33 2.2. Phơng pháp phân tích, phân tách các hỗn hợp và phân lập các chất. 33 2.3. Phơng pháp khảo sát cấu trúc các hợp chất. 33 Chơng 3. Thực nghiệm. 34 3.1. Thiết bị và phơng pháp phân lập, xác định cấu trúc một số hợp chất từ hoa cây bởi .34 3.1.1. Hoá chất .34 3.1.2. Các phơng pháp sắc ký. .34 3.1.3. Dụng cụ và thiết bị. .34 3.2. Nghiên cứu các hợp chất từ hoa cây bởi 35 3.2.1. Phân lập các hợp chất .35 3.2.2.1. Phơng pháp tiến hành sắc ký cột cao n-Hexan .37 3.2.3. Phơng pháp sắc ký bản mỏng các phân đoạn cao n-Hexan .37 Chơng 4: Kết quả và thảo luận 39 4.1. Xác định cấu trúc của hợp chất A1 .39 3 4.2. Xác định cấu trúc của hợpc hất A 2 46 Kết luận .71 Tài liệu tham khảo 72 Lời cảm ơn Luận văn đợc thực hiện tại phòng thí nghiệm chuyên đề Hoá Hữu cơ - khoa Hoá Trờng Đại học Vinh, Viện Hoá Học Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn: PGS. TS Hoàng Văn Lựu Phó chủ nhiệm khoa Hoá - Trờng Đại Học Vinh là ngời thầy đã giao đề tài và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. PGS. TS Lê Văn Hạc khoa Hoá - Trờng Đại học Vinh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu để bản luận văn đợc hoàn thiện hơn. TS Nguyễn Công Dinh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn. ThS. NCS Trần Đình Thắng đã tạo mọi điều kiện, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và làm thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm chuyên đề Hoá hữu cơ - Trờng Đại học Vinh. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, cán bộ khoa Hoá, khoa Sau đại học, các bạn đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Vinh, ngày tháng 12 năm 2007 4 Nguyễn Thị Hoa Cúc Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài. Các hợp chất thiên nhiên nói chung, các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học nói riêng đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong đời sống, là nguồn cung cấp nguyên liệu phong phú cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp, mỹ phẩm, thực phẩm . đặc biệt là trong y học. Hệ thực vật Việt Nam rất phong phú và đa dạng. Hiện nay có khoảng 10368 loài thực vật bậc cao và dự đoán có thể là 12000 loài, trong đó cây làm thuốc khoảng 600 loài. Họ Rutaceae (họ Cam quýt) là một họ thực vật lớn, có 150 giống, 2000 loài thuộc các chi Evodia, Muraga, Clausena, Zanthoxilum, Citrus . trong đó có hơn 100 loài cây dùng làm thuốc chữa bệnh. Ngoài ra các cây thuộc họ này còn đợc dùng nhiều trong nông nghiệp, công nghiệp, thực phẩm, dợc liệu, hơng liệu, mỹ phẩm. ở nớc ta bởi, cam, quýt thuộc chi Citrus (họ Rutaceae) là các loại rất quen thuộc cũng nh trên thế giới. Quả của các loại cây này chứa rất nhiều vitamin. Hoa của chúng có mùi thơm rất đặc trng. Trớc đây ngời ta chỉ sử dụng múi của các loại quả này để ăn. Còn các bộ phận khác nh vỏ, hoa, lá cha đợc sử dụng nhiều. Ngày nay trớc sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kinh tế thì các bộ phận này bắt đầu đợc chú ý và đa vào nghiên cứu trong một số ngành nh dợc phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm . để phục vụ cho đời sống nhân dân. ở nớc ta bởi có rất nhiều chủng loại nhng cho đến nay việc nghiên cứu thành phần hoá học của vỏ, hoa, lá bởi còn rất hạn chế. Có một số công trình đã nghiên cứu về tinh dầu hoa, lá, vỏ bởi. 5 Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn đề tài: Nghiên cứu tách và xác định cấu trúc một số hợp chất từ hoa cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal.) Merill.) ở Nghệ An từ đó góp phần xác định thành phần hoá học của hoa bởi, đồng thời phục vụ cho công tác điều tra cơ bản và định hớng sử dụng các hợp chất hoá học từ hoa cây bởi vào thực tiễn. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập hoa cây bởi - Ngâm hoa bởi trong dung môi chọn lọc. - Chng cất thu hồi dung môi thu phần cao đặc. - Chiết phần cao đặc trong dung môi thích hợp để thu đợc các hỗn hợp trong dịch chiết tơng ứng. - Sử dụng các phơng pháp sắc ký và kết tinh phân đoạn để phân lập các hợp chất từ các dịch chiết. - Sử dụng các phơng pháp phổ để xác định cấu trúc các hợp chất thu đợc. 3. Đối tợng nghiên cứu. Đối tợng nghiên cứu là hoa cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal.) Merill.) thuộc họ Cam quýt (Rutaceae) ở Nghệ An. 6 Chơng 1 Tổng quan 1.1 Vài nét về đặc điểm thực vật họ Rutaceae. Họ Cam quýt (Rutaceae). Cây bụi hoặc gỗ, lá đơn hoặc kép (có khi chỉ có một lá chét), mọc cách hay mọc đối, rất gần với họ Xoài (Anacardiaceae) và họ Thanh thất (Simaroubaceae). Hoa thờng lỡng tính [3]. Họ Cam quýt là một họ thực vật lớn trên thế giới với khoảng 160 chi và 1650 loài, đợc phân bố rộng rãi trong các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và các vùng khí hậu ôn hoà ấm áp, đặc biệt có nhiều ở Nam Phi, Australia, Malaixia, Nhật, Trung Quốc, ấn Độ .[21]. ở Việt Nam họ Rutaceae có gần 30 chi và 110 loài [4]. - Cam chanh (Citrus aurantium L). ở nớc ta cam Xã Đoài ngon nổi tiếng. - Cam sành (Citrus nobilis Lour.) Cam Bố Hạ. - Cây quýt (Citrus delisiosa Tenora.), cam đờng. - Cây bởi (Citrus decumana L.) - Cây chanh (Citrus medica L.) - Phật thủ (Citrus medica L. var digitata Riss). - Thanh yên (Citrus medica subsp bajoura Bonavia). - Cây quất (Citrus japonica Thunb). Họ thực vật này là một trong những họ thực vật lớn có chứa rất nhiều lớp chất có hoạt tính hữu ích mà sự đa dạng của nó chắc chắn không có ở trong các loài khác và có một tầm quan trọng lớn trong việc sử dụng các hợp chất này làm dấu mốc để phân loại hoá học. 1.2. Đặc điểm thực vật một số loài thuộc chi Citrus. 1.2.1. Đặc điểm thực vật chi Citrus. 7 Chi Cam quýt (Citrus) gồm khoảng trên dới 20 loài. Việc phân loài trong chi này hiện còn khá phức tạp. Trớc đây Tanaka (1932) cho rằng chi Citrus có hơn 30 loài [42]. Engler (1964) phân loại chi này với 9 loài và Swingle (1967) sắp xếp chúng vào 16 loài [40]. Đến nay, ngời ta đã biết có rất nhiều phân loài, nhiều dạng trung gian giữa các loài và nhiều giống lai tạo. Thực vật thuộc chi Citrus ở Việt Nam theo Phạm Hoàng Hộ (2000) mô tả 20 loài [6], còn theo danh mục các loài thực vật Việt Nam thì chi Citrus có 15 loài [9], phân bố ở khắp nơi trong cả nớc. Là loại cây bụi hoặc gỗ nhỏ thờng có gai nhọn [11]. Lá có tuyến trong mờ hay không rõ, mọc cách hay mọc đối, có cuống hay không có, đều hay không đều, có lá kèm hay không có lá kèm. Cụm hoa hình chùm, ở kẽ lá hay ở ngọn, đôi khi chỉ có từng hoa đơn độc. Hoa thờng lỡng tính hay tập tính khác gốc, 3 8 lá dài, rời hay liền, 0 3 5 cánh hoa rời hay liền, ít nhất ở gốc, 3 hoặc nhiều nhị đính rời nhau hay tụ thành bó hoặc liền thành ống, dính hay không dính với các cánh hoa, bao phấn hớng trong, hai ô, nút dọc. Bầu có nhiều lá noãn, ít nhiều rời nhau, đầu nhuỵ rời hoặc liền, giá noãn trung tâm, nhiều noãn hay một noãn ở trong mỗi ô. Quả hình cầu hoặc hình trứng nhọn, khi chín thờng có màu vàng hoặc vàng cam. Quả khô và tự mở, có nhiều mảnh vỏ hoặc chỉ có một mảnh vỏ. Hạch cứng nh xơng hay không cứng, cơm quả nhầy hay cấu tạo bởi những lông mọng nớc. Hạt gần hình trứng nhọn, màu trắng ngà, chứa một hoặc nhiều phôi màu trắng hay xanh [10]. 1.2.2. Phân loại và phân bố chi Citrus họ Rutaceae. Họ Cam quýt (Rutaceae) gồm khoảng 120 chi và 2000 loài phân bố khắp thế giới trừ những vùng lạnh. ở Việt Nam điều kiện khí hậu và đất đai rất thuận lợi cho việc phát triển các loại Citrus. Các loại chính đều có ở Việt Nam.Trong các loại đó thì cam sành, cam chanh, bởi, quýt đợc trồng nhiều ở Việt Nam suốt từ Bắc đến Nam. Trong các gia đình nông thôn ở Việt Nam hay trong các nông trờng lớn thuộc các vùng nh 8 Bố Hạ (Hà Bắc), Hoà Bình, Hà Tây, Nghệ An, Hà Tĩnh, Nha Trang . Các loài trên hàng năm cho sản lợng khá lớn: chục ngàn tấn/năm dùng trong thực phẩm. Bảng 1.1: Tóm tắt các đặc điểm chính để phân loại các loài Citrus. Tên Màu hoa Dạng cuống lá Hình dạng quả Màu quả Tên khoa học Bởi Trắng To, cành To, tròn Vàng nhạt Citrus decumana L Cam Trắng To, cành Tròn Da cam Citrus aurantium L Cam đờng Trắng To, cành Bẹp, bóc vỏ dễ Da cam Citrus deliciosa Tenore Cam sành Trắng To, cành Tròn, bóc vỏ dễ Da cam Citrus acbilis Lour. Var nobilis Phật thủ Trên trắng dới đỏ To, cành Có ngón Vàng Citrus medica var. sareadactylis Quất Trắng Không có cành Nhỏ, bóc vỏ dễ Da cam Citrus Japonica L Quýt Trắng Không có cành Bẹp, bóc vỏ dễ Xanh Citrus delicioa Teara Chanh Hồng tím Không có cành Tròn Xanh Citrus medica L Thanh yên Citrus medica subsp bajoura Bovavia 1.2.3. Đặc điểm cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal.) Merill.). Theo E. Porot có loài Citrusdecumana Murr, mà trong đó có một chủng loại ngon là Pumelo của Thái Lan. Một loại bởi khác là Citrus paradisi L là loài cam lai bởi, trong đó có chủng loại Ducan quả to đợc a chuộng, ra quả quanh năm. Trong tài liệu của trờng Đại học Dợc Nam Kinh (1976) có đề cập đến chủng loại Citrus grandis Ossbeck. var tomentosa với quả non có nhiều lông 9 nhung, khi chín lông rụng dần. Còn chủng loại Citrus gradis Osbeck quả non ít lông nhung, khi chín không còn lông nhung. ở Việt Nam bởi đợc trồng ở khắp nơi. Do vậy nhân dân ta thờng gọi bởi kèm theo tên địa phơng nh: bởi Thanh Trà (Huế), bởi Phúc Trạch (Hà Tĩnh), bởi Biên Hoà (Đồng Nai), bởi Đoan Hùng (Vĩnh Phúc), bởi đào Đại Hoàng (Hà Nam Ninh), bởi Nghệ (Vinh, Thanh Hoá), bởi Trắng (Kiến An, Hải Phòng, Thái Bình), bởi Tân Yên. Có các chủng loại: bởi đờng, bởi chua, bởi Thanh Trà. Tuy nhiên các tài liệu nghiên cứu về bởi ở Việt Nam mới chỉ nhắc đến Citrus grandis L.Osbeck (Citrus decumana Murr). Citrus ossbeck đợc mô tả nh sau: Cây cao từ 5 10m.Vỏ thân đôi khi tiết ra một chất gôm. Cành có gai nhỏ mọc đứng ở kẽ lá, có lông rời nhẵn. Lá hình trái xoan, có 8 đôi gân bên, gân nhỏ chỉ rõ và lồi ở mặt dới cuống lá trên sống giữa. hoa mọc thành chùm từ 6 10 hoa, cuống lá có lông, lá bắc hình vạch có lông. Hoa trắng to, rất thơm. Đài 4 5, tròn có lông, tràng 5, màu trắng. Có khoảng 24 nhị rời, ngắn bằng nửa các cánh hoa. Đĩa dày. Bầu hình cầu, có lông, vòi dài, đầu nhuỵ phình to. Quả ít nhiều hình cầu, đôi khi to bằng đầu ngời, cùi dày, màu sắc thay đổi tuỳ loại bởi, thông thờng có 12 múi. Cây mầm không màu. Ra hoa khoảng tháng 1, 2, cho quả thu hoạch khoảng tháng 7 12. Gần đây W.Scora đã nghiên cứu và thống nhất gọi bởi là Citrus maxima (J. Burmal.) Merill thay cho các tên gọi từ trớc đến nay. Cha có tài liệu nào đề cập đến việc phân loại bởi ở Việt Nam cấp dới một cách chặt chẽ. *. Trần Thế Tục nghiên cứu khá chi tiết các loại quả một số giống bởi: - Bởi Pumelo, trờng đại học Nông nghiệp I, Hà Nội. - Bởi Đoan Hùng ở Nh Quỳnh (Hải Hng). - Bởi đờng thôn Quả Cẩm, Yên Phong, Hà Bắc. - Bởi đỏ ruột. 10 . tách và xác định cấu trúc một số hợp chất từ hoa cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal. ) Merill .) ở Nghệ An từ đó góp phần xác định thành phần hoá học của hoa. pháp phổ để xác định cấu trúc các hợp chất thu đợc. 3. Đối tợng nghiên cứu. Đối tợng nghiên cứu là hoa cây bởi (Citrus maxima (J. Burmal. ) Merill .) thuộc họ