Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Lời cảm ơn Luận văn này đợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ, khoa Hoá, trờng Đại học Vinh; trung tâm Kiểm định an toàn Thực Phẩm - Môi trờng, trờng Đại học Vinh. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn: - ThS. Nguyễn Thị Chung, cán bộ giảng dạy khoa Hoá đã trực tiếp giao đề tài, tận tình hớng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. - Các thầy cô trong tổ hoá Hữu cơ, khoa Hoá, trờng Đại học Vinh đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn. - Cô Lê Thị Thu Hiệp, cô Chu Thị Thanh Lâm cán bộ phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm, phân tích kết quả. Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Hoá, gia đình, bạn bè đã quan tâm và động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Vinh, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Đinh Thị Thuận Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 1 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Mở Đầu 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, trong nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên nói chung, các hợp chất có hoạt tính sinh học nói riêng đang thu hút đợc sự quan tâm, chú ý của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nớc vì những ứng dụng vô cùng quý giá của chúng trong các lĩnh vực y học, công nghiệp, nông nghiệp . Việt Nam là một nớc thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ và độ ẩm hàng năm khá cao, lợng ma tơng đối nhiều, nên có hệ thực vật phát triển phong phú và đa dạng, trong đó nguồn tài nguyên thực vật chứa tinh dầu có tiềm năng lớn. Theo điều tra của các nhà thực vật học, ở nớc ta có khoảng 10386 loài thuộc 2257 chi và 305 họ [1, 5], trong đó có 1850 loài cây thuốc phân bố trong 244 họ thực vật. Số cây có tinh dầu khoảng 657 loài thuộc 357 chi và 144 họ [2,3,4,5,6]. Tinh dầu có phạm vi sử dụng rất rộng lớn, nó gắn liền với cuộc sống hàng ngày của con ngời, trực tiếp phục vụ cho nhu cầu thuốc men, thực phẩm và hơng liệu, đồng thời cũng có ứng dụng trong nhiều ngành quan trọng khác nh dợc phẩm, mỹ phẩm . Mặt khác nhu cầu về tinh dầu cho các ngành công nghiệp ở nớc ta cũng nh trên thế giới ngày càng nhiều, trong khi việc nghiên cứu, khai thác sản xuất và chế biến tinh dầu của nớc ta vẫn còn hạn chế. Do vậy, việc đi sâu nghiên cứu phát hiện ra nguồn tài nguyên tinh dầu, thành phần hoá học và tìm hiểu hoạt tính sinh học của các loài cây mang ý nghĩa rất lớn về mặt khoa học cũng nh thực tiễn. Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ, kỹ thuật, đời sống xã hội, con ngời đã khám phá ra bản chất của tinh dầu cũng nh những biến đổi tinh dầu của cây, đồng thời đã áp dụng công nghệ hiện đại để khai thác, chế biến và sử dụng tinh dầu với hiệu quả cao trong các lĩnh vực chế biến thực phẩm, dợc phẩm, mỹ phẩm, hơng liệu Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 2 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Họ Cúc (Compositae) ở Việt Nam đợc xếp vào nhóm cây cho tinh dầu có giá trị và nhiều cây đợc sử dụng làm thuốc chữa bệnh . Cây xơng sông (Blumea myriocephala DC) thuộc họ Cúc, mọc hoang và đợc trồng khá phổ biến ở nớc ta và nhiều nớc trên thế giới. Nhân dân ta thờng dùng chữa ho, sốt, sởi ở trẻ em, trúng phong hàn, cầm khẩu, nôn mửa, phù thũng, chống mốc . Tuy vậy, cho đến nay còn rất ít công trình nghiên cứu về thành phần hoá học loài cây này. Xuất phát từ tình hình thực tế trên và tầm quan trọng của tinh dầu, chúng tôi chọn đề tài: Xác định thành phần hoá học của tinh dầu cây x ơng sông (Blumea myriocephala DC) thuộc họ Cúc ở Nghệ An và Ninh Bình nhằm mục đích xác định hàm lợng tinh dầu, định tính, định lợng thành phần hoá học của nó, qua đó góp phần tìm kiếm và phát hiện thêm những hợp chất có giá trị cho ngành công nghiệp hơng liệu, y dợc, mỹ phẩm và bổ sung các dữ kiện về cây xơng sông. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu Trong luận văn này chúng tôi có nhiệm vụ: - Thu mẫu cây, định danh mẫu thực vật. - Tách và bảo quản tinh dầu, xác định hàm lợng % so với mẫu tơi. - Xác định thành phần hoá học của tinh dầu. 3. Đối tợng nghiên cứu Tinh dầu ở bộ phận thân lá của cây xơng sông (Blumea myriocephala DC) thuộc họ Cúc (Compositae hay Asteraceae) ở Nghệ An và Ninh Bình. Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 3 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Phần 1. tổng quaN 1.1. Đặc điểm thực vật họ Cúc Họ Cúc (Compositae hay Asteraceae) là một trong những họ lớn nhất của thực vật hạt kín. Đó là một họ quan trọng của hệ thực vật thế giới cũng nh hệ thực vật Việt Nam. Theo M.E. Kirpieznikov (1981), họ Cúc có khoảng 1150 - 1300 chi với hơn 20.000 loài, phân bố rộng rãi trên toàn thế giới nhất là vùng khí hậu nhiệt đới và ôn đới. ở Việt Nam họ Cúc có 2 phân họ, 13 tông, 114 chi và 336 loài, đợc phân bố khắp nơi. Trong số 336 loài có đến 161 loài đã biết giá trị kinh tế, chiếm gần 50% số loài, cây thuốc chiếm 96 loài, cây cảnh 28 loài, cây làm rau ăn 30 loài; cây cho tinh dầu và dầu béo 12 loài, cây làm phân xanh 5 loài, cây có tác dụng trừ sâu diệt côn trùng 5 loài [16,17]. ở những vùng đất hoang hay dạng loại hình thoái hoá, cây họ Cúc tạo nên những cảnh quan đặc biệt với các chi Eupatorium, Erigeon, Artemisia Các chi có nhiều loài nhất ở nớc ta là Blumea, Vernonia, Latuca, Euparium, Ginura, Sencio . Gần đây một số chi đợc nghiên cứu nhiều là: Arstemisia, Agretum, Eupatorium, Pluchea, Blumea Các cây họ này thờng thuộc thảo, ít khi là cây to, rễ cây thờng phồng lên thành củ, lá đơn và thờng mọc so le, ít khi mọc đối, có khi thành hình hoa thị, không có lá kèm, phiến ít khi nguyên, thờng khía răng hay chia thuỳ. Cụm hoa đầu gồm nhiều hoa mọc ở kẽ những vảy và bao bọc bởi một tổng bao lá bắc, hoa có thể đều, hình ống hay không đều. Năm cánh hoa liền nhau thành một tràng hình ống hay hình lỡi nhỏ. Năm nhị dính liền nhau bởi bao phấn thành một ống. Hai lá noãn, bầu hạ một ô đựng một noãn, vòi dài, đầu nhụy xẻ đôi, có lông mu, quả bé nhiều khi có mào lông hay có móc. Một số khác có ống nhựa mủ, một số loài khác có ống tiết. Chất dự trữ trong củ là insulin [17]. Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 4 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Họ Cúc chia làm hai phân họ: Phân họ Hoa ống (Asteroideae hay Tubiliflorace) và phân họ Hoa thìa lìa (Cichorioideae hay Lliguliflorace). Phân họ hoa ống có đặc điểm là tất cả hoa trong cụm hoa đầu đều hình ống, hoặc hai môi hoặc hình ống và xung quanh là hoa thìa lìa giả. Những cây ở phân họ này hầu nh luôn không có nhũ dịch, nếu có thì chúng ở trong những tế bào hoặc những túi riêng biệt. Trong họ này có nhiều chi (gần 740 chi), nhiều cây có ý nghĩa kinh tế lớn. Chi : Arstemisia (có gần 50 loài), một vài loài trong chi này làm thức ăn gia súc có giá trị dinh dỡng cao (chủ yếu đối với cừu, ngựa và một phần nhỏ có sừng lớn ăn lá và chồi non). Vài loài dùng làm thuốc nh ngải cứu (Arstemisia vulgaris L.var.indica (Willd)DC), lá cây này thờng dùng làm thuốc điều kinh, chữa ho, là dợc liệu trong châm cứu của đông y. Cây thanh cao (Arstemisia carviflolia Wall) dùng để chữa sốt, cầm máu, chữa mụn nhọt và lở ngứa. Từ cây thanh cao hoa vàng (Arstemisia annua L) đã chiết xuất hợp chất artemisinin, một biệt dợc chống sốt rét rất đặc hiệu [9]. Cây (Arstemisia cina) có chất santonin dùng làm thuốc chữa giun sán, lá cây ngải áp sanh có tác dụng kích thích tiêu hoá và dùng để chữa cảm sốt. Một chi có khá nhiều loài ở nớc ta là chi Blumea, trong đó có cây đại bi (Blumea balsamifera) mọc khắp nơi, lá của nó đợc cất lấy chất mai hoa băng phiến để xông ra mồ hôi. Cây sơng xông (Blumea myriocephala DC) có lá ăn đợc và thân cây làm thuốc ho, giải nhiệt làm toát mồ hôi Gần với chi Blumea, có chi Pluchea, chúng đều có hoa khác nhau vòng ngoài là hoa cái, vòng giữa là hoa lỡng tính, thờng xếp theo kiểu tán kép hai thuỳ và tổng bao gồm nhiều hàng lá bắc màu lục, nhng ở Blumea lá bắc ngoài hình trứng rộng, lá bắc trong dài hơn và hoa thờng màu vàng. Cây cúc tần (Pluchea indica Less) hầu nh phân bố khắp toàn quốc ở bãi biển n- ớc mặn cũng nh nớc ngọt, lá dùng để tắm ghẻ, rễ dùng để làm thuốc giải nhiệt toát mồ hôi. Cây Sài hồ nam (Pluchea pterogoda Hemsl) mọc hoang ở vùng n- ớc mặn có rễ làm thuốc hạ nhiệt và chữa sốt. Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 5 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Trên vùng đồng bằng và miền núi có loài mọc dại là cỏ lào (Eupatorium odoratum L) nguyên gốc ở quần đảo Ăng Ti đợc di thực vào nớc ta qua Lào và hiện nay mọc phổ biến ở nhiều nơi. Nớc sắc cây mần tới tía (Eupatorium ayapana Vent) có tác dụng giải nhiệt ra mồ hôi. Cây có vị đắng và thơm, dùng làm thuốc bổ và nhuận tràng. Nó chứa chất ayapanin và ayapin có tác dụng cầm máu, cây mần tới trắng (Eupatorium stoechadosmum Hance) đợc trồng khắp nơi, có hoa rất thơm, toàn cây dùng xông cho ra mồ hôi, làm thuốc điều kinh, chữa mụn nhọt, lở loét, hôi thối. Hai loại cây này đợc sử dụng trong nhân gian để phòng côn trung phá hoại ngũ cốc, trừ sâu bọ. Phân họ Hoa thìa lìa có đặc điểm là tất cả trong các cụm hoa đều là hoa thìa lìa và cây có nhựa mủ. Phân họ Hoa thìa lìa là một nhóm có ít hoa hơn phân họ Hoa ống. [2] 1.2. Một số nghiên cứu về thành phần hoá học cây họ Cúc Gần đây một số chi của họ Cúc ở Việt Nam đã đợc nghiên cứu nhiều nh : Artemisia, Ageratum, Eupatorium, pluchea, Blumea. 1.2.1. Chi Artemisia L Artemisia vulgaris L. Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu cây Artemisia vulgaris L ở Hà Nội cho kết quả hơn 25 cấu tử đợc nhận diện nh: - pinen, camphen, - pinen, 7- octen - 4- ol, myrcen, 3 - octanol, p - cymen, 1,8 - cineol, limon, - terpinen, campho, menthofuran, iso hoặc endo- bocneol, tecpinen - 4 - ol, myrtenol, metylthymyl ete, bocnyl axetat, geranyl format, - copaen, - boucbonen, - elemen, iso caryophylen, - caryophylen, - humulen, - farnesen, - cubeben, germacren, - selinen, - farnesen, - cadinen, - secquiphelandren, caryophyllen oxit, juniper camphor, - eudesmol và phytol. Artemisia vulgaris var. indica (Willd) Maxim - Ngải cứu rừng. Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự đã nghiên cứu tinh dầu phần trên mặt đất của cây ngải cứu rừng (Artemisia vulgaris var. indica), cho kết quả hàm lợng tinh dầu Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 6 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ 0,2 %. Thành phần hoá học của tinh dầu là - caryophyllen (24,1 %); - cubeben (12 %) (thành phần chính) và butylfuran; - pinen; camphen; 1 - octen - 3 - ol; - pinen; myrcen; - phellandren; - terpinen; p - cymen; 1,8 - cineol; 2 - metyl - oct - 4 - en; terpinolen; linalool; camphor; trans - pinocarveol; carvon; bornyl axetat; geranyl format; - copaen; - elemen; - elemen; - gurjunen; - humulen; allo - aromadendren; - muurolen; 5H,7,10 - selina - 4,11 - dien; - elemen; - muurolen; - farnesen; - cadinen; calamen; nerolidol; spathulenol; caryophylen oxit; globubol; viridiflorol; - cadinen; - cadinen. Artemisia carvifolia Buch - Ham in Roxb - Thanh hao Phan Tống Sơn và cộng sự đã phân lập từ phần trên mặt đất của cây thanh hao (Artemisia carvifolia) hai hợp chất cumarin mới : 5,8 - dimetoxycoumarin và 5 - dimetoxy - 8 - dimetylallyloxycoumarin. Artemisia annua L- Thanh cao hoa vàng Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu lá Artemisia annua L. có 19 hợp chất đợc xác định, thành phần chính của tinh dầu là campho (23,75 %); 1,8 - cineol (15,44 %) và - fanesen (9,59 %). Kết quả đợc dẫn ở bảng 1. Bảng 1 : Thành phần hoá học tinh dầu lá của cây Artemisia annua L TT Hợp chất Tỉ lệ % TT Hợp chất Tỉ lệ % 1 - pinen 0.74 11 2 - metyl - 5 - isopropenyl -cyclohecxanol 2,91 2 Camphen 1,78 12 artemisia ancol 2,67 3 Sabinen 1,10 13 terpinen - 4 - ol 2,27 4 pinen 0,44 14 geranyl axetat 1,01 5 - myrcen 4,38 15 - cubeben 0,97 6 1,8 - cineol 15,44 16 - caryophyllen 6,29 7 artemisia xeton 4,42 17 - farnesen 9,59 8 Linalool 0,46 18 - cadinen 0,63 9 limonen oxit 2,93 19 - cubeben 5,59 10 Campho 23,75 Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 7 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Nguyễn Văn Bời [9] nghiên cứu thành phần hoá học chính của tinh dầu thanh cao hoa vàng Artemisia annua L trồng ở Hà Nội ở một số giai đoạn sinh trởng của cây và của tinh dầu lá thanh cao mọc ở Lạng Sơn. Trong tinh dầu thanh cao trồng ở Hà Nội, ngoài campho là thành phần chính, tuỳ theo giai đoạn sinh trởng của cây mà các thành phần chính có thể có germacren - D (khi cây có nụ) hoặc trans - - farnesen (khi cây tàn, nhiều quả). 1.2.2. Chi Ageratum L Ageratum conyzoides L : Cây cứt lợn, bù xích, cỏ hôi. Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự nghiên cứu tinh dầu phần trên mặt đất Ageratum conyzoides L thu đợc 0,7 - 2,0 % tinh dầu. Thành phần hoá học đợc xác định, thành phần chính của cây là ageratochromen (31,10 %), - dehydroxyageratochromen (29,04 %) và - caryophyllen (16,99%). Kết quả đ- ợc dẫn ở bảng 2. Bảng 2 : Thành phần hoá học của tinh dầu phần trên mặt đất cây cứt lợn Ageratum conyzoides L. TT Hợp chất Tỉ lệ % TT Hợp chất Tỉ lệ % 1 pinen 0,41 12 - dehydroxy 29,04 ageratochromen 2 Camphen 2,40 13 -selinen 1,99 3 pinen 0,40 14 -cubeben 2,03 4 - myrcen 0,91 15 -farnesen 2,34 5 - terpinen 1,92 16 MW=204 1,11 6 endo - bocneol 0,26 17 -farnesol 0,23 7 MW=154 0,18 18 oxit caryophylen 0,52 8 endo - bornyl axetat 1,15 19 ageratochromen 31,10 9 Cubeben 0,40 20 6-vinyl-dimetoxy ageratochromen 0,37 10 Elemen 1,00 21 các hợp chất khác 6,50 11 - caryophyllen 16,99 22 1.2.3. Chi Eupatorium Eupatorium ayapana Vent : Bã dột, mần tới mía. Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 8 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự [24] nghiên cứu tinh dầu của phần trên mặt đất Eupatorium ayapana Vent thu đợc hàm lợng tinh dầu là 0,09 %. Thành phần chính của tinh dầu là thymolhydroquinon dimetylete (72,6%), selina - 4,11 - dien (11,0%) và - caryophyllen (8,9%). Kết quả đợc dẫn ở bảng 3. Bảng 3 : Thành phần hoá học của tinh dầu phần trên mặt đất của mần tới tía (Eupatorium ayapana Vent) TT Hợp chất Tỷ lệ % TT Hợp chất Tỷ lệ % 1 pinen 0,10 10 - elemen 1,20 2 pinen 0,20 11 thymolhydroquinon dimetylete 73,6 3 - phellandren Vết 12 - caryophyllen 8,90 4 - terpinen 0,20 13 - humulen 0,40 5 1,8 - cineol 0,20 14 - selinen 0,10 6 campho 0,10 15 selina - 4,11- dien 11,0 7 terpinen - 4 - ol 0,20 16 - selinen 0,50 8 metylthymol 0,30 17 caryophyllen oxit 0,40 9 metylcarvol 0,20 18 Các hợp chất khác 2,40 Nguyễn Thị Diễm Trang, Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự phân lập từ cây mần tới mía Chi Eupatorium ayapana các hợp chất cumarin, ayapin, thymolquinon, metylthymyl ete. Công thức cấu tạo của các chất đợc tách ra từ mần tới tía Eupatorium ayapana là: O O O O O O cumarin ayapin Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 9 Luận văn Tốt nghiệp Đại học - Chuyên ngành Hoá hữu cơ O CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 O CH 3 O CH 3 CH 3 O CH 3 thymolquinol thymolquinon CH 3 CH 3 O CH 3 CH 3 metylthymyl ete Eupatorium stoechadosmum Hance : Mần tới trắng, trạch lan, lan thảo. Các cấu tử tách ra từ phần trên mặt đất của cây mần tới trắng (Eupatorium stoechadosmum Hance) là: O O O O O O cumarin ayapin CH 3 0 0 0 0 CH 3 0 2 - hydroxy- 4 mety l- 8,10 - epoxy - 9 - axetyloxy - axetophenon thymol - angelat Sinh viên: Đinh Thị Thuận - 47B Hoá 10