Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến : - Thạc sỹ: Nguyễn Thị Chung đã giao đề tài, tận tình hớng dẫn, tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn. - PGS.TS.NGƯT Lê Văn Hạc, TS Hoàng Văn Lựu và các thầy cô giáo trong tổ Hoá hữu cơ đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho tôi hoàn thành luận văn này. - TS Lê Kim Biên- Viện sinh thái tài nguyên sinh vật- TTKHTN và CNQG đã xác định tên khoa học cho loài thực vật thuộc đối tợng nghiên cứu. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Hoá- Trờng Đại Học Vinh, cùng gia đình và bạn bè đã quan tâm, động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn . Vinh 5 / 2003. Nguyễn Duy Phớc Nguyễn Duy Phớc 1 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ PhầnI Mở đầu Hoá học là một trong những ngành quan trọng đóng góp rất lớn vào sự phát triển kinh tế, đời sống, xã hội. Trong đó hoá học các hợp chất tự nhiên nói chung và các hợp chất có hoạt tính sinh học nói riêng ngày càng thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học bởi những ứng dụng vô cùng quý giá của chúng trong các lĩnh vực y học, nông nghiệp, công nghiệp . Tinh dầu là hợp chất phổ biến trong thiên nhiên, chúng có phạm vi sử dụng rất rộng lớn trong đời sống hàng ngày của con ngời cũng nh trong nhiều ngành khác nhau. Từ thời xa xa con ngời đã phát hiện và sử dụng các cây chứa tinh dầu phục vụ cho cuộc sống nh: làm thuốc, gia vị, hơng liệu . 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 của tinh dầu ở trong cây, đồng thời đã áp dụng công nghệ hiện đại để khai thác, chế biến và sử dụng tinh dầu với hiệu quả tối u trong các lĩnh vực: chế biến thực phẩm, dợc phẩm, mỹ phẩm, hơng liệu . Nớc ta có vị trí địa lý và địa hình đặc biệt, nằm trong vùng nhiệt đới chịu ảnh hởng của gió mùa, nhiệt độ và độ ẩm hàng năm khá cao, nên giới thực vật phát triển rất phong phú và đa dạng, nguồn tài nguyên thực vật chứa tinh dầu có tiềm năng rất lớn. Nhu cầu về tinh dầu cho các ngành công nghiệp ở trong nớc 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 nguồn tài nguyên tinh dầu, thành phần hoá học và tìm hiểu hoạt tính sinh học của các loài cây này mang ý nghĩa rất lớn về mặt khoa học cũng nh thực tiễn. Nguyễn Duy Phớc 2 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ Xuất phát từ tình hình thực tế và tầm quan trọng của các hợp chất tự nhiên nói chung, của tinh dầu nói riêng chúng tôi đã chọn đề tài Nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu cây Cúc tần( Pluchea indica(L.) Less) ở Hà Tĩnh Với mục đích : - Xác định hàm lợng tinh dầu từ bộ phận lá và cành non của cây Cúc tần. - Xác định thành phần hoá học của tinh dầu Cúc tần. ở những vùng khác nhau với điều kiện khí hậu, thổ nhỡng khác nhau. Tìm ra những chất chính hay hợp chất chìa khoá của chúng đóng góp vào việc phân loại thực vật bằng hoá học. Nguyễn Duy Phớc 3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ Phần II TổNG QUAN 2.1 Vài nét về thực vật và hoá học các cây thuộc chi Pluchea - Họ Cúc (Compositae). Thực vật chi Pluchea thuộc họ Cúc là những cây bụi hoặc cỏ, có khoảng 80 loài mọc phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc châu á, châu Mỹ, châu Phi và châu úc [21]. Trong số 10 loài thuộc chi Pluchea đợc tìm thấy ở châu á, thì ở Việt Nam có 4 loài [16,6,24] đó là: - Pluchea indica(L.) Less mọc khá phổ biến ở nhiều nơi và thờng đợc trồng làm hàng rào. - Pluchea pteropoda Hemsley chủ yếu mọc hoang tại các vùng nớc mặn và các cửa sông. - Pluchea eupatoroides Kurz mọc ở các tỉnh phía nam. - Pluchea polygonata Gagnep mới chỉ tìm thấy ở Phan Rang ở Việt Nam cũng nh các nớc khác nhiều loài cây thuộc chi Pluchea Cass thờng đ- ợc sử dụng làm thuốc chữa bệnh, tuy nhiên chúng chỉ đợc dùng trong y học dân gian.Ng- ời da đỏ ở Mêhicô dùng nớc sắc của lá cây Pluchea symphytifolia (Miller) Gillis,để chửa đau bụng,ỉa chảy,ký sinh trùng đờng ruột [23] .Pluchea quitoc ở Brazil dùng làm thuốc long đờm,trung tiện,tiêu hoá [15]. Pluchea indica(L.) Less có ở Việt Nam,Thái Lan,Pakistan dùng làm thuốc giảm đau,hạ sốt,chửa lị,loét tá tràng [4,17,22]. Cho đến nay các nhà khoa học mới chỉ phát hiện đợc 7 loài thuộc chi Pluchea Cass chứa tinh dầu đó là: Nguyễn Duy Phớc 4 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ - Pluchea quitoc có 0,47%tinh dầu với thành phần hoá học chủ yếu là các monotecpen gồm P-Cynol, D-Campho, D-Camphen. - Pluchea foetida chứa 0,025% tinh dầu với các thành phần chính là: cineol, eudesmon, các ankyl thiophen. - Pluchea purporescens; Pluchea salicifolia và Pluchea fastigiata có chứa caryophylen, cariophylen oxit, -humulen. - Pluchea indica Less chứa 0,04-0,08% tinh dầu vời thành phần chính là - selinen, 7-H-Silphiperfol-5-en. - Pluchea dioscoridis từ tinh của loại cây này ngời ta đã tìm thấy 36 hợp chất,trong đó các quitecpen và dẫn xuất chứa oxi của secquitecpen chiếm 65,86% [25]. 2.2 Cây Cúc tần. 2.2.1 Nghiên cứu về thực vật học. 2.2.1.1 Hình thái, phân bố. Cây Cúc tần có tên khoa học Pluchea indica(L.)Less. Họ Cúc (Compositae), còn có tên gọi là từ bi, cây lức, đại bi, nạt luật. Cúc tần thuộc loại cây thảo cao 2-3 m, cành gầy. Lúc đầu có phủ lông sau nhẵn, lá có hình bầu dục hơi nhọn ở đầu góc, thân dài. Có răng ở mép, mặt dới có lông mịn phiến dài 4-5cm, rộng 1-2,5 cm, cụm hoa mọc thành ngà ở ngọn, hoa hình đầu có cuống ngắn, màu tím nhạt nhóm họp thành 2 đến 3 cái, lá bắc 4 đến 5 dãy. hoa lỡng tính nhiều.Màu lông màu trắng bẩn, tràng hoa có mảnh, 4 răng nhỏ, tràng hoa lỡng tính phình to ở đỉnh , có 5 thuỳ, nhị 5, bao phấn có tai hình dùi bầu hơi có lông, quả bé hình trụ, thoi, 10 cạnh.Hoa quả thờng có vào tháng 12.Trên cây thờng có loại cây tơ hồng mọc và sống nhờ. [3] Nguyễn Duy Phớc 5 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ Hình 1 : ảnh cây Cúc tần Cây Cúc tần mọc hoang dại và đợc trồng ở hầu hết các tỉnh của nớc ta,đồng bằng cũng nh miền biển. Thờng trồng làm hàng rào cây xanh, vừa lấy lá làm thuốc[3] Trên thế giới cây này còn đợc tìm thấy ở một số nớc nh : Thái Lan, ấn Độ, Pakistan . 2.2.1.2 Tác dụng sinh học Lá Cúc tần đợc dùng làm thuốc chữa cảm sốt, đau mỏi toàn thân, giúp sự tiêu hoá[4],chữa lị ngời ta còn giã nát lá và cành non thêm ít rợu xào cho nóng đắp lên nơi đau ở hai bên thận chữa đau, mỏi lng[3] chữa phong thấp, gãy xơng, bong gân[5]. ở một số nớc cây Cúc tần còn đợc dùng làm thuốc lợi tiểu[22] chữa loét tá tràng. Ngoài ra còn có tác dụng gây sẩy thai, chống sự làm tổ của trứng[17] 2.2.2 Nghiên cứu về thành phần hoá học Theo Đỗ Tất Lợi trong toàn cây chủ yếu có tinh dầu, mùi thơm ngải cứu. 100g Cúc tấn tơi có 5,7g prôtit, 1g lipit, 5,1g xenluloza, 2,3g tro, 179mg canxi, 2,3mg photpho 0,5mg sắt, 4,6g mg caroten, 15g vitamin C [3] Theo Vũ Việt Nam[8] và các công sự đã phân lập đợc hợp chất chính từ cây Cúc tần là thiophen axetylen. Khảo sát bằng phổ MS và NMR đã xác định đợc dẫn suất thiophen là: 2-(prop-1-inyl)-5-(5,6 dihidroxyhexa-1,3-diinyl)- thiophen[8] có công thức phân tử: H 3 C - C C - - C C - C C - CH - CH 2 OH Chính hợp chất này cũng đợc Chakaravarty và Sibabrata [17] đã tìm thấy trong rễ cây Cúc tần của ấn Độ bằng phơng pháp MS và NMR với dạng chung là: Nguyễn Duy Phớc 6 S OH Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ H 3 C - C C - - C C - C C - CH - CH 2 OR 2 + Nếu R 1 =R 2 =H thì đó chính là 2-(prop-1-inyl)-5-(5,6 dihidroxyhexa-1,3-diinyl)- thiophen. + Nếu R 1 =R 2 =AC thì đó là 2-(prop-1-inyl)-5-(5,6 diaxetoxyhexa-1,3-diinyl)-thiophen. Khi nghiên cứu tinh dầu cây Cúc Tần ở Từ Liêm - Hà Nội tác giả Đoàn Thanh Tờng đã xác định đợc những thành phần chính của lá, nụ và hoa chiếm tới 83-94% (bảng 1) Số TT Hợp chất Công thức số Thành phần tinh dầu cây Cúc tần(%) lá nụ hoa 2/96 11/98 2/96 2/96 1 7-H-silphiperfol-5-en C 15 H 24 M=204,353 (1) 2,62 4,16 3,01 2,69 2 7-H-silphiperfol-5-en C 15 H 24 (2) 16,43 24,37 20,34 18,65 3 -copaen C 15 H 24 (3) 2,05 1,53 1,87 - 4 -selinen C 15 H 24 (4) 68,54 48,65 30,28 27,71 5 Caryophillen C 15 H 24 (5) 2,65 1,38 5,5 14,19 6 Silphiperfol-6-en-5-on C 15 H 22 O M=218,338 (6) - 2,31 21,17 21,75 7 5,7(14) Silphiperfoladien- 13-oic axit (7) - 0,63 1,52 1,47 Nguyễn Duy Phớc 7 S OR 1 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ C 15 H 20 O 2 M=232,322 Bảng 1: Những thành phần chính trong tinh dầu của cây Cúc Tần Những hợp chất chính của tinh dầu Cúc Tần thuộc loại Secquitecpen.Các hợp chất trên có cấu trúc nh sau: (5) (6) (7) Theo Nguyễn Thị Ch] ung- Lê Văn Hạc [1,16đã xác định thành phần hoá học của tinh dầu cây Cúc Tần ở Nghệ An bằng phơng pháp GC và GC-MS có 34 hợp chất trong đó đã xác định đợc 22 hợp chất. Với thành phần chính là -selinen ; -copaen ; 7-H-Silphiperfol-5-en.Kết quả đợc dẫn ra ở bảng 2: T T Hợp chất %Tinh dầu lá và cành non %Tinh dầu rễ TP Vinh Nghi Lộc TP Vinh Nghi Lộc Nguyễn Duy Phớc 8 (1) (2) (3) (4) H H H Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ 1 Santolinatrien 0,2 0,2 0,8 0,1 2 -pinen vết 0,1 - - 3 Camphen 0,1 0,2 vết vết 4 Sapinen 2,1 2,4 0,5 vết 5 Cha xác định 0,1 vết - - 6 -pinen vết 0,1 - - 7 mircen vết vết - - 8 -tecpinen 0,3 0,5 0,2 - 9 cha xác định vết 0,2 - - 10 p-cimen 0,1 0,3 - - 11 1,8xineol vết vết - - 12 -tecpinen 0,5 1,0 vết - 13 tecpinolen 0,1 vết 0,9 - 14 7-H-silphiperfol-5-en 4,3 5,9 4,8 5,6 15 7-H-silphiperfol-5-en 29,5 28,9 34 27,9 16 cha xác định(MW=202) 1,0 1,6 0,5 1,0 17 -copaen 0,3 0,4 15,5 13,8 18 cha xác định 2,2 2,9 5,2 9,7 19 Secquitecpen Hidrocacbon (MW=24) 1,3 0,1 7,3 4,8 20 -elemen 0,6 0,3 4,8 vết 21 -caryophillen 2,2 0,4 4,0 5,2 22 -humulen 1,1 1,4 6,9 4,1 23 cha xác định 0,1 0,1 vết - 24 -selinen 44,7 35,6 2,8 4,8 25 secquitecpen Hidrocacbon (MW=204) 0,1 0,7 vết 0,1 26 cha xác định 1,0 1,4 2,8 4,8 27 -cadinen 0,4 0,8 1,0 - Bảng 2: Thành phần hoá học của tinh dầu cây Cúc tần. Những nghiên cứu hoá thực vật về cây Cúc tần ở trên thế giới đã bắt đầu từ những năm 80 trở lại đây, nhất là các nhà khoa học ở Pakistan đã phát hiện ra hàng loạt các Nguyễn Duy Phớc 9 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Hữu Cơ tecpenic glucozit [20] có cấu trúc rất đa dạng. Các nhà khoa học ở ấn Độ khi nghiên cứu về loại cây này đã phát hiện ra một dẫn xuất mới của ankyl thiophen [18] từ bộ phận rễ. Theo Tippyany Santi [15] đã tách đợc các hợp chất hoá học phục vụ nông nghiệp từ Pluchia indica(L.) Less. Take to Uchiuama, Toshiss Miyase, Akira Ueno và các cộng sự đã chiết và tách từ bộ phận trên mặt đất của cây Cúc tần với nguyên liệu khô đã xác định sự có mặt của hợp chất tecpenic gồm monotecpen glucozit, secquitecpen glucozit, lignan [23]. Kết quả nghiên cứu bộ phận trên mặt đất của cây Cúc tần ở Paskistan đã cung cấp thêm 5 hợp chất mới: tecpenic glucozit,linaloyl glucozit, linaloyl apiosylglucozit, 9- hydroxy linaloyl glucozit, plucheosid A và plucheosid B cùng với 15 hợp chất nữa đợc nhận biết [23]. Theo thống kê gần đây về sự nghiên cứu thành phần hoá học của cây Cúc tần ở một số nớc khác nhau trên thế giới đợc trích ra ở bảng sau [16]: Loại chất (I) Tên cấu tử (II) Bộ phận nghiên cứu của cây (III) Nớc nghiên cứu (IV) Thành phần % (V) Lignan (Có 9 hợp chất) (1) Hedyotisol A (2) Hedyotisol B (3) Pinoresinol monoglucozid (4) Plucheosid D-1 (5) Plucheosid D-2 (6) Plucheosid D-3 (7) Propan-1-3-diol-1(4-hydroxy-3- phenyl)-2[2-methoxy-4-(1-trans- Phần trên mặt đất ,, Rễ ,, ,, Phần trên mặt đất Paskistan ,, ,, ,, ,, ,, 0,00013% 0,00021% 0,00011% 0,00031% 0,00053% 0,0002 % 0,0002 % Nguyễn Duy Phớc 10