Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính ức chế tyrosinase của cây Sưng có đuôi và Xuân thôn nhiều hoa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẶNG HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME TYROSINASE CỦA CÂY SƯNG CÓ ĐUÔI (SEMECARPUS CAUDATA) VÀ XUÂN THÔN NHIỀU HOA (SWINTONIA FLORIBUNDA) HỌ ĐÀO LỘN HỘT (ANACARDIACEAE) LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Tp. Hồ Chí Minh, năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẶNG HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME TYROSINASE CỦA CÂY SƯNG CÓ ĐUÔI (SEMECARPUS CAUDATA) VÀ XUÂN THÔN NHIỀU HOA (SWINTONIA FLORIBUNDA) HỌ ĐÀO LỘN HỘT (ANACARDIACEAE) Ngành: Hóa Hữu cơ Mã số ngành: 62 44 01 14 Phản biện 1: PGS.

Phạm Thành Quân Phản biện 2: PGS. Lê Tiến Dũng Phản biện 3: TS. Võ Thị Ngà Phản biện độc lập 1: PGS. Nguyễn Mạnh Cường Phản biện độc lập 2: PGS.

Phạm Thế Chính NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. Nguyễn Trung Nhân Tp. Hồ Chí Minh, năm 2019 0 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến: PGS. Nguyễn Trung Nhân là người Thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập từ thời Đại học, Cao học, và Nghiên cứu sinh.

Thầy luôn động viên, tạo điều kiện thuận lợi, và truyền cảm hứng sáng tạo cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và làm việc tại Khoa Hóa học. Từ những năm đầu khi tôi bắt đầu bước vào đời, Thầy đã luôn cho tôi những lời khuyên chân thành trong cuộc sống. Mọi thành quả mà tôi có được đều do Thầy hỗ trợ và thúc đẩy. Nguyễn Thị Thanh Mai đã luôn tạo cơ hội cho tôi làm nghiên cứu, cũng như đã truyền đạt rất nhiều kiến thức quý báu trong công việc.

Nguyễn Xuân Hải đã luôn chia sẻ những kinh nghiệm cũng như hỗ trợ cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và công tác. Lê Hữu Thọ, ThS. Đỗ Văn Nhật Trường, CN. Nguyễn Thị Tình và các em SV các khóa 2012, 2013, 2014, 2015 đã hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm của luận án.

Bộ môn Hóa hữu cơ – Khoa Hóa học, ĐH KHTN đã tạo điều kiện về thời gian, cũng như các đồng nghiệp đã gánh vác công việc, hỗ trợ tôi trong thời gian tôi làm nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận án đã có rất nhiều ý kiến quý giá góp phần hoàn thiện nội dung của luận án. Tôi xin chân thành cám ơn Cha mẹ hỗ trợ, tạo điều kiện cho tôi yên tâm hoàn thành luận án, cũng như công việc nghiên cứu trong suốt nhiều năm qua. Cám ơn em, người vợ, đã bên cạnh tôi trong suốt những năm tháng thăng trầm của cuộc sống và công việc.

Đặng Hoàng Phú i 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án Tiến sĩ Hóa học “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của cây Sưng có đuôi (Semecarpus caudata) và Xuân thôn nhiều hoa (Swintonia floribunda) họ Đào lộn hột (Anacardiaceae)” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Trung Nhân. Những kết quả nghiên cứu trong luận án này chưa được các tác giả khác công bố ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Điều này được kiểm tra bằng cách tra cứu cơ sở dữ liệu SciFinder của Đại học Quốc gia Chungnam (Hàn Quốc) và cơ sở dữ liệu Reaxys của Đại học Charles (Cộng hòa Séc).

Tôi xin cam đoan danh dự về công trình khoa học này. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2019 Tác giả luận án Đặng Hoàng Phú ii 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. i LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC HÌNH ẢNH. ix DANH MỤC BẢNG. xiii DANH MỤC PHỤ LỤC.

xvi LỜI MỞ ĐẦU .1 TỔNG QUAN VỀ ENZYME TYROSINASE.1 Melanin và sự hình thành melanin .3 Vai trò của enzyme tyrosinase.4 Mối liên hệ giữa enzyme tyrosinase và bệnh nám da.5 Cơ chế ức chế sự hoạt động của enzyme tyrosinase .6 Một số hợp chất ức chế enzyme tyrosinase .2 TỔNG QUAN VỀ DOCKING PHÂN TỬ .1 Giới thiệu chung .2 Ứng dụng của docking phân tử .3 Phân loại docking.4 Các giai đoạn của quá trình docking phân tử.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY SƯNG CÓ ĐUÔI (SEMECARPUS CAUDATA) .1 Tên gọi và phân loại .2 Đặc điểm hình thái và phân bố .3 Thành phần hóa học .4 Công dụng dân gian và hoạt tính sinh học .4 TỔNG QUAN VỀ CÂY XUÂN THÔN NHIỀU HOA (SWINTONIA FLORIBUNDA) .1 Tên gọi và phân loại .2 Đặc điểm hình thái và phân bố .3 Thành phần hóa học .4 Công dụng dân gian và hoạt tính sinh học .5 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU .1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ .3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Phương pháp sàng lọc các mẫu cây có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase.2 Phương pháp điều chế các cao phân đoạn và phân lập các hợp chất tinh khiết .3 Phương pháp xác định cấu trúc của các hợp chất tinh khiết .4 Phương pháp thử hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của các hợp chất phân lập được .5 Phương pháp docking phân tử trên mô hình enzyme tyrosinase. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .1 GIỚI THIỆU CHUNG .2 NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME TYROSINASE .1 Sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của các mẫu cao MeOH .2 Kết quả thử hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của các mẫu cao phân đoạn của mẫu thân cây Sưng có đuôi và vỏ thân cây Xuân thôn nhiều hoa.3 KHẢO SÁT CẤU TRÚC CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƯỢC TỪ CAO CHCl3 CỦA THÂN CÂY SƯNG CÓ ĐUÔI (SEMECARPUS CAUDATA) .1 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung phenol .2 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung diarylalkanoid .3 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung flavonoid .4 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung lignan .5 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung steroid .4 KHẢO SÁT CẤU TRÚC CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƯỢC TỪ CAO EtOAc CỦA VỎ THÂN CÂY XUÂN THÔN NHIỀU HOA (SWINTONIA FLORIBUNDA) .1 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung phenol .2 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung diarylalkanoid .3 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung flavonoid .4 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung lignan .5 Khảo sát cấu trúc của các hợp chất khung triterpenoid .5 NHẬN XÉT VỀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÂN CÂY SƯNG CÓ ĐUÔI (SEMECARPUS CAUDATA) VÀ VỎ THÂN CÂY XUÂN THÔN NHIỀU HOA (SWINTONIA FLORIBUNDA) .6 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME TYROSINASE CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƯỢC .1 Kết quả thử hoạt tính in vitro của các hợp chất phân lập được .2 Nhận xét về tương quan giữa hoạt tính và cấu trúc .3 Kết quả docking phân tử in silico trên mô hình enzyme oxytyrosinase. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .122 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .124 TÀI LIỆU THAM KHẢO .140 vi 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x: Nối đôi ở vị trí nối C-C thứ x [𝛼]25 𝐷 : Năng lực triền quang (nhiệt độ 25 C và bước sóng 589 nm) o AbPPO: Agaricus bisporus polyphenol oxidase Ala: Alanine Amber: Assisted Model Building and Energy Refinement Asn: Asparagine Asp: Aspartate br: Broad, mũi bầu CHCl3: Chloroform d: Doublet, mũi đôi dd: Doublet of doublets, mũi đôi đôi ddd: Doublet of doublet of doublets, mũi đôi đôi đôi DMSO: Dimethyl sulfoxide DOPA: 3,4-Dihydroxyphenylalanine dt: Doublet of triplets, mũi đôi ba E: Năng lượng tương tác EC: Enzyme Commission EHT: Extended Hückel Theory EtOAc: Ethyl acetate GBVI/WSA: Generalized-Born Volume Integral/Weighted Surface Area His: Histidine HMBC: Heteronuclear Multiple Bond Coherence HRESIMS: High Resolution Electrospray Ionization Mass Spectrometry HRFABMS: High Resolution Fast Atom Bombardment Mass Spectroscopy HSQC: Heteronuclear Single Quantum Coherence I %: Phần trăm ức chế IC50: Nồng độ ức chế 50 % Ile: Isoleucine vii in silico: Thực hiện mô phỏng trên máy vi tính in vitro: Thực hiện trong ống nghiệm IR: Bức xạ hồng ngoại J: Hằng số ghép cặp m: Multiplet, mũi đa Me2CO: Acetone MeOH: Methanol MIC: Minimal Inhibitory Concentration MMFF: Merck Molecular Force Field MOE: Molecular Operating Environment NMR: Nuclear Magnetic Resonance NOESY: Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY PDB ID: Protein Data Bank identification code q: Quartet, mũi bốn RMS: Root mean square s: Singlet, mũi đơn t: Triplet, mũi ba tdd: Triplet of doublet of doublets, mũi ba đôi đôi Thr: Threonine UV-Vis: Ultraviolet-Visible spectroscopy δ: Độ dịch chuyển hóa học viii 4 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ sinh tổng hợp melanin .2 Phản ứng chuyển hóa monophenol thành o-quinone .3 Cấu trúc của enzyme tyrosinase của Agaricus bisporus .4 Quá trình chuyển đổi trạng thái oxy hóa của vùng hoạt tính trong enzyme tyrosinase .5 Enzyme oxytyrosinase xúc tác phản ứng oxy hóa phenol thành o-quinone .6 Enzyme oxytyrosinase xúc tác phản ứng oxy hóa catechol thành o-quinone .7 Một số hợp chất ức chế enzyme tyrosinase được phân lập từ tự nhiên.8 Một số hợp chất ức chế enzyme tyrosinase được tổng hợp .9 Các loại mô hình ức chế thuận nghịch (E: Enzyme, S: Chất nền, I: Chất ức chế, P: Sản phẩm) .10 Mô hình ức chế không thuận nghịch (E: Enzyme, S: Chất nền, I: Chất ức chế, P: Sản phẩm) .11 Lá và thân cây Sưng có đuôi (Semecarpus caudata) .12 Cấu trúc của các hợp chất phân lập được từ loài S.13 Lá và trái của cây Xuân thôn nhiều hoa (Swintonia floribunda) .14 Cấu trúc các hợp chất phân lập được từ cây Swintonia foxworthyi .1 Cấu trúc của chất đối chứng dương kojic acid .2 Quá trình phân lập các hợp chất từ mẫu thân cây Sưng có đuôi (Semecarpus caudata) .3 Quá trình phân lập các hợp chất từ mẫu vỏ thân cây Xuân thôn nhiều hoa (Swintonia floribunda) .1 Cấu trúc của các hợp chất 1–5 .2 Cấu trúc của hợp chất 2,6-dimethoxybenzoquinone (1) .3 Cấu trúc của hợp chất p-coumaric acid (2) .4 Cấu trúc của hợp chất methyl p-coumarate (3) .5 Cấu trúc của hợp chất 3,4-dihydroxybenzalacetone (4) .6 Cấu trúc của hợp chất ferulic acid (5) .7 Cấu trúc của các hợp chất 6–8 .8 Cấu trúc của hợp chất morachalcone A (6) .9 Cấu trúc của hợp chất semedienone (7) .10 Các tương quan HMBC và NOESY của hợp chất 7 .11 Cấu trúc của hợp chất semetrienone (8) .12 Các tương quan HMBC và NOESY của hợp chất 8 .13 Cấu trúc của các hợp chất 9–15 .14 Cấu trúc của hợp chất (–)-naringenin (9) .15 Cấu trúc của hợp chất (–)-eriodictyol (10) .16 Cấu trúc của hợp chất (+)-taxifolin (11) .17 Cấu trúc của hợp chất resokaempferol (12) .18 Cấu trúc của hợp chất quercetin (13) .19 Cấu trúc của hợp chất (Z)-aureusidin (14) .20 Cấu trúc của hợp chất semecarpanone (15).21 a) Các tương quan HMBC của hợp chất 15; b) Mô phỏng cấu trạng bền nhất của hợp chất 15 bởi phần mềm MOE 2016.22 Cấu trúc của các hợp chất 16–18 .23 Cấu trúc của hợp chất (+)-pinoresinol (16) .24 Cấu trúc của hợp chất (+)-syringaresinol (17) .25 Cấu trúc của hợp chất (+)-episyringaresinol (18) .26 Cấu trúc của các hợp chất 19 và 20 .