Luận án tiến sĩ nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone trong một số cây t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN -------- VƢƠNG VĂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ CHUYỂN HOÁ ZERUMBONE TRONG MỘT SỐ CÂY THUỐC THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) VIỆT NAM VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Hà Nô ̣i - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN -------- VƢƠNG VĂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ CHUYỂN HOÁ ZERUMBONE TRONG MỘT SỐ CÂY THUỐC THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) VIỆT NAM VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Chuyên ngành : Hóa hữu cơ Mã số: 62440114 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Đình Thành Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả đƣợc nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2016 Ký tên Vƣơng Văn Trƣờng LỜI CẢM ƠN! Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.

Văn Ngọc Hướng và GS. Nguyễn Đình Thành đã giao đề tài, tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lưu Văn Chính đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận án.

Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy, các cô trong Bộ môn Hoá Hữu cơ và các thầy, các cô của Khoa Hoá học đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi hoàn thành luận án này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và các phòng, ban chức năng đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến Đảng uỷ, Ban Tổng giám đốc Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga đã tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện công trình này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể Phòng Vật liệu, tập thể Viện Độ bền Nhiệt đới, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga nơi tôi công tác và tiến hành các thực nghiệm của luận án.

Tập thể Phòng đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ nhiều khó khăn với tôi trong thời gian qua. Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2016 Tác giả luận án Vương Văn Trường MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN 3 1. Tổng quan về chi Zingiber 3 1. Vài nét về thực vật học của chi Zingiber 3 1.

Thành phần hóa học của tinh dầu chi Zingiber 4 1. Tổng quan về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) 4 1. Đặc điểm thực vật 7 1. Nguồn gốc và phân bố 7 1.

Thành phần hoá học của cây Gừng gió 8 1. Y học dân tộc và cây Gừng gió 14 1. Tổng quan về zerumbone 16 1.1 Nguồn gốc, cấu trúc và tính chất vật lý của zerumbone 16 1. Nguồn nguyên liệu cho zerumbone 16 1.

Các phƣơng pháp phân lập zerumbone 18 1. Hoạt tính sinh học của zerumbone 19 1. Hoạt tính phòng ngừa và chống tái phát ung thƣ của zerumbone 23 1. Chuyển hóa hóa học của zerumbone và các dẫn xuất của nó 25 CHƢƠNG 2 - THỰC NGHIỆM 37 i 2.1 Hoá chất và phƣơng tiện nghiên cứu 37 2.

Nguyên liệu và hoá chất 37 2. Các thiết bị dùng cho nghiên cứu 37 2. Các phƣơng pháp thực nghiệm 38 2. Phân tích tinh dầu và zerumbone trong củ của 4 cây thuốc thuộc 38 họ Gừng 2.

Điều chế tinh dầu 39 2. Phân lập zerumbone qua tinh dầu và kết tinh phân đoạn 44 2. Phân lập zerumbone bằng phƣơng pháp chiết và sắc ký cột 44 2. Phân lập zerumbone bằng phƣơng pháp ép thuỷ lực, chiết và kết 45 tinh phân đoạn 2.

Tổng hợp một số hydrazide (1a-l) 45 2. Chuyển hoá zerumbone với các hydrazide 48 2. Chuyển hoá zerumbone oxide với các hydrazide 51 2. Chuyển hoá zerumbone với một số amine 55 2.

Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông 57 qua cầu liên kết 1-ethylen-4-methylen-1,2,3-triazol 2. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông 62 qua cầu liên kết trimethylen CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 ii 3. Nguyên liệu zerumbone 66 3. Phân lập zerumbone 67 3.

Chuyển hoá zerumbone thành các hợp chất mới 69 3. Tổng hợp các acid hydrazide 73 3. Chuyển hoá zerumbone với các hydrazide 77 3. Chuyển hoá zerumbone oxide với các hydrazide 90 3.

Chuyển hoá zerumbone với một số amine 101 3. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông 105 qua cầu liên kết 1-ethylen-4-methylen-1,2,3-triazol 3. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone qua cầu 128 liên kết trimethylen 3. Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất mới tổng hợp 145 đƣợc 3.

Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất của zerumbone với các 145 hydrazide 3. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các sản phẩm lai hoá của 147 zerumbone với các chalcone KẾT LUẬN 151 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 153 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN 154 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 PHỤ LỤC 169 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CTPT Công thức phân tử DMSO Dimetyl sunphoxit Đnc Điểm nóng chảy Đs Điểm sôi EI-MS Phổ khối va chạm electron ESI-MS Phổ khối bụi phân tử FT-IR Phổ hồng ngoại GC-MS Sắc ký khí ghép nối khối phổ HR-MS Phổ khối phân giải cao KLPT Khối lƣợng phân tử NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân SKBM Sắc ký bản mỏng SKC Sắc ký cột THF Tetrahydrofuran TMAS Trimetylallylsilan TMS Trimetylsilan WHO Tổ chức Y tế thế giới iv DANH MỤC BẢNG Bảng Trang 1.1 Một số chỉ số hóa học của tinh dầu củ Gừng gió vùng BTT và ĐL-Việt 9 Nam 1.2 Thành phần hóa học của tinh dầu củ Gừng gió vùng BTT-VN 9 1.3 Thành phần hóa học của tinh dầu thân, lá Gừng gió vùng BTT-VN 10 1.4 Thành phần hóa học của tinh dầu hoa Gừng gió vùng BTT-VN 11 1.5 Thành phần hoá học tinh dầu củ Gừng gió sau khi đã tách 12 zerumbone kết tinh 1.6 Hàm lƣợng zerumbone của tinh dầu Z. zerumbet ở một số vùng 17 trên thế giới 1.7 Một số cây đã phát hiện có chứa zerumbone 18 1.8 Cƣờng độ gây độc tế bào ung thƣ của zerumbone in vitro 20 2.1 Hiệu suất tinh dầu tính theo nguyên liệu tƣơi của một số cây nghiên 40 cứu 2.2 Thành phần hoá học tinh dầu cây Gừng gió sau khi đã lọc tinh thể 41 zerumbone (Zingiber zerumbet) 2.3 Thành phần hoá học tinh dầu cây Gừng tía (Zingiber purpureum) 41 2.4 Thành phần hoá học tinh dầu Ngải xanh (Zingiber ottensii) 42 2.5 Thành phần hoá học tinh dầu Nghệ đen (Curcuma zedoaria) 43 v 2.6 Hàm lƣợng zerumbone trong tinh dầu 4 cây thuốc thuộc họ Gừng 44 3.1 Dữ liệu phổ NMR của zerumbone 69 3.2 Kết quả tổng hợp các hydrazide (1a-l) 72 3.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR của các hydrazide béo (1a-f) 73 3.4 Các dữ liệu phổ 13C-NMR của các hydrazide béo (1a-f) 74 3.5 Phổ 1H-NMR của các hydrazide thơm (1g-l) 75 3.6 Dữ liệu phổ MS của các hydrazide thơm (1g-l) 76 3.7 Kết quả tổng hợp của các sản phẩm ngƣng tụ zerumbone với các 78 hydrazide 3.8 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 84 zerumbone với hydrazide béo (2a-f) 3.9 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 85 zerumbone với hydrazide béo (2a-f) 3.10 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 86 zerumbone với hydrazide thơm (2g-l) 3.11 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 87 zerumbone với hydrazide thơm (2g-l) 3.12 Phổ HR-MS của các hợp chất 2a-f 89 3.13 Phổ MS của các hợp chất 2g-l 89 3.14 Kết quả tổng hợp của các sản phẩm ngƣng tụ zerumbone oxide với 93 hydrazide 3.15 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 95 vi zerumbone oxide với hydrazide béo 3a-f 3.16 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 96 zerumbone oxide với các hydrazide béo 3a-f 3.17 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 97 zerumbone oxide với các hydrazide thơm 3g-l 3.18 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm ngƣng tụ 98 zerumbone oxide với các hydrazide thơm 3g-l 3.19 Dữ liệu phổ HR-MS của các hợp chất 3a-f 101 3.20 Dữ liệu phổ MS của các hợp chất 3g-l 101 3.21 Kết quả tổng hợp các chất 4a-f 102 3.22 Dữ liệu phổ 1H-NMR của các hợp chất 4a-f 104 3.23 Kết quả tổng hợp các chất trung gian 11a-g 113 3.24 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của dãy 11a-g 115 3.25 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của dãy 11a-g 116 3.26 Dữ liệu phổ MS của các chất dãy 11a-g 118 3.27 Kết quả tổng hợp các chất đích 12a-g 119 3.28 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm đích 12a-g 125 3.29 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các sản phẩm đích 12a-g 126 3.30 Dữ liệu phổ HR-MS dãy 12a-g 128 3.31 Kết quả tổng hợp các chất trung gian 13a-f 129 vii 3.32 Kết quả tổng hợp các chất trung gian 14a-f 130 3.33 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các chất trung gian 14a-f 132 3.34 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của các chất trung gian 14a-f 133 3.35 Kết quả phổ MS của dãy 14a-f 135 3.36 Kết quả tổng hợp các chất đích 15a-f 135 3.37 Các tín hiệu trong phổ 1H-NMR của các sản phẩm 15a-f 141 3.38 Dữ liệu phổ 13C-NMR của dãy 15a-f 142 3.39 Dữ liệu phổ HR-MS của dãy 15a-f 144 3.40 Nồng độ ức chế VSVKĐ của một số sản phẩm ngƣng tụ (2a-f và 145 3a-f) 3.41 Kết quả khảo sát hoạt tính gây độc tế bào Hep-G2 của một số sản 146 phẩm ngƣng tụ 3.42 Cƣờng độ ức chế tế bào ung thƣ của các dẫn xuất 12a-g và 15a-f 148 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Trang CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ảnh cây, hoa và lát cắt cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) 5 vùng Tam Đảo-Vĩnh Phúc 1.2 Mƣời loại gừng gió đã biến đổi 6 1.3 Sơ đồ phản ứng khử zerumbone và este hoá dẫn xuất 26 1.4 Phản ứng khử hoá zerumbone oxide 26 1.5 Các dẫn xuất của zerumbone khử hoá bằng LAH 27 1.6 Khử hoá dẫn xuất của zerumbone bằng NaBH4 27 1.7 Phản ứng cộng liên hợp với amine 28 1.8 Phản ứng cộng liên hợp với cyanide và brom 29 1.9 Phản ứng cộng hợp hydro vào nối đôi liên hợp 29 1.10 Phản ứng epoxy hoá zerumbol 30 1.11 Phản ứng tổng hợp bisepoxide zerumbol 30 1.12 Phản ứng tổng hợp triepoxide zerumbol 31 1.13 Sơ đồ tổng hợp zerumbone kiểu allen dạng vòng 12 cạnh 32 1.14 Phản ứng tổng hợp bicyclic acid carboxylic từ dẫn xuất dibrom 33 1.15 Phản ứng tổng hợp bicyclic và tricyclic nitril 33 1.