đóng góp vào việc nghiên cứu hoá học một số cây thuốc chi eupatorium (họ cúc) ở việt nam

MỤC LỤC
Trang
Mỏ ĐẦU VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ 1
í
PHẦN 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Họ Cúc và chi Eupatorium 3
1.1.1. Vàì nét về thực vật học và hoá học các cây họ Cức 3
1.1.2. Vài nét về thực vật học và hoá họơ chi Eupatorium 4
1.2. Đại cương về các hợp chất cumarin 10
1.3. Vài nét về các hợp chất thymol 18
1.4. Đại cương về các hợp chất flavonoit 20
1.5. Vài nét về các phương pháp sắc ký đã sử dụng trong nghiên cưủ 27
1.5.1. Phương pháp sắc ký lớp mỏng 27
1-5.2. Phương pháp sác ký cột và sắc ký cột nhanh 28
1.5.3. Phương pháp sắc ký lỏng cao âp 34
PHẦN 2: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37
2.1. Cây Mần tưới tía 37
2.1.1. Vài nét chung về cây Mần tưới tía * 37
2.1.2. Tác dụng sinh học của cây Mần tưới tía 38
2.1.3. Các hợp chất đã được phát hiện trong cây Mần tưới tía 38
2.1.4. Nghiẻn cúm các dản xuất cumarin và thymoquinon trong cây Mần tưới tía Việt
Nam 40
2.2. Cây Mần tưới tráng 47
2.2.1. Vài nét chung về cây Mần tưới trắng 48
2.2.2, Tác dụng sinh học của cây Mần tưới trắng 48
2.2.3, Các nghiên cứu về thành phần hoá học của cây Mần tưới trắng 49
2.2.4. Nghiên cứu các dẫn xuất axetophenon và thymol trong cây Mần tưới trắng
Việt Nam 49
2.3. Cây Cỏ lào 60
2.3.1. Vài nét chung về cây Cỏ lào ỐI
2.3.2. Tác dụng sinh học của cày c ỏ lào 61

2.3.3. Các nghiên cứu về thành phần hoá học của cây c ỏ lào 61
2.3.4. Nghiên cứu các dẫn xuất ĩlaconoit trong cây c ỏ lào Việt Nam 62
PHẨN 3: THỰC NGHIỆM 66
3.1. Các phương pháp tách sắc ký 66
3.1.1. Phương pháp sắck ý lớp mỏng 66
3.1.2. Phương pháp sác ký cột và sác ký cột nhanh 67
3.1.3. Phương pháp sác ký lỏng cao áp 68
3.2. Các phương pháp phân tích chất tinh khiết 70
3.2.1. Phổ hồng ngoại 70
3.2.2. Phổ tử ngoại 70
3.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhủn proton 70
3.2 .4. Phổ công hưởng từ hạt nhân 71
3.2.5. Phổ khối lượng 71
3.2.6. Một sô' phản ứng dịnh tính 72
3.2.7. Điểm chảy 72
3.3. Chuẩn bị mẫu 72
3.3.1. Đối tượng nghiên cứu 72
3.3.2. Địa điểm lấy mẫu . , 73
3.3.3. Tời điểm thu hái 73
3.3.4. Xử lý sơ bộ * 73
3.4. Chiết nguyên liệu 73
3.5. Cây Mần tưới tía 74
3.5.1. Xử lý dịch chiết cloroform 74
3-5.2. Tách ayapanin s 75
3.5.3. Tách ayapin 78
3.5.4. Tách thymoquinon 78
3.5.5. Tách thymoquinol dimetylete, metylthymylete và 1-nitronaphthalen 80
t
3.6. Cây Mần tưới trắng 82
3.6.1. Xử lý dịch chiết cloroíorm 82

3.6.2. Tách cumarin 83
3.6.3. Tách ayapin 83
3.6.4. Tách axetophenon 84
3.6.5. Tách 8,10-epoxi-9-axetoxi-thym ol angelat 85
MỞ ĐẦU VÀ ĐẶT VẤN ĐỂ
Hỏa học các hợp chất tự nhiên nói chung và các hợp chất cố hoạt tính
sinh học nói riêng ngày càng thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học vì những
ứng dụng võ cùng quí giá trong các linh vực y học, nông nghiệp, công nghiệp
Các công trình nghiên cứu điều tra cây thuốc ở Việt Nam cho thấy số
lượng các loại cây dùng làm thuốc lên tới 1850 loài, phân bố trong 244 họ thực
vật [lb].
Đã có một chương trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật cấp nhà nước tiến
hành 10 năm nay là: "Tạo nguồn nguyẽn liệu từ củy thuốc eho công nghiệp dược".
Các tài liệu cho thấy 1/4 số thuốc đang lưu hành tại Mỹ có hoạt chất
nguổn gốc từ thảo mộc [2].
Trong hệ thực vật Việt Nam, các cây họ Cúc (Cornpositae) rất phong phú,
đa dạng về măt chủng loại và chiếm một phần đáng kể trong toàn bộ thảm thực
vạt, do đó nó là đối tượng được nhiều người quan tâm.
Trong cay họ Cúc cố tới 100 loài được dùng làm thuốc chữa bệnh dưới
dạng các chế phẩm thô sơ như thuốc sắc, rượu thuốc, cao [7].
Dùng nước để sắc thuốc chữa bệnh hiện đang là phương thức đơn giản và
phổ biến trong dân gian. Bởi vạy, các thành phần tan trong nước của củc loại cay
thuốc chắc chắn tiểm ẩn khá phong phú các chất có hoạt tính sinh học mà các
công trình nghiên cứu về đối tượng này trẻn thế giới cũng như trong nước hiện
còn ít ỏi.
Trong chi Eupatorium (họ Cúc) đã phát hiện được ba cây:
Mần tưới tía (Eupatoriurn ayapana Vent.)
. Mần tưới tráng (.Eupatorium stoechadosmum Hance) và
cỗ lào {Eupatorỉum odoratum L.)
Các cây này được trổng trong các vườn cây thuốc cũng như mọc ở mọt số

vùng đổi núi Việt Nam, Nhan đủn sử dụng chúng làm thuốc chữa bệnh và đôi nơi
đùng để diệt côn trùng [7].
Xuất phát từ tình hình thực tiễn và tầm quan trọng của các hợp chất tự
nhiên nói chung và của các hợp chất có hoạt tính sinh học nói riêng, đề tài luận
án có tiêu để:
"Đóng góp vào việc nghiên cứu hoá học một số cây thuốc chi Eupatorium
(họ Cức) ở Việt Nam" nhằm giải quyết các mục tiêu sau:
- Xảc định thành phần tan trong nước của Mần tưới tía cE.ayapana Vent.),
Mần tưới trắng (E.stoechadosm um Hance) và cỏ lào (E.odoratum L.). Phân lập
các chất tinh khiết có trong thành phán này.
- Xác định cấu trúc và hoạt tính của các chất phân lập được.
- Đóng góp vào việc nghiên cửu và tổng hợp các chất cố hoạt tính sinh
học. Cũng như đóng góp vào việc phân loại thực vật, một vấn để hiện đang được
nhiều nhà khoa học quan tâm.
3
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1. HỌ CỨC VÀ CHI EUPATORIUM
1.1.1. Vài nét về thực vật học và hoá học các cây họ Cúc
Họ Cúc {Compositae hay Asteraceae) là một trong những họ lớn nhất của
ngành thực vật hạt kín. Đó là một họ quan trọng của hệ thực vật thế giới cũng như
của hệ thực vật Việt Nam.
Theo M.E.BCirpiczniJtov (1981), họ Cúc có khoảng 1150-1300 chi với hơn
20000 loài, phan bố rộng rãi trôn toàn thế giới, nhất là vùng khí hạu Á nhiệt đới
và ôn đới.
Họ Cúc ở Việt Nam có 2 phủn họ, 13 tông, 114 chi và 336 loài [2]. Trong
336 loài thì 161 ioài đã biết giá trị kinh tế, chiếm gần 50% số loài: cây thuốc 96
loài, cây cảnh 28 loài, củy làm rau ăn 30 loài, củy cho tinh dẩu và dầu béo 12 loài,
cây làm phủn xanh 5 loài, củy có tác dụng trừ sâu diệt cổn trùng 5 loài.
Các củy họ này thường thuộc thảo, ít khi là cay to, rẽ củy thường phổng
lên thành củ, lá đơn và thường mọc so le, ít khi mọc đối, có khi thành hình hoa

thị, không có lá kèm. Phiến ít khi nguyên, thường khía răng hay chia thuỳ. Cụm
hoa: đầu gổm nhiểu hoa mọc ở kẽ những vảy và bao bọc bởi một tổng bao lá bắc
- Hoa có thể đếu, hình ống hay không đều, hình lưỡi nhỏ. Năm cánh hoa liển
nhau thành một tràng hình ống hay hìnH lưỡi nhỏ. Năm nhị dính liền nhau bởi bao
phấn thành một ống. Hai ná noãn, bầu hạ một ổ đựng ruột noãn vòi dài, đáu nhụỵ
xẻ đôi, có lông thu. Một số cây có ống nhựa mủ, một số loài khác có ống tiết.
Chất dự trữ trong củ là inulin [3].
F.Bohlman và các cộng tác viôn [17] đã phủn iộp được từ họ Cúc trên 2500
hợp chất mới và xác định cấu trúc của chúng.
4
Trong công việc nầy, ỏng đã nghièn cứu các loài thực vạt thuộc họ Cúc có
ở chau Âu, ở Trung và Nam Mỹ cũng như ở vùng Nam Phi. sử dụng các phương
pháp phan lap hiẻn đại kết hợp với các phương pháp khảo sát phổ, người ta có thể
xác định được cấu trúc của các thùnh phán chủ yếu lấy ra từ 50-200g nguyên liệu
thực vật, nếu hàm ỉượng của chúng chiếm trên 0,001%.
Đặc trưng cho họ Cúc là các hợp chất : sesquitecpen, sesquitecpen lacton,
cumarin, ancaloit
1.1.2. Vài .nét về thực vật học và hoá học chi Eupaíorium (tông
Eupatoriae họ Cúc).
Các cây họ Cúc được chia làm 13 tông. Trong mỗi tông chia ra thành
nhiều chi và mỗi chi lại gổm nhiểu loài khác nhau. Có những tồng gổm nhiều chi
như tông H elianthae, có 23 chi ngược lại có những tông chỉ gồm một số rất ít chi
như tông Eupatoriae, chỉ có 4 chi [2],
Cụ thể các chi của tông Eupatoriae được phủn biệt như sau:
1 - Chi Aảenostemma Forst - Cúc dính gồm 3 loài mọc ở ven rừng ẩm,
vùng núi thấp.
2 - Chi Agératum L. - c ỏ hôi gồm 2 loài, mọc phổ biến từ đổng bằng đến
miển núi.
3 - Chi Eupatorium L. - Mẩn tưới gồm 9 loài, mọc từ đồng bằng đến núi
cao.

4 - Chi M ikania Willd. - Cúc leo chỉ có 1 loài, gặp ở ven rừng vùng núi
thấp.
Tổng Eupatoriae tổng cộng có 15 loài, trong đó có 9 loài thuộc chi
Eupatorium.
5
3 Loài: Mán tưới tía (Eupatorium ayapana Vent.), Mán tưới trắng
(Eupatorìttm stoechadosmum Hance) và c ỏ lào (Eupatorium odoratum L.) có thể
thu hái ở địa phạn Hà Nội.
Hai loài khác đã được phát hiện ở các tỉnh phía bdc như: Eupatorium
chinensis L. tại Hữu lũng, Lạng Sơn, Lạng Giang, Hà Bác. Eupatorium
Linđleyanum Bl. tại Hữu Lũng, Lạng Sơn, Hà Trung, Thanh Hóa và địa phận Ninh
Bỉnh.
Các cây thuộc chi Eupatorìum phan bô' rải rác ở chùu Âu, Bắc Phi, châu Á.
Vào những năm 30, 40 loài này lan rộng ra các vùng ồn đới ở chùu Á, châu Âu
song tạp trung chủ-yếu ở vùng nhiệt đới châu Mỹ [21].
Theo Dodomaeus xuất xứ tên Eupatorium íà Hepatorium (hepar tiếng la
tinh là gan) bởi vì hoạt tính hữu ích của loài thực vật này là chữa các bệnh vể gan
[22]. Nhiều loài thực vạt trong chi này được sử dụng để chữa các bệnh gan, lá
lách, chống khối u, làm liền vết thương, làm thuốc lợi tiểu, hạ sốt và nhiều ứng
dụng khác [52].
Các nhóm chất tạp trung chủ yếu .là p-hydroxiaxetophenon, dãn xuất
thymol và flavon [18]. Ngoài ra có thể kể thêm một loạt sesquitecpen lacton,
trong đó chủ yếu là germacrolid, một số sesquitecpen và trong vài trường hợp có
ditecpen.
Những kết qủa nghiôn cứu gán đay có phân biệt hai nhóm chất:
Một là nhóm sesquitecpen lacton và hai là nhóm p-hydroxiaxetophenon
và các dản xuất thymol.
Eupatorium m ohrii là một đại diện cho nhóm 1, đã tách được từ phàn rễ
hai dãn xuất nerolidol 1 và 2 ( hình 1).
u

OH
:o
5 : R =■ CH,OH, R1 = CH,OH
6. R = CHjOAc, R' = CHịOAc
7 : R =s R' = CHO
8 : R = CHjOH, R‘ = CHO
6
21: R = H
22: R - Ac
9 : R - R* - H
10: R =. R' = Ae
11: k = Acv Rl = H
23
24
25
R1 H OH OH
R1
H
Ac H
RJ Ang* Ang* Tigl.*
28
29
30(10) (10-epi)
R‘
H H
OH
H
Ac Ac
R
Tigl Tigl

Ang
Ang = COC(Me) = CHM e(cií); Tigl = trans; iBii = COCH (Mc): ; MeBũ = COCH (Me)
Hình 1: Các chất đã được phát hiện trong chi EupatorĨLim
7
1 R
10
33 : R - K 34 : R = o H
35 : R = OM e 36: R. — ÎBÜ (11)
R2 H H
R3 H H
44
H
H H OMc H
H H OCO Ph OTigl
- y y V '
45 ^O ^C«H j
OH
47(14) 48 49(15) 50(12)
R1 H H H OH
R2 H OAng OM ebû H
RJ H H H OH
HeO
' 0 '
53(16)
59(17)
' X X H „ o y C p ’ ' 1 - Y S
54(17) 55(17) 56Í1S) 57(19) 58(2)
R' H
R! H
RJ H

OH « O M c H H
H H OM e OMe
H H H OH
2.55
USAS
d d
7 " H _ 151
Ú = 8.2) ư 6.97 61
^ v 0y v 0
° 64(22)
OH
R C H ^ C ^ C j j C H ^ C H j
65 : R = H (23) 66 : R = o Ac
Me[C=C]j [CH=CH]j (CHj)3 OAc
67(23)
Hình 1 : Các chất đã được phát hiện trong chi Eupatorium (tiếp theo)
8
Phản trôn mfll da't ngược lại có chứa 4 sesquitecpen lacton trong đố còn 2
chất chưa phát hiện được hoàn toàn, phải sau nhiều bước tách bằng sắc ký bản
mong, các metylen lacton mới tách được khỏi nhau. Hai lacton đã biết có cấu trúc
như 5 và 9, chúng phùn biệt nhau bởi cấu hinh ở nối đồi 4, 5.
Sự thay đổi cấu hfnh của các nguyên tử cacbon 5, 6 và 7 của các cis, trans
- germacroiid rát mạnh, bởi vạy sự tương tác của các hydro tương ứng cũng thay
đổi,thể hiện đặc biệt ở các hằng số ghép, c ả hai lacton đều dẽ dàng bị axetyl hóa
như kết qủa chỉ ra trong phô công hưởng từ hạt nhân.
VỊ trí hai nhóm CH?OH trong phùn tử 5 dễ bị oxi hóa tạo diandehit 7 tuy
nhiên vẫn tồn tại cả monoandehit 8 (hình 1). .
VỊ trí nhóm OH ở C-14 trong lacton 9 được khẳng định do sự thay đổi đổ
chuyển dịch hóa học của proton 5-H khi có sự so sánh vị trí proton này ở lacton
tương ứng, có nhóm metyl ở C A [19].

Các kết qủa nghiên cứu phẩn trên đất của Eupatorium hyssopifolium L.
cho biết bên cạnh các lacton 3,4 và 13 germacren D (12) cũng như lacton 5 và 9
còn có metylen lacton 1 1 .
VỊ trí nhóm axetoxi ở C-14 được phản ánh qua sự chuyến dịch các tín hiệu
đối vởi 5-H.
Trong rẽ của Eupatorỉum hyssopifoiium có dammadienyl axetat (14), 1 và
1 dãn xuất 1 - oxolongipinen 15.
Trong rễ của Eupatorium pefoliatum L. có isohumulen (16), sesquitecpen
ancol 17 và 18 cũng như dăn xuất euparin 19.
Phẩn trên mật đất có một lượng nhỏ 2 lacton khó tách khỏi nhau bởi công
thức phùn tử của chúng chi khác nhau 2 proton . Phổ * H-NMR cho biết một chất
là metylen lacton và chất kia là một sản phẩm đihydro, phải qua qúa trình acetyl
hóa mới tách được tinh khiết. Kỹ thuût phủ ghép khẳng định chung có cấu trúc 20
và 22.
9
Trong rẽ của Eupaiorium rotundifolium L. có chứa 16 . Phần trên đất chứa
hỗn hợp phức của guajanolid, khó tách giống như germacrolid.
Các lacton 26 30 và 31 cũng được tách từ E.rotundifoliurn L. , axetat 27 là
sản phím tạo thành từ 26.
Nghiên cứu một cách hệ thống phổ NMR thông qua các thí nghiệm phá
ghép, đã xắc định được sự có măt của các hợp chất 23-25, 28 và 32. VỊ trí của
nhóm QXÍ ở 32 được xác định từ các thí nghiệm phá ghép vă phổ NMR tần số
ghép.
Phdn lớn Các chất đểu được tách từ các đại diện của tông Eupatoriae,
trong đó pentainen 66 mới tìm thấy ở dạng vết.
Trong số các chất thu được, chỉ cố một lượng nhỏ là các hợp chất
acetylen. Pentainen 65 chỉ tìm thấy ở lượng rất nhỏ, ít khi nó xuất hiện cùng các
dãn xuất axetylen.
Trong số các sesquitecpen lacton thì tìm thấy chủ yếu là germacrolid và
hợp chất gán gũi với nó là guajanolid. Hai dạng này thường chứa khá nhiều nhóm

oxi.
Nhóm chất thứ 2 là thymol và dãn xuất hydroxi axetophenon xuất kiện
khá phổ biến trong chi Eupatorium song lại ít khi có mặt đổng thời cùng với
sesquitecpen lacton (Hình 1).
10
1.2. ĐẠI CƯƠNG VỂ CÁC HỢP CHẤT CUMARIN
Trôn 150 năm, kể từ khi Vogel vào năm 1820 tách được hợp chất dị vòng
chứa oxi mang tên cumarin từ Coumarouna odorata, các hợp chất cumarin đã
được xem là một trong số các sản phdm tự nhiên có sự phân bố rộng rãi nhất [24].
Cumarin có thể là một thí dụ tốt vể nhóm chất tồn tại với số lượng lớn các
biến đổi sinh học của các đơn vị isopren.
Các cumarin hình thành trong tự nhiên có thề được phùn loại như sau:
a). Các cumarin được thế bởi môt hoủc nhiều nhóm hydroxil và / hoặc
metoxil ở nhân benzen (umbelliíerone 68).
b) Các cumarin thế bởi các gốc isopren (anrapten 69, suberosin 70,
xanthyletin 71, sanidin 72).
đti
c) Các fu?6cumarin (angelicin 73)
d) 3 - phenylcumarin (pachyrolzin 74)
e) Căc cumarin thế 'ở vị trí 4:4- alkylcurin (mamein 75) 4 - hydroxi
cumarin (dicoumarol 76) 4 - phenylcumarin (dalbegin 77)
f) 3 - phenyl - 4 - hydroxicumarin (scandenin 78)
g) 3,4 - benzocumarin (ellagic axit 79)
73
11
Hình 2: Các cumarin hình thành trong tự nhiên
Đứng về mủt cấu trúc cũng như tùy vào qúa trình biêh đổi sinh học trong
tự nhiên, người ta có thể lưu ý một sơ đồ sau:
'OCX
K X X V

( + )-marmesin 8 2
rin 8 0
Hình 3: Các biến đổi tự nhiên của cưmarin
12
ỏ day có sự phan biệt chủ yếu giữa furanocumanin và pyranocunarin.
Nhiếu cumarin có tẽn riêng, chủ yếu do sự xuất xứ của nó trong tự nhiên.
Không hiếm những trường hợp: cùng một cumarin song được phan lập bởi các tác
giả khác nhau và từ các nguổn thực vạt khác nhau do vậy có từ 2 đến 3 tên gọi
khác nhau.
Cò trường hợp ngay cả đổng phủn cũng được phân biệt bởi một tên riêng.
Ví dụ bản than cumarin còn được gọi dưới các tên:
ị
2-H-l-benzopyran-2-one; psoralen và 7-H-furo[3,2-g][l]-benzopyran - 7
- one.
Phân lộp các hợp chất cumarin trong tự nhiẻn:
Cumarin có măt ở nhiểu họ thực vạt, đạc biệt trong họ Umbelliferae và
Ruraceae.
ở mọi loủi thực vạt có chứa cumarin thì có thể tỉm thấy sự có mặt của nó
từ rễ đến hoa và qủa, chủ yếu dưới dạng hỗn hợp.
Các cumarin đã axit hóa hoặc kiềm hóa thường dễ phân lạp hơn cumarin tự
do, đặc biệt là các hợp chất benzyỉic este của dihydropyrano cumarin.
Thông thường người ta cố gắng nhộn biết các hợp chất cumarin ngay trong
dịch chiết trước khi có xử lý hóa học.
Đ ể đạt được điổu này, sác ký lớp mỏng và sắc ký giấy được coi là biện
pháp hữu hiệu, bởi VI háu hết cúc hợp chất cumarin đều phát quang dưới đèn tử
ngoại.
Đối với những cumarin đã biết có thể dùng sắc ký giấy vả sắc ký lớp mỏng
để phát hiện chúng trong dịch chiết, thõng qua giá trị Rf và tính chất phát quang
của các vệt sắc ký.
13

Sắc ký khí-lỏng có kết hợp với bố phạn phân tích tử ngoại và phổ NMR là
mữt cúng cụ rất hiộu lực cho việc nhộn biết lượng rất nhỏ cumarin có trong dịch
chiết.
sdc ký lỏng cao áp là một kỹ thuật mới đặc biệt cdn thiết cho việc phân
tích các íuranocumarin.
Việc xác định cấu trúc của những cumarin mới thường thông qua trước tiên
là việc xác định cảc nhóm thế, sau đố gắn chúng vào các vị trí thích hợp của
khung cumarin.
Cumarin thường hấp thụ tử ngoại ở vùng 320 nm (lo g í « 4) song bước
sóng hấp thụ chính xác và phổ hoàn chỉnh còn phụ thuộc vào sự có mặt của các
nhóm thế.
Cumarin có giải hấp thụ đạc trưng trong phổ hổng ngoại ở khoảng 1725
cm 'l.
Cumarin có thể coi là 5:6 - benz - a - pyrone hay lacton của cis - o -
hydroxi cinnamic axit (cumarinic axit), một axit không tổn tại ở trạng thái tự do
bởi vì nó đóng vòng tạo cumarin ngay sau khi được giải phóng khỏi dung dịch
muối của nó. Hình 4 cho thấy một số biến đổi hoá học của cumarin.
14
/ \ A
CO
f
CH,
y \ _ .
X /
OH
!— CHt • C H , ■ COOH
Pí
9 2
p—Hd,
Pd—H,

A / ° \
co
NaOH
V 'X / HC1
CoiiDiiría 80
—OH
S /
—C H = C
COOH
H
CH,I
NaOH
LiAlH,
i
—OCH,
^ - C H = C H • COOH
o-Methoxy-ciimaniỉc acid. 96
■OH
— C H = C H • CHjOH
92
OH
-CH j • CHj ■ CHjOH
Pd—Hị I
OH
H
\ ỵ ~ CH= \

COOH
Cournanc acũt
heat

A - O H
— C O ,
S /
3~[a' -Hỵđroiyphenyl]propanoL 97 4'Hydroxycĩaoamyi alcohol. 98
H ì n h 4 : Biến đổi hoá học của cumarin
Khả nâng hoá học của cumarin chỉ thể hiện một phdn ở cấu trúc lacton bởi
nhan pyrone tương đối khó mở trưởc sự tấn công của dung dịch kiềm.
M ột vài nét về các quan hệ sinh học giữa cumarin, jĩavonoỉt, isoflavonoit
và rotennoit [23J.
Có hai con đường tổng hợp sinh học hình thành trong tự nhiên. Thông
thường là qua bước tạo nhủn thom, chẳng hạn như tạo các hợp chất phenolic,
enolic hay hợp chất dị vòng chứa oxi.
Hai con đường đó liên quan tới hoặc là tạo sản phảm trung gian là một
poly - Ịỉ - xeton axit do việc bão hoà các đơn vị axetat theo kiểu đầu cuối hoặc
qua bước trung gian là C9 - liên kết với shikemic - prephenic axit.
15
Các hợp chíít cumarìn, flavonoit, isoflavonoit và rotennoit có những liẽn
hẹ vẻ mạt sinh học trong tự nhiên, bởi vạy xem xét việc tổng hợp sinh học của
hợp chất này có thè’ tim thủy những cơ sở khoa học để giải thích cho sự hình
thăríh hợp chất kia. Nói cách khác, do có sự biến đổi khác nhau trong tự nhiên mà
tạo nèn các hựp chất tự nhiên khác nhau song các hợp chất này đều có xuất phát
điểm từ một số hợp chất cơ sở.
Ta sẽ xem xét một số tổng hợp sinh học sau:
a/ Tổng hợp sinh học của flavonoit:
Nhiều hợp' chất tự nhiôn thuộc nhóm flavonoit, có chứa một đom vị 1,3-
diaryl - propan (Cg - C3 - Cộ) mà thường thể hiện dạng cấu trúc 2 - phenyl
chroman (101) trong đó sự hình thành quercetin (102), cyanidin (103) và phloretin
(104) có thể là những thí dụ tiêu biểu.
Các flanonoit này được phan lạp trong tự nhiên dưới dạng các glycosid
rutin rubrobrassicin và phloridzin (Hình 5).

Hình 5: Tổng hợp sinh học của flavonoit
16
Axetat đưực Xüm là yếu tố chính cấu thành đơn vị C5, vòng A trong khung
tlavonoit (10Ỉ), do những biến đỏi trong hợp-chất mà tạo nên phẩn C9 của phủn tử
gdm nhăn B và đơn vị C3 gồm 3 cacbon.
Trong những chất khởi điểm có thể kể đến axit shikimic (C7) và các hợp
chất C9 như phenylalanin và axit cinnamic.
Người ta giả thiết rầng axit shikimic và cấc hợp chất C9 này đã qua các
biến đổi sinh học để tạo nôn C9 khơi điểm (99) của flavonoit (101).
Trong nhiều trường hợp cố sự chuyên hóa từ flavonoit này sang flavonoit
khác ngay trong tự nhiên mà đùc biệt là sự oxi hóa các nhóm hydroxil.
Nếu coi tổng hợp sinh học của flavonoit theo kiểu 99-100-101 thi bước
trung gian 100 được xem là hình thành hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp từ một phân
tử axit cinnamic với 3 gốc axetat. Như vạy axit cinnamic đống vai trò quan trọng
trong tổng hợp sinh học của flavonoit.
b/ Tổng hợp sinh học của axit cinnamic và cumarin
Các axịt p-cumaric (105), cat’feic (106) và sinapic (107) cùng với các
nhánh có nhan oxi hóa đã khẳng định rằng chúng có quan hệ về măt sinh học với
phần Cộ (B) - C3 của cấu trúc tìavonoit (101).
Các nghiên cứu gán đay vế nguồn gốc các hợp chất flavonoit và axit
cinnamic thông qua cacbon đánh dấu 2 - _ phenylalanin và hình thănh
quercetin (102) vủ axit caffeic (106) phù hợp với các đơn vị C3. Điểu này chứng
tỏ các hợp chất C9 của dạng (99) là nguồn gốc của các axit cinnamic và các
flavonoit (Hình 6),
Hình 6: Tổng hợp sinh học của axit cinnamic và cumarin
Nếu các axit cinnamic có liẻn quan đến qúa trình tổng hợp sinh học của
flavonoit thì việc bão hoà 3 đơn vị axetat có thể đi qua bước trung gian (108),
tương tự chalcon (109).
Các axit cinnamic tham gia trong tổng họp sinh học của flavonoit cũng
tương tự như trong qúa trình tỏng hợp sinh học của cumarin.

Các hợp chất cumarin háu như có gắn nguyên tử oxi ở vị trí 7. Sự hình
thành 7 - hydroxi cumarin qu;i qúa trình oxi hóa từ 4 - hyđroxi cinnamic axit đã
sáng tỏ điểu này.
Các kết qủa nghiôn cứu về tỏng hợp sinh học của cumarin đã chỉ ra rằng
phenylalanin, axit cinnamic và axit shikimic đã có những kết hợp hiẻu qủa, trong
khi axit axetic không có mủt trung qúa trình này.
Qúa trình oxi hóa đúng vòng của các axit cinnamic (110) tạo thành
cumarin (112) có thể đi qua bước trung gian tạo thành quinol (111), tương tự như
qúa trình oxi hóa của phenol, hoặc qua bước trung gian tạo spirohexadienon (113)
và sau đó biến dổi tạo ra 7 - hydroxicumarin (114).
18
1.3. VÀI NÉT VỂ CÁC HỢP CHẤT THYMOL
p-Cymen thuộc trong nhóm các monotecpen một vòng. Các monotecpen
có mặt trong mọi phán của thực vật.
Nùm 1920 nhà hóa học Nam Tư, Leopold Ruzicka đã giả thiết rằng thành
phần của các thực vạt được tổng hợp trong tự nhiên bằng các đơn vị isopen liên
kết lại vỏi nhau theo kiểu đẩu - cuối. Nếu đầu nhánh của phan tử isopren được coi
là đầu thì đẩu kia lù cuối (hình 7). Các phan tử có chứa 2 hay nhiều đơn vị isopren
sẽ có đẩu của một'đơn vị isopren nối với đuồi của đom vị tiếp theo trong dãy. Đó
chính lò nguyên tác isopren mà các nhà hóa học thường nối tới [50].
Hình 7: Đom vị isopren
Hợp chất với 10 nguyên tử cacbon được gọi là monotecpen.
Thymol là một dẫn xuất phenolic của p-cymen. Tuỳ theo vị trí chức
phenolic mà phan biột thymol (116) vă carvacrol (117) [53]. Hình 8 chỉ ra <JSÍu
trúc của p-cymen (115), thymol và carvacroí.
X
V Ì
115
116
117

Hình 8: Cấu trúc monoterpen và các dàn xuất phenolic
Trong họ Cúc quiìiol tổn tại ở dạng dimetylete. Tổng hựp sinh học của
thymoquinon và thymoquinol dimetylete được trĩnh bày trong hinh 9 [46].
19
Terpinolerv
118
123
Thymoquinol dimethyl et&
Thymoquinol
Thymoquinon
Hình 9: Tổng hợp sinh học của thymoquinon và thymoquinol dimetyl ete
Thymoquinon (C ịqH ioO o) có mặt trong tinh đáu của Seseli
hippom arathrum Jacq (UmbelliỊerae), Monarda fistuloca L. vă N epeta
leucophylla Benth (Labiatae); trong rẻ của Carun roxburghianum Benth
(U nibelliferae) vù Nigella sativa L. (Ranunculaceae); trong lá của Eupaíorium
japonicitm Thunb (Coinposiíae) và trung m;ìm của Tetraclìnis articúlala, M astes,
Juniperus chinensis, J. cedras L. và Heyderia decrrens K. Koch {C onfínem e).
. Thymoquinon hì những tinh thế dẹt màu vàng, nhiệt đồ nóng chảy 45°c,
Ả
m ,lx (etiinol) 276, 282;
V
max (CCI4) 1656, 1610 cm" 1.
Các thymoquknol thường được tách bằng chưng cất hơi nước và do vûy có
mồt phân bị oxi hóa thành quinũn. c ả quinon vù quinol đểu gùy độc cho nấm gỏ
và do vậy mà chúng tổn tại ở lõi củy (heartwoods) của họ Confinerae.
Thymoquinon dẻ dùng được nhộn biết bầng phổ lỊ-ỉ-NMR bởi có hằng số
ghép dài rất đặc trưng, tạo nẻn do tương tác của proton trong vòng với proton cố ở
nhóm thế. Điều nủy không xuất hiện với proton của nhan thơm.
1.4. ĐẠI CƯƠNG VỂ CÁC HỢP CHAT FLAVONOIT
Flavonoit là một nhóm lớn cúc hợp chất tự nhiên hay gặp trong thực vũt,

thường có mùu sắc, phđn lớn có màu viìng nên được gọi là flavonoit (flavonoit do
từ flavus: mùa vàng). Tuy nhiên môt số chất cố màu xanh, tím, đỏ cũng được xếp
vào nhóm lớn ĩlavonoit vì đứng vể mặt hóa học, chúng cố cùng một loại khung
[10].
Khung flavonoit:
Những hợp chất flavonoit đéu có khung cấu tạo theo kiểu C6-C3-C5 hey
nói cách khác là khung cơ biỉn của flavonoit bao gồm 2 vòng benzen A và B được
nối với nhau qua một mạch 3 cacbon (Hĩnh 10).
124
Hình 10: Khung cơ bán của tlavonoìt
21
Kiểu cữu trúc này gtSm 2 phđn:
Phán 1: CỘ-C3 (tức vùng B + 3C). Phẩn này xuất phát từ những dẫn xuất
của phenylpropan (axit cinnamic, axit paracumaric ) và những dãn xuất này lại
rạo (hành từ axit sikimic (Hình 11).
^ t
o C H = C H — COOH + 3CH3COOH
axlt cứiaxoic
1 105
( V c h 2-ch —COOH — h o A = A
nh 2
phenyl alanm
127
,CH2 — co -COOH
HO \ = / COOH
a x it prepỉuenic
126
axltsikimic
125
Hình 11: Sự tạo thành navonoit từ axit sikimic

Phán 2: C(5 hay c? + Co + Co (tức là vòng A). Phán này xuất phát từ 3 đơn
vị axetic.
Điêu này được làm sáng tỏ khi theo dõi qúa trình tổng hợp sinh học của
flavonoit bằng chốt đổng vị: axetat có cacbon đủnh dấu nằm trong vòng A, axit
shikimic hay các dãn xuất phenyl propan nằm trong vòng B (Hình 5 ).
Trong đa số trường hợp thì mạch 3 cacbon đóng vòng với A tạo nên một
dị vòng có oxi là vùng c. Đíìy lñ trường hợp cúc chất có nhủn flavan (Hình 12).
131
Hình 12: Nhan flavan
Dị vòng c có thể là dihydropứan, T'-piron, dihydro -Ỵ - piron và pừilium
(Hình 13).
132 133 134 135
dHiydropiran y.piron. düiydio.Y_piiDH pirüium
Hình 13: Các dị vùng c
Đánh số thứ tự bắt đáu từ dị vùng, số 1 từ dị tố rồi tiếp đến vòng A, vòng
B đánh số phụ (Hinh ] 2).
Trong trường hợp khổng cỏ vòng c (mạch 3C hở), thí dụ chaỉcon thì đánh
số bát đđu từ vòng B (Hình 14).