Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài hải miên smenospongia cerebriformis duchassaing michelotti, 1864

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

LÊ THỊ HUYỀN

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA LOÀI HẢI MIÊN Smenospongia cerebriformis
DUCHASSAING & MICHELOTTI, 1864

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

LÊ THỊ HUYỀN

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA LOÀI HẢI MIÊN Smenospongia cerebriformis
DUCHASSAING & MICHELOTTI, 1864

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số

: 62440114
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Phan Văn Kiệm
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Đậu

Hà Nội - 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa
học của PGS.TS. Phan Văn Kiệm và PGS.TS. Nguyễn Văn Đậu.
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả

Lê Thị Huyền

i


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam và Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

– Đại học Quốc gia Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều
sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn bè và gia
đình.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc, sự cảm phục và kính trọng nhất tới PGS.
TS. Phan Văn Kiệm và PGS.TS. Nguyễn Văn Đậu - những người Thầy đã tận tâm
hướng dẫn khoa học, động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi
trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn phòng Nghiên cứu cấu trúc - Viện Hóa Sinh biển
đặc biệt là TS. Nguyễn Xuân Nhiệm, TS. Bùi Hữu Tài và ThS. Đan Thị Thúy Hằng
về sự ủng hộ to lớn, những lời khuyên bổ ích và những góp ý quý báu trong việc
thực hiện và hoàn thiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Khoa Dược, Trường Đại học Yonsei, Hàn Quốc đã
giúp đỡ tôi trong việc thử hoạt tính kháng viêm.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và đồng nghiệp của tôi tại
PTN Hóa dược – Khoa Hóa học, tới Ban lãnh đạo Khoa, Phòng Tổ chức cán bộ và
Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội đã
ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh.
Tôi cũng xin được được cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí của đề tài
VAST.TĐ.DLB.01/16-18 và chương trình 911 của Chính phủ Việt Nam đã giúp tôi
hoàn thành Luận án này.
Cuối cùng, xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới toàn thể gia đình
tôi, đặc biệt là chồng và hai con trai đã luôn là điểm tựa vững chắc, chia sẻ mọi khó
khăn trong cuộc sống; tới bạn bè và các chị em thân thiết đã luôn luôn quan tâm,
khích lệ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Lê Thị Huyền
ii

MỤC LỤC
MỤC LỤC

.................................................................................................... iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi
DANH MỤC MỤC BẢNG .......................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... x
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chƣơng 1.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................... 3

1.1. Giới thiệu về hải miên ............................................................................ 3
1.1.1. Giới thiệu chung về hải miên .......................................................... 3
1.1.2. Giới thiệu chung về giống Smenospongia ...................................... 4
1.2. Tình hình nghiên cứu về giống Smenospongia trên thế giới ................. 5
1.2.1. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài hải miên thuộc
giống Smenospongia ................................................................................. 5
1.2.2. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của giống Smenospongia .. 18
1.3. ..........................................Tình hình nghiên cứu các loài hải miên ở Việt Nam
Chƣơng 2.

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 32

2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 32
2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 33
2.2.1. Phương pháp phân lập các chất..................................................... 33

2.2.2. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học ....................................... 34
2.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính sinh học ..................................... 35
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .......................................... 44
3.1. Phân lập các hợp chất từ loài S. cerebriformis ................................... 44
3.2. Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất ................................ 49
3.2.1. Hợp chất SM1: Smenohaimien A (hợp chất mới) ........................ 49
iii

27


3.2.2. Hợp chất SM2: Smenohaimien B (hợp chất mới) ........................ 49
3.2.3. Hợp chất SM3: Smenohaimien C (hợp chất mới) ........................ 49
3.2.4. Hợp chất SM4: Smenohaimien D (hợp chất mới) ........................ 50
3.2.5. Hợp chất SM5: Smenohaimien E (hợp chất mới) ........................ 50
3.2.6. Hợp chất SM6: Smenohaimien F (hợp chất mới)......................... 50
3.2.7. Hợp chất SM7: Smenocerones A (hợp chất mới)......................... 51
3.2.8. Hợp chất SM8: Smenocerones B (hợp chất mới) ......................... 51
3.2.9. Hợp chất SM9: Dictyoceratin-C ................................................... 51
3.2.10. Hợp chất SM10: Polyfibrospongol A ......................................... 51
3.2.11. Hợp chất SM11: Polyfibrospongol B ......................................... 51
3.2.12. Hợp chất SM12: 19-hydroxy-polyfibrospongol B ..................... 52
3.2.13. Hợp chất SM13: Ilimaquinone ................................................... 52
3.2.14. Hợp chất SM14: Neodactyloquinone ......................................... 52
3.2.15. Hợp chất SM15: Dactyloquinone C ........................................... 53
3.2.16. Hợp chất SM16: Dactyloquinone D ........................................... 53
3.2.17. Hợp chất SM17: Dactylospongenone A ..................................... 53
3.2.18. Hợp chất SM18: Dactylospongenone B ..................................... 53
3.2.19. Hợp chất SM19: Dactylospongenone C ..................................... 54
3.2.20. Hợp chất SM20: Dactylospongenone D ..................................... 54

3.2.21. Hợp chất SM21: Amijiol ............................................................ 54
3.2.22. Hợp chất SM22: Isoamijiol......................................................... 54
3.2.23. Hợp chất SM23: Indole-3-aldehyde ........................................... 55
3.2.24. Hợp chất SM24: Indole-3-carboxylic methyl ester .................... 55
Chƣơng 4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ ....................................................... 56
4.1. Xác định cấu trúc của các hợp chất..................................................... 56
4.1.1. Hợp chất SM1: Smenohaimien A (hợp chất mới) ........................ 56
4.1.2. Hợp chất SM2: Smenohaimien B (hợp chất mới) ........................ 64
4.1.3. Hợp chất SM3: Smenohaimien C (hợp chất mới) ........................ 72
4.1.4. Hợp chất SM4: Smenohaimien D (hợp chất mới) ........................ 78
4.1.5. Hợp chất SM5: Smenohaimien E (hợp chất mới) ........................ 85
4.1.6. Hợp chất SM6: Smenohaimien F (hợp chất mới)......................... 92
4.1.7. Hợp chất SM7: Smenocerone A (hợp chất mới) .......................... 99
4.1.8. Hợp chất SM8: Smenocerone B (hợp chất mới) ........................ 104
iv


4.1.9. Hợp chất SM9: Dictyoceratin C ................................................. 110
4.1.10. Hợp chất SM10: Polyfibrospongol A ....................................... 112
4.1.11. Hợp chất SM11: Polyfibrospongol B ....................................... 114
4.1.12. Hợp chất SM12: 19-hydroxy-polyfibrospongol B ................... 117
4.1.13. Hợp chất SM13: Ilimaquinone ................................................. 120
4.1.14. Hợp chất SM14: Neodactyloquinone ....................................... 122
4.1.15. Hợp chất SM15: Dactyloquinone C ......................................... 125
4.1.16. Hợp chất SM16: Dactyloquinone D ......................................... 127
4.1.17. Hợp chất SM17: Dactylospongenone A ................................... 129
4.1.18. Hợp chất SM18: Dactylospongenone B ................................... 132
4.1.19. Hợp chất SM19: Dactylospongenone C ................................... 134
4.1.20. Hợp chất SM20: Dactylospongenone D ................................... 136
4.1.21. Xác định cấu hình tuyệt đối của các hợp chất SM17-SM20 .... 138

4.1.22. Hợp chất SM21: Amijiol .......................................................... 140
4.1.23. Hợp chất SM22: Isoamijiol....................................................... 142
4.1.24. Hợp chất SM23: Indole-3-aldehyde ......................................... 145
4.1.25. Hợp chất SM24: Indole-3-cacboxylic methyl ester .................. 146
4.2. Kết quả thử hoạt tính sinh học ........................................................... 149
4.2.1. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất .............. 149
4.2.2. Kết quả thử hoạt tính kháng viêm của các hợp chất ................... 153
KẾT LUẬN ................................................................................................. 156
KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 158
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN…………………………………………………………... 159
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 160

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
13
C-NMR
1

H-NMR

A-498
A-549
CD
COSY
DEPT
DMSO

DNA
DPPH
ESI-MS
FBS
Glc
HeLa
Hep G2
HL-60
HMBC
HPLC
HR-ESIMS
HSQC
HT-29
HCT-116

Tiếng Anh
Carbon-13 Nuclear Magnetic
Resonance Spectroscopy
Proton
Nuclear
Magnetic
Resonance Spectroscopy
Human kidney carcinoma
Human lung carcinoma
Circular dichroism
Correlation Spectroscopy
Distortionless Enhancement by
Polarisation Transfer
Dimethylsulfoxide
Deoxyribo Nucleic Acid

1,1- diphenyl-2-picrylhydrazyl

Diễn giải
Ph cộng hưởng t hạt nhân
carbon 13
Ph cộng hưởng t hạt nhân
proton
Ung thư biểu mô thận người
Ung thư ph i người
Ph lưỡng sắc tròn
Ph COSY
DEPT

(CH3)2SO
Deoxyribo Nucleic Acid
1,1diphenyl-2picrylhydrazyl
Electrospray Ionization Mass Ph khối ion h a phun m
Spectrometry
điện
Fetal bovine serum
Huyết thanh nhau thai bò
Glucose
Glucozơ
Human
epitheloid
cervix Tế bào ung thư c tử cung
carcinoma
người
Hepatocellular carcinoma
Ung thư biểu mô gan người

Human promyelocytic leukemia Ung thư máu người
Heteronuclear Multiple Bond Ph tương tác dị hạt nhân qua
Connectivity
nhiều liên kết
High
Performance
Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Chromatography
High Resolution Electrospray Ph khối lượng phân giải cao
Ionization Mass Spectrometry
phun m điện
Heteronuclear Single-Quantum Ph tương tác dị hạt nhân qua
Coherence
1 liên kết
Human colon adenocarcinoma
Ung thư ruột kết người
Human colon carcinoma
Ung thư đại tràng người
vi


HEK-293
IC50
IL
iNOS

KB
LPO
LPS
LU-1

L-NMMA
MCF-7
MTT

Mult.
NOESY
PACA-2
PC-3
RPMI
S
SK-MEL2
SRB
SW-480
TLC
TMS
TNF-α

Tế bào thận phôi người
Nồng độ ức chế 50% đối
tượng thử nghiệm
Interleukin
Interleukin
Inducible nitric oxide synthase
Một enzyme tạo ra nitric
oxide t amino L-arginine
acid
Human epidemoid carcinoma
Ung thư biểu mô người
Lipid peroxide
Lipid peroxide

Lipopolysaccharide
Lipopolysaccharide
Human lung carcinoma
Ung thư ph i người
N-monomethyl-L-arginine
N-monomethyl-L-arginine
monoacetate
monoacetate
Human breast carcinoma
Ung thư vú người
3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]2,5-diphenyltetrazolium
2,5-diphenyltetrazolium
bromide
bromide
Multiple
Độ bội
Nuclear
Overhauser Ph NOESY
Enhancement Spectroscopy
Human Pancreatic Carcinoma
Ung thư biểu mô tuyến tụy
người
Human
Prostate Ung thư tuyến tiền liệt người
Adenocarcinoma
Roswell Park Memorial Institute Môi trường nuôi cấy tế bào
RPMI
Smenospongia
Smenospongia
Human Melanoma cell line

Ung thư da người
Sulforhodamine B
Sulforhodamine B
Human colon adenocarcinoma
Ung thư tuyến tụy người
Thin layer chromatography
Sắc ký lớp mỏng
Tetramethylsilane
(CH3)4Si
Tumor necrosis factor alpha
Yếu tố hoại tử khối u
Human Embryo Kidney cell
Inhibitory concentration at 50%

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các hợp chất sesquiterpene t giống Smenospongia ............................................. 6
Bảng 1.2. Các hợp chất sesterterpene t giống Smenospongia .............................................. 8
Bảng 1.3. Các hợp chất indole alkaloid t giống Smenospongia ......................................... 12
Bảng 1.4. Các hợp chất thiazole t giống Smenospongia ..................................................... 16
Bảng 1.5. Các hợp chất khác t các loài thuộc giống Smenospongia .................................. 17
Bảng 4.1. Số liệu ph NMR của hợp chất SM1 và hợp chất tham khảo ............................. 59
Bảng 4.2. Số liệu ph NMR của hợp chất SM2 và hợp chất tham khảo SM1 ................... 65
Bảng 4.3. Số liệu ph NMR của hợp chất SM3 và hợp chất tham khảo ............................. 73
Bảng 4.4. Số liệu ph NMR của hợp chất SM4 và hợp chất tham khảo ............................. 81
Bảng 4.5. Số liệu ph NMR của hợp chất SM5 và hợp chất tham khảo ............................. 87
Bảng 4.6. Số liệu ph NMR của hợp chất SM6 và hợp chất tham khảo ............................. 94
Bảng 4.7. Số liệu ph NMR của hợp chất SM7 và hợp chất tham khảo ........................... 101

Bảng 4.8. Số liệu ph NMR của hợp chất SM8 .................................................................. 106
Bảng 4.9. Số liệu ph NMR của hợp chất SM9 và hợp chất tham khảo ........................... 111
Bảng 4.10. Số liệu ph NMR của hợp chất SM10 và hợp chất tham khảo ....................... 113
Bảng 4.11. Số liệu ph NMR của hợp chất SM11 và hợp chất tham khảo ....................... 115
Bảng 4.12. Số liệu ph NMR của hợp chất SM12 và hợp chất tham khảo ....................... 118
Bảng 4.13. Số liệu ph NMR của hợp chất SM13 và hợp chất tham khảo ....................... 121
Bảng 4.14. Số liệu ph NMR của hợp chất SM14 và hợp chất tham khảo ....................... 124
Bảng 4.15. Số liệu ph NMR của hợp chất SM15 và hợp chất tham khảo ....................... 126
Bảng 4.16. Số liệu ph NMR của hợp chất SM16 và hợp chất tham khảo ....................... 128
Bảng 4.17. Số liệu ph NMR của hợp chất SM17 và hợp chất tham khảo ....................... 131
Bảng 4.18. Số liệu ph NMR của hợp chất SM17, SM18 và hợp chất tham khảo ..... 133
Bảng 4.19. Số liệu ph NMR của hợp chất SM19 và hợp chất tham khảo ....................... 135
Bảng 4.20. Số liệu ph NMR của hợp chất SM20 và hợp chất tham khảo ....................... 137
Bảng 4.21. Số liệu ph NMR của hợp chất SM21 và hợp chất tham khảo ....................... 141
Bảng 4.22. Số liệu ph NMR của hợp chất SM22 và hợp chất tham khảo ....................... 144

viii


Bảng 4.23. Số liệu ph NMR của hợp chất SM23 và hợp chất tham khảo ....................... 146
Bảng 4.24. Số liệu ph NMR của hợp chất SM24 và hợp chất tham khảo ....................... 146
Bảng 4.25.Thống kê hợp chất phân lập được t loài S.cerebriformis ................................ 148
Bảng 4.26. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất .................................... 149
Bảng 4.27. % tế bào chết theo chương trình ........................................................................ 152
Bảng 4.28. Tác dụng ức chế sự sản sinh NO trong đại thực bào ........................................ 153

ix


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia ................................... 5
Hình 2.1. Hình ảnh loài hải miên Smenospongia cerebriformis........................................... 32
Hình 3.1. Sơ đồ phân lập các hợp chất t loài S. cerebriformis............................................ 47
Hình 4.1. Cấu trúc hóa học của SM1 và các hợp chất tham khảo ........................................ 56
Hình 4.2. Các tương tác HMBC, COSY và NOESY chính của hợp chất SM1 ................. 59
Hình 4.3. Ph CD thực nghiệm của hợp chất SM1 và ph CD tính toán của 4 đồng phân
lập thể SM1a-SM1d................................................................................................................ 60
Hình 4.4. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM1...................................................................... 61
Hình 4.5. Ph 1H-NMR của hợp chất SM1 ........................................................................... 61
Hình 4.6. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM1 .......................................................................... 62

Hình 4.7. Ph DEPT của hợp chất SM1 ................................................................................ 62
Hình 4.8. Ph HSQC của hợp chất SM1 ............................................................................... 63
Hình 4.9. Ph HMBC của hợp chất SM1 .............................................................................. 63
Hình 4.10. Ph 1H-1H COSY của hợp chất SM1 .................................................................. 64
Hình 4.11. Ph NOESY của hợp chất SM1 .......................................................................... 64
Hình 4.12. Cấu trúc h a học của SM2 và hợp chất tham khảo SM1................................... 64
Hình 4.13. Các tương tác HMBC, COSY và NOESY chính của hợp chất SM2 ............... 66
Hình 4.14. Ph CD thực nghiệm của hợp chất SM2 và ph CD tính toán của 4 đồng phân
lập thể SM1a-SM1d................................................................................................................ 67
Hình 4.15. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM2 ................................................................... 68
Hình 4.16. Ph 1H-NMR của hợp chất SM2 ......................................................................... 68
Hình 4.17. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM2 ........................................................................ 69

Hình 4.18. Ph DEPT của hợp chất SM2 .............................................................................. 69
Hình 4.19. Ph HSQC của hợp chất SM2 ............................................................................. 70
Hình 4.20. Ph HMBC của hợp chất SM2 ............................................................................ 71
Hình 4.21. Ph NOESY của hợp chất SM2 .......................................................................... 71
Hình 4.22. Ph 1H-1H COSY của hợp chất SM2 .................................................................. 71
Hình 4.23. Cấu trúc h a học của SM3 và hợp chất tham khảo ............................................ 72

x


Hình 4.24. Các tương tác HMBC, COSY và NOESY chính của hợp chất SM3 ............... 73
Hình 4.25. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM3 ................................................................... 75
Hình 4.26. Ph 1H-NMR của hợp chất SM3 ......................................................................... 75
Hình 4.27. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM3 ........................................................................ 76

Hình 4.28. Ph HSQC của hợp chất SM3 ............................................................................. 76
Hình 4.29. Ph HMBC của hợp chất SM3 ............................................................................ 77
Hình 4.30. Ph NOESY của hợp chất SM3 .......................................................................... 77
Hình 4.31. Ph 1H-1H COSY của hợp chất SM3 .................................................................. 78
Hình 4.32. Cấu trúc h a học của SM4 và hợp chất tham khảo ............................................ 78
Hình 4.33. Các tương tác HMBC và NOESY chính của hợp chất SM4............................. 81
Hình 4.34. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM4 ................................................................... 82
Hình 4.35. Ph 1H-NMR của hợp chất SM4 ......................................................................... 83
Hình 4.36. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM4 ........................................................................ 83

Hình 4.37. Ph HSQC của hợp chất SM4 ............................................................................. 84
Hình 4.38. Ph HMBC của hợp chất SM4 ............................................................................ 84
Hình 4.39. Ph NOESY của hợp chất SM4 .......................................................................... 85
Hình 4.40. Cấu trúc hóa học của hợp chất SM5 và hợp chất tham khảo SM11 ................. 85
Hình 4.41. Các tương tác HMBC, NOESY và COSY chính của hợp chất SM5 ............... 88
Hình 4.42. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM5 ................................................................... 89
Hình 4.43. Ph 1H-NMR của hợp chất SM5 ......................................................................... 90
Hình 4.44. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM5 ........................................................................ 90

Hình 4.45. Ph HSQC của hợp chất SM5 ............................................................................. 90
Hình 4.46. Ph HMBC của hợp chất SM5 ............................................................................ 91
Hình 4.47. Ph 1H-1H COSY của hợp chất SM5 .................................................................. 91
Hình 4.48. Ph NOESY của hợp chất SM5 .......................................................................... 92
Hình 4.49. Cấu trúc h a học của hợp chất SM6 và hợp chất tham khảo SM16 ................. 92
Hình 4.50. Các tương tác HMBC và NOESY chính của hợp chất SM6............................. 94
Hình 4.51. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM6 ................................................................... 96
Hình 4.52. Ph 1H-NMR của hợp chất SM6 ......................................................................... 96

xi

Hình 4.53. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM6 ........................................................................ 97

Hình 4.54. Ph DEPT của hợp chất SM6 .............................................................................. 97
Hình 4.55. Ph HSQC của hợp chất SM6 ............................................................................. 98
Hình 4.56. Ph HMBC của hợp chất SM6 ............................................................................ 98
Hình 4.57. Ph NOESY của hợp chất SM6 .......................................................................... 99
Hình 4.58. Cấu trúc h a học của hợp chất SM7 và hợp chất tham khảo ............................. 99
Hình 4.59. Các tương tác HMBC và NOESY chính của hợp chất SM7........................... 101
Hình 4.60. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM7 ................................................................. 102
Hình 4.61. Ph 1H-NMR của hợp chất SM7 ....................................................................... 102
Hình 4.62. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM7 ...................................................................... 103

Hình 4.63. Ph HSQC của hợp chất SM7 ........................................................................... 103
Hình 4.64. Ph HMBC của hợp chất SM7 .......................................................................... 104
Hình 4.65. Ph NOESY của hợp chất SM7 ........................................................................ 104
Hình 4.66. Cấu trúc h a học của hợp chất SM8 và các hợp chất tham khảo .................... 104
Hình 4.67. Các tương tác HMBC chính của hợp chất SM8 ............................................... 106
Hình 4.68. Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM8 ................................................................. 107
Hình 4.69. Ph 1H-NMR của hợp chất SM8 ....................................................................... 108
Hình 4.70. Ph

13

C-NMR của hợp chất SM8 ...................................................................... 108

Hình 4.71. Ph HSQC của hợp chất SM8 ........................................................................... 109
Hình 4.72. Ph HMBC của hợp chất SM8 .......................................................................... 110
Hình 4.73. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM9......... 110
Hình 4.74. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM10 ...... 112
Hình 4.75. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM11 ...... 115
Hình 4.76. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM12 ...... 117
Hình 4.77. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM13 ...... 120
Hình 4.78. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM14 ...... 122
Hình 4.79. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM15 ...... 125
Hình 4.80. Cấu trúc hóa học của hợp chất SM16................................................................ 127
Hình 4.81. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM17 ...... 129

xii


Hình 4.82. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM18 ...... 132
Hình 4.83. Cấu trúc h a học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM19 ...... 134
Hình 4.84. Cấu trúc h a học của hợp chất SM20................................................................ 136
Hình 4.85. Ph CD thực nghiệm của SM17-SM20 và ph CD theo tính toán của 4 đồng
phân lập thể ............................................................................................................................ 139
Hình 4.86. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM21 ...... 140
Hình 4.87. Cấu trúc h a học của hợp chất SM22 và chất tham khảo SM21 .................... 142
Hình 4.88. Các tương tác HMBC, NOESY chính và phân tích cấu dạng của vòng
cyclohexanol của hợp chất SM22......................................................................................... 144
Hình 4.89. Cấu trúc h a học của hợp chất SM23................................................................ 145
Hình 4.90. Cấu trúc h a học của hợp chất SM24................................................................ 146
Hình 4.91. Các hợp chất phân lập được t loài S.cerebriformis ......................................... 148

Hình 4.92. Mức độ apoptosis thể hiện bằng ảnh huỳnh quang của nhân tế bào LU-1 nhuộm
bằng Hoechst 33342 (độ ph ng đại 200 lần) ....................................................................... 152
Hình 4.93. Khả năng kích thích caspase 3 của SM8 và SM16 .......................................... 153

xiii


ĐẶT VẤN ĐỀ
T đầu nh ng năm 90 của thế k trước, các nhà khoa học biển đ c
c ng một mối quan tâm đ là khám phá nguồn tài nguyên sinh vật vô c ng
phong phú dưới đáy đại dương. Tuy nhiên các nghiên cứu tại thời điểm đ
chưa đầy đủ và thiếu tính hệ thống. T đ dẫn tới hàng loạt tranh c i gi a các
nhà khoa học, bởi một số loài được xác định bằng nhiều tên khoa học khác
nhau, thậm chí hàng chục lần, khiến con số thống kê không chính xác. Nh ng
câu hỏi về sự đa dạng loài, nơi các sinh vật biển sinh sống và các mối quan hệ
phức tạp gi a các loài sinh vật biển đ đưa đến một yêu cầu mới, cấp thiết về
một nghiên cứu một các-h c hệ thống toàn cầu. Đến đầu năm 2000, một
chương trình nghiên cứu thống kê khoa học c quy mô toàn cầu đ được thực
hiện. Chương trình thống kê sinh vật biển Census of Marine Life đ được
tiến hành trong vòng 10 năm, c quy mô lớn tại khắp 5 châu lục với sự tham
gia của 2700 nhà khoa học đến t hơn 80 quốc gia trên thế giới. Theo số liệu
mới được công bố của chương trình này vào ngày 4-10-2010, c khoảng t
230.000 – 250.000 loài sinh vật sinh sống ở dưới đại dương tuy nhiên c đến
80% số loài sinh vật biển vẫn chưa được phát hiện. Các nhà khoa học đ làm
việc trong dự án này tin rằng phần lớn các loài sống ở đại dương vẫn đầy bí
ẩn. Hơn 70% số loài cá đ được ghi nhận, nhưng với hầu hết các nh m sinh
vật biển khác, c thể chưa đến 1/3 số loài đ được biết. Hàng năm, c đến
1650 loài được phát hiện trong đ các loài thân mềm (379 loài/năm) và có vỏ
(452 loài/năm) c t lệ phát hiện nhiều nhất, tiếp đến là bọt biển (59/năm) và
da gai (30 loài/năm).

Việt Nam là quốc gia c ba mặt tiếp giáp biển với bờ biển dài 3.260 km
chạy dọc t Bắc vào Nam, hàng nghìn hòn đảo ven biển. Thêm vào đ , Việt
Nam c bốn mùa khí hậu rõ rệt. Các điều kiện này đ tạo ra nguồn tài nguyên
1


sinh vật biển phong phú với khoảng 12.000 loài bao gồm 2.000 loài cá, 6.000
loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật ph
du... Tuy nhiên, hiện nay trong phát triển kinh tế biển Việt Nam chủ yếu chỉ
tiếp cận tới nh ng loài sinh vật biển c giá trị thực phẩm, mà chưa chú ý
nhiều đến các loài cung cấp các chất c hoạt tính sinh học cao để phát triển
thuốc. Trong nh ng năm gần đây, với sự h trợ của các k thuật tiên tiến,
nhiều hợp chất c hoạt tính sinh học t các loài hải miên, san hô mềm đ
được phân lập, xác định cấu trúc, đánh giá hoạt tính sinh học. Nhiều hợp chất
trong số đ đ được nghiên cứu phát hiện và đang được sử dụng làm thuốc
điều trị bệnh ung thư như: cytarabine (ara-C), variabilin và agosterol A, ...
Nghiên cứu, khảo sát thành phần h a học và hoạt tính sinh học của các
loài sinh vật biển n i chung, các loài hải miên n i riêng đ và đang là vấn đề
thời sự được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Các nghiên cứu về thành
phần h a học và hoạt tính sinh học trên thế giới đ chỉ ra các loài hải miên c
cấu trúc h a học đa dạng và phong phú, nhiều hợp chất đ được phát hiện c
hoạt tính sinh học lí thú. Chính vì vậy, chúng tôi đ lựa chọn đề tài “Nghiên
cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài hải miên
Smenospongia cerebriformis Duchassaing & Michelotti, 1864”. Đề tài bao
gồm các nội dung sau:
- Phân lập các hợp chất t loài hải miên Smenospongia cerebriformis;
- Xác định cấu trúc h a học của các hợp chất phân lập được t loài hải
miên Smenospongia cerebriformis;
- Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng viêm của các hợp
chất phân lập được.

2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ HẢI MIÊN
1.1.1. Giới thiệu chung về hải miên
Hải miên là các loài động vật thuộc ngành Porifera (động vật ăn lọc –
pore bearer). Cơ thể của chúng bao gồm một lớp trung mô dạng thạch được
kẹp gi a hai màng tế bào mỏng. Trong khi tất cả các loài động vật khác c
các tế bào chưa biệt h a c thể chuyển thành các dạng tế bào chuyên biệt khác
nhau thì duy nhất các loài hải miên c một số tế bào đ được biệt h a mà vẫn
c thể chuyển thành các dạng tế bào khác. Thông thường chúng di chuyển
gi a các màng tế bào cơ bản và lớp trung mô. Hải miên không c hệ thần
kinh, hệ tiêu h a hoặc hệ tuần hoàn. Thay vào đ , hầu hết chúng dựa vào việc
duy trì một dòng nước n định chảy qua cơ thể để thu nhận thức ăn và oxy
cũng như thải các chất cặn b , hình dáng cơ thể của chúng thích nghi tối đa
với việc duy trì hiệu quả của dòng nước chảy qua cơ thể. Tuy c một số loài
hải miên nước ngọt, còn lại đa phần hải miên là các loài động vật biển, phân
bố rộng khắp t các v ng triều cho tới tận độ sâu hơn 8800 m. Trong khi hầu
hết trong số khoảng t 5.000 đến 10.000 loài hải miên được biết đến sống dựa
vào nguồn thức ăn là các vi khuẩn và các mảnh vụn trong nước, một số vi
khuẩn chủ t ng hợp quang năng thường sản xuất thức ăn và oxy nhiều hơn số
chúng tiêu thụ. Một số loài hải miên sống trong các môi trường nghèo dinh
dưỡng và trở thành động vật ăn thịt, sống dựa vào các loài giáp xác nhỏ.
Hải miên được chia thành ba lớp chính, dựa trên thành phần cấu tạo bộ
khung cơ thể của chúng:
- Lớp Hexactinellida (hải miên đá – glass sponge) có các nhánh silicat,
nhánh lớn nhất c sáu cánh c thể tách rời hoặc đính với nhau. Thành phần cơ thể
3

chính của chúng là hợp bào (syncytia) trong đ phần lớn các tế bào c chung một
màng ngoài đơn.
- Lớp Calcarea c

bộ khung cơ thể tạo bởi calci, một dạng calci

carbonate, c thể tạo thành các nhánh riêng biệt hoặc thành mạng lưới lớn.
Tất cả các tế bào c một nhân và màng.
- Lớp Demospongiae: Hầu hết c các nhánh silicat hoặc sợi xốp hoặc h n
hợp cả hai trong các mô mềm của chúng. Tuy nhiên, một số loài c chứa cơ quan
ngoài đặc tạo nên bởi aragnoit, một dạng khoáng chất khác của calci carbonate
khác. Tất cả các tế bào c một nhân và màng.
Ngoài ra, còn c lớp Archeocyatha chỉ được biết đến qua các h a thạch
t thời Cambri
1.1.2. Giới thiệu chung về giống Smenospongia
Hải miên giống Smenospongia thuộc họ Thorectidae, bộ Dictyoceratida,
phân lớp Keratosa, lớp Demospongiae. Cho đến nay, các nhà sinh thái và hải
dương học đ xác định được giống Smenospongia bao gồm 11 loài: S. aurea,
S. cerebriformis, S. conulosa, S. coreana, S. dysodes, S. echina, S. musicalis,
S. nuda, S. ramose, S. maynadii và S. lamellate [5]. Qua t ng quan tài liệu
nghiên cứu đ được công bố cho thấy giống Smenospongia chứa chủ yếu các
hợp chất thuộc khung sesquiterpene, sesterterpene và indole alkaloid. Các hợp
chất trao đ i thứ cấp này gi vai trò quan trọng cho sự sống của hải miên với
các chức năng bảo vệ, cạnh tranh, sinh sản và nhiều chức năng pheromone.
Dưới đây là hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia:

4

S. aurea

S. echina

S. conulosa

S. cerebriformis

Hình 1.1. Hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ GIỐNG SMENOSPONGIA TRÊN
THẾ GIỚI
1.2.1. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài hải miên thuộc
giống Smenospongia
Qua t ng quan tài liệu cho thấy có 4 loài thuộc giống Smenospongia và
một số Smenospongia sp (chưa xác định được chính xác tên khoa học) đ
được nghiên cứu về thành phần hóa học, bao gồm: S. aurea, S. cerebriformis,
S. conulosa và S. echina. Thành phần h a học chính của giống Smenospongia
5


là các hợp chất thuộc khung sesquiterpene, sesterperpene, indole alkaloid,
thiazole,….
1.2.1.1. Các hợp chất sesquiterpene
Lớp chất sesquiterpene là một trong nh ng lớp chất chính của giống
Smenospongia. Cho đến nay, có 30 hợp chất sesquiterpene (1-30) được công
bố t giống Smenospongia (xem Bảng 1.1).
Bảng 1.1. Các hợp chất sesquiterpene từ giống Smenospongia
KH Tên chất
nakijinol E

1

TLTK
[6]

2

[6]

3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14

Loài
S. aurea
S. cerebriformis
(+)-5-epi-nakijinol E
S. aurea
S. cerebriformis
nakijinone A

S. aurea
S. cerebriformis
5-epi-nakijinone A
S. aurea
S. cerebriformis
(-)-dactylospongenone E
S. aurea
S. cerebriformis
5-epi- dactylospongenone E
S. aurea
S. cerebriformis
5-epi- dactylospongenone F
S. aurea
S. cerebriformis
(+)-5-epi-20-O-ethylsmenoquinone S. aurea
S. cerebriformis
6'-iodoaureol
S. conulosa
Smenospongia sp.
aureol
Smenospongia sp.
S. cerebriformis
S. aurea
6'-chloroaureol
Smenospongia sp.
S. aurea
aureol acetate
Smenospongia sp.
S. aurea
bromoaureol acetate

S. aurea
6'-aureoxyaureol
Smenospongia sp.
6

[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6, 7]
[8, 9]
[9, 10]
[11-14]
[9, 10, 13]
[9, 10, 13]
[15]
[9]


15
16

ent-chromazonarol
ilimaquinone

17
18
19
20

21
22
23
24
25
26

smenoquinone
ethylsmenoquinone
smenospongidine
smenospongiarine
smenospongorine
smenospongine
smenorthoquinone
smenodiol
smenotronic acid
dactyltronic acid

27

avarol

28

zonarol

29
30

8-epi-chromazonarol

chromazonarol

7

Smenospongia sp.
S. cerebriformis
S. aurea
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[9]
[16]
[17, 18]
[14, 19]
[17, 18]
[17, 18]
[17, 18]
[17, 18]
[17, 18]
[18, 19]
[18]

[15, 18, 20]
[16, 21]
[16]

S. aurea
S. echina
S. aurea
S. echina
S. aurea
S. aurea

[15]
[15]
[15]
[15]


1.2.1.2. Các sesterterpene
Ngoài các hợp chất sesquiterpene, các hợp chất sesterterpene cũng được
phát hiện là thành phần h a học chính của các loài thuộc giống
Smenospongia. Sesterterpene là một nhóm nhỏ của terpenoid có một số tính
chất dược lý và sinh thái thú vị. Chúng thể hiện hoạt tính sinh học đa dạng
như chống viêm, gây độc tế bào, chống ung thư và kháng khuẩn [22]. Có
khoảng 27 hợp chất sesterterpene được phân lập t một số loài thuộc giống
Smenospongia.
Bảng 1.2. Các hợp chất sesterterpene từ giống Smenospongia
KH
31
32
33

Tên chất
furospinosulin-1
4-hydroxy-9-deoxoidiadione
(7E,12E,18R,20Z)-variabilin

Loài
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
8

TLTK
[9, 12]
[23]
[23]


34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

(7E,13Z,18R,20Z)-variabilin, (8E,
13Z,18R,20Z)-variabilin
(8Z,13Z,18R,20Z)-variabilin
4-hydroxy-9-deoxoidiadione
4-acetoxy-9-deoxoidiadione
12-deacetoxy-23hydroxyheteronemin
23-acetyl-12-deacetoxy-23hydroxyheteronemin
12-deacetoxy-23-acetoxyscalarin
12-deacetoxy-23-acetoxy-19-Oacetylscalarin
12-deacetoxy-23-hydroxy-19-Oacetylscalarin
12-deacetylscalarin
12-deacetoxy-23-aldehyde-16-Oacetylscalarin
25-methoxy-22-hydroxy-12deacetoxydeoxoscalarin
22-hydroxy-12-dehydroxyscalarin
22-acetoxy-12-dehydroxyscalarin
22-acetoxyscala-16-en-25-al-22oic acid
(18S)-22-acetoxyscala-16-en-25-al22-oic acid methyl ester
(18R)-22-acetoxyscala-16-en-25al-22-oic acid methyl ester
12-deacetoxy-23-acetoxy-19-Oacetylscalarin

12-deacetoxy-23-acetoxyscalarin
12-deacetoxy-23hydroxyheteronemin
manoalide
seco-manoalide
9

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[23]
[23]
[23]
[23]

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[23]
[23]

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[23]
[23]

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[23]
[23]
[23]

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.

[23]

Smenospongia sp.

[24]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[24]
[24]

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

[25]
[25]


56
57

manoalide-25-acetate
(4E,6E)-dehydromanoalide

Smenospongia sp.
Smenospongia sp.

10

[25]
[25]