Nghiên cứu chiết tách các Ancaloit có hoạt tính sinh học từ cây bạch trinh biển Hymenocallis Littoralis L Việt nam

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn thạc sĩ khoa học

Nghiên cứu chiết tách các ancaloit có hoạt tính
sinh học từ cây Bạch trinh biển (Hymenocallis
littoralis L.) Việt Nam

Ngành: Công nghệ hoá học
Nguyễn Hoàng Sơn

Người hướng dẫn khoa học: TS. Lưu Hoàng Ngọc

Hà Nội 2006


Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn TS. Lưu
Hoàng Ngọc đà giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện
thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Bạch Dương cùng toàn thể
cán bộ, nhân viên trung tâm Hoá thực vật Viện Hoá học công
nghiệp đà giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong Bộ môn
Công nghệ Hữu cơ - Hoá dầu, Khoa Công nghệ hoá học, Trường
ĐHBK Hà Nội cùng các bạn đà giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày 16 tháng 11 năm 2006

Nguyễn Hoàng Sơn

3

Mục lục

Trang

Các chữ viết tắt

5

Danh sách các bảng

6

Mở đầu

7

Chương 1
Tổng quan
1.1

9

Thực vật họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) và chi Bạch trinh
(Hymenocallis)

9

1.1.1

Vài nét về thực vật học họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)

9

1.1.2

Chi bạch trinh (Hymenocallis)

10

1.1.3

Cây bạch trinh biển (Hymenocallis Littoralis L.)

10

1.2

Các ancaloit của họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)

10

1.2.1 Vài nét về các ancaloit của họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)

11

1.2.2

Các ancaloit trong chi Hymenocallis

17

1.3

Các tính chất phổ của các ancaloit Thuỷ tiên

17

1.3.1 Phổ tử ngoại

18

1.3.2 Phổ hồng ngoại

18
1

1.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H-NMR

19

1.3.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR

23

1.3.5 Phổ khối lượng

27

1.4

Các phương pháp phân lập ancaloit

28

1.5

Hoạt tính sinh học của các ancaloit Thuỷ tiên

30

Chương II
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

33

2.1

Đối tượng nghiên cứu

33

2.2

Phương pháp nghiên cứu

34

2.2.1 Mẫu thực vật

34


4

2.2.2

Chiết ancaloit của cây Bạch trinh biển (Hymenocallis littoralis)

34

2.2.3

Các kĩ thuật sắc ký đà sử dụng trong luận án.

34

2.2.3.1 Sắc ký lớp mỏng

34

2.2.3.2 Sắc ký cột

35

2.2.4

36

Các phương pháp xác định cấu trúc hợp chất

Chương III
Phần thực nghiệm

37

3.1

37

Chiết tổng ancaloit từ mẫu cây

3.1.1 Mẫu thực vật

37

3.1.2

Chiết tổng ancaloit

37

3.2

Nghiên cứu các dung môi sử dụng phân tách ancaloit

38

3.3

Phân lập các ancaloit từ tổng ancaloit

38

Chương IV
Kết quả và thảo luận

41

4.1

Chiết xuất tổng ancaloit từ mẫu thực vật

41

4.2

Phân tách các ancaloit từ tổng ancaloit của cây Bạch trinh
biển (Hymenocallis littoralis)

41

4.2.1 Tách các ancaloit từ tổng ancaloit

41

4.2.2 Phân tích cấu trúc các ancaloit

42

4.2.2.1 Lycorin

42

4.2.2.2 Tazettin

46

4.2.2.3 Trisphaeridin

51

4.2.2.4 11,12 -Epoxi-4a-dehdroxy-littoralin

56

Kết luận

61

Tài liệu tham khảo

62


5

Những chữ viết tắt dùng trong luận văn

COSY: Correlated Spectroscopy
13

C NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13
(Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer
FC: S¾c ký cét nhanh (Flash Chromatography)
HMBC: Heteronuclear Multiple - Bond Correlation
HMQC: Heteronuclear Multiple - Quantum Coherence
1

H NMR: Phỉ céng h­ëng tõ h¹t nhân proton
(PMR, Proton Magnetic Resonance Spectroscopy)

HPLC: Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography)
HR-MS: Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass Spectrometry)
IR: Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
Me: Nhãm thÕ metyl CH 3 —
MPLC: S¾c ký láng trung áp (Medium Pressure Liquid Chromatography)
MS: Phổ khối lượng (Mass Spectrometry)
NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
NOESY: Nuclear Overhauser and Exchange Spectroscopy
TLC: S¾c ký líp máng (Thin-layer Chromatography)


6

Danh sách các bảng
Trang
Bảng 1.1: Một số kiểu vòng của các Amaryllidaceae ancaloit

11

Bảng 1.2: Một số ancaloit trong chi Hymenocallis

12

Bảng 1.3: Các vùng độ chuyển dịch hóa học của các proton
vòng A và vòng C của một số Amaryllidaceae ancaloit
Bảng 1.4: Các phạm vị dịch chuyển hoá học

13

C của các kiểu

cacbon khác nhau trong Amarydaceae ancaloit.
Bảng 1.5: Các độ chuyển dịch hóa học

19
22

13

C và tính bội của các

kiểu vòng chủ yếu của các Amaryllidaceae ancaloit

24

Bảng 4.1: Độ dịch chuyển hoá học 1H v 13C của hợp chất C2

43

Bảng 4.2: Độ dịch chuyển hoá học 1H v 13C của hợp chất HL222

48

Bảng 4.3: Độ dịch chuyển hoá học 1H v 13C của hợp chất HL22A1
Bảng 4.4: Độ dịch chuyển hoá học 1H và 13C cđa hỵp chÊt HL22

53
58


7

mở đầu

Các ancaloit hợp thành một lớp lớn các hợp chất thiên nhiên hết
sức không đồng nhất về hóa học và hóa sinh học. Ngày nay trên 10.000
ancaloit thuộc các kiểu cấu trúc rất khác nhau đà được biết đến và định rõ đặc
điểm một cách chính xác. Các ancaloit có mặt chủ yếu trong các loài thực vật
thượng đẳng. Đặc biệt giàu ancaloit là các loài thuộc các họ Amaryllidaceae,
Apocynaceae, Buxaceae, Euphorbiaceae, Liliaceae, Loganiaceae, Menispermaceae, Papaveraceae, Rutaceae vµ Solanaceae. Trong số các loài thực vật hạ
đẳng thì Equisetum, Lycopodium và một số loài nấm nhất định (Claviceps) là
dẫn đầu về ancaloit. Các hợp chất với nitơ dị vòng đôi khi cũng đà được tìm

thấy trong động vật, như trong con kỳ giông, các loài nhái, cóc và rết khác
nhau.
Nghiên cứu công nghệ chiết tách các ancaloit chủ yếu thực hiện các
nhiệm vụ phân lập, nhận dạng, định rõ đặc điểm, xác định cấu trúc và tổng
hợp các hợp chất thuộc lớp này. Sự phát triển và sử dụng các phương pháp
phân tách mới, sử dụng các phương pháp phân tích vật lý hiện đại để khảo sát
cấu trúc (như các phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phương pháp khối
phổ, phương pháp phân tích cấu trúc bằng tia Rửntgen), và các phương pháp
tổng hợp các ancaloit rất có hiệu quả đà đưa hướng nghiên cứu này đến những
phát triển hết sức to lớn trong khoảng thời gian năm thập niên vừa qua.
Nhiều ancaloit thể hiện hoạt tính sinh học đáng quan tâm. Một số
ancaloit có những tác dụng đặc hiệu về mặt dược lý học, khiến cho đầu tiên thì


8

các dược liệu chứa ancaloit hoặc các chế phẩm của chúng (các phần chiết, các
cồn thuốc), và nay thì chủ yếu là các ancaloit tinh khiết là bộ phận không thể
thiếu được của kho tàng thuốc chữa bệnh của nhân loại. Các ancaloit có nguồn
gốc thiên nhiên cũng là các chất dẫn đường cho việc phát triển nhiều các dược
phẩm tổng hợp.
Việt Nam có tài nguyên thực vật rất phong phú và đa dạng. Cho đến nay
đà có xấp xỉ 12.000 loài thực vật bậc cao được thống kê, trong số đó nhiều
loài chứa ancaloit và được dùng trong y học dân gian của Việt Nam để điều trị
có hiệu quả nhiều bệnh tật.
Nhiều loài thuộc họ Thủy tiên Amaryllidaceae, một họ cây rất đặc sắc
về mặt hóa học ancaloit, mọc ở Việt Nam, trong đó có chi Hymenocallis. Các
loài Hymenocallis thường cho hoa đẹp và do đó được trồng làm cây cảnh. Mặt
khác, một số ancaloit thu được từ loài Hymenocallis cũng có những tác dụng
đặc hiệu về mặt dược lí học.

Mặc dù chưa được nghiên cứu kĩ lưỡng nhưng một số công trình khoa
học đà cho thấy chi Hymenocallis có hoạt tính chữa bệnh trong việc điều trị
một số khối u, bệnh viêm loét, làm giảm đau, chữa cao huyết ápĐặc biệt sự
phát hiện ra chất pancratistatin, một ancaloit cã ho¹t tÝnh chèng ung th­ rÊt
høa hĐn tõ chi này, đà gây được sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Hai ancaloit
pancratistatin và narciclasin cũng đà được tìm thấy trong loài Hymenocallis
speciosa. Bên cạnh đó, hai ancaloit rất phổ biến trong họ Amaryllidaceae, có
hoạt tính gây độc tế bào là lycorin và tazettin cũng đà được tìm thấy trong loài
Hymenocallis littoralis. Ngoài ra, chưa có các nghiên cứu nào khác về các
chất có hoạt tính sinh học trong loài Hymenocallis littoralis. Do đó, trong luận
án này tôi đà lựa chọn loài Hymenocallis littoralis làm đối tượng nghiên cứu
công nghệ phân lập các ancaloit có hoạt tính sinh häc.


9

chương I

tổng quan

1.1 Thực vật họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) và chi
Bạch trinh (Hymenocallis)
1.1.1 Vài nét về thực vật học họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)
Các loài cây thuộc họ Thủy tiên là các loài đơn tử diệp. Trừ một số ít chi
mọc được ở miền ôn đới ra, các đại diện của họ này phân bố rộng rÃi ở các
miền thảo nguyên của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của cả hai bán cầu.
Cây thảo, có thân rễ hay thân hành. Lá mọc từ gốc rễ, hình dải. Hoa
lưỡng tính, đều, mọc đơn độc hay tập hợp thành tán nằm ở đầu một cán hoa
trần, dưới tán có tổng bao. Bao hoa đều hay không đều, có ống hoặc không có
ống, có 6 thùy dạng cánh xếp hai hàng, dính nhau nhiều hay ít, có khi còn có

thêm một tràng hoa phụ ở họng. Hoa có 6 nhị, đính ở gốc của lá đài và cánh
hoa. Chỉ nhị rời hoặc dính. Bầu thượng hoặc hạ, có 3 ô; noÃn nhiều đính trên
giá noÃn trung trụ. Quả nang hoặc quả nạc không mở [1].
Họ Thủy tiên có chín tông, bao gồm khoảng năm mươi chi, trong số đó
một số chi mọc hoang ở Âu châu, như Galanthus, Leucojum, Narcissus. Một
số chi khác được chuộng vì cho hoa đẹp, như các chi Amaryllis, Haemanthus,
Clivia vµ Valotta, Hippeastrum, Nerine, Sprekelia, Crinum vµ Hymenocallis.
1.1.2 Chi B¹ch trinh (Hymenocallis)


10

Chi Bạch trinh (Hymenocallis) thuộc họ Thuỷ tiên (Amaryllidaceae), có
khoảng 50 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Mỹ. ở Việt
Nam có hai loài Hymenocallis littoralis và Hymenocallis speciosa được di
thực vào trồng làm cảnh.
1.1.3 Cây Bạch trinh biển (Hymenocallis littoralis L.)
Cây Bạch trinh biển thuộc chi Bạch trinh trong họ Thuỷ tiên là cây được
di thực vào Việt Nam. Cây thường dùng làm cảnh, lá thon ngược hẹp, dài đến
1 m, rộng 6 cm. Phát hoa cao 60 đến 70 cm, hoa cong hơi dẹp; hoa không
cọng, dài 20 đến 23 cm, tiểu nhuỵ chỉ xanh, đáy dính thành tràng dài 2,5 đến
3 cm; vòi nhuỵ xanh, noÃn ít, gắn ở phần dưới của thái toà; trái rộng 13 cm
[4].
1.2

Các ancaloit của họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)
và chi (Hymenocallis)

1.2.1 Vài nét về các ancaloit của họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)
Tác dụng sinh lý của một loạt loài cây đại diện cho họ Thủy tiên

(Amaryllidaceae) đà được biết đến từ lâu và dẫn đến việc nghiên cứu khá sớm
về các hoạt chất của họ cây này. Nghiên cứu thành công đầu tiên theo hướng
này là của Gerrard, vào năm 1877 ông đà phân lập được từ Narcissus
pseudonarcissus chÊt lycorin [A.W. Gerrard, Pham. J. 8, 1877, 214; xem
[16]. Tuy nhiên việc nghiên cứu có hệ thống và sâu về các Amaryllidaceae
ancaloit chỉ mới bắt đầu từ sau năm 1953, bởi Boit và cộng sự ở Đức và
Wildman và cộng sự ở Mỹ. Cho đến nay đà có khoảng 150 loài cây thuộc họ
này, thuộc vào 36 chi, được khảo sát về ancaloit [23].
Các Amaryllidaceae ancaloit hợp thành một nhóm quan trọng các bazơ
xuất hiện trong thiên nhiên, được đặc trưng bởi sự phong phú đa dạng về cấu
trúc và sự chức hóa. Thực vậy cho đến nay đà có trên 100 ancaloit từ các loài


11

thuộc họ Thủy tiên được phân lập từ các bộ phận khác nhau của cây và ở các
giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Đa số các hợp chất này có thể được xếp vào
13 phân nhóm có cùng kiểu cấu trúc. Bảng 1.1 cung cấp một nét khái quát về
12 phân nhóm, và phân nhóm 13 là các ancaloit kiểu montanin, với khung cơ
sở là 5,11b-metanomorphanthridin [35].
Điểm đặc trưng đáng lưu ý của các Amaryllidaceae ancaloit là ở chỗ
chúng được sản ra một cách riêng biệt bởi các thành viên của họ này. Ngược
lại các ancaloit thực thụ của các họ cây khác lại không gặp ở các loài
Amaryllidaceae.
Tuy nhiên gần đây cũng đà thấy một vài ngoại lệ của sự khái quát này.
Ví dụ amisin đà được phân lập tõ Hymenocallis arenicola Northrop [18] vµ
mesembrenol tõ Crinum oliganthum, lµ hai loµi thc hä Amaryllidaceae. Hai
ancaloit nµy thc kiĨu mesembran và cho đến nay nói chung đà được tìm
thấy từ các loài cây thuộc họ Aizoaceae.
Một số kiểu vòng của các ancaloit được đưa ra ở bảng 1.1

12

Bảng 1.1: Một số kiểu vòng của các Amaryllidaceae ancaloit
STT

Kiểu vòng

I

N-(3,4-dioxibenzyl)-4-oxi-phenetylamin

II

N-(3,4-dioxibenzyl)-3,4-dioxiphenetylamin

III

Pyrrolo[de]phenanthridin/ Pyrrolophenanthridon

IV

Lycorenin (Benzopyrano[3,4-g]indol)

V

Galanthamin (Dibenzofuran)

VI

5,10b-Etanophenanthridin

VII

1,2-Epoxi-5,10b-etanophenanthridin

VIII

Pretazettin (Benzopyrano[3,4-c]indol)

IX

Tetrahidroisoquinolin

X

Phenanthridon/Lignoidphenanthridon

XI

Clivimin

XII

Ismin

1.2.2 Các ancaloit trong chi (Hymenocallis)
Các ancaloit trong chi Hymenocallis hiện nay vẫn đang được tiếp tục
nghiên cứu. Một số tính chất và nguồn cây của các ancaloit đà được tìm thấy

trong chi này được đưa ra trong b¶ng 1.2.


13

Bảng 1.2: Một số ancaloit trong chi Hymenocallis
Ancaloit

đnc (0C)

[ ]D

Nguån c©y

Adenosin (1)

234-236

-

H.speciosa

Amisin (2)

74 - 80

-

H.arenicola

Caribin (3)

200 - 204

-

H.arenicola

Demethy

138-140

+96,4

homolycorin(4)
7-deoxy-trans-

H.species

(c 0,28 CHCl 3 )
-

-

H.species

133-135

+126

H.species

dihydronarciclasin (5)
Galanthamin (6)

(c 0,083 EtOH)
Haemanthidin (7)

189-190

-41

H.species

(c 1,0 CHCl 3 )
Havanin (8)

135 - 137

+160

Hippeastrin (9)
Homolycorin (10)

-

214-215

(c 0,3 CHCl 3 )

175

+85

H.arenicola
H.species
H.species

(EtOH)
4-Hydroxy

H.caymanensis

anhydrolycorin (11)

-

-

Littoralin (10)

-

-

H.rotata,


14

H.littoralis

B¶ng 2 (tiÕp): Mét sè ancaloit trong chi Hymenocallis
Lycorenin (12)

202

+125

H.littoralis

(EtOH)
Lycorin (13)

280-281

-83,8
(EtOH)

C.amabile
C.asiaticum
C.augustum
C.natans L
C.pratense
H.littoralis L
H.speciosa L

N-Demethyldihydro

123-124

galanthamin (14)
Narciclasin (15)
Normaritidin (16)

-39,1

H.rotata

(c 0,95 CHCl 3 )
-

-

139-141

+22,9

H.speciosa
H.rotata

(c 0,31 MeOH)
Pancracin (17)

272-273

-74

H.species

(c 0,02 MeOH)
Pancratistatin (18)

322-324

+48

H.littoralis

(c 1,0 DMSO)
Pretazettin (19)
Pseudolycorin 1,2-di-βD-glucoside (20)

-

-

256

+68
(c 0,2 CHCl 3 )

H.species
H.caymanensis


15

202-203

Tazettin (21)

+160

H.species

(CHCl 3 )

B¶ng 2 (tiÕp): Mét sè ancaloit trong chi Hymenocallis
140-141

-

H. x. festalis

95

-

H.arenicola

192-193

-4

H.arenicola

Trisphaeridin (22)
Varadin (23)
Zaidin (24)

(c 0,2 CHCl 3 )

OH

3'

OH

O
N

O

5

O

4-hydroxyanhydrolycorin

NMe2

6

Amisin

O


16

OMe

OMe
3

OH
4a

H

NMe

NMe

O

O
H

OH

O

O

O

O

Littoralin

Tazettin

OMe

OH
R

OH

H
4a

NMe

O
8

O

H
O

OH
NH

O

O

R

OH

O

R = H: 7-Deoxy-trans-dihydronarciclasin
R = OH: Pancratistatin

Pretazettin

OH
3

MeO

O

H
N

O

Trisphaeridin

HO

N

Normaritidin


17

H
N
H
HN
H
H

O

H
OH
N

O

O

N-Demethyldihydrogalanthamin

Caribin

O

N
OH

O

HO
O

Havanin

OR2
R1O

2
1

H

R3O
9

OH

O

H
N

MeO

R1 = R2 = Glc, R3 = H: Pseudolycorin, 1,2-O-β-D-glucoside
R1 = R3 = Me, R2 = H: Zaidin

18

OMe
OH
HO

2
1

NH

H
O

O
9

H
N

O

Lycorin

OH
O
O

Varadin

1.3

Các tính chất phổ của các ancaloit thuỷ tiên

1.3.1 Phổ tử ngoại
Phổ tử ngoại của các Amaryllidaceae ancaloit, được ghi trong dung môi
trung tính (ví dụ metanol hoặc etanol), cung cấp các thông tin về kiểu của hệ
khung

(ví

dụ

norbelladin/lycorin/lycorenin/5,10b-etanophenanthridin/

pyrrolophenanthridon). Các ancaloit kiểu norbelladin thể hiện ba cực đại tử
ngoại cường độ cao ở khoảng 225, 278 và 285 nm. Các ancaloit kiểu lycorin
và crinin, thông thường có một nhóm mang màu metylendioxiaryl và một liên
kết đôi biệt lập, cho một cực đại hoặc vai gần 240 nm và một cực đại khác ở
khoảng 280-290 nm (nếu không có mặt liên kết chưa no nào khác). Các
ancaloit kiểu lycorenin, ví dụ hippeastrin, cho các cực đại ở vùng 225, 265 và
310 (vai) nm. Các ancaloit có thêm các liên kết chưa no hoặc vòng C thơm
thường thể hiện các cực đại bội có cường độ lớn ở các vị trí tùy thuộc kiểu
khung. Vì thế cheryllin, có thêm một nhóm hidroxiphenyl gắn vào vị trí C-4
của vòng tetrahidro-isoquinolin thể hiện ba cực đại riêng rẽ ở 227, 285 và
295 nm. Chỉ số tắt của cực đại bước sóng dài hơn của các ancaloit kiểu lycorin
và crinin thường lớn hơn, ngoại trừ các trường hợp một nhóm metoxi ở C-7 và
đầu cầu C-11 C-12 hướng lên trên (ví dụ trường hợp của ambellin, powellin
và buphanidrin). Các pyrrolo-phenanthridon ancaloit thể hiện một vài cực đại

19

cường độ lớn ở khoảng 228, 235, 248, 255, 300, 335, 360 nm, do sự có mặt
của hệ liên hợp mở rộng trong hệ bốn vòng. Các phenanthridon ancaloit
(không có cầu eteno) cũng thể hiện các cực đại hấp thụ béi ë vïng λ245, 250,
265, 295, 305, 325, 335 nm, nhưng các cường độ của các cực đại có bước
sóng dài hơn thì nhỏ hơn so với các cường độ này của các
pyrrolophenanthridon ancaloit. Sự thêm một số tác nhân chuyển dịch thông
thường [34] vào một dung dịch etanolic (hoặc metanolic) của các
Amaryllidaceae ancaloit gây ra sự dịch chuyển đáng kể các cực đại hấp thụ
của các ancaloit phenolic có các nhóm hidroxi tại C-7, C-8 hoặc C-9. Theo
cách đó các ancaloit bị hidroxyl hóa ở C-8/C-9 thuộc các kiểu pseudolycorin,
pyrrolophenanthridon hoặc phenanthrindon đơn giản thể hiện các dịch chuyển
hướng hồng của cả dải I và dải II [34] khoảng 7 - 20 nm khi cã mỈt NaOCH 3 .
Møc độ dịch chuyển hướng hồng phụ thuộc vào kiểu vòng và kiểu thế nói
chung của phân tử. Sự có mặt mét nhãm hidroxi ë C-9, para ®èi víi nhãm
cacbonyl, trong các pyrrolophenanthridon ancaloit gây ra sự dịch chuyển
hướng hồng đáng kể của các cực đại hấp thụ có bước sóng dài khi được thêm
vào thậm chí một bazơ yếu như natri axetat. Sự có mặt của một nhóm hidroxi
bị chelat hóa (C-7 hidroxi) trong kalbretorin đà được phát hiện bởi sự dịch
chuyển của các cực đại bước sóng dài hơn của nó bởi sự thêm nhôm clorua
khan, sự dịch chuyển này vẫn không thay đổi khi thêm HCl.
1.3.2 Phổ hồng ngoại
Trong những năm gần đây, phổ IR của các Amaryllidaceae ancaloit
không còn được sử dụng cho các mục đích chẩn đoán. Tuy nhiên, các dữ kiện
IR vẫn được sử dụng rộng rÃi để xác định một số nhóm chức
(hidroxi/metoxi/metylendioxi/epoxi/axetyl/glucozyl) trong các vòng khác
nhau và được nêu ra để hỗ trợ cho việc nhận dạng các ancaloit được phân lập.

1.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR


20

Mặc dù cấu trúc của phần lớn các Amaryllidaceae ancaloit chủ yếu đều
đà được xác định bằng các phương pháp hóa học, các phổ 1H NMR đà tỏ ra có
giá trị to lớn để giúp xác định cấu trúc và gi¶i qut hãa lËp thĨ cđa chóng.
Phỉ 1H NMR cịng đà giúp ích cho việc xác định cấu trúc một số
Amaryllidaceae ancaloit nhận được với lượng nhỏ. Haugwitz và các cộng sự
lần đầu tiên đà công bố các dữ kiện phổ 1H NMR để giúp xác định cấu trúc và
hóa lập thể của các ancaloit các kiểu tazettin và vittatin/(-)-crinin thường được
tìm thấy trong họ này. Từ đó một số sưu tập phổ 1H NMR của các
Amaryllidaceae ancaloit đà xuất hiện [30], [27], [44].
Bảng 1.3: Các vùng độ chuyển dịch hóa học của các proton
vòng A và vòng C của một số Amaryllidaceae ancaloit
I
Vòng A
(6,5-8,3)
proton
7
10
10 a
Vòng C
(1,4-8,3)
1
2
3
4
4a

+

II

+

Kiểu khung (xem bảng 1)
III+
VI+

VII+

X++

7,30-7,35
s+
6,80-6,90
d
6,80-6,82
d

6,90-6,92
s
6,70-6,75
d
6,60-6,70
d

7,60-7,75

s
7,90-8,30
sĐ


6,70-6,90
s
7,00-7,10
s


6,50-6,60
sĐ
6,75-6,90
s


7,70-7,75
sĐ
8,20-8,30
s


6,90-6,95
d
6,50-6,60
d


6,70-6,75

6,50-6,60
d
6,90-6,95
D

6,70-6,75

7,90-8,30
dd
7,40-7,50
dd
7,70-7,85
dd



3,80-3,82
d
3,20-3,30
m
4,00-4,10
m
1,40-1,70
m
3,10-3,15
dd

7,70-7,75
dd
7,00-7,10
dd
7,50-7,55
dd


6,70-6,75

6,70-6,75
d
5,80-5,85
m
4,00-4,10
m
1,40-1,70
m
3,10-3,20
m





Giá trị trong CDCl 3 -DMSO-d 6 so với TMS.
HPMT; CDCl 3 .
§
TÝn hiƯu réng.
+

++


21

Phổ 1H NMR của các Amaryllidaceae ancaloit được ghi trong các dung
môi khác nhau, ví dụ CDCl 3 , DMSO-d 6 , CF 3 COOD, pyridin-d 5 , metanol-d 4 ,
D 2 O và các hỗn hợp của chúng, tùy theo tính tan của các hợp chất và bản chất
các thông tin được tìm kiếm. Tuy nhiên, phần chủ yếu của các dữ kiện được
công bố đều ghi với các dung môi CDCl 3 và DMSO-d 6 . Đôi khi một vài dung
môi không thông thường cũng đà được dùng. Ví dụ, 8,9-metylendioxi-6phenanthridon, được điều chế bằng tổng hợp, đà được hòa tan trong HMPT vì
tính tan kém của chất này trong các dung môi hữu cơ thông thường [37]. Đối
với lycorin, các điều kiện phân giải tốt nhất đà nhận được với
CD 3 OD/CD 3 COOD (3:1), vì hợp chất này tan hạn chế trong các dung môi hữu
cơ thông thường, không bền trong CF 3 COOH, và trong dung dịch D 2 O/D 2 SO 4
(1%) các tín hiƯu kÐp xt hiƯn, lµ do sù chun hãa lÉn nhau của hai đồng
phân cấu dạng của ancaloit được proton hóa [20].
Các dịch chuyển hóa học được cảm ứng bởi dung môi có giá trị chẩn
đoán đáng kể đà được công bố đối với các Amaryllidaceae ancaloit khác nhau
[42]. Các tÝn hiƯu 1H NMR cđa c¸c Amaryllidaceae ancaloit xt hiƯn ë δ 1,58,5 (thang δ so víi TMS).
Mét sè vÝ dơ quan träng cđa viƯc øng dơng phỉ 1H NMR xác định cấu
trúc các Amaryllidaceae ancaloit mới được dẫn ra dưới đây.
Các proton của vòng A. Các pyrrolophenanthridon ancaloit
Sự gán các cộng hưởng của H-1 và H-10 trong các ancaloit này (kiểu
III) được lý giải dựa trên các cộng hưởng của H-4 và H-5 quan sát được trong
các dẫn xuất phenanthren thơm hoàn toàn, các cộng hưởng này bị khử che
chắn mạnh nhất [28]; hiệu ứng mở rộng vạch của các cộng hưởng H-1 và H10 là do sự tương tác xa giữa chúng. Tín hiệu H-10 trong các ancaloit kiĨu
pyrrolo-phenanthridin (vÝ dơ lycorin) vµ 5,10b-etanophenanthridin (vittatin)
th­êng xt hiƯn ë tr­êng thÊp h¬n so víi tÝn hiƯu H-7 t­¬ng øng. Proton H10 ở bên cạnh về không gian đối với vòng C chịu một dịch chuyển nghịch từ

22

của sự không no của vòng này. Điều này đà được chứng minh bởi sự đo cộng
hưởng từ hạt nhân kép và hiệu ứng NOE của các hợp chất gốc và các dẫn xuất
dihidro của chúng. Vị trí của nhóm chức hidroxi duy nhất trong pratorimin
được căn cứ vào sự dịch chuyển tối đa lên trường cao (0,22) được thể hiƯn
bëi sù céng h­ëng cđa H-10 khi cã mỈt Na 2 OD-D 2 O. Vị trí của nhóm hidroxi
ở vòng A của cheryllin cũng được xác định tương tự [12]. Hơn nữa, sự quan
sát thấy rằng ở O-axetyl-pratorimin cộng hưởng H-10 chịu sự dịch chuyển tối
đa về trường thấp (0,37) so với cộng hưởng proton tương ứng ở pratorimin và
sự dÞch chun vỊ tr­êng thÊp δ0,25 so víi dÉn xt permetylete đà ủng hộ
cho sự gán tín hiệu nêu trên. Khi bức xạ tín hiệu metoxi duy nhất trong
pratorimin và trong O-axetyl-pratorimin thì thấy tín hiệu ở H-7 của chúng
tăng tương ứng 22% và 18% (NOE). Các hiệu ứng NOE cùng nhân tương tự
cũng đà quan sát được ở các xanthon bị polioxi hóa và đà trở thành cơ sở để
xác định các vị trí của các nhóm chức hidroxi/metoxi của chúng [10]. Cấu trúc
của hai ancaloit phenolic đồng phân, pratorimin và pratorinin, là các ancaloit
hàm lượng thấp xuất hiện ở một vài loài Amaryllidaceae, đà được khẳng định
bằng các phân tích phổ.
Các proton của vòng C. Các 1,2-olefinic và epoxi-5,10b-etanophenanthridin ancaloit
Buphanisin và augustin thể hiện sự tương tự về các tín hiệu 1H NMR của
các proton ở vòng A và các tín hiệu ở các nhóm thế có oxi (OCH 3 , OCH 2 O).
Cịng nh­ vËy, c¸c phỉ 1H NMR 60MHz của cả hai hợp chất này cho các
doublet ở khoảng 4 ppm tương ứng với hai proton benzylic (H α -, H β -6). Sù
kh¸c biƯt chủ yếu của hai phổ là ở các tín hiệu gắn với các cộng hưởng của H1 và H-2. Phổ cđa buphanisin thĨ hiƯn c¸c tÝn hiƯu cã thĨ g¸n cho mét H-1
olefinic lµ mét doublet ë δ6,70 (J 1,2 = 10Hz) và của proton olefinic thứ hai H2 tại δ6,21 lµ mét double doublet (J 1,2 = 10Hz, J 2,3 = 5Hz). Phỉ 1H NMR cđa

23

augustin không cho thấy các tín hiệu proton olefinic, chỉ ra rằng liên kết C-1,
C-2 của nó là bÃo hòa. Việc hai cacbon này gắn với một vòng oxiran đà được
chỉ ra bởi một trong các proton của vòng oxiran là một doublet tại 3,83, có
thể gán cho H-1. Phổ 1H NMR 90 MHz cđa augustin cho thÊy c¸c tÝn hiệu
riêng biệt có thể gán cho cả hai proton oxiran (H-1 và H-2). Thêm nữa, phổ 90
MHz cho sự phân giải tốt và làm sáng tỏ một số tín hiệu ở vùng phức tạp 3,4
đến 1,4 ppm, mà phổ 60 MHz không thể phân giải được. Các tín hiệu tại 3,83
có thể gán cho H-1, xuất hiện là một doublet, bằng cách ghép với tín hiệu xuất
hiện là bội (ddd) tại 3,35, có thể gán cho proton oxiran thứ hai (H-2). Các thí
nghiệm khử tương tác chọn lọc và các phân tích phổ dÃn rộng cuối cùng đÃ
khẳng định cấu hình 1,2- của vòng epoxi ở augustin [22]. Cấu trúc và cấu
hình 1, 2 của 1,2-epoxiambellin cũng đà được xác định bằng một dòng luận
cứ tương tự.

1.3.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR
Phổ 13C NMR đà được sử dụng một cách rộng rÃi trong những năm gần
đây để xác định bộ khung cacbon của các Amaryllidaceae ancaloit. Việc gán
các tín hiệu dựa vào các độ dịch chuyển hóa học và tính bội của các tín hiệu
trong các phổ PND (proton-noise decoupled) vµ SFORD (single frequency
off-resonance decoupled). ViƯc sư dơng các tác nhân chuyển dịch (các
lanthanit) cũng đà được thực hiện khi có mặt các nhóm phân cực, ví dụ OH,
COOH, NH 2 , CO, trong ancaloit cho phÐp liªn kết với ion lanthanit. Các đóng
góp chủ yếu trong lĩnh vùc nµy lµ cđa Evente vµ céng sù [20], Crain vµ céng
sù [17] vµ Zetta vµ céng sù [51].


24

Bảng 1.4: Các phạm vị dịch chuyển hoá học 13C của các kiểu cacbon khác
nhau trong Amarydaceae ancaloit.
Kiểu cacbon

Độ dịch chuyển hoá học (ppm)

Vòng thơm
a) Bị oxy hoá

160-155(không có oxi ở o/p)
149-139(có oxi ở o/p)

b) Không bị oxy hoá

128-118(không có oxi ở o/p)
130-102 (có oxi ở o/p)

Vòng no
a) Bị oxy hoá

90-65

b) Không bị oxy hoá

42-30

c) C gắn vào N

65-44

Olefinic (>C=C<)

140-115

Cacbonyl (>C=O)
a) Amino

176-174

b) Lactam

160-157

c) Axetoxi

172-168

d) Lacton

164-160

Metylendioxi

102-100

OCH 3 th¬m

60-55

OCH 3 bÐo

59-57

N-CH 3

42-39

Epoxi-C

54-51

Axetoxi-CH 3

23-20

Phỉ

13

C NMR cđa c¸c Amaryllidaceae ancaloit, chØ víi møc đà được

nghiên cứu, có thể chia thành hai vùng rộng. Vïng tr­êng thÊp (>δ90) chøa


25

tín hiệu CO, tín hiệu cacbon không no (olefinic/thơm) và tÝn hiƯu
metylendioxi. C¸c céng h­ëng cacbon no ë vïng tr­êng cao. Như một chỉ dẫn
chung, phạm vi các chuyển dịch hóa học cho các kiểu cacbon khác nhau gặp ở
các Amaryllidaceae ancaloit được nêu ở bảng 4.

Bảng 5 cho thấy các chuyển dịch hóa học 13C quan sát được ở các kiểu
vòng khác nhau của các Amaryllidaceae ancaloit. Các thông số này có thể
cung cấp căn cứ cho việc tính toán theo kinh nghiệm các hiệu ứng nhóm thế
và cho việc quy cấu trúc cho các ancaloit mới. Vì tất cả các ancaloit này đều
bắt nguồn từ một chất trung gian C 6 -C 1 -N-C 2 -C 6 chung nên một hệ thống
đánh số giống nhau đà được chấp nhận.
Bảng 1.5: Các độ chuyển dịch hóa học 13C và tính bội của các
kiểu vòng chủ yếu của các Amaryllidaceae ancaloit
Cacbon

I

III

IV

V

VI

VIII

X

1

129 d

70 d

67 d

88 d

125 d

131 d

118 d

2

114 d

71 d

32 t

30 t

128 d

127 d

124 d

3

158 s

122 d

115 d

62 d

72 d

72 d

122 d

4

114 d

137 s

140 s

126 d+

28 t

27 t

128 s

4a

129 d

62 d

66 d

126 ,8 d+

63 d

70 d

130 s

62 t

54 t

91 d

60 ,5 t

44 t

65 t

157 s

6a

132 s

130 s

130 s

132 ,6 s+

126 s

128 s

131 s

7

111 d

108 d

112 d

132 s+

106 d

104 d

107 d

8

149 s

149 s+

148 ,5 s+

144 s

145 ,9 s+

146 s

148 s

9

148 s

148 ,5 s+ 148 s+

145 s

145 ,5 s+

146 s

152 s

10

112 d

106 d

107 d

110 d

102 t

109 d

101 d

10 a

121 d

125 s

127 s

121 d

138 s

125 s

119 s

10 b

132 s

38 d

44 d

48 ,2 s

44 s

50 s

116 s

11

33 t

30 t

28 t

34 s

44 t

102 s

—

12

58 t

55 t

57 t

54 t

53 t

62 t



6

+

Các giá trị có thể trao đổi thay thế cho nhau trong các cột tương ứng