Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của một số hợp chất trong loài san hô mềm sarcophyton mililatensis

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM THẾ TÙNG

Phạm Thế Tùng

HÓA CƠ BẢN

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ HOẠT
TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG
LỒI SAN HƠ MỀM SARCOPHYTON MILILATENSIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA CƠ BẢN
KHÓA
2007-2009
Hà Nội
2009

HÀ NỘI – Năm 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phạm Thế Tùng

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT
TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT TRONG
LỒI SAN HƠ MỀM SARCOPHYTON MILILATENSIS
Chun ngành: HĨA HỮU CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA CƠ BẢN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. CHÂU VĂN MINH

HÀ NỘI – Năm 2009


i

Lời cảm ơn

Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin được gửi lời cảm ơn tới GS. TS. Châu
Văn Minh ®· giao đề tài và tận tình h­íng dÉn t«i trong suốt quá trình hoàn
thành luận văn này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Phan
Văn Kiệm và các anh chị tại Phòng Húa hữu cơ, Viện Hoá học Các hợp chất
thiên nhiên đà tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS. TS. Trần Thu Hương và các thầy
giáo, cô giáo Khoa Cụng ngh Hoá học Trường Đại học Bỏch Khoa H Ni
đà giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2009
Học viên

Phạm Thế Tùng


ii
Mục lục
Trang

Lời cảm ơn ......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................ii
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................. iv
Danh mục các hình ......................................................................................... vi
Danh mục các bảng ...................................................................................... viii
Mở đầu .............................................................................................................. 1
Nội dung luận văn ........................................................................................... 3
Chương I: tổng quan ........................................................................... 4
1.1 Tổng quan về các loài san hô ................................................................ 4
1.1.1 Tổng quan chung về lớp san hô ......................................................... 4
1.1.2 Tổng quan về các loài san hô mềm ................................................... 5
1.2 Vài nét về chi Sarcophyton và lớp chất cembranoit đặc trưng của chi này .. 8
1.2.1 Vài nét về các loài san hô mềm thc chi Sarcophyton .................... 8
1.2.2 Tỉng quan vỊ líp chÊt cembranoit .................................................... 9
1.3 Tỉng quan vỊ d­ỵc liƯu biĨn ............................................................... 11
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới .................................. 11
1.3.2 Các hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển và hoạt tính sinh học của chúng ... 17
Chương II: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu......... 34
2.1 Mẫu san hô mềm .................................................................................. 34
2.2 Phương pháp phân lập các hợp chất .................................................. 34
2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC) ................................................................... 34
2.2.2 Sắc ký cột (CC) ................................................................................ 34
2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hoá học các hợp chất ..................... 35
2.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) ........................................................................ 35
2.3.2 Phổ khối lượng (MS) ....................................................................... 35


iii
2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ............................................... 35
2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

(Antimicrobial Activity Assay) ................................................................. 36
Chương III: Thực nghiệm ................................................................. 39
3.1 Phân lập các hợp chất từ san hô mềm Sarcophyton Mililatensis .... 39
3.2 Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất ............................... 41
Chương IV: Kết quả và thảo luận............................................. 44
4.1 Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất ..................................... 44
4.1.1 Cấu trúc hoá học của hợp chất S1.................................................... 44
4.1.2 Cấu trúc hoá học của hợp chất S2.................................................... 51
4.1.3 Cấu trúc hoá học của hợp chất S3.................................................... 58
4.1.4 Cấu trúc hoá học của hợp chất S4.................................................... 62
4.2 Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định ............................... 70
Chương V: Kết luận ............................................................................ 71
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 72
Tóm tắt ........................................................................................................... 75
Summary ........................................................................................................ 76


iv
Danh mục các chữ viết tắt
Br

Rộng (broad)

BuOH

Butanol

13

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon-13 Nuclear

Magnetic Resonance Spectroscopy)

CA

Chemical abstracts

CHCl3

Chloroform

D

Doublet

Dung dch

Doublet of doublet

DEPT

Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer

DMSO

Dimethylsulfoxyd

2D-NMR

Phỉ céng h­ëng tõ h¹t nhân hai chiều (Two-Dimensional
NMR)

ESI-MS

Phổ khối lượng phun mù điện tử (Electron Spray Ionization
Mass Spectrometry)

EtOAc

Ethyl acetat

EtOH

Ethanol

GC-MS

S¾c ký khÝ – Khèi phỉ

1

Phỉ cộng hưởng từ hạt nhân proton

C-NMR

H-NMR

(Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
1

H-1H

1

H-1H Chemical Shift Correlation Spectroscopy

COSY
HMBC

Heteronuclear Multiple Bond Coherence

HMQC

Heteronuclear Multiple Quantum Coherence

HPLC

S¾c ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid
Chromatography)

HSQC

Heteronuclear Single Quantum Coherence

IR

Phỉ hång ngo¹i (Infrared Spectroscopy)

M

Multiplet

v

m/z

Tỷ lệ số khối/điện tích ion

MDA

Malonyldialdehyd

MeOH

Methanol

Q

Quartet

RP

Pha đảo (Reversed phase)

S

Singlet

CC

Sắc ký cột

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

T

Triplet

UV

Phổ tử ngoại (Ultraviolet Spectroscopy)


vi
Danh mục các hình

Trang
Hình 1.1

Vài nét về lớp san hô và vị trí của chi Sarcophyton
trong lớp này

7

Hình 1.2

Một số hợp chất đại diện được phân lập từ Sarcophyton

9

Hình 1.3

Cấu tạo của cembran

10

Hình 1.4

Cấu tạo của eleutherobin và sarcodictyin

11

Hình 1.5

Cogtinasterol

18

Hình 1.6

Các hợp chất tecpen

23

Hình 1.7

Một số cembranoit được phân lập từ san hô mềm

26

Hình 1.8

Pseudopterosin

28

Hình 1.9

Holothurin

31

Hình 2.1

San hô mềm Sarcophyton mililatensis

34

Hình 2.2

Một số thiết bị sử dụng để chiết suất và phân lập các
hoạt chất

35

Hình 2.3

Hệ thống phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ

khối lượng (MS) để xác định cấu trúc các hợp chất

36

Hình 3.1

Sơ đồ chiết phân đoạn mẫu san hô mềm

39

Hình 3.2

Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn chiết H

40

Hình 3.3

Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn chiết M

40

Hình 4.1.a

Phổ 1H-NMR của S1

44

Hình 4.1.b

Cấu trúc hoá học của S1

45

Hình 4.1.c

Phổ 13C-NMR của S1

45

Hình 4.1.d

Phổ 13C-NMR và các phổ DEPT của S1

47


vii

Hình 4.1.e

Phổ HSQC của S1

48

Hình 4.1.f

Phổ HMBC của S1

49

Hình 4.1.g

Các tương tác HMBC (C -> H) chính của S1

50

Hình 4.1.h

Phổ ESI-MS của S1

51

Hình 4.2.a

Phổ 1H-NMR của S2

52

Hình 4.2.b

Cấu trúc hoá học của S2

52

Hình 4.2.c

Phổ 13C-NMR và các phổ DEPT của S2

53

Hình 4.2.d

Phổ HSQC của S2

54

Hình 4.2.e

Phổ HMBC của S2

56

Hình 4.2.f

Các tương tác HMBC (C -> H) chính của S2

57

Hình 4.2.g

Phổ ESI-MS của S2

57

Hình 4.3.a

Phổ 1H-NMR của S3

58

Hình 4.3.b

Cấu trúc hoá học của S3

58

Hình 4.3.c

Phổ 13C-NMR của S3

60

Hình 4.3.d

Phổ 13C-NMR và các phổ DEPT của S3

60

Hình 4.3.e

Phổ ESI-MS của S3

61

Hình 4.4.a

Cấu trúc hoá học của S4

62

Hình 4.4.b

Phổ 1H-NMR của S4

62

Hình 4.4.c

Phổ 13C-NMR của S4

64

Hình 4.4.d

Phổ 13C-NMR và các phổ DEPT của S4

65

H×nh 4.4.e

Phỉ ESI-MS cđa S4

65

H×nh 4.4.f

Phỉ HSQC cđa S4

66

H×nh 4.4.g

Phỉ HMBC của S4

67

Hình 4.4.h

Các tương tác HMBC (C -> H) chÝnh cña S4

68


viii
Danh mục các bảng

Trang
Bảng 1.1

Tổng hợp một số hợp chất điển hình phân lập từ bọt
biển và dược tính của chúng

19

Bảng 1.2

Tổng hợp một số hợp chất điển hình phân lập từ san hô
mềm và dược tính của chúng

29

Bảng 1.3

Tổng hợp một số hợp chất điển hình phân lập từ các
loài da gai và dược tính của chúng

32

Bảng 4.1

Kết quả phỉ NMR cđa S1

46

B¶ng 4.2

KÕt qu¶ phỉ NMR cđa S2

55

B¶ng 4.3

KÕt qu¶ phỉ NMR cđa S3

59

B¶ng 4.4

KÕt qu¶ phỉ NMR của S4

63

Bảng 4.5

Kết quả xác định giá trị MIC của các hợp chất

70


1

Phạm Thế Tùng

Mở đầu
Đại dương là một nguồn tài nguyên vô cùng lớn, nơi chiếm tới hơn 70%
diện tích bề mặt trái đất. Đại dương cũng là nơi sinh sống của 34 trong 36
ngành sinh vật trên trái đất với hơn 300.000 loài động thực vật đà được biết
đến. Đây chính là nguồn cung cấp vô số các sản phẩm tự nhiên quý giá từ các
loài động thực vật biển như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm và các
loài vi khuẩn biển. Việt Nam nằm trong khu vực Thái Bình Dương, nơi có
nguồn đa dạng sinh học vô cùng phong phú. Với chiều dài hơn 3000 km và
hơn 1 triƯu km2 diƯn tÝch vïng biĨn, ®Êt n­íc ta đang sở hữu một nguồn lợi vô
cùng quý giá. Theo những nghiên cứu thống kê, Việt Nam có khoảng 12.000
loài sinh vật biển đà được biết đến, trong đó có nhiều loài có hoạt tính sinh
học tiềm tàng [1, 2].
Tuy vậy nguồn tài nguyên phong phú này vẫn chưa thu hút được nhiều
sự quan tâm của các nhà khoa học, đến nay chỉ mới có một số rất nhỏ những
nghiên cứu về lĩnh vực này và thực tế số sản phẩm từ sinh vật biển trên thị
trường hiện nay không nhiều. Sự quan tâm đến việc khai thác nguồn dược liệu

biển mới chỉ được phát triển trong 30 năm gần đây. Cho đến nay, mới chỉ có
khoảng 15-20 dược phẩm có nguồn gốc từ biển đang trong giai đoạn lâm sàng,
hầu hết là để điều trị ung thư, giảm đau hay chống viêm nhiễm [4].
Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái lâu đời nhất, đa dạng
nhất về mặt sinh học, và phong phú về các loài trên trái đất. Chúng chiếm
khoảng 19 triệu km2, bằng toàn bộ diện tích đất canh tác trên trái đất [21].
Việt Nam có khoảng 1.222 km2 rạn san hô và có độ đa dạng về thành phần
loài thuộc diện cao nhất thế giới. Tập trung ở vùng biển Hạ Long, quần đảo
Long Châu (Quảng Ninh), đảo Cồn Cỏ (Quảng Trị), hòn Sơn Trà và vùng
biển Hải Vân (Thừa Thiên Huế). Kết quả phân tích mẫu vật thu được tại 4 khu
vực này bước đầu cho thấy có 46 loài san hô mềm, thuộc 10 họ, 24 giống.
Trong đó nhiều nhất là họ san hô Alcyoniidae (có 13 loài, chiếm 28,2%), tiếp
đến là hai họ san hô Paramuriceidae và Ellellidae, mỗi có 9 loài (19,5%). Các


2

Phạm Thế Tùng

loài san hô mềm này phân bố khá rộng. Nơi phát hiện nhiều nhất là vùng quần
đảo Long Châu (32 loài), tiếp đến là vùng ven biển Hải Vân và hòn Sơn Trà
(25 loài), Vịnh Hạ Long (23 loài).
Các loài san hô mềm có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rạn san hô,
chúng tạo ra nguồn vật chất hữu cơ, habitat, tham gia tạo rạn. San hô mềm ở
nước ta được một số người nghiên cứu từ cách đây 60-70 năm (chủ yếu ở vùng
biển phía Nam), hầu hết các báo cáo danh mục họ công bố là có 55 loài, thuộc
29 giống. Nhưng tất cả các mẫu đó đều không được lưu trữ ở Việt Nam, tài
liệu công bố về chúng còn rất ít và tản mạn.
Sarcophyton là một chi san hô mềm sinh sống rất phổ biến trên thế giới
nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hiện nay ở nước ta hoàn toàn chưa có

công trình khoa học nào được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh
học của các loài thuộc chi này. Trên thế giới hiện cũng chưa có công trình nào
về thành phần hóa học của loài Sarcophyton mililatensis được công bố. Do đó,
luận văn này với đề tài:
Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các hợp
chất trong loài san hô mềm Sarcophyton mililatensis
tập trung nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của loài
san hô mềm Sarcophyton mililatensis nhằm đóng góp vào những nghiên cứu
trong lĩnh vực hoá học các hợp chất thiên nhiên biển.


3

Phạm Thế Tùng

Nội dung chính của Luận văn gồm

1. Phân lập một số hợp chất từ loài san hô mềm Sarcophyton mililatensis
2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đà phân lập được
3. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các hợp chất trªn


4

Phạm Thế Tùng

chương i : Tổng quan
I.1. Tổng quan về các loài san hô
I.1.1. Tổng quan chung về lớp san hô
Lớp san hô (Anthozoa) là các sinh vật biển thuộc ngành động vật ruột

khoang (Coelenterata) tồn tại dưới dạng các thể polyp nhỏ giống hải quỳ,
thường sống thành các quần thĨ gåm nhiỊu c¸ thĨ gièng hƯt nhau. C¸c c¸ thể
này tiết ra canxi cacbonat để tạo bộ xương cứng, xây nên các rạn san hô tại
các vùng biển nhiệt đới.
San hô được tạo thành bởi những sinh vật rất nhỏ gọi là các polyp san
hô. Mỗi polyp san hô giống như một cây tảo biển với thân dạng túi và chỉ có
một miệng mở để lấy thức ăn và loại chất thải. Xung quanh miệng này là các
xúc tu với các tế bào gây ngứa. Một tập đoàn san hô không phải là một nhóm
các polyp đơn lẻ cùng sống với lợi ích chung, mà là kết quả của sự trưởng
thành và đâm chồi của một polyp cơ sở. Các polyp trong một cụm san hô có
chung một hệ chất lỏng và thần kinh. Tất cả đều giống nhau về gen và các
polyp liên kết với nhau bởi một lớp mô mỏng. Sự hình thành bộ xương ngoài
chứa canxi là kết quả của việc polyp kết lắng khoáng aragonit từ các ion canxi
thu được từ trong nước biển.
Mỗi polyp cã mét miƯng bao quanh bëi c¸c xóc tu víi những ti bào
giống như những cái móc làm tê liệt các sinh vật nhỏ xíu bơi trong nước. Các
xúc tu đẩy thức ăn của polyp qua miệng và cũng chích cả những động vật ăn
thịt nữa! Miệng nối với khoang ruột hình trụ chứa các mô tiêu hoá. Vào một
số tháng trong năm, các mô tiêu hoá còn chứa cơ quan sinh dục đang phát
triển. Một số polyp có cả bộ phận sinh dục đực (những túi tinh trùng) và cái
(những vòi dẫn trứng). San hô sinh sản hữu tính hoặc bằng nhiều cách khác, ví
dụ như tự chia đôi thành hai sinh vật hoặc thả polyp phát triển ở nơi khác [24].
Tuy san hô có thể dùng các tế bào châm tiết chất độc tại các xúc tu để
bắt phù du, loại động vật này thu nhận phần lớn dưỡng chất từ loại tảo đơn bào


5

Phạm Thế Tùng

cộng sinh có tên tảo vàng đơn bào. Do đó, hầu hết san hô phụ thuộc vào ánh
sáng mặt trời và phát triển ở các vùng nước trong và nông, thường ở độ sâu
không tới 60m. San hô ®ãng gãp lín cho cÊu tróc vËt lý cđa c¸c rạn san hô
phát triển ở những vùng biển nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới, chẳng hạn như rạn
san hô Great Barrier ở ngoài khơi bang Queensland, úc.
Các rạn san hô hình thành trên các bề mặc vững chắc ở những vùng
biển ấm, nông, và nước trong. Mỗi sinh vật san hô là một phần của hệ sinh
thái rạn này và cũng là một phần trong quá trình dần hình thành nên một rạn
mới. Có một số san hô phát triển rất chậm, dưới 1cm mỗi năm, trong khi đó
một số khác thì phát triển rất nhanh, mỗi năm tới 15cm. Tuy vậy, kích cỡ của
rạn san hô không nói lên tính bền vững của nó. Các rạn san hô là một trong
những hệ sinh thái lâu đời nhất, đa dạng nhất về mặt sinh học, và phong phú
về các loài trên trái đất. Chúng còn hỗ trợ mối quan hệ cộng sinh (cùng có lợi)
giữa các sinh vật trong thế giới tự nhiên. Mặc dù chỉ do những sinh vật rất nhỏ
tạo thành, san hô tạo nên những rạn tuyệt đẹp dọc theo bờ biển Việt Nam và là
nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật biển đa dạng [2]. San hô rất nhạy cảm
với sự xáo trộn, và sự tổn thương do sự tàn phá của con người có thể gây ảnh
hưởng nghiêm trọng tới sự phát triển của rạn san hô nói chung. Tình trạng của
một rạn san hô có liên quan rất chặt chẽ với các hệ sinh thái rừng ngập mặn và
cỏ biển ở xung quanh. Rừng ngập mặn và cỏ biển lọc chất dinh dưỡng từ các
nguồn trên đất liền và là chiếc nôi che chở và nuôi dưỡng của nhiều sinh vật
cư trú ở rạn san hô [24].
I.1.2. Tổng quan về các loài san hô mềm
Trong lớp san hô (Anthozoa) có 2 phân lớp là san hô 8 ngăn
(Ancyonaria) và san hô 6 ngăn (Zoantharia). Các loài san hô mềm chủ yếu
thuộc phân lớp san hô 8 ngăn, trong đó có bộ san hô sừng (Gorgonacea) phân
bố chủ yếu ở vùng biển Caribê và bộ san hô mềm (Alcyonacea) phân bố phổ
biến ở vùng biển Thái Bình Dương - ấn Độ Dương [21]. San hô mềm khác với
san hô cứng do nó không có lớp vỏ cứng ở ngoài bảo vệ mà chúng thường

6

Phạm Thế Tùng

chứa nhiều chất hữu cơ mang nhiều hoạt tÝnh sinh häc. Cïng víi bät biĨn,
®éng vËt rt khoang chính là loài sản sinh ra nhiều hợp chất có giá trị nhất.
Những nghiên cứu trước đây đà chứng minh, khoảng 50% dịch chiết các loài
san hô mềm thể hiện hoạt tính gây độc cho cá [2]. Chính vì có chứa nhiều các
chất có độc tính nên san hô mềm có rất ít loài tấn công [5]. Cuộc sống cộng
sinh của san hô mềm với các loài tảo biển đà tạo nên đặc điểm sinh học vô
cùng thú vị của san hô mềm. Rất nhiều các hợp chất thứ cấp như các ditecpen
dạng cembranoit từ san hô mềm có thể được tạo ra từ những mối tương tác với
môi trường sinh thái như vậy [3, 17]. Cho tới nay đà có rất nhiều các hợp chất
có giá trị y dược được phát hiện từ các loài san hô mềm, một vài trong số đó
đà và đang trải qua các giai đoạn lâm sàng để tạo ra các thuốc chữa bệnh phục
vụ cho cuộc sống như sarcodictyin và eleutherobin.
Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường
biển, Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, đà tiến hành một nghiên cứu về
san hô mềm ở vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ. Họ tiến hành khảo sát, thu
thập mẫu san hô mềm trên các rạn san hô ở vùng biển Hạ Long, quần đảo
Long Châu (Quảng Ninh), đảo Cồn Cỏ (Quảng Trị), bán đảo Sơn Trà (Đà
Nẵng) và vùng bờ biển Hải Vân (Thừa Thiên Huế) trong nhiều năm qua. Kết
quả phân tích những mẫu vật thu thập được tại 4 khu vực này, bước đầu đÃ
phát hiện có 46 loài san hô mềm, thuộc 10 họ, 24 chi. Trong đó, nhiều nhất là
họ san hô Alcyoniidae (có 13 loài, chiếm 28,2%); tiếp đến là hai họ san hô
Paramuriceidae và Ellellidae, mỗi họ có 9 loài (19,5%); ba họ Melithaeidae,
Goroniidae, Plexauridae mỗi họ có 3 loài... [2].
Các loài san hô mềm này phân bố khá rộng rÃi. Tại bốn khu vực điều tra
(kể trên), nơi được phát hiện nhiều nhất là vùng quần đảo Long Châu (có 32

loài), tiếp đến là vùng ven biển Hải Vân và bán đảo Sơn Trà (25 loài), vịnh Hạ
Long (23 loµi), Ýt nhÊt lµ vïng Cån Cá (chØ cã 10 loài). Tuy nhiên, xét về mật
độ thì Cồn Cỏ là nơi có độ phủ san hô mềm cao nhất, hai chi Lobophytum vµ


Phạm Thế Tùng

7

Sunularia phát triển mạnh, tạo thành từng đám lớn, có nơi phủ dày đặc hàng
chục mét vuông.
Lớp san hô
(Anthozoa)

Phân lớp san hô 8 ngăn
(Alcyonaria)

Bộ san hô mềm
(Alcyonacea)

Bộ san hô sừng
(Gorgonacea)

Phân lớp san hô 6 ngăn
(Zoantharia)

Bộ san hô lông
chim(Pennatulacea)

Họ Alcyoniidae

Chi Sarcophyton

Hình 1.1: Vài nét về lớp san hô và vị trí của chi Sarcophyton trong lớp này


8

Phạm Thế Tùng

Các loài san hô mềm có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rạn san hô,
chúng tạo ra nguồn vật chất hữu cơ, habitat, tham gia tạo rạn. Nhiều loài có
chất hoạt tính sinh học có giá trị làm thuốc chữa bệnh. Nhiều loài có màu sắc
đẹp thường được dùng để chế tác đồ mỹ nghệ. Đáng tiếc là hiện nay nguồn lợi
này đang bị khai thác bừa bÃi để xuất khẩu (nhất là san hô đen, san hô đỏ, san
hô dùng cho bể cảnh...).
San hô mềm ở vùng biển nước ta đà được một số người bắt đầu nghiên
cứu cách đây 60-70 năm (chủ yếu là trên vùng biển phía Nam) và hầu hết các
báo cáo danh mục họ công bố là có 55 loài, thuộc 29 giống. Nhưng tất cả các
mẫu đó đều không được lưu trữ tại Việt Nam và tài liệu công bố về chúng còn
rất ít và tản mạn. Những hiểu biết của chúng ta về nhóm động vật này còn quá
ít. Do đó, trong thời gian tới chúng ta cần tiếp tục đầu tư nghiên cứu về đa
dạng sinh học, sinh thái học sinh học làm cơ sở để khai thác sử dụng hợp lý,
để bảo đảm phát triển bền vững nguồn lợi này.
I.2. Vài nét về chi Sarcophyton và lớp chất
cembranoit đặc trưng của chi này
I.2.1. Vài nét về các loài san hô mềm thuộc chi Sarcophyton
Sarcophyton là một chi san hô mềm sinh sống rất phổ biến trên thế giới
nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hiện nay ở nước ta hoàn toàn chưa có
công trình khoa học nào được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh

học của các loài thuộc chi này.
Hiện nay đà có khoảng 25 loài thuộc chi này được nghiên cứu về mặt
hoá học và gần 100 cembranoit ditecpen đà được phát hiện từ chi Sarcophyton
kể từ những năm 1970 [17]. Các lớp chất chính của chi này là steroit và
ditecpenoit (đặc biệt là các cembranoit ditecpen). Các cembranoit thường được
phát hiện từ các loài thuộc chi Sarcophyton đó là các sarcophytol. Các
sarcophytol từ A-T được phát hiện từ các loài san hô mềm ở Nhật Bản.
Dưới đây, chúng tôi giới thiệu một số hợp chất đại diện đà được phân
lập từ chi Sarcophyton (Hình 1.2).


Ph¹m ThÕ Tïng

9

18

H

4

O

7

16
19
1

15

11
17
14

20

Sarcophytonin A [13]

Cembrene C [15]
18

18

H

O

7
3

O

1

3

O

15

14

O

7

16

19
11

H

O

16

19
1
11

17

15

14

17

20

Sarcophine [12]

20

Deoxosarcophine [13]

H

H
O

O

O
COOCH3

Sarcophytonin B [13]

13-Dehydroxysarcoglaucol [11, 12]

28

21

26
24

21

18

26
24

25

20

18

OH

17

OH

25

20

17

OH

27

27

13

11
19

13

11
19

1
1

9
10

9
10

3
3

7

5

HO

OH

7

5

HO
OH
OH

OH

Cholestane-1,3,5,6-tetrol [15]

Ergostane-3,5,6,25,26-pentol [16]

28

26
21
24
18

20

21
24
18

17

27

OH

19

1

9

5

25

27

13

11
19

9

1
10

10

3

20

17

13

11

26

25

3

7

7

5

HO

HO
H

Papakusterol [16]

OH
OH

ergosta-1β,3β,5α,6β-tetraol [25]

H×nh 1.2: Mét sè hợp chất đại diện được phân lập từ Sarcophyton


Phạm Thế Tùng

10

Chi Sarcophyton thường chứa các ditecpen đến 10% trọng lượng khô
của cơ thể. Các hợp chất thứ cấp ®ã ®ãng vai trß quan träng cho sù sinh tån
cđa các loài san hô này, chúng hoạt động như hệ thống phòng vệ, cạnh tranh
săn mồi, tái sinh và có khả năng mang chức năng dẫn dụ các loài khác. Vì
hình thái, cấu tạo cơ thể không giúp các loài san hô mềm có thể tự vệ trước
mối đe doạ của những kẻ săn mồi nên các ditecpen sẽ đóng vai trò chất độc
phòng vệ [2].
I.2.2. Tổng quan về lớp chất cembranoit
Rất nhiều cembranoit đà được phân lập từ các loài sinh vật, đặc biệt từ
các đại diện đến từ đại dương. Các cembranoit là các hợp chất có mặt ở cả
thực vật và động vật, đặc biệt chúng thường được phát hiện từ các loài san hô
mềm. Cembranoit là các ditecpen có khung cơ sở giống cembran. Cembran là
ditecpen có vòng 14 cacbon, vị trí C-1 được thế bởi gốc isopropyl và các nhóm
metyl đối xứng xuất hiện ở các vị trí số 4, 8 và 12. Các loài san hô mềm được
biết đến như là nguồn sản sinh các cembran và cembranolit lacton dồi dào.
Khung cembranoit thường được biết đến với hoạt động sinh học rất đa dạng
(Hình 1.3).
Các cembranoit thường có những hoạt tính sinh học rất tiềm tàng, điển
hình như các trường hợp của sarcodictyin và eleutherobin. Các hợp chất
ditecpen có tên là sarcodictyin phân lập từ loài san hô mềm Địa Trung Hải
Sarcodictyon roseum vào năm 1987, hiện nay nó đang được nghiên cứu sản
xuất thuốc chống ung thư [10].

18

4

7

16
19
1

15

11
17
14

20

Hình 1.3: Cấu tạo của cembran


Phạm Thế Tùng

11

Hoạt tính của nhóm chất này trên cơ chế bền hoá microtubule, gần
giống hoạt tính của của thuốc chống ung thư taxol. Những nghiên cứu gần đây
đà cho thấy hoạt tính gây độc tế bào của sarcodictyin A, B, E là rất cao, có thể
so sánh với hoạt tính của taxol.
Tuy nhiên, hoạt tính polyme hoá microtubule của các sarcodictyin

không mạnh bằng eleutherobin phân lập từ loài san hô mềm Eleuthoribia sp.
Hoạt tính của eleutherobin dựa trên việc ngừng quá trình gián phân thông qua
việc bền hoá các microtubule. Những thử nghiệm của hợp chất này trên các
dòng tế bào ung thư kháng taxol cho kết quả khá cao. Ngoài ra, eleutherobin
cũng thể hiện hoạt tính chống các dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ung thư
vú vµ ung th­ buång trøng [9, 18]
O
O

O
O

H

H
N
N
N

O

N

O

R2

OH

H

O

H

C
H2C

O

O
O

R1

OAc

Eleutherobin

OH
O
OH

Sarcodictyin A : R1=Me, R2=H
Sarcodictyin B : R1=Et, R2=H
Sarcodictyin C : R1=Me, R2=OH

H×nh 1.4: Cấu tạo của eleutherobin và sarcodictyin A, B, C
I.3. Tổng quan về dược liệu biển
I.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới

Trải qua hàng tỷ năm tiến hóa, các sinh vật biển đà tự hình thành nên
các hợp chất hóa học vô cùng phức tạp. Sống trong môi trường cạnh tranh
khắc nghiệt, các sinh vật biển đà tự sản sinh cho mình các hợp chất có cấu
trúc đặc biệt để phòng vệ trước các mối đe dọa của kẻ săn mồi, của môi trường
sống và vô số các hoạt động khác như chống sự xâm nhiễm của các loài hà
trên bề mặt, cạnh tranh săn mồi, sinh sản. Những hợp chất này hoạt động như


12

Phạm Thế Tùng

một hệ thống phòng vệ hóa học. Chúng là chất độc đối với các loài cá, gây
hủy hoại các mô hay thậm chí làm độc môi trường xung quanh chúng. Điển
hình như các hợp chất ditecpenoit flexibilide và dihidroflexibilide được phát
hiện ở trong nước biển xung quanh khu vực sinh sống của san hô mềm
Sinularia flexibilis. Những hợp chất này hoạt động như một hệ thống phòng vệ
hóa học. Chúng gây độc rất mạnh đối với các loài cá, hủy hoại các mô nếu
tiếp xúc. ĐÃ có rất nhiều hợp chất biển được phát hiện ở những nơi rất khắc
nghiệt hay từ những sinh vật đặc biệt, dị thường vì đó mà chúng mang những
đặc tính vô cùng quý báu, tiềm tàng cho việc tạo thuốc chữa bệnh cho con
người.
Dựa trên cơ sở đó, ngành hóa hợp chất thiên nhiên biển đà và đang ngày
càng thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học. Sau khoảng 60 năm phát
triển, ngành hóa hợp chất thiên nhiên biển đà đạt được những kết quả nhất
định. Tuy nhiên, những gì thu được vẫn chưa tương xứng với khả năng thực tế
cũng như mong ước của các nhà nghiên cứu biển trên thế giới. Có một điều rõ
ràng là những sinh vật sống dưới biển sâu đà trải qua quá trình tiến hóa lâu
dài, suốt từ kỳ sơ khai đến nay cho nên có thể khẳng định rằng đây chính là
môi trường đa dạng nhất của sự sống trên trái đất với hàng nghìn loài sinh vật

cư trú, rất nhiều trong số chúng vẫn còn chưa được khoa học biết đến. Người
ta cho rằng sự đa dạng về mặt hóa học là chiếc gương phản ánh sự đa dạng về
mặt sinh häc cđa c¸c sinh vËt biĨn. Qua thêi gian tìm tòi, nghiên cứu và phát
triển, người ta đà phân lập được khoảng 15.000 hợp chất từ biển. Chúng
thường hiện diƯn ë c¸c líp chÊt steroit, tecpenoit, axÝt amin, alcaloit, các hợp
chất phenol, hợp chất thơm, các axít béo, saponin và vô số các dạng khác. Rất
nhiều trong số này thể hiện các đặc điểm dược học độc đáo, duy nhất. Bên
cạnh đó, những phát hiện này cũng góp phần giải quyết các vấn đề liên quan
đến chuỗi thức ăn và mối liên hệ với các sinh vật cộng sinh.
Ngày nay có nhiều phương pháp hiện đại và hiệu quả đang được áp
dụng vào tìm kiếm các hợp chất thiên nhiên từ các sinh vật trên đất liền cũng


13

Phạm Thế Tùng

như dưới đáy đại dương như phương pháp sàng lọc lượng lớn các hợp chất
theo định hướng có hoạt tính hay phương pháp sử dụng thư viện các hợp chất
hoá học. Việc nghiên cứu theo phương pháp sử dụng thư viện hợp chất hoá
học đòi hỏi phải có sự tích luỹ theo thời gian, nghiên cứu phân loại công phu
về mặt cấu trúc và hoạt tính. Việc phân loại cũng chỉ được giới hạn trên những
dữ liệu dược học đà biết. Phương pháp sàng lọc theo định hướng hoạt tính
sinh học thì đòi hỏi phải có thiết bị đồng bộ, đắt tiền và đội ngũ thực hiện phải
có trình độ và kiến thức trên nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, với thời gian nhanh,
hiệu quả, độ tin cậy cao, các phương pháp sàng lọc này đang được nhiều trung
tâm trên thế giới sử dụng như là một trong những công cụ hàng đầu để phát
hiện ra các dược tố mới.
Trong số các loài sinh vật biển được nghiên cứu, các loài thuộc các
ngành Bọt biển, Động vật ruột khoang và Da gai cho thấy khả năng sản sinh

các hợp chất có hoạt tính mạnh nhất. Điển hình như các loài Bọt biển, những
nghiên cứu về hóa học của bọt biển đà đem lại rất nhiều các hợp chất có giá
trị. Cho đến nay, có tới 2/3 hợp chất đang được thử nghiệm lâm sàng hoặc có
mặt trên thị trường là được phân lập từ bọt biển. Các hợp chất này thể hiện các
hoạt động dược học vô cùng phong phú đa dạng như chống ung thư, kháng
sinh, kháng viêm, chống ôxy hóa, chống bệnh mất trí nhớ, chữa trị các vết
thương, chữa đau dạ dày, chữa bệnh tự miễn. Do đó mà nghiên cứu trên các
loài này hứa hẹn sẽ đem lai nhiều kết quả mới, những dược chất mới phục vụ
cho các yêu cầu của con người và của môi trường tự nhiên.
Theo những nghiên cứu thống kê, Việt Nam có khoảng 12000 loài sinh
vật biển đà được biết đến, bao gồm 2038 loài cá, 6000 loài động vật đáy, 635
loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật phù du. Các số liệu thống kê
của Hooper và cộng sự năm 2000 đà công bố danh sách hơn 1500 loài Bọt
biển thuộc 102 họ vùng biển Đông. Còn những kết quả nghiên cứu hợp tác
năm 2002 giữa Việt Nam và Italia về bảo tồn da dạng sinh học biển Việt Nam
đà phát hiện 161 loài thuộc 41 họ thuộc ngành Bọt biển. Các loài này chủ yếu


14

Phạm Thế Tùng

sống ở Hạ Long, Cát Bà, Cô Tô, Chân Mây, Hải Vân-Sơn Trà. Theo báo cáo
điều tra của Phân viện Hải Dương học Hải Phòng năm 2005, ở Việt Nam, da
gai có khoảng 350 loài thuộc 58 họ, 5 lớp sống ở Việt Nam. Trong số đó, chắc
hẳn phải có nhiều loài có chứa nguồn dược liệu quý.
Việc nghiên cứu về nguồn hợp chất tự nhiên biển của nước ta có lẽ bắt
đầu từ những năm 60 -70 cđa thÕ kû 20, tõ ®ã cho ®Õn nay cịng không có
nhiều công trình liên quan được công bố. Theo Lâm Ngọc Trâm, những
nghiên cứu về thành phần hoá học cơ bản trong sinh vật biển ở nước ta được

bắt đầu từ những năm đầu của thập kỷ 70. Tuy vậy những nghiên cứu này hầu
hết là chưa đầy đủ, tản mát. Đầu tiên phải kể đến những nghiên cứu về hoá
học các loài rong biển tại Viện Hải dương học, chủ yếu tập trung vào các
nguyên tố vi lượng và protein cũng như thành phần đặc trưng của rong như
alginic, mannitol. Các nghiên cứu tìm hiểu giá trị dinh dưỡng và một số thành
phần hoá học của một số loµi sư dơng phỉ biÕn lµm vµ lµm thc nh­ cá
măng, cá đối, điệp sò, ốc, cá ngựa, hải sâm...cũng được thực hiện. Các nghiên
cứu đó dù ít nhưng cũng chỉ ra khả năng tiềm tàng của việc khai thác và sử
dụng nguồn lợi trên. Theo đó, các động vật không xương sống biển Việt Nam
có chứa nhiều axít béo phong phú như ở các loài san hô, hải sâm, cầu gai, các
phospholipid ở rong biển. Cũng theo những nghiên cứu của Lâm Ngọc Trâm,
các độc tố biển như tetrodomine hay tetrodotoxin cũng đà được xác định ở 4
loài cá nóc (Tetryodontidae) và thấy rằng độc lực của chúng mạnh nhất ở gan
và máu rồi đến trứng, tinh dịch, sau cùng là cơ. Các lectin ngưng kết hồng cầu
đà được phát hiện ở 16 loài thân mềm (Mollusk). Ngoài ra, hoạt chất
amoebocyte lysate, một hoạt chất có giá trị cao trong y học đà được nghiên
cứu khá đầy đủ về khả năng khai thác và tách chiết từ biển đà được tiến hành
vào những năm 90.
Trong cuốn Rong biển dược liệu Việt Nam, các tác giả đà có những
đánh giá tương đối hệ thống về hoá học và hoạt tính sinh học, cũng như tiềm
năng khai thác sử dụng nguồn dược liệu này. Cuốn sách đà phân loại, nêu ra


15

Phạm Thế Tùng

những thành phần chính của rong biển như các sắc tố quang hợp như:
chlorofil, carotenoid, biliprotein; các polysaccarit như: axít alginic, agar,
agarose, carrageenan, các glucan và đường manitol; các nguyên tố đa vi lượng,

protein, vitamin (A, B1, B2, B6, C, D, E, H, PP, K), và các polyphenol, các
axít béo... Điển hình như hàm lượng Vitamin C có trong rong Đỏ và rong Nâu
có thể đạt 500-3000 mg/kg. Vitamin E trong rong Ascophyllum và Fucus sp
có thể đạt tới 600mg/kg khô. Các axít béo dạng Omega_3 (DHA) đà được biết
đến như một hoạt chất chống ôxy hóa cao, có nhiều giá trị dược dụng như bảo
vệ tim, điều trị xơ vữa động mạch, chống bệnh suy giảm trí nhớcũng được
thống kê ở một số loài rong biển Việt Nam.
Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp bộ về điều tra đánh giá một số
hoạt chất từ sinh vật biển nhằm tạo những nguồn sản phẩm có giá trị cao. Viện
Hoá học các Hợp chất Thiên nhiên đà phối hợp với Viện Hải dương học Nha
Trang, Phân Viện Hải dương học Hải Phòng và Bảo tàng Lịch sử Thiên nhiên
Paris sàng lọc hoạt tính sinh học một số quần thể loài hải miên, hải sâm và
nghiên cứu sâu về thành phần hoá học một số loài có triển vọng theo các định
hướng chống ung thư và kháng sinh giai đoạn 1996-2002. Kết quả ban đầu
cho thấy khả năng tạo dược liệu rất khả quan. Trên 50% mẫu dịch chiết hải
sâm và 60% mẫu dịch chiết hải miên có hoạt tính gây độc các dòng tế bào ung
thư gan người (HepG-2), ung th­ mµng tim ng­êi (Fl) vµ Ung th­ màng tử
cung (RD). Nhiều chế phẩm thô có hoạt tính khá cao, chẳng hạn dịch chiết
Actinopga sp. có hoạt tính chống các chủng E. coli (MIC=50àg/ml), B.
subtilis và S. aureus (MIC=150 µg/ml), Asp. niger (MIC=50 µg/ml) vµ F.
oxyporum (MIC=100 µg/ml). Đáng chú ý là dịch chiết thô của loài hải miên
Agelas sp. (Aximellidae) không chỉ có hoạt tính độc tế bào rất cao (IC50=0,2
àg/ml đối với HepG-2, và 0,3 àg/ml đối với Fl). mà còn thể hiện hoạt tính
kháng sinh mạnh với các chủng E. coli (MIC=100 àg/ml), B. subtilis
(MIC=50 µg/ml) vµ C. albican (MIC=100 µg/ml).