Luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần limonoid của lá cây neem azadirachta indica a juss trồng ở ninh thuận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


NGUYỄN THỊ Ý NHI

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LIMONOID
CỦA LÁ CÂY NEEM AZADIRACHTA INDICA A. JUSS
TRỒNG Ở NINH THUẬN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC

Tp. Hồ Chí Minh-Năm 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


NGUYỄN THỊ Ý NHI

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LIMONOID
CỦA LÁ CÂY NEEM AZADIRACHTA INDICA A. JUSS
TRỒNG Ở NINH THUẬN

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số chuyên ngành: 62 44 27 01

Phản biện 1: GS.TS. NGUYỄN KIM PHI PHỤNG
Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH
Phản biện 3: PGS.TS. TRẦN HÙNG

Phản biện độc lập 1: GS.TS. NGUYỄN MINH ĐỨC
Phản biện độc lập 2: PGS.TS. NGUYỄN TIẾN THẮNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. TRẦN LÊ QUAN
2. GS. TS. TRẦN KIM QUI

Tp. Hồ Chí Minh-Năm 2012


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*****

LỜI CAM ĐOAN

Luận án Tiến sĩ Khoa học Hóa học “Nghiên cứu thành phần limonoid của lá cây
neem Azadirachta indica A. Juss trồng ở Ninh Thuận” do tôi thực hiện. Các kết quả
nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được các tác giả khác cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Ý Nhi

năm 2012

LỜI CẢM ƠN
Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến:
- GS.TS. Trần Kim Qui, Thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh
nghiệm quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trên con đường học tập và nghiên
cứu khoa học trong nhiều năm qua.
- PGS.TS. Trần Lê Quan đã hết lịng hướng dẫn, truyền đạt cho tơi nhiều
kiến thức chun môn, Thầy luôn hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn
thành luận án này.
- GS.TS. Nguyễn Kim Phi Phụng đã quan tâm, động viên và dành thời gian
sửa chữa, đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp cho tơi hồn thành luận án này.
- GS.TSKH. Nguyễn Cơng Hào, PGS.TS. Trần Cơng Luận đã quan tâm và
đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho các chuyên đề tiến sĩ và luận án.
- PGS.TS. Trần Hùng, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hạnh, GS.TS. Nguyễn
Minh Đức, PGS.TS. Nguyễn Tiến Thắng đã quan tâm và đóng góp nhiều ý kiến
quý báu cho luận án.
- TS. Tôn Thất Quang đã động viên, chia sẻ những kinh nghiệm quý báu
trong quá trình thực hiện luận án này.
- Tất cả quý Thầy Cô trong Bộ Mơn Hóa Hữu Cơ đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tơi thực hiện luận án.
- Phịng NMR thuộc Viện KHCN Hà Nội, Phịng Phân Tích Trung Tâm và
phịng Hợp chất Thiên nhiên thuộc trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
- Phòng Sau Đại Học trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
- Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, ln bên cạnh động
viên, khích lệ và tạo điều kiện cho tơi học tập và hồn thành luận án này.
Nguyễn Thị Ý Nhi


MỤC LỤC

Trang
CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH................................................................................................ v
DANH MỤC SƠ ĐỒ ................................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ix

MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. MÔ TẢ THỰC VẬT ............................................................................................... 2
1.2. VÙNG PHÂN BỐ .................................................................................................... 3
1.3. THÀNH PHẦN HĨA HỌC A. INDICA .................................................................. 4
1.4. HOẠT TÍNH SINH HỌC ...................................................................................... 26
1.5. ENZYM α-GLUCOSIDASE ................................................................................. 30
1.6. BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG ................................................................................. 32
1.7. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÂY NEEM TẠI VIỆT NAM ................................. 37

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ....................................................... 40
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 42

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. KHẢO SÁT CẤU TRÚC HÓA HỌC .................................................................... 56

3.2.1. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 8...................................... 56
3.2.2. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 24.................................... 58
3.2.3. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 39.................................... 61
3.2.4. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 33.................................... 63
3.2.5. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 31.................................... 68
3.2.6. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 23.................................... 70

i


3.2.7. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 25.................................... 73
3.2.8. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 3...................................... 75
3.2.9. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 19.................................... 78
3.2.10. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 20.................................. 80
3.2.11. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 22 ................................. 83
3.2.12. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 5.................................... 88
3.2.13. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 1.................................... 90
3.2.14. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 17 ................................. 93
3.2.15. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 4.................................... 96
3.2.16. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 35 ................................. 98
3.2.17. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 14 ............................... 100
3.2.18. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 30 ............................... 102
3.2.19. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 28 ............................... 103
3.2.20. Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất NEEM 34 ............................... 108
3.2. NHẬN XÉT VỀ ĐẶC ĐIỂM PHỔ NMR CỦA CÁC TRITERPEN THUỘC
AZADIRACHTA INDICA.................................................................................... 111
3.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH SINH HỌC ........................................ 119

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ...................................................................................... 124
KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ................................................. 126
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ............................................................... 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 128
PHỤ LỤC

ii

CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

s

: mũi đơn (singlet)

br s

: mũi đơn rộng (broad singlet)

d

: mũi đôi (doublet)

dd

: mũi đôi đôi (doublet – doublet)

t

: mũi ba (triplet)

dt

: mũi đôi ba (doublet of triplet)

m

: mũi đa (multiplet)

J

: hằng số ghép (coupling constant)

SKC

: sắc ký cột

SKLM

: sắc ký lớp mỏng

RP-18

: Reversed Phase C-18

LC-MS

: sắc ký lỏng ghép khối phổ
(Liquid Chromatography-Mass Spectroscopy)

HR-ESI-MS

: Khối phổ ion hóa bằng kỹ thuật phun điện phân giải cao
(High Resolution-Electro Spray Ionization-Mass Spectrometry

UV

: Ultraviolet Spectroscopy

NMR

: phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

HSQC

: tương quan giữa H-C qua một nối
(Heteronuclear Single Quantum Coherence)

HMBC

: tương quan giữa H-C qua 2,3 nối
(Heteronuclear Multiple Bond Coherence)

H-H COSY

: tương quan giữa H-H
(H-H COrrelation SpectroscopY)

NOESY

: Nuclear Overhauser Effect Spectrocopy

DEPT

: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer
iii

DMSO

: DiMetyl SulfOxid

TMS

: TetraMetylSilan

Ac

: Acetyl

Bz

: Benzoyl

Cin

: Cinnamoyl

Me

: Metyl

Meth

: Methacryloyl

Sen

: Senecioyl

Tig

: Tigloyl

M

: khối lượng phân tử

[α]D

: Năng lực triền quang (Specific Optical Rotation)

Mp

: Nhiệt độ nóng chảy (Melting point)

IC50

: Nồng độ ức chế 50% (50% Inhibitory Concentration)

iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1.

Azadirachta indica A. Juss

2

Hình 1.2.

Dạng khung sườn euphol và tirucallol

5

Hình 1.3.

Các protolimonoid (1-8) và apo-protolimonoid (9-11)

9

Hình 1.4.

Mononortriterpenoid

10

Hình 1.5.

Dinortriterpenoid

10

Hình 1.6.

Trinortriterpenoid

11

Hình 1.7.

Các limonoid với nhánh là vịng furan

13

Hình 1.8.

Các limonoid với nhánh là vịng furan hoặc vịng hemiacetal,

Hình 1.9.

tetrahydrofuran (tiếp theo).

14

Các limonoid với nhánh là vòng furan và có vịng D lactone

16

Hình 1.10. Limonoid với vịng -hydroxybutenolid

17

Hình 1.11. Limonoid mở vịng C

21

Hình 1.12. Các limonoid mở vịng C với nhánh -hydroxybutenolid

22

Hình 1.13. Limonoid mở vịng C với nhánh -hydroxybutenolid

24

Hình 1.14. Một số pentanortriterpenoid

24

Hình 1.15. Một số hexanortriterpenoid

25

Hình 1.16. Một số octanortriterpenoid

25

Hình 1.17. Một số nonanortriterpenoid

26

Hình 1.18. Phân loại bệnh đái tháo đường

36

Hình 1.19. Cấu trúc phân tử các hoạt chất trong các thuốc trị đái tháo đường

36

Hình 3.1.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 8

56

Hình 3.2.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 24

59

Hình 3.3.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 39

62

Hình 3.4.

Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 39

63

Hình 3.5.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 33

65

Hình 3.6.

Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 33

65

Hình 3.7.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 31

69

v


Hình 3.8.

Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 31

70

Hình 3.9.

Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 23

71

Hình 3.10. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 25

74

Hình 3.11. Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 25

74

Hình 3.12. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 3

77

Hình 3.13. Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 3

77

Hình 3.14. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 19

79

Hình 3.15. Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 19

80

Hình 3.16. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 20

82

Hình 3.17. Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 20

83

Hình 3.18. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 22

85

Hình 3.19. Một số tương quan trong phổ NOESY của NEEM 22

85

Hình 3.20. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 5

89

Hình 3.21. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 1

92

Hình 3.22. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 1

92

Hình 3.23. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 17

94

Hình 3.24. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 17

95

Hình 3.25. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 4

98

Hình 3.26. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 35

99

Hình 3.27. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 35

100

Hình 3.28. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 14

101

Hình 3.29. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 30

104

Hình 3.30. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 30

105

Hình 3.31. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 28

106

Hình 3.32. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 28

106

Hình 3.33. Một số tương quan trong phổ HMBC của hợp chất NEEM 34

109

Hình 3.34. Tương quan NOESY của hợp chất NEEM 34

110

Hình 3.35. Số liệu phổ 1H- và 13C-NMR đặc trưng của hợp chất
limonoid khơng mở vịng C và hợp chất mở C.

vi

112


Hình 3.36. Các nhóm thế thường gặp trong các hợp chất limonoid

113

Hình 3.37. Số liệu phổ 1H- và 13C-NMR đặc trưng của hợp chất có
nối đơi liên hợp dạng en-on trong vịng A.

114

Hình 3.38. Số liệu phổ 1H- và 13C-NMR đặc trưng của hợp chất có
liên kết eter giữa C-6 với C-28 và C-7 với C-15.

115

Hình 3.39. Số liệu phổ 1H- và 13C-NMR đặc trưng cho các hợp chất
có liên kết eter giữa C-6 với C-28 và C-7 với C-15

116

Hình 3.40. Hợp chất limonoid với nhánh vịng furan

117

Hình 3.41. Hợp chất limonoid với nhánh vịng tetrahydrofuran

117

Hình 3.42. Số liệu phổ 1H- và 13C-NMR đặc trưng cho các hợp chất
có nhánh vịng γ-hydroxybutenolid

119

Hình 3.43. Cơng thức các hợp chất limonoid khơng mở vịng C và giá trị IC50

122

Hình 3.44. Cơng thức các hợp chất limonoid mở vòng C và giá trị IC50

123

vii

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 1.1. Sinh tổng hợp các limonoid trong cây neem Azadirachta indica

6

Sơ đồ 1.2. Con đường sinh tổng hợp protolimonoid được đề nghị

7

Sơ đồ 1.3. Sự chuyển vị -Apo

8

Sơ đồ 1.4. Cơ chế đề nghị cho dạng khung sườn azadirone (G1)
và homoazadirone (H)

12

Sơ đồ 1.5. Cơ chế đề nghị cho những dạng khung sườn vilasinin (I)
và gedunin (J)

15

Sơ đồ 1.6. Cơ chế đề nghị cho sự tạo thành các triterpen mở vòng C
với vòng hemiacetal và khung sườn của azadirachtin

18

Sơ đồ 1.7. Cơ chế đề nghị cho khung sườn mở vòng C

19

Sơ đồ 1.8. Cơ chế đề nghị cho những limonoid mở vòng C

20

Sơ đồ 1.9. Cơ chế đề nghị cho sự tạo thành các limonoid mở
vòng C với nhánh -hydroxybutenolid

22

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ điều chế các cao

42

Sơ đồ 2.2. Sơ đồ cô lập các hợp chất limonoid từ cao etyl acetat

45

Sơ đồ 2.3. Sơ đồ cô lập các hợp chất limonoid từ cao etyl acetat (tiếp theo)

46

Sơ đồ 2.4. Qui trình thử nghiệm hoạt tính ức chế α-glucosidase

49

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1. Sắc ký cột trên cao etyl acetat

44

Bảng 2.2. Bảng thể tích sử dụng trong qui trình thử hoạt tính
49

ức chế α-glucosidase
Bảng 3.1. So sánh số liệu phổ NMR của NEEM 8 và odoraton

57

Bảng 3.2. So sánh số liệu phổ NMR của NEEM 24 và 23-deoxyazadirachtolid 60
Bảng 3.3. Số liệu phổ 1H-NMR của NEEM 39, NEEM 33 và NEEM 31

66

Bảng 3.4. Số liệu phổ 13C-NMR của hợp chất NEEM 39, NEEM 33 và NEEM 31

67

Bảng 3.5. So sánh số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 23 và azadirachtolid 72
Bảng 3.6. Số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 25 và NEEM 3

76

Số liệu phổ 1H-NMR của NEEM 19, NEEM 20 và NEEM 22

86

Bảng 3.8. Số liệu phổ 13C-NMR của NEEM 19, NEEM 20 và NEEM 22

87

Bảng 3.7.

Bảng 3.9. So sánh số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 5 và azadirachtolid A 90
Bảng 3.10. Số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 1 và NEEM 17

95

Bảng 3.11. So sánh số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 4 và NEEM 5

97

Bảng 3.12. Số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 35 và NEEM 14

102

Bảng 3.13. Số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 30 và NEEM 28

107

Bảng 3.14. Số liệu phổ NMR của hợp chất NEEM 34

110

3.15.
3.16.
Bảng 3.17.

50

acarbose
ết và cao phân đoạn

50
50

120
120

các hợp chất limonoid

phân lập từ cao etyl acetat

121

ix


MỞ ĐẦU
Cùng với những thành quả mà ngành hóa học hữu cơ đạt được, hóa học các hợp
chất tự nhiên cũng ngày càng khẳng định vị trí của mình với những đóng góp vượt
trội trong đời sống con người. Từ xưa con người đã biết sử dụng các loại thảo mộc
để làm thuốc trị bệnh, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm dân gian. Chính vì vậy, việc

nghiên cứu thấu đáo một loại cây, đặc tính thực vật, vùng phân bố, thành phần hóa
học và dược tính đã và đang đóng vai trị then chốt trong q trình khám phá các
loại thuốc mới cũng như tổng hợp các hợp chất mới để giải quyết vấn đề kháng
thuốc, tiếp tục điều trị các bệnh chưa chế ngự được…
Họ Xoan (Meliaceae) có khoảng 50 chi với khoảng 550 lồi, trong đó chi
Azadirachta là một chi thuộc họ này, nó có ba lồi là A. indica, A. excelsa và A.
siamensis. A.indica là một loài được biết đến nhiều nhất trong chi với tên thường
gọi là cây neem (neem Ấn Độ). Hai lồi cịn lại thường thấy ở khu vực Đông Nam
Á là A.excelsa hay còn gọi là marrango (cây neem Philippine) và A. siamensis (cây
neem Thái). Ở Việt Nam hiện nay, cây neem được trồng đại trà ở các vùng ven biển
miền Trung, đặc biệt nhiều nhất ở huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận. Cây neem
từ lâu đã xuất hiện trong nhiều bài thuốc dân gian, được xem là loại thảo dược quen
thuộc trong y học cổ truyền với những công dụng trị liệu hết sức thiết thực như trị
ho, sốt rét, da liễu, viêm lt, đái tháo đường…Ngồi ra, người ta cịn quan tâm đến
những hợp chất có hoạt tính tiêu diệt sâu bệnh, bảo vệ mùa màng, dùng lá neem khô
trộn lẫn với hạt để chống sâu mọt…
Việc nghiên cứu thành phần hóa học cây neem đã bắt đầu từ rất lâu, cho đến
nay, người ta đã cô lập được hàng trăm hợp chất từ cây neem với thành phần chủ
yếu là các tetranortriterpenoid hay còn gọi là các limonoid. Các hợp chất limonoid
là những hợp chất chính gây nên tính đắng trong các bộ phận của cây neem, trong
đó bộ phận hạt là đắng nhất. Với tinh thần mong muốn góp phần tìm hiểu mối liên
hệ giữa thành phần hóa học và dược tính của cây neem thuộc chi Azadirachta,
chúng tơi tiến hành nghiên cứu ly trích các hoạt chất limonoid từ lá cây neem trồng
ở Ninh Thuận và khảo sát khả năng ức chế enzym α-glucosidase của các cao trích
và các hợp chất cô lập được.
1


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. MÔ TẢ THỰC VẬT2,61,101

Tên khoa học: Azadirachta indica A. Juss còn gọi là Melia indica (A. Juss),
Melia azadirachta L.
Các tên gọi khác theo các nước: lianshu, kulian, lian zao zi (Trung Quốc); yin
du lian shu (Đài Loan); mind (Indonesia); cha-tang, sadao (Thái Lan); sầu đâu (Việt
Nam); margosa, neem, chinabery, neem tree (Anh); niembaum, nimbaum (Đức);
balnimb, nim, nind (Hindi); bevinmar (Canada); veppu (Malaysia); nim (Nepal) …

Hình 1.1. Azadirachta indica A. Juss
Cây to cao từ 15-20 m, ở điều kiện thích hợp có thể cao tới 40 m. Lá kép hình
lơng chim lẻ, mọc so le, gồm 6-7 đơi chét lá mọc đối, hình mác, dài 3-8 cm, rộng 23 cm, phiên lệch, nhẵn, đầu nhọn, mép khía răng (lá non có mép nguyên). Cụm hoa
mọc ở kẽ lá, ngắn hơn lá, gồm nhiều hoa kết thành những xim nhỏ, hoa màu trắng
giống hoa xoan, thơm, dài 5-6 mm, rộng khoảng 8-11 mm, mặt ngồi có lơng, tràng
năm cánh thn hẹp, uốn cong, phình ở gốc, hơi thắt lại ở đầu. Quả hạch (hình bầu
dục) dài khoảng 2 cm chứa một hạt, nhân hạt màu trắng, thịt đắng. Rễ gồm có rễ
cọc ngắn và nhiều rễ bên mọc khá dài.

2


1.2. VÙNG PHÂN BỐ28,101
Cây neem (A. indica) là cây đặc biệt ưa sáng, chịu hạn, có thể phát triển trong
những vùng bán khơ hạn, bán sa mạc, có lượng mưa trung bình hằng năm từ 4001200 mm. Cây thích hợp ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, có nhiệt độ trung
bình hằng năm từ 21-32 oC. Cây có thể chịu được nhiệt độ cao nhưng không thể
chịu được nhiệt độ dưới 4 oC. Cây neem có thể phát triển trên nhiều loại đất, nhưng
tốt nhất là trên vùng đất cát. Neem là loài cây sinh trưởng tốt, kể cả những miền
dun hải khơ cằn, những vùng đất phía nam, và cả những vùng đất dốc khô.
Cây neem được xem là có nguồn gốc ở vùng tiểu lục địa Ấn Độ-Pakistan. Ngày
nay, nó được tìm thấy ở khu vực phía nam Châu Á như ở Ấn Độ, Pakistan, Bangla
Desh, Burma và vùng khô cằn của Sri Lanka. Ở Đông Nam Á, đặc biệt tập trung ở
Thái Lan, miền nam Malaysia và Indonesia. Nó cũng được tìm thấy ở một số nước

khác như Phillipines, FiJi, Mauritius và các đảo ở Nam Thái Bình Dương. Ở Vùng
Trung Đơng, nó có ở các nước Yemen và Saudi Arabia. Ở Châu Phi, cây neem mọc
rộng rãi ở vùng Sahelian như Ghana, Nigeria và Sudan, ở phía Đơng Phi nó xuất
hiện ở các nước Ethiopia, Somalia, Kenya, Tanzania và Mozambique và ở phía Tây
Phi có các nước Ivory Coast, Togo, Cameroon. Ngồi ra, nó cũng đã được trồng ở
Haiti và Surinam.
Ở Việt Nam, năm 1981, một số hạt giống A. indica (xoan Ấn Độ) được đưa về
trồng thử nghiệm ở khuôn viên Sở Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Ninh
Thuận. Sau nhiều năm, cây được nhân giống để nhân trồng tiếp và đến năm 1998,
hàng loạt cây con chính thức được đem trồng trên vùng cát khô cằn thuộc xã Phước
Dinh, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận. Cho đến nay, cây sinh trưởng và phát
triển tốt, khơng cần chăm sóc nhiều. Xoan Ấn Độ có triển vọng là cây trồng rừng
quan trọng trên các vùng cát khô cằn ven biển, phủ xanh đồi trọc.

3


1.3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC AZADIRACHTA INDICA
Việc nghiên cứu thành phần hóa học A. indica bắt đầu từ năm 1942, khi S.
Siddiqui36 cô lập ba hợp chất đắng là nimbin, nimbidin và nimbinin từ dầu neem.
Sau đó, hàng trăm hợp chất khác đã được cô lập từ các bộ phận khác nhau của cây
neem và cấu trúc cũng được xác định. Trong đó các hợp chất tetranortriterpenoid
(limonoid) chiếm nhiều nhất, và được xem là thành phần quan trọng và đặc trưng
của cây neem. Vấn đề sinh tổng hợp các hợp chất này cũng đã được nghiên cứu.
Thành phần hóa học của cây neem gồm nhiều loại hợp chất và có thể chia thành
hai nhóm chính là isoprenoid và khơng-isoprenoid, Trong đó, các hợp chất loại
isoprenoid chiếm nhiều nhất và là thành phần chính của cây neem.59,81,101
- Thành phần isoprenoid trong cây neem là nhóm hợp chất triterpenoid, bao
gồm các triterpen bốn vịng (protolimonoid), triterpen bốn vịng có chuyển vị apo
(apo-protolimonoid), các nortriterpen như mononortriterpenoid, dinortriterpenoid,

trinortriterpenoid,
hexanortriterpenoid,

tetranortriterpenoid

(limonoid),

heptanortriterpenoid,

pentanortriterpenoid,

octanortriterpenoid

và

nonanortriterpenoid.
Ngoài ra, các hợp chất loại isoprenoid khác cũng đã được nghiên cứu từ cây
neem như sterol (isopren cải biến) và các diterpenoid.48,59,81,101
- Thành phần các hợp chất không-isoprenoid là các hợp chất như polyphenol
(flavonoid và coumarin), carbohydrat, protein, hydrocarbon, acid béo và các ester
của nó cũng đã được nghiên cứu.81,101

● Thành phần các triterpen theo sự sinh tổng hợp
Theo Connolly và Taylor,23,98 các limonoid (tetranortriterpenoid) trong cây
neem được phân loại theo quá trình sinh tổng hợp (sơ đồ 1.1). Khởi đầu từ triterpen
bốn vòng hay cịn gọi là protolimonoid hoặc protomeliancin hoặc melian (nhóm 1)
và từ đó chuyển hóa thành nhiều limonoid khác nhau và có thể chia thành các nhóm
khác nhau như apo-protolimonoid hay cịn gọi là apo-tetracylic triterpen (nhóm 2,
sơ đồ 1.1), tetranortriterpenoid với nhánh là vịng -hydroxybutenolid (nhóm 3a, sơ

4


đồ 1.1), tetranortriterpenoid với nhánh là vịng furan (nhóm 3b, sơ đồ 1.1),
tetranortriterpenoid mở vòng C với nhánh là vòng -hydroxybutenolid (nhóm 4a, sơ
đồ 1.1), tetranortriterpenoid mở vịng C với nhánh là vịng furan (nhóm 4b, sơ đồ
1.1) và tetranortriterpenoid có vịng D-lacton với nhánh là vịng furan (nhóm 5, sơ
đồ 1.1).
Như vậy, sinh tổng hợp limonoid trong cây neem bắt đầu từ tiền chất triterpen
bốn vịng thuộc nhóm tirucallol với C-20 có cấu hình . Tuy nhiên một số nghiên
cứu cho rằng tiền chất triterpen bốn vịng thuộc nhóm euphol với C-20 có cấu hình
tổng hợp ra nimbolid ở lá có hiệu quả hơn nhóm tirucallol, như trình bày trong
hình 1.2.101

HO

HO

Euphol (20β-H)

7-Euphol (20β-H)

Tirucallol (20α-H)

7- Tirucallol (20α-H)

Hình 1.2. Dạng khung sườn euphol và tirucallol
Từ tiền chất triterpen bốn vòng thuộc nhóm tirucallol với nhóm metyl ở C-14
và nối đơi ở C-7 bị chuyển hóa thành dẫn xuất của 7 -hydroxy-8-metyl với nối đơi
ở C-14(15) gọi là apo-tirucallol (nhóm 2, sơ đồ 1.1).

Buchanan (1970)21 và S. Siddiqui (1986)85 cho rằng limonoid là
tetranortriterpenoid được hình thành khi mạch nhánh tại C-17 mất đi bốn ngun tử
carbon, sau đó đóng vịng thành vịng -hydroxybutenolid (nhóm 3a) hoặc vịng
furan (nhóm 3b).
Trong khi đó, Kraus (1980)49 và Connolly (1983)23 cho rằng sinh tổng hợp
limonoid với vịng furan (nhóm 3b) có thể được tạo trực tiếp từ apo-protolimonoid
(nhóm 2), cịn vịng -hydroxybutenolid (nhóm 3a) được tạo ra sau nhờ q trình
oxy hóa vịng furan của các limonoid tương ứng.
5


21

H

18
11
19
1
A
3

C

9
10

24

H

26
25

23

27
D
15

B

5

29

13

22

20
17

30
7

OH

28

Apo-tetracylic triterpen (Nhóm 2)

Tetracylic triterpen (Nhóm 1)

O

O

O
OH

OH

OH

Nortriterpen năm vịng với vịng
furan (Nhóm 3b)

Nortriterpen năm vịng với vịng
-hydroxybutenolid (Nhóm 3a)

O

O

OH

21

O

20

12

HOOC

HOOC

Oxid hóa vịng D
thành vịng lacton

Oxid hóa vịng C

Oxid hóa vịng C

18
11

13

O

23
22

17

C

O

14

8

10

D

15

O

A

B

O
O

7
6

C-seco nortriterpen với vịng
-hydroxybutenolid (Nhóm 4a)

C-seco nortriterpen với
vịng furan (Nhóm 4b)

Nortriterpen có vịng D lacton
với vịng furan (Nhóm 5)

Sơ đồ 1.1. Sinh tổng hợp các limonoid trong cây neem A. indica101

6


Nhóm 4a được hình thành từ q trình oxy hóa các hợp chất nhóm 3a tại vịng
C, tạo thành C-seco nortriterpenoid (nortriterpenoid mở vịng C) với vịng hydroxybutenolid. Oxy hóa các hợp chất nhóm 3b tại vịng C tạo thành C-seco
nortriterpenoid với vịng furan (nhóm 4b) và tại vịng D tạo thành D lacton triterpen
(sơ đồ 1.1)

1.3.1. Tetracyclic triterpen và apo-tetracyclic triterpen
(protolimonoid và apo-protolimonoid)
1.3.1.1. Protolimonoid (nhóm 1, sơ đồ 1.1)

O

Squalene

Squalene epoxid (A)

HO
(A1)

HO

HO

(C)
Euphol (20-H )
Tirucallol (20-H )

Lanosterol (B)

HO
Butyrospermol (D)

Sơ đồ 1.2. Con đường sinh tổng hợp protolimonoid được đề nghị56,81

7


Qua các nghiên cứu in vitro,28,38,80 protolimonoid (1-8) là các triterpen có 30
carbon và có chứa một mạch nhánh 8 carbon tại C-17 (dẫn xuất của euphan hoặc
tirucallan), nó được xem là tiền chất sinh tổng hợp các limonoid.
Epoxysqualen (A) hoặc chất sinh tổng hợp tương đương (A1) có thể biến đổi
thành lanosterol (B) hoặc tiền chất sinh tổng hợp (C) của các triterpen và các sterol,
trong khi đó tiền chất của các limonoid (meliacin hay tetranortriterpenoid), được
cho là butyrospermol (D) thì lại được hình thành qua chất đồng phân 7 của euphol
bằng cách chuyển dời liên kết đôi28,32,52 (sơ đồ 1.2).
1.3.1.2. Apo-protolimonoid (nhóm 2, sơ đồ 1.1)
Dẫn xuất epoxid D1 của butyrospermol bị sắp xếp lại bằng cách mở vịng
epoxid, theo sau sự di chuyển nhóm 14 -metyl đến vị trí C-8 và hình thành nhóm
hydroxy ở vị trí C-7 cấu hình , cùng với một liên kết đơi ở C-14 (sơ đồ 1.3), đưa
đến sự hình thành khung sườn apo-protolimonoid (E).28,52,74

14

15

8

HO

O

7

H

HO

Butyrospermol (D)

D1

OH

HO

E

Sơ đồ 1.3. Sự chuyển vị - apo28,81
Việc cô lập những hợp chất với phần mạch nhánh trên C-17 không bị thay đổi
[như naheedin (9), azadirachtol (10) và azadirol (11)] đã đưa đến đề nghị rằng sự
biến mất các carbon C-24, C-25, C-26, C-27 và sự hình thành những hợp chất
tetranortriterpen chứa vòng hemiacetal và những hợp chất với phần nhánh là vòng
8

-hydroxybutenolid xảy ra sau sự sắp xếp lại phần khung vòng apoprotolimonoid.28,80,81
OH

OH

O

HO

O
H

HO

O

O

OH

CH2OH

O

O

Meliantriol (1)

Nimbocinon (2)

Nimolinon (3)

O
O

OH

O

H
O

HO

H

Kulacton (4)

H

Limocinol (5)

Limocinon (6)

O
HO

O

O

HO
O
HO
OH

O

O

Melianon (7)

OH

O

OAc

Naheedin (9)

Ordoraton (8)

OH
HO

O

HO

HO
O

HO

O

O

OAc

Azadirachtol (10)

OAc

Azadirol (11)

Hình 1.3. Các protolimonoid (1-8) và apo-protolimonoid (9-11)

9


Tám protolimonoid đã được công bố từ những bộ phận khác nhau của cây neem
như meliantriol (1) cô lập từ lá và dầu hạt,80 nimolinon (3) và melianon (7) từ quả
tươi,28,80 nimbocinon (2) từ lá khô,80,101 kulacton (4), limocinol (5) và limocinon (6)
cô lập từ vỏ quả,81 ordoraton (8) cô lập từ vỏ quả và lá,75 cùng với ba apoprotolimonoid là azadirachnol (hay naheedin, 9), azadirachtol (10) và azadirol (11)
cô lập từ quả tươi chín28,80 (hình 1.3).

1.3.2. Mononortriterpenoid: mạch nhánh tám carbon trên C-17 giảm đi một

carbon, chỉ còn bảy carbon.
Chỉ duy nhất một hợp chất melianol (12) được cô lập từ lá.78
O

O

OH

MeOOC

O
O
O
O

Melianol (12)
Hình 1.4. Mononortriterpenoid

1.3.3. Dinortriterpenoid: mạch nhánh tám carbon trên C-17 giảm đi hai carbon,
chỉ còn sáu carbon.
Đã có hai hợp chất loại này được cơ lập từ vỏ quả là acid azadirolic67(13),
azadiradionol81 (14).
HO
COOH
O

O

OH

O

OH

OAc

OAc

Azadiradionol (14)

Acid azadirolic (13)

Hình 1.5. Dinortriterpenoid
10


1.3.4. Trinortriterpenoid: mạch nhánh tám carbon trên C-17 giảm đi ba carbon
Đã có ba hợp chất trinortriterpenoid được cơ lập là limbonin28 (15) cô lập từ
quả, meliacinolactol81 (16) cô lập từ vỏ quả và zeeshanol81 (17) cô lập từ lá.
MeO
H

O

HO

COOH

O

CH2OH

HOH 2C

OH
H3C

O

OH

CH3
O
AcO
HOH 2C

OH

Limbonin (15)

H H
O C C C
O

O

Meliacinolactol (16)

O

OAc
OH

Zeeshanol (17)

Hình 1.6. Trinortriterpenoid

1.3.5. Tetranortriterpenoid Mạch nhánh 8 carbon trên C-17 giảm đi bốn carbon.
1.3.5.1. Các limonoid với nhánh là vòng furan hoặc vịng hemiacetal,
tetrahydrofuran (nhóm 3b, sơ đồ 1.1)
Cơ chế đề nghị cho sự tạo thành khung sườn azadiron (18) và các dẫn xuất của
nó được mơ tả trong sơ đồ 1.4 cho thấy, apo-protolimonoid (F) có vai trị là một
chất trung gian và chất trung gian này được tạo thành bằng cách sắp xếp lại khung
chính meliantriol, sự khử nhóm hydroxyl ở C-21 bằng cách loại một phân tử nước
và dây nhánh tại C-23 hình thành nên chất trung gian (F1) và cuối cùng là tạo ra
khung sườn (G) của azadiron và các dẫn xuất của nó.28,81,99 Các hợp chất limocinin
(30), limocin A (31), limocin C (32) là những tetranortriterpenoid điển hình được cơ
lập từ vỏ quả tươi28,82 mà trong cấu trúc có chứa vịng tetrahydrofuran hemiacetal tại
C-17. Sau đó, các hợp chất meliatetraolenon75 (33), salimuzzalin77 (34) và 22,23dihydronimocinol76 (35) cũng đã được cơ lập (hình 1.8).
Sự sinh tổng hợp các A-homo-limonoid (H) với vịng A có 7 carbon được đề
nghị bắt đầu từ hợp chất G với sự oxy hóa đưa đến hợp chất trung gian G1, với sự
tấn công của nước vào C-4 cùng với sự mở vòng A đã tạo ra hợp chất (19) với vòng

11


A có 7 carbon (sơ đồ 1.4), đại diện là hợp chất 4 ,6 -dihydroxy-A-homoazadiron
(19), là chất đồng đẳng của azadiron được cô lập từ lá neem khô.81
O

HO

O

O

H

H

HO

O

23

21

HO

OH

OH

Apo-protolimonoid (F)

HO

OH

F1

G
O
O

O

4

6

OH
OH

O
OH

HO

OH OH

H-OH

H

G1

Sơ đồ 1.4. Cơ chế đề nghị cho sự sinh tổng hợp dạng khung sườn azadiron (G1) và
homoazadiron (H)56,81

Hợp chất nimonol (20) và nimocinol28,84 (21) có cùng một cơng thức cấu tạo và
một số tài liệu cho rằng hai hợp chất này là một. Tuy nhiên, hợp chất nimonol với
vòng furan ở C-17 có cấu hình , cịn hợp chất nimocinol với vịng furan ở C-17 có
cấu hình , nên cịn được gọi là 17-epi-nimonol.83
Hợp chất 1 ,2 -epoxy-17 -hydroxyazadiradion (22) cô lập từ dầu hạt neem35
là hợp chất đại diện cho các limonoid có chứa nhóm 1,2-epoxy và nhóm 17hydroxy.
Vilasinin (23) và 1,3-diacetylvilasinin (24) mang nhóm hydroxyl ở C-7 và liên
kết eter giữa C-6 và C-28 đã được công bố từ hạt neem.81 Các dẫn xuất 6-hydroxyl
của azadiron có thể được xem là tiền chất phù hợp cho khung sườn cơ bản (I) của
12