Tóm tắt Luận án Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài tai chua (garcinia cowa roxb. ex choisy) và đằng hoàng (garcinia hanburyi hook f.) ở Việt Nam

ường yếu hơn H 6,68-6,86. Riêng hợp chất GC3 có tín hiệu H-5 và H-6 xuất hiện ở trường rất yếu tại H lần lượt 7,41 và 7,28 gần với tín hiệu độ dịch chuyển của H-8 tại H 7,51. Trên phổ 13C NMR của các hợp chất phân lập được đều xuất hiện các tín hiệu cacbon đặc trưng của khung xanthone chứa 1-3 nhóm thế prenyl hoặc geranyl [45, 161, 167, 173, 180]. Kết quả tổng hợp các tín hiệu cacbon trong khung xanthone của các hợp chất GC1-GC17 được tổng hợp trong bảng 4.1 dưới đây. Bảng 4.1. Tín hiệu độ dịch chuyển của các cacbon trong khung xanthone Vị trí Cac Ghi chú C-O C-H C-C hoặc C- prenyl/geranyl 1 160,0-162,7 - - GC7: C 158,0 (C-O) 2 - 98,3-98,4 104,5-112,2 3 161,5-164,5 - - GC7: C 159,9 (C-O) 4 - 92,2-93,9 107,8 4a 155,1-157,1 - - 5 - 100,9-103,9 111,4-113,9 GC3: C 119,8 (C-H) 5a 152,9-157,9 - - 6 152,3-157,8 125,3 - GC3: C 125,3 (C-H) 7 142,6-147,2 - - GC3: C 151,4 (C-O) 8 - 105,0-109,4 129,2-139,8 8a - - 109,5-113,8 GC3: C 121,9 (C-C) 9 179,9-183,5 - - 9a - - 101,7-103,9 a Đo trong CDCl3, c 125 MHz. Cấu trúc các chất được xác định dựa vào các dữ kiện phổ NMR, HRESIMS kết hợp với so sánh với các hợp chất đã được công bố trong các tài liệu tham khảo. Kết quả xác định được cấu trúc của 17 xanthone, trong đó có 06 xanthone mới: cowaxanthone I-K (GC1-GC3), norcowanol A-B (GC4-GC5), garcinone F (GC6) và 03 hợp chất lần đầu tiên được phân lập từ cây G. cowa: garcinone D (GC16), fuscaxanthone I (GC17) và parvifoliol F (GC18). Sau đây trình bày kết quả nghiên cứu cấu trúc của hai hợp chất GC1 và GC4. 4.1.1. Hợp chất GC1: Cowaxanthone I (Hợp chất mới) Hợp chất GC1 được phân lập ở dạng tinh thể hình kim óng ánh màu vàng, nhiệt độ nóng chảy 204-205 oC. Trên phổ HRESIMS (hình 4.2) xuất hiện pic ion phân tử proton hóa [M+H]+ tại m/z 429,1907 (tính toán lý thuyết cho CTPT C24H29O7 là 429,1908), do đó CTPT của GC1 được xác định là C24H28O7. Phổ 1H và 13C NMR của GC1 xuất hiện các tín hiệu gợi ý GC1 có cấu trúc của một xanthone monogeranyl hóa. Tại vùng trường thấp trên phổ 1H NMR có tín hiệu cộng hưởng của ba proton thơm tại H 7,50 (1H; s; H-8); 6,80 (1H; s; H-5) và 6,32 (1H; s; H-4). Ngoài ra còn có tín hiệu của một nhóm methoxy dao động ở H 3,96 (3H; s; 7-OCH3) và một nhóm geranyl hydrate hóa (hình 4.3). Trên phổ 13C NMR có tín hiệu của 15 Csp 2 với các tín hiệu đặc trưng cho khung xanthone. Đó là tín hiệu của một nhóm cacbonyl ở C 181,0 (C-9) và tín hiệu của một cacbon phenolic liên hợp với nhóm cacbonyl ở C 161,1 (C-1). Phổ 13C NMR cũng chỉ ra tín hiệu của 6 cacbon thơm đính với oxygen tại C 161,1 (C-1); 164,1 (C-3); 157,2 (C-4a); 155,7 (C-5a); 153,9 (C-6) và 147,2 (C-7). Tín 10 hiệu của cacbon methoxy xuất hiện ở C 56,7 (7-OCH3) còn tín hiệu của một Csp 3 bậc 3 liên kết với oxygen ở C 71,5 (C-7’) (hình 4.4). Hình 4.3. Phổ 1H NMR của hợp chất GC1 Hình 4.4. Phổ 13C NMR của hợp chất GC1 Tín hiệu proton thơm ở trường thấp H 7,50 được quy kết cho H-8 do ảnh hưởng hút electron của nhóm cacbonyl liên hợp ở C-9. Trên phổ HMBC cũng chỉ ra tương tác của H-8 với C-9, C-8a (C 113,6) và C-7. Nhóm methoxy được quy kết ở vị trí C-7 do tương tác HMBC của proton nhóm methoxy và H-8 với C-7. Hai proton thơm còn lại được quy kết là H-5 (H 6,80) và H-4 (H 6,32) do tương tác HMBC của proton H-5 với C-9, C-7, C- 6 và của proton H-4 với C-9, C-2 (C 111,8), C-3. Sự có mặt của nhóm geranyl hydrate hóa được xác định dựa vào các tín hiệu trên phổ 1H, 13C NMR, HSQC và HMBC. Trên phổ HMBC xuất hiện tương tác của proton H-1’ (H 3,33) với cacbon phenolic C-1 và với C-2, C- 3; tương tác của proton anken tại H 5,27 (1H; t; 6,0; H-2’) với hai cacbon methylen là C-1’ (C 22,1), C-4’ (C 41,3) và một cacbon methyl C-10’ (C 16,1); tương tác của proton methylen H-4’ (H 1,98) với một cacbon anken bậc 4 là C-3’ (C 135,6) và hai cacbon methylen C-5’ (C 23,7), C-6’ (C 44,3). Vị trí của nhóm hydroxy trên nhóm geranyl được xác định tại C-7’ do tương tác HMBC của hai nhóm proton methylen H-5’, -6’ (H lần lượt 1,47 và 1,40) và proton của hai nhóm methyl H-8’, -9’ (H 1,15) với C-7’. Các dữ liệu phổ của GC1 được đưa ra trong bảng 4.2, cấu trúc phân tử và các tương tác chính trên phổ HMBC của hợp chất GC1 được chỉ ra trong hình 4.5. 7 6 5 5a 8a 8 O 4a 9a 9 4 3 2 1 O H3CO HO OH 1' OH 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9'10' OH O O H3CO HO OH OH OH H H H Hình 4.5. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC1 Bảng 4.2. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất GC1 và GC2 Vị trí GC1 GC2 Hab (mult; J) Cac HMBC (HC) Hab (mult; J) Cac HMBC (HC) 1 161,1 161,1 2 111,8 111,6 3 164,1 164,0 4 6,32 (s) 94,0 2, 3, 4a, 9a, 9 6,33 (s) 93,9 2, 3, 4a, 9a, 9 4a 157,2 157,2 5 6,80 (s) 103,7 5a, 8a, 7, 6, 9 6,79 (s) 103,4 5a, 8a, 7, 6, 9 5a 155,7 155,3 6 153,9 153,2 11 7 147,2 144,7 8 7,50 (s) 105,7 5, 5a, 6, 7, 8a, 9 7,45 (s) 109,1 5, 5a, 6, 7, 9 8a 113,6 113,8 9 181,0 181,1 9a 103,2 103,2 1’ 3,33 (m) 22,1 3, 1, 3’, 2’, 2 3,33 (m) 22,1 3, 1, 3’, 2’, 2 2’ 5,27 (t; 6,0) 123,8 1’, 4’, 10’ 5,27 (t; 7,0) 123,8 1’, 4’, 10’ 3’ 135,6 135,6 4’ 1,98 (m) 41,3 2’, 3’, 5’, 6’, 10’ 1,98 (t; 7,0) 41,3 2’, 3’, 5’, 6’, 10’ 5’ 1,47 (m) 23,7 3’, 7’, 6’, 4’ 1,47 (m) 23,6 3’, 7’, 6’, 4’ 6’ 1,40 (m) 44,3 5’, 8’, 9’, 4’, 7’ 1,39 (m) 44,2 5’, 8’, 9’, 4’, 7’ 7’ 71,5 71,5 8’ 1,15 (s) 29,2 6’, 7’, 9’ 1,15 (s) 29,1 6’, 7’, 9’ 9’ 1,15 (s) 29,2 6’, 7’, 8’ 1,15 (s) 29,1 6’, 7’, 8’ 10’ 1,80 s) 16,1 2’, 3’, 4’ 1,79 (s) 16,1 2’, 3’, 4’ OCH3 3,96 (s) 56,7 7 - - - a Đo trong CD3OD, b 500 MHz, c 125 MHz Trên cơ sở phân tích phổ HRESIMS và các phổ 1D, 2D NMR của hợp chất GC1, chúng tôi xác định GC1 là 1,3,6-trihydroxy-7-methoxy-2-(7-hydroxy-3,7-dimethyloct-2-enyl)xanthone. Đây là hợp chất mới, lần đầu tiên được phân lập từ thiên nhiên và được đặt tên là cowaxanthone I. 4.1.2. Hợp chất GC4: Norcowanol A (Hợp chất mới) Hợp chất GC4 phân lập được dưới dạng chất bột màu vàng nhạt. Trên phổ HRESIMS (hình 4.14) xuất hiện pic ion phân tử proton hóa [M+H]+ tại m/z 499,2324 (tính toán lý thuyết cho CTPT C28H35O8 là 499,2326), do đó CTPT của GC4 được xác định là C28H34O8. Hình 4.15. Phổ 1H NMR của hợp chất GC4 Hình 4.16. Phổ 13C NMR của hợp chất GC4 Phổ 1H và 13C NMR của GC4 xuất hiện các tín hiệu có thể gợi ý GC4 có cấu trúc của một xanthone chứa một nhóm geranyl hydrate hóa và một nhóm prenyl hydrate hóa. Tại vùng trường thấp trên phổ 1H và 13C NMR có tín hiệu cộng hưởng của hai nhóm CH thơm tại H 6,27 (1H; s; H-4)/ C 93,1 và 6,69 (1H; s; H-5)/ C 101,0. Tín hiệu của hai nhóm methylen dạng doublet xuất hiện ở H 3,41 (2H; d; 7,5; H-1’)/ C 21,8 và 4,15 (2H; d; 6,5; H-1”)/ C 26,5 và tín hiệu singlet của 4 nhóm methyl gợi ý sự tồn tại của hai nhóm thế prenyl hoặc geranyl trên khung xanthone. Nhóm geranyl được xác định là nhóm 7-hydroxy-3,7-dimethyloct-2-enyl dựa vào phổ NMR và các tương tác H-C trên phổ HSQC và HMBC, trong đó đặc biệt là tín hiệu của hai nhóm methylen có cùng độ dịch chuyển hóa học tại H 1,12 (3H; s; H-8”, -9”)/ C 29,1 và tương tác trên phổ HMBC của hai nhóm methyl này với một Csp3 bậc 3 liên kết với oxygen tại C 71,5 (C-7”). Ngoài ra còn có tương tác 12 H-C trên phổ HMBC của proton H-1” với hai cacbon anken C-2” (C 125,0), C-3” (C 135,5) và tương tác của proton anken H-2” với 2 cacbon methylen C-1”, C-4” (C 41,3) và 1 cacbon methyl C-10” (C 16,5). Tín hiệu dịch chuyển về trường thấp của nhóm methylen CH2-1” gợi ý nhóm geranyl gắn với C-8. Trên phổ HMBC cũng xuất hiện tương tác của H-1” với các cacbon của khung xanthone là C-7 (C 142,5), C-8 (C 129,2) và C-8a (C 112,1). Nhóm prenyl được xác định là nhóm 4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl dựa vào tương tác HMBC của proton H- 1’ với các cacbon C-2’ (C 126,8) và C-3’ (C 135,1) và tương tác của proton methylen dạng singlet liên kết với oxygen tại H 4,33 (3H; s; H-4’)/ C 61,8 với các cacbon C-2’, C-3’ và C-5’ (C 21,7). Vị trí của nhóm prenyl được xác định tại C-2 do tương tác HMBC của H-1’ với C-1 (C 161,5), C-2 (C 110,3) và C-3 (C 163,2). Các tương tác HMBC của proton H-4 với các cacbon C-2, C-3, C-4a (C 156,4), C-9a (C 103,9), C-9 (C 183,5) và tương tác của proton H-5 với các cacbon C-8a, C-7, C-6 và C-9 cho phép xác định vị trí của các proton thơm trong khung xanthone. Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của GC4 được trình bày dưới đây, các dữ liệu phổ của hợp chất GC4 trình bày trong bảng 4.4. 7 6 5 5a 8a 8 O 4a 9a 9 4 3 2 1 O HO HO 1'' OH 1' OH 2' 3' 5' 4'2'' 3''4'' 10'' 5''6'' 7'' 9'' 8'' OH OH O O HO HO OH OH OH H H OH Hình 4.17. Cấu trúc hóa học và tương tác HMBC chính của hợp chất GC4 Kết quả phân tích phổ của hợp chất GC4 cho thấy cấu trúc của hợp chất gần như trùng khớp với hợp chất kaennacowanol A đã được phân lập từ cây G. cowa [141], ngoại trừ sự biến mất tín hiệu của nhóm methoxy. Trên cơ sở phân tích phổ HRESIMS và các phổ 1D, 2D NMR của hợp chất GC4, hợp chất GC4 được xác định là 1,3,6,7-tetrahydroxy-2-(4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl)-8-(7-hydroxy-3,7-dimethyloct-2-enyl)xanthone. Đây là hợp chất mới, lần đầu tiên được phân lập từ thiên nhiên và được đặt tên là norcowanol A. 4.2. Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học cây G. hanburyi Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học dịch chiết DCM của thân và nhựa cây G. hanburyi thu được 8 xanthone lồng GH1-GH8. Cấu trúc các hợp chất được trình bày dưới đây. Trên phổ NMR của các hợp chất GH1-GH8 đều xuất hiện các tín hiệu đặc trưng cho các hợp chất xanthone polyprenyl thế mang khung lồng 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]dec-8-en-2-one - một kiểu khung xanthone phổ biến ở cây G. hanburyi. Ngoài ra còn có các tín hiệu đặc trưng của một vòng pyrano hình thành do phản ứng của nhóm –OH và nhóm geranyl. O O OH O O O CHO O R 5 CH3 CHO H 2 CH3 COOH isoprenyl 1 COOH CH3 isoprenyl R1 R2 R3 4 CH3 COOH H isoprenyl = 3 COOH CH3 H 6 CH3 CH3 H 7 R = CH3 8 R = n-butyl 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1416 17 18 19 20 21 22 25 24 23 O O OH O O O R3 R2R1 ABCD 13 Hình 4.61. Cấu trúc hóa học các hợp chất GHx (x = 1-8) phân lập từ cây G. hanburyi Phổ 1H NMR khung xanthone lồng của các hợp chất GH1-GH8 cho thấy các tín hiệu proton tương đương có độ dịch chuyển tương tự nhau. Đó là tín hiệu singlet của proton nhóm hydroxy phenolic liên hợp với nhóm cacbonyl tại H 12,70-13,00 (6-OH). Tín hiệu proton doublet ở trường yếu đặc trưng cho tín hiệu của proton olefin liên hợp với nhóm cacbonyl tại H 7,55-7,57 (d; 6,5-7,0; H-10). Nhóm tín hiệu proton đặc trưng cho cấu trúc lồng gồm tín hiệu của một nhóm methylen xuất hiện tại H 2,31 (1H; dd; 13,0; 5,0; H-21); 1,34-1,36 (1H; overlap; H-21); một proton methine tại H 2,51 (1H; d; 9,5; H-22) và một proton methine tại H 3,47 (1H; m; H-11) đối với xanthone mang khung lồng 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]dec-8-en-2-one hoặc tại H 2,81-2,89 đối với đối với xanthone mang khung lồng 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]decan-2-one. Tín hiệu của một cặp proton doublet có hằng số tách J = 10,0 tại H 6,61-6,66 (H-4) và 5,38-5,54 (H-3) đặc trưng cho liên kết đôi của vòng pyrano (vòng D) (bảng 4.17). Bảng 4.17. Tín hiệu độ dịch chuyển của các proton và cacbon khung xanthone lồng Vị trí Xanthone mang khung lồng 4- oxotricyclo[4.3.1.03,7]dec-8-en-2-one Xanthone mang khung lồng 4- oxotricyclo[4.3.1.03,7]decan-2-one Hab Cac Hab Cac 2 78,4-81,3 78,4-81,3 3 5,38-5,54 (d; 10,0) 124,5-126,5 5,38-5,54 (d; 10,0) 124,5-126,5 4 6,61-6,66 (d; 10,0) 115,3-115,9 6,61-6,66 (d; 10,0) 115,3-115,9 5 102,8-103,3 102,8-103,3 6 - 157,3 -157,8 - 157,3 -157,8 7 100,4-100,6 100,4-100,6 8 178,8-179,0 178,8-179,0 9 133,2-133,8 3,07-3,18 (m) 48,5-48,6 10 7,55-7,57 (d; 6,0-6,5) 134,9-135,6 4,37-4,42 (dd; 4,5; 1,5) 72,3-74,1 11 3,47 46,8-47,0 2,81-2,89 43,7-44,2 12 202,4-203,5 208,1-208,4 13 83,7-84,7 86,0-86,4 14 90,5-90,9 88,4-88,4 16 157,3-157,7 155,5-155,7 17 107,6-108,3 107,6-108,3 18 160,9-161,5 160,9-161,5 21 2,31 (dd; 13,0; 5,0); 1,34- 1,36 (overlap) 25,2-25,5 2,31 (dd; 13,0; 5,0); 1,34-1,36 (overlap) 20,0 22 2,51 (d; 9,5) 49,0-49,2 2,51 (d; 9,5) 43,6 23 83,2-84,1 82,1-82,4 24 1,69 (s) 29,7-30,1 1,69 (s) 29,7-30,1 25 1,29 (s) 27,2-29,1 1,29 (s) 27,2-29,1 a Đo trong CDCl3, b 500 MHz, c 125 MHz. Tín hiệu độ dịch chuyển của các cacbon ở cùng vị trí trong các xanthone mang khung lồng có cấu trúc tương tự (6 xanthone mang khung lồng 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]dec-8-en-2-one GH1-GH6 và hai xanthone mang 14 khung lồng 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]decan-2-one GH7-GH8) gần như trùng khớp với nhau. Ngoài ra, có thể quan sát thấy khi khung xanthone lồng bị oxi hóa thành khung 4-oxotricyclo[4.3.1.03,7]decan-2-one, toàn bộ tín hiệu của cacbon trong cấu trúc lồng bị dịch chuyển. Cấu trúc các chất được xác định dựa vào các dữ kiện phổ NMR kết hợp với so sánh với các hợp chất đã được công bố trong các tài liệu tham khảo. Kết quả đã phân lập và xác định cấu trúc 08 xanthone lồng, gồm acid gambogic (GH1), acid isogambogic (GH2), acid morellic (GH3), acid isomorellic (GH4), isomorellin (GH5), desoxymorellin (GH6), isomoreollin B (GH7) và acid 10α-butoxygambogic (GH8). Kết quả phân tích dữ kiện phổ của acid gambogic được trình bày dưới đây: 4.2.1. Hợp chất GH1: Acid gambogic Hợp chất GH1 được phân lập từ dịch chiết nhựa và thân cành cây G. hanburyi dưới dạng bột vô định hình màu cam, góc quay cực [α] 20 D = -578o (c 0,201; CHCl3). Phổ 1H, 13C NMR và HSQC của GH1 cho phép xác định các tín hiệu của 44 proton và 38 cacbon, trong đó có 1 nhóm -OH tại H 12,77; 8 nhóm methyl; 5 nhóm methylen; 6 nhóm -CH sp 2; 2 nhóm methine; 3 cacbon cacbonyl; 10 Csp2 không chứa liên kết C-H, trong đó có 3 cacbon gắn với oxygen; 4 Csp3 bậc 3 gắn với oxygen. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1416 17 18 19 20 21 22 25 26 28 29 24 23 27 O O OH O O O 34 35 33 32 31 30 40 39 38 37 36 HOOC ABCD O O O O O O HOOC H H H H H H HMBC COSY Hình 4.62. Cấu trúc hóa học và tương tác COSY, HMBC của hợp chất GH1 Hình 4.63. Phổ 1H NMR của hợp chất GH1 Hình 4.64. Phổ 13C NMR của hợp chất GH1 Các tương tác trên phổ COSY, HSQC và HMBC cho thấy GH1 có các mảnh cấu trúc gồm: ba nhóm prenyl, trong đó có một nhóm prenyl có chứa một nhóm COOH; một nối đôi CH=CH; một hệ spin CHsp2-CHsp3- CH2-CHsp 3 (hình 4.62). Các dữ liệu này gợi ý GH1 có cấu trúc của một xanthone lồng polyprenyl thế. Trên phổ HMBC xuất hiện tương tác của proton nối đôi tại H 5,38 (d; 10,0; H-3) và 6,60 (d; 10,0; H-4) với cacbon sp3 bậc 4 tại C 81,3 (C-2). Các tương tác HMBC giữa các proton methylen tại H 1,76 (1H; overlap; H-20); 1,59 (1H; m; H-20) và 2,01 (2H; m; H-36) với C-2 (C 81,3) giúp khẳng định phần cấu trúc liên quan đến vòng D của khung xanthone lồng. Các tương tác giữa proton olefin singlet ở trường thấp H 7,55 (1H; d; 7,0; H-10) với các cacbon gồm: 2 cacbon cacbonyl tại C 178,9 (C-8) và 203,3 (C-12); cacbon sp 3 tại C 46,8 (C-11) và tương tác HMBC giữa proton tại H 2.51 (1H; d; 9,0; H-22) với (C-14) và (C-23) giúp làm sáng tỏ phần cấu trúc liên quan đến vòng A trong khung xanthone lồng. Tương tác HMBC giữa proton methylen của nhóm 3-carboxylbut-2-enyl tại H 2,95 (2H; d; 7,0; H-26) với các cacbon C-12, C-13, C-14 cho thấy vị trí của nhóm này trên khung xanthone lồng (hình 4.70). Điều này gợi ý cấu trúc hóa học của GH1 có thể là acid (Z)-4-((2R,11S,13R,14S,23S)-6-hydroxy-2,23,23-trimethyl-17-(3- 15 methylbut-2-en-1-yl)-2-(4-methylpent-3-en-1-yl)-8,12-dioxo-2,8,11,12,13,23-hexahydro-7H,4H-11,22- methanofuro[3,2-g]pyrano[3,2-b]xanthen-3a-yl)-2-methylbut-2-enoic (acid gambogic) phù hợp với công thức phân tử C38H44O8. Kết hợp phân tích các phổ COSY, HSQC và HMBC chúng tôi gán được các tín hiệu cacbon và proton còn lại. Kết quả phân tích phổ NMR và so sánh với dữ liệu phổ của GH1 với acid gambogic trong tài liệu tham khảo [36] được tóm tắt trong bảng 4.18 cho thấy dữ liệu phổ hoàn toàn trùng khớp. Do đó chúng tôi kết luận hợp chất GH1 chính là acid gambogic. 4.3. Kết quả tổng hợp dẫn xuất của GA 4.3.1. Kết quả khảo sát sự hồi phục phân tử ở trạng thái gương và trạng thái dung dịch siêu lạnh của acid gambogic vô định hình Trong số các dạng hình thái của hoạt chất, dạng vô định hình được quan tâm hơn dạng tinh thể vì khả năng tan tốt hơn trong nước và hoạt tính sinh học cao hơn. Dạng vô định hình của vật liệu được tạo ra bằng cách làm lạnh nhanh thuốc để tránh sự kết tinh sau khi làm nóng chảy nó ở nhiệt độ nóng chảy. Sự chuyển động phân tử trong các vật liệu vô định hình được đặc trưng bởi thời gian hồi phục cấu trúc α trong các trạng thái dung dịch siêu lạnh và trạng thái gương. Những vật liệu này có cấu trúc sắp xếp không theo trật tự và phụ thuộc vào nhiệt độ, ở nhiệt độ cao vật liệu vô định hình có tính chất giống như chất lỏng nhưng ở nhiệt độ thấp quá trình hồi phục phân tử diễn ra chậm hơn rất nhiều và các vật liệu này có tính chất giống chất rắn. Việc khảo sát sự hồi phục phân tử ở trạng thái gương và trạng thái dung dịch siêu lạnh của GA nhằm đánh giá tiềm năng ứng dụng làm thuốc của GA. Tính chất nhiệt của GA đã được khảo sát trên cơ sở phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) trong khoảng nhiệt độ từ 273-373 K với tốc độ tăng nhiệt là 10 K/phút. Kết quả đã xác định được nhiệt độ chuyển thủy tinh của GA là Tg = 338K (hình 4.87). Hình 4.87. Phổ DSC của a) GA mẫu ban đầu; b) GA sau khi được nung ở 373 K trong 3 phút Để khảo sát động học phân tử của GA vô định hình, tiến hành đo phổ điện môi bang thông rộng (BDS) trong khoảng tần số rộng từ 10-1 đến 106. Trong quá trình đo, nhiệt độ tăng từ 153 đến 333 K với tốc độ gia nhiệt 10 K/phút và từ 333 đến 411 K với tốc độ gia nhiệt 2 K/phút. Quang phổ điện môi băng thông rộng BDS của GA từ dạng dung dịch siêu lạnh và dạng thủy tinh được trình bày trong hình 4.88 dưới đây. Hình 4.88. Quang phổ điện môi băng thông rộng của GA ở nhiệt độ a) cao hơn nhiệt độ chuyển gương và b) thấp hơn nhiệt độ chuyển gương. Trên quang phổ điện môi băng thông rộng của GA ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển pha thủy tinh có thể quan sát thấy hai quá trình hồi phục phân tử thứ cấp β và γ kết hợp với chuyển động nội phân tử của GA. Trong 16 khi đó trên phổ BDS ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuyển thủy tinh xuất hiện đỉnh tương ứng với quá trình hồi phục cấu trúc α và độ dẫn điện dc. Các quá trình hồi phục phân tử của GA dịch về phía tần số cao hơn khi tăng nhiệt độ, cho thấy sự tăng mức độ chuyển động phân tử khi tăng nhiệt độ. Bằng việc kết hợp các dữ kiện thực nghiệm đo được trong phổ BDS, kết hợp với phương trình Vogel– Fulcher–Tammann (VFT) thu được nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg = 333 K (xác định ở nhiệt độ mà thời gian hồi phục bằng 100 s). Kết quả này có sai lệch so với phương pháp DSC nhưng sai số này là bình thường và chấp nhận được. Kết quả tính toán lý thuyết trên cơ sở sự phụ thuộc của thời gian hồi phục cấu trúc dạng α vào nhiệt độ τα (T = 300 K) cũng cho biết GA có thể tồn tại ở trạng thái ổn định động học trong khoảng 2,31.109 ngày. Điều đó chứng tỏ GA khá bền và có thể lưu trữ ở nhiệt độ phòng. Ngoài ra, dựa vào phương trình VFT cũng tính được độ giòn vật liệu của GA là mp = 103 (các chất thông thường mp = 16-200 [199]). Khi độ giòn trong khoảng 16 đến 30, ví dụ như thủy tinh (SiO2) thì vật liệu được coi là rất cứng. Với độ giòn vật liệu lớn hơn 100, vật liệu được coi là rất giòn. Trong khoảng từ 30 đến 100, độ giòn vật liệu ở mức trung bình. Do đó, GA ở trạng thái dung dịch siêu lạnh có thể được xếp vào vật liệu giòn. Kết quả tính toán trên phần mềm ECNLE thu được nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg = 338 K với tốc độ gia nhiệt 10 K/phút hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm. Ngoài ra kết quả tính toán cũng cho thấy quá trình β có mối liên hệ chặt chẽ với sự hồi phục phân tử và hình thành từ động học của các phân tử riêng lẻ, quá trình này còn gọi là quá trình hồi phục Johari–Goldstein. Như vậy các tính chất về thời gian ổn định động học lớn và độ giòn vật liệu tương đối của GA cho thấy GA có thể đáp ứng được các yêu cầu về mặt vật lý của một hoạt chất có tiềm năng làm thuốc. Đây là cơ sở quan trọng để tiến hành các phản ứng tổng hợp dẫn xuất của GA nhằm thu được các dẫn xuất có hoạt tính cao có tiềm năng ứng dụng vào thực tế. 4.3.2. Định hướng nghiên cứu O O OH O O O HOOC Hình 4.89. Cấu trúc hóa học và tinh thể của GA Cấu trúc tinh thể của GA cho thấy cấu trúc hệ vòng xanthone nằm trên một mặt phẳng và có hai mặt trên và dưới khác nhau. Hai nhóm prenyl và vòng polycyclic nằm ở phía trên, tạo nên phía kỵ nước (hydrophobic face), còn nhóm acid cacboxylic và nhóm carbonyl của hệ vòng polycyclic nằm phía dưới tạo nên phía ưa nước (hydrophilic face) (hình 4.89). Các kết quả về việc chuyển hóa nhóm cacboxylic đã gợi ý rằng phía mặt phẳng hydrophilic không đóng vai trò quan trọng trong sự gắn kết với đích sinh học của nó. Nhóm cacboxyl -COOH có thể chuyển hóa về các dạng nhóm chức khác như ester, amide hay nhóm mang tính base khác mà không ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính apoptosis [184]. Các nghiên cứu về hoạt tính-cấu trúc (SAR) của GA đã chỉ ra tầm quan trọng của nối đôi trên vòng D (liên hợp với nhóm C=O của vòng C) đối với hoạt tính [171]. Các dẫn xuất tạo ra từ sự chuyển hóa nhóm 6-OH (vòng B) như methyl hay acyl hóa có hoạt tính tương tự như chất đầu. Vì thế nhóm 6-OH này cũng không đóng vai trò quyết định đối với hoạt tính. Từ các kết quả phân tích SAR của GA nói trên, chúng tôi lựa chọn tổng hợp một số dẫn xuất của GA bằng cách chuyển hóa nhóm acid cacboxylic về dạng ester và amide với mục đích giữ nguyên các phần cấu trúc có hoạt tính của GA. Các phản ứng chuyển hóa sử dụng hệ xúc tác DCC/DMAP để hoạt hóa nhóm acid. 17 4.3.3. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất Việc chuyển hoá nhóm COOH của GA được thực hiện theo sơ đồ hình 3.4. Cấu trúc của các sản phẩm và hiệu suất phản ứng được trình bày trong bảng 4.26. Bảng 4.26. Cấu trúc các sản phẩm và hiệu suất phản ứng Ký hiệu R Hiệu suất (%) Trạng thái vật lý Khối lượng (mg) Ghi chú GA1 -OCH3 91 Dầu, màu vàng 220 GA2 -OC2H5 75 Dầu, màu vàng 175 GA3 N 70 Dầu, màu vàng 250 Hợp chất mới GA4 N 84 Dầu, màu vàng 233 GA5 N O 79 Dầu, màu vàng 189 Hợp chất mới GA6 NN CF3 51 Dầu, màu vàng 140 Hợp chất mới GA7 N N F F 68 Dầu, màu vàng 126 Hợp chất mới GA8 S N H 15 Dầu, màu vàng 52 Hợp chất mới Kết quả chuyển hóa acid gambogic đã thu được 08 dẫn xuất, trong đó có 02 dẫn xuất ester là methyl gambogate (GA1), ethyl gambogate (GA2) và 06 dẫn xuất amide là N,N-diallylgambogamide (GA3), N- piperidinylgambogamide (GA4), N-morpholinegambogamide (GA5), 1(4-trifluoromethylbenzene- piperazinyl)gambogamide (GA6), 1-(2,5-difluorobenzyl)piperazinylgambogamide (GA7) và N-(2-thiophen-2- yl)ethylgambogamide (GA8). Trong đó 05 dẫn xuất N,N-diallylgambogamide (GA3), N-morpholinegambogamide (GA5), 1(4-trifluoromethylbenzene-piperazinyl)gambogamide (GA6), 1-(2,5- difluorobenzyl)piperazinylgambogamide (GA7) và N-(2-thiophen-2-yl)ethylgambogamide (GA8) là các hợp chất mới. Cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được xác định bằng phổ NMR một chiều và hai chiều. Các hợp chất sạch GA1-GA5 đã được đo phổ khổi phân giải cao. Kết quả phân tích dữ kiện phổ của hợp chất GA3 và GA5 được trình bày dưới đây: 4.3.3.1. Hợp chất GA3: N,N-diallyl gambogamide Trên phổ HRESIMS của hợp chất GA3 xuất hiện pic phân tử proton hóa [M+H]+ tại m/z 708,3883 (tính toán cho CTPT C44H54NO7 là 708,3900). Do đó, CTPT của hợp chất GA3 là C44H53NO7. Phổ 1H, 13C NMR và HSQC của GA3 cho thấy các tín hiệu proton và cacbon tương ứng với nhóm allyl tại δH 5,61 (2H; m)/ δC 133,6; 132,8 (2CH= allyl); δH 5,09-5,02 (4H; m)/ δC 117,6 (2CH2= allyl); δH 3,88 (2H; m)/ δC 45,5 (CH2 allyl); δH 3,71; 3,61 (2H; dd; 16,0; 5,5)/ δC 49,5 (CH2 allyl). Kết quả phân tích trên phổ COSY không cho thấy tương tác nào của các proton allyl với các proton của GA. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1416 17 18 19 20 21 22 25 26 28 29 24 23 27 O O OH O O O 34 35 33 32 31 30 40 39 38 37 36 O N Hình 4.96. Cấu trúc hóa học của hợp chất GA3 18 Độ chuyển dịch hóa học proton và cacbon của các vị trí khác trong khung chất của GA gần như không thay đổi. Tuy nhiên có một số thay đổi liên quan đến proton và cacbon ở vị trí 26, 27, 28. Cụ thể: tín hiệu proton H-26 bị tách thành hai pic tại δH 2,22 (1H; dd; 15,0; 6,0); 2,42 (1H; dd; 15,0; 7,0); tín hiệu proton H-26, -27 bị dịch về trường cao hơn so với GA (GH1: δH 2,95 (H-26), δH 6,09 (H-27); GA3: δH 2,42; 2,22 (H-26), δH 5,43 (H- 27)); tín hiệu cacbon C-27 (δC 122,3) dịch chuyển về phía trường cao hơn, trong khi C-28 (δC 133,9) bị dịch chuyển về trường thấp hơn (GH1: δC 137,8 (C-27), δC 127,8 (C-28); GA3: δC 122,3 (C-27), δC 1