Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài. Nớc ta có diện tích khoảng 330.000 km 2 , nằm ở trung tâm Đông Nam châu á và trải dài trên 15 độ vĩ (1650 km), có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình hàng năm khá cao (trên 22 o C), lợng ma hàng năm lớn (trung bình 1200 - 2800 mm), độ ẩm tơng đối cao (trên 80%) [3]. Những đặc thù về môi trờng nh vậy đã tạo cho nớc ta một hệ thực vật phong phú và đa dạng. Theo số liệu thống kê gần đây hệ thực vật Việt Nam có trên 10000 loài [8], trong đó có khoảng 3200 loài cây đợc sử dụng trong y học dân tộc và 600 loài cây cho tinh dầu [6]. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên rất quý báu của đất nớc. Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đang đóng một vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con ngời. Chúng đợc dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, nguyên liệu cho công nghiệp thực phẩm, hơng liệu và mỹ phẩm Ngày nay, thảo d ợc vẫn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc sản xuất dợc phẩm nh là nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp những chất dẫn đờng cho việc tìm kiếm các biệt dợc mới. Các số liệu cho thấy rằng, khoảng 60% các loại thuốc đang đợc lu hành hiện nay hoặc đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng cuối cùng có nguồn gốc từ các hợp chất thiên nhiên [13]. Tuy vậy, do diện tích rừng bị thu hẹp nhanh chóng, nguồn tài nguyên thực vật ở nớc ta đang đứng trớc nguy cơ bị suy giảm nghiêm trọng về số lợng và tính đa dạng sinh học, nhiều loài cây đã trở nên khan hiếm trong đó có nhiều cây làm thuốc. Nhiều loài đã bị tuyệt chủng hoặc đang có nguy cơ bị tuyệt chủng. Việc nghiên cứu thành phần hoá học, hoạt tính sinh học của những cây cỏ nớc ta trong những thập kỷ qua còn có nhiều hạn chế, cha đáp ứng đợc yêu 1 cầu điều tra tài nguyên thiên nhiên cũng nh đóng góp vào việc định hớng sử dụng, bảo tồn và phát triển tài nguyên thực vật một cách hợp lý. Trớc sự phát triển vợt bậc của ngành sinh học phân tử, ngày nay các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên. Nhiều hoạt tính sinh học quý báu của các hợp chất quen biết từ lâu mới đợc phát hiện. Nhiều cây cỏ lâu nay rất phổ biến và bình thờng quanh ta lại chứa những hoạt chất có giá trị. Ví dụ điển hình là việc phát hiện ra hoạt tính kháng HIV của axit betulinic và các dẫn xuất của nó, một loại hợp chất thuộc nhóm tritecpen tồn tại phổ biến trong thực vật. Thảm thực vật của rừng ma nhiệt đới khu vực Đông Nam á, trong đó có Việt Nam là vùng đợc rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nớc quan tâm, nghiên cứu. Họ Trám (Burseraceae) ở Việt Nam đợc xếp vào các nhóm cây cho tinh dầu có giá trị (đặc biệt các loài thuộc chi Canarium cho loại tinh dầu quý), cho dầu béo (loài Protium serratum Engl.), cho nhựa trực tiếp (các loài của chi Canarium) hay cây dùng để thả cánh kiến lấy nhựa động vật (có 1 loài). Các cây họ Trám mọc hoang và đợc trồng nhiều ở Nghệ An, đợc sử dụng nhiều trong dân gian, nhng cha đợc nghiên cứu nhiều về thành phần hoá học. Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài Xác định thành phần hoá học của tinh dầu nụ cây trám đen (Canarium nigrum) ở Nghệ An từ đó góp phần xác định thành phần hoá học các cây họ Trám và tìm ra nguồn nguyên liệu cho ngành dợc liệu, hơng liệu. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu. Trong luận văn này, chúng tôi có các nhiệm vụ: - Thu hái nụ cây trám đen (Canarium nigrum) - Chng cất lôi cuối hơi nớc thu tinh dầu của nụ cây trám đen. - Xác định thành phần hoá học của tinh dầu nụ cây trám đen. 2 Phần 1 Tổng quan 1.1. Chi Canarium (thuộc họ Trám) 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân loại. Họ Trám là họ tơng đối lớn gồm khoảng 20 chi và 600 loài, phân bố khắp vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Chủ yếu là cây gỗ không lớn (ít khi cây bụi) với lá rộng, đôi khi lá rất lớn, lá thờng mọc cách, ít khi mọc đối, thờng kép lông chim, đôi khi kép 3 lá chét, có khi lá tiêu giảm xuống chỉ còn 1 lá, thờng không có lá kèm. Hoa thờng nhỏ, họp thành chùm hay thuỳ. Hoa mẫu 3 5 lỡng tính hay đơn tính. Đài hợp hình đấu, 3 5 thuỳ hoặc răng. 3 5 tràng tự do, sớm rụng. Số nhị gấp đôi số cánh, ít khi cùng số hoặc nhiều hơn, nằm ngoài đĩa mật, chỉ nhị tự do hay dính nhau, đôi lúc dính với gốc đĩa mật. Bao phấn dính lng. Bầu thợng 3 5 ô, mỗi ô 2 noãn. Đầu nhuỵ chia 2 5 thuỳ. Quả khô hoặc quả hạch. Không có nội nhũ, lá mầm có 3 5 thuỳ, các lá đầu tiên đơn [7,8]. Họ Trám (Burseraceae) đợc chia làm 3 tông: Protieae, Bursereae và Canarieae dựa trên cơ sở cấu trúc của quả. Tông Canarieae có quả với vỏ ngoài nguyên vẹn, gồm 6 chi, điển hình nhất đó là chi Canarium gồm 150 loài phân bố ở vùng nhiệt đới chủ yếu là ở nhiệt đới châu á và sau đó châu Phi, chỉ có 1 loài ở vùng Tây ấn. Chi Santiria khoảng 50 loài phân bố từ Malaysia đến quần đảo Philippin và Ghi nê. 1.1.2. Thành phần hoá học. 1.1.2.1. Monotecpen. Monotecpen không vòng, một vòng, và hai vòng đợc tìm thấy rộng rãi trong chi Canarium. 3 Myrcen (1) đi kèm với ancol tự do citronellol (2), linalool (3) và geraniol (4) và các axetat của chúng [17,50]. Monotecpen một vòng là loại thờng chiếm u thế trong họ, với limonen (5) và - phellandren (6) đặc biệt phổ biến [13]. Monotecpen hai vòng bao gồm loại thujan [thujen (10)], loại pinan [ - pinen (11)] và loại camphan [camphen (12)] . (9) Axit phellandric (10) Thujen (11) -Pinen (12) Camphen 1.1.2.2. Secquitecpen. Secquitecpen thu đợc ở phân đoạn sôi cao của tinh dầu. 4 H CHO O (5) Limonen (7) Phellandral (8) Carvon COOH CH OH 2 OH CH OH 2 ( 1 ) Myrcen ( 2 ) Citronellol ( 3 ) Linalool (4 ) Geraniol (6) - Phellandren Hơn 30 secquitecpen khác nhau đợc tìm thấy với sự thay đổi lớn trong khung cấu trúc của chúng. Chi Canarium tích luỹ tốt secquitecpen, C. album đã cung cấp caryophyllen (13) kèm theo - cadinen (14). C. samoense sinh ra ancol maaliol (15) và nhựa (black dammer) rỉ từ cây C. strictum cung cấp xeton caranon (16) và ancol epikhusinol (17) và (+)-junenol (18). Trong C. strictum cũng tìm thấy hydrocacbon secquitecpen suy biến nh damaren (C 14 H 20 O 2 ) [40]. Secquitecpen của nhóm eleman, ví dụ: elemol (29), cũng đợc tìm thấy từ C. zeylanicum [13]. (13) - Cadinen (14) Caryophyllen (15) Maaliol (16) Canaron (22) Epikhusinol (23) (+)-Junenol (25) -Bisabolen (26) Ar - curcumen (27) - Santalen (28) Humulen (29) Elemol 1.1.2.3. Tritecpen. 5 HO H O H H OHH HO H H OH H Nhựa Trám chứa tritecpen 4 vòng và 5 vòng. Chúng có thể phân thành 4 nhóm: nhóm euphan/tirucallan (30) 4 vòng và nhóm lupan (31), ursan (32) và oleanan (33) 5 vòng [13]. (30) Euphane/Tirucallan (31) Lupan (32) Ursan (33) Oleanan Nhóm euphane/tirucallan, đại diện của nhóm này là axit elemolic (34) và axit isomasticadienoic (35), đã đợc phân lập từ cây Canarium schweinfurthii . Nhóm lupan có axit 3,4 secotritecpen canaric (36) tìm thấy trong các loài của chi Canarium. (36) axit Canaric 6 R 1 R 2 R 3 HOOC (34) R =H; R =OH; R = 1 2 3 COOH (35) R R = O; R = 1 2 3 D D D D HOOC Nhóm ursan, phân bố rộng rãi nhất là - amyrin. Axetat của 11- - hydroxy - - amyrin và 11 - oxo - - amyrin cũng tìm thấy trong Canarium strictum. Oxi hoá cả vòng A và E là một trong những đặc trng của nhóm ursan. Chi Canarium coi nh ngoại lệ đặc biệt trong sự oxi hoá thay đổi vòng E với Canarium strictum + cho sản phẩm epi - - taraxastanediol và xeto của nó và Canarium luzonicum + epi - - taraxastanediol và brein (37). Tritecpen của nhóm oleanan cho thấy sự oxi hóa tơng tự ở vòng A nh nhóm ursan, loại trừ sự oxi hoá ở C 1 đã đợc tìm thấy (bảng 4). Các hợp chất tơng tự với sự oxi hoá vòng A và C đã tìm thấy, ví dụ: oleanan 12 en 3,11 dion từ cây Canarium zeylanicum. Sự oxi hoá cả vòng A và D nh trong maniladiol (39) phân lập từ Manila elemi (Canarium luzonicum)[13]. (62) (39) 7 HO OH HOOC COOH HOOC 1 R O 2 R 3 R (37) R1 = R3 = H; R2 = Me; R4 = OH (38) Tamai, N. Watanabe, M. Someya, H.Kondoh, S. Omura, Z.P. Ling, R. Chang, and C.Ming [19] đã phân lập đợc 7 hợp chất tritecpen nhóm ursan và oleanan bao gồm: - amyrin; - amyrin; 3 - epi - - amyrin; 3 - epi - - amyrin; urs - 12- ene -3, 16 - diol; olean - 12 - ene - 3, 16 - diol; urs - 12- ene -3, 16 - diol, trong đó urs - 12- en -3, 16 - diol; olean - 12 - ene - 3, 16 - diol là chất mới và các chất trên đều có hoạt tính bảo vệ gan [13]. R 1 R 2 R 3 R 1 R 2 R 3 40 OH H H 41 OH H H 42 H HO H 43 H HO H 44 H HO HO 45 H HO HO 46 HO H HO 1.1.2.4. Hợp chất phenolic. Mayumi I và cộng sự [18] đã phân lập đợc từ cành và lá cây Canarium album ở Trung Quốc các hợp chất: brevifolin, hyperin, axit ellagic có hoạt tính bảo vệ gan [13]. Trần Đình Thắng, Hoàng Văn Lựu, Nguyễn Xuân Dũng [18] đã phân lập từ lá cây Canarium album ở Việt Nam các hợp chất: brevifolin, hyperin, axit ellagic [13]. 8 1 2 3 4 5 10 9 8 6 7 20 21 22 19 18 13 17 14 16 15 R 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 3 CH 3 3 H C 3 H C 3 H C 3 CH 3 H C 3 R 3 H C 3 R 2 CH CH CH H C 3 R 1 30 29 30 29 R R 1 2 25 23 24 28 11 12 26 CH 3 O O OH OH HO HO O O 1 2 3 4 5 6 7 7 ' 1 ' 2 ' 3 ' 4 ' 5 ' 6 ' Ellagic acid (48) - Gal O OH HO HO O O Brevifolin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (46) HO O Hyperin OH OH O OH O (47) Wei hong và cộng sự [20] đã phân lập đợc từ quả cây Canarium album (Lour) Raensch ở Trung Quốc các hợp chất: scoparon, scopoletin, (E) - 3-, 3 - dihydroxy - 4, 4 - dimethoxystiben và axit gallic. 1.1.3. Sử dụng và các hoạt tính sinh học. Họ Trám do sự có mặt rất nhiều ống tiết phloem, trong đó tích luỹ các hợp chất nhựa và dầu thơm. Điển hình là các chất thơm dùng làm hơng. Nhiều loài là nguồn cung cấp dợc liệu, mỹ phẩm và nguyên liệu cho ngành công nghiệp sơn, matit [ ]. Trong chi Canarium không ít cây cho gỗ đẹp, thân đạt chiều cao đến 40m đờng kính 2m. Một số loài của chi Canarium nh C album, C.nigrum, cho quả ăn đợc nh quả oliu, trong hạt chứa đến 70% lipit có thể sử dụng làm dầu ăn [13]. Nhựa Trám thuộc chi Canarum đợc tiêu thụ trên thị trờng quốc tế với các tên elemi, Brazilian elemi, Manila elemi. 1.3. Cây Trám đen (Canarium nigrum) 1.3.1. Thực vật học. Cây Trám đen còn gọi là cây bùi, ô lãm Tên khoa học: Canarium nigrum. Lour. Engl. hay Canarium pimela Keen Pimela nigra Lour. và Canarium tramdenanum Dai et. Yakovl. 9 Hình 1: ảnh cây Trám đen Cây cao trung bình. Lá kép hình lông chim , dài 20 - 25cm, gồm bốn đôi lá chét. Hoa mọc thành thuỳ mang những nhánh gồm nhiều chùm có 6 - 10 hoa. Quả hình trứng khi chín có màu tím đen sẫm, dài 3 - 4cm, rộng 2cm, hạt cứng có 3 ngăn. Mùa quả vào tháng 10 12 [1,8]. Trám đen có ở Nam Trung Quốc, Hải Nam, Lào, Cămpuchia [1]. ở nớc ta, cây mọc hoang trong rừng nửa rụng lá dới 500m ở Bắc Bộ và Trung Bộ trên đất ẩm hoặc hơi khô; và đợc trồng nhiều ở các tỉnh Thái Nguyên, Phú Thọ, Nghệ An [5] 1.3.2. Thành phần hoá học. Cây chứa nhựa dầu là những khối mềm màu trắng vàng; có hình dạng và cấu trúc hơi giống sáp ong, mùi thơm nồng, vị cay; nhựa dầu chứa tinh dầu và nhựa []. Trần Đình Thắng và Hoàng Văn Lựu [13] đã xác định thành phần hoá học tinh dầu lá trám đen bằng phơng pháp GC và GC/MS cho thấy tinh dầu là một hỗn hợp gồm 26 hợp chất và đã nhận diện 22 hợp chất. Các monotecpen hydrocacbon -phellandren (28,15%), -pinen (13,28%), 3 caren (10,31%) và p mentha 1(7) - 3 dien (7,37%) là các hợp chất chính. Kết quả đợc dẫn ra ở bảng1. 10