TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

LÊ TRỌNG HIẾU

TÁCH CHIẾT 6-GINGEROL CÓ TRONG CỦ GỪNG
(Zingiber officinale Roscoe) VÀ BÁN TỔNG HỢP
DẪN XUẤT 6-GINGEROL CHỨA KHUNG PYRIMIDINE

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CỬ NHÂN HÓA HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGs. Ts BÙI THỊ BỬU HUÊ

CẦN THƠ-2017



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ TRỌNG HIẾU

TÁCH CHIẾT 6-GINGEROL CÓ TRONG CỦ GỪNG
(Zingiber officinale Roscoe) VÀ BÁN TỔNG HỢP
DẪN XUẤT 6-GINGEROL CHỨA KHUNG PYRIMIDINE

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CỬ NHÂN HÓA HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGs .Ts BÙI THỊ BỬU HUÊ

CẦN THƠ-2017


Trường Đại Học Cần Thơ

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Khoa Khoa Học Tự Nhiên

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ Môn Hóa Học

---

---

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Cán bộ hướng dẫn: PGs .Ts Bùi Thị Bửu Huê
Tên đề tài: Tách chiết 6-gingerol có trong củ Gừng (Zingiber officinale
Roscoe) và bán tổng hợp dẫn xuất 6-gingerol chứa khung pyrimidine
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Hiếu
Lớp: Hóa dược 2

MSSV: B1304043
Khóa: 39


Nội dung nhận xét:
Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
……………………………………………………………………………………
…...…..……………………………………………………………………………
Những vấn đề còn hạn chế:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Kết luận, đề nghị và điểm:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2017
Cán bộ hướng dẫn

PGs. Ts Bùi Thị Bửu Huê


Trường Đại Học Cần Thơ

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Khoa Khoa Học Tự Nhiên


Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ Môn Hóa Học

---

---

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
Cán bộ chấm phản biện:
Tên đề tài: Tách chiết 6-gingerol có trong củ Gừng (Zingiber officinale
Roscoe) và bán tổng hợp dẫn xuất 6-gingerol chứa khung pyrimidine
Sinh viên thực hiện: Lê Trọng Hiếu
Lớp: Hóa dược 2

MSSV: 1304043
Khóa: 39

Nội dung nhận xét:
Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Những vấn đề còn hạn chế:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:

……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Kết luận, đề nghị và điểm:
……………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2017
Cán bộ chấm phản biện


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận
văn cùng cấp nào khác.

Cần Thơ, ngày 10 tháng 04 năm 2017
Sinh viên cam đoan

Lê Trọng Hiếu

i


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu


LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp này sẽ không thể hoàn thành nếu thiếu đi sự giúp đỡ,
khuyến khích và động viên của rất nhiều cá nhân. Tôi muốn nhân cơ hội này để
bày tỏ sự cảm ơn chân thành đến họ.
Đầu tiên, tôi muốn gửi lòng biết ơn sâu sắc đến PGs. Ts Bùi Thị Bửu Huê
vì những chỉ dẫn chuyên môn quý báu, lòng kiên nhẫn và sự quan tâm sâu sắc. Sự
hướng dẫn tận tình của Cô trong suốt quá trình thực hiện luận văn là động lực
giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp dễ dàng và thuận lợi hơn.
Tôi cũng xin được gởi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô Khoa Khoa học Tự
nhiên, những người đã truyền đạt những kiến thức quý báo làm nền tảng giúp tôi
thực hiện luận văn này.
Các anh, chị học viên cao học hữu cơ khóa 20, 21 và các bạn sinh viên
hóa dược khóa 39, 40 với những lời động viên, sự quan tâm chân thành và sự
giúp đỡ hết sức nhiệt tình là một phần không thể thiếu trong sự hoàn thành của
luận văn tốt nghiệp này. Đặc biệt, xin gởi đến ThS Nguyễn Văn Tuấn – cao học
học hữu cơ khóa 21 lời cám ơn sâu sắc với những ý kiến đóng góp quý báo cho
đề tài. Tôi xin chân thành cảm kích những giúp đỡ hữu ích đó.
Và trên hết, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đến cha mẹ. Nếu không
có sự nuôi dưỡng cùng với lòng yêu thương của cha mẹ tôi đã không thể hoàn
thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Những hỗ trợ trên tất cả mọi phương diện đã
giúp đỡ tôi vượt qua rất nhiều trở ngại trong suốt quãng đời sinh viên.
Xin chân thành cảm ơn!

ii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu
TÓM TẮT


6-Gingerol, thành phần chính gây ra vị cay nồng của Gừng (Zingiber
officinale Roscoe) và các dẫn xuất của nó được biết là có hoạt tính kháng khuẩn,
kháng viêm và kháng ung thư. Trong nghiên cứu này, dẫn xuất 6-gingerol mang
khung pyrimidine đã được tổng hợp thành công với hiệu suất khá (40,15%) thông
qua một chuỗi tổng hợp ba bước bắt đầu từ 6-gingerol được tách chiết từ củ
Gừng. Cấu trúc các chất được xác định bằng phương pháp phổ nghiệm MS,
1
H-NMR, 13C-NMR. Việc đưa khung sườn pyrimidine vào cấu trúc 6-gingerol
được kỳ vọng sẽ tăng cường hoạt tính sinh học của 6-gingerol, đặc biệt là hoạt
tính kháng khuẩn và hoạt tính gây độc tế bào.
Từ khóa: Gừng, 6-gingerol, pyrimidine.

iii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu
ABSTRACT

6-Gingerol, the main component which causes the taste of ginger (Zingiber
officinale Roscoe), and its derivatives have been known to possess antibacterial,
anti-inflammatory and anti-cancer activities. In this study, a pyrimidinecontaining 6-gingerol derivative has been successfully synthesized in reasonable
total yield (40.15%) via a three step synthetic sequence starting from 6-gingerol
extracted from Ginger root. The structure of the prepared compound was fully
characterized by MS, 1H-NMR and 13C-NMR spectroscopic methodologies. The
introduction of the pyrimidine moiety into 6-gingerol core structure is expected to
enhance the biological activity of 6-gingerol, especially the antimicrobial and
cytotoxicity activities.

Key: Ginger, 6-gingerol, pyrimidine.

iv


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... ii
TÓM TẮT .............................................................................................................. iii
ABSTRACT ........................................................................................................... iv
MỤC LỤC .............................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. viii
DANH MỤC SƠ ĐỒ ............................................................................................. ix
DANH MỤC PHỤ LỤC ......................................................................................... x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... xii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
1.1 Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2
1.3 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ................................................................................... 3
2.1 Tổng quan thực vật ........................................................................................ 3
2.1.1 Giới thiệu cây Gừng ................................................................................ 3
2.1.2 Phân loại thực vật .................................................................................... 3
2.1.3 Mô tả thực vật ......................................................................................... 4
2.1.4 Thành phần hóa học................................................................................. 4

2.2 Hoạt chất 6-gingerol và dẫn xuất của nó ........................................................ 5
2.2.1 Khát quát ................................................................................................. 5
2.2.2 Sự chuyển hóa giữa 6-gingerol, 6-shogaol và zingerone .......................... 5
2.2.3 Hoạt tính của 6-gingerol .......................................................................... 6
2.2.3.1 Kháng khuẩn, kháng viêm.................................................................. 6
2.2.3.2 Hoạt tính kháng khối u ....................................................................... 6
2.2.4 Dẫn xuất tổng hợp của 6-gingerol ............................................................ 7
2.3 Phương pháp tách chiết các chất ra khỏi cây .................................................. 8
2.3.1 Dung môi để tách chiết hợp chất ra khỏi mẫu cây .................................... 8
2.3.2 Lựa chọn dung môi để chiết tách ............................................................. 9
2.3.3 Một số điều cần biết khi sử dụng dung môi để chiết tách hợp chất ........... 9
2.3.4 Kỹ thuật chiết lỏng-lỏng ........................................................................ 10
2.4 Sơ lược về dẫn xuất pyrimidine.................................................................... 12
v


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

2.4.1 Giới thiệu về pyrimidine ........................................................................ 12
2.4.2 Các nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất pyrimidine ....................................... 13
2.4.3 Hoạt tính sinh học của dẫn xuất pyrimidine ........................................... 15
2.5 Một số phản ứng hóa học sử dụng trong nghiên cứu .................................... 16
2.5.1 Phản ứng tổng hợp ether Williamson ..................................................... 16
2.5.2 Phản ứng oxy hóa alcol bằng pyridinium chlorochromate ...................... 17
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 18
3.1 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 18
3.2 Phương tiện nghiên cứu ............................................................................... 18
3.2.1 Hóa chất ................................................................................................ 18

3.2.2 Thiết bị và dụng cụ ................................................................................ 19
3.2.3 Tinh chế một số hóa chất ....................................................................... 19
3.3 Thực nghiệm ................................................................................................ 19
3.3.1 Xử lý nguyên liệu .................................................................................. 19
3.3.2 Tách chiết sản phẩm 6-gingerol (G1) tinh khiết ..................................... 21
3.3.3 Tổng hợp 5-hydroxy-1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)
decan-3-one (G2). .......................................................................................... 21
3.3.4 Tổng hợp 1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)decane-3,5dione (G3) ...................................................................................................... 22
3.3.5
Tổng
hợp
4-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenethyl)-6pentylpyrimidin-2-amine (G4) ....................................................................... 23
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 25
4.1 Tách chiết 6-gingerol (G1) từ củ gừng ......................................................... 25
4.2 Tổng hợp 5-hydroxy-1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)decan-3one (G2) ............................................................................................................ 28
4.3 Tổng hợp 1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)decane-3,5-dione
(G3) ................................................................................................................ 30
4.4 Tổng hợp 4-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenethyl)-6-pentyl
pyrimidin-2-amine (G4) .................................................................................... 35
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 39
5.1 Kết luận ....................................................................................................... 39
5.2 Kiến nghị ..................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 41
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 46
vi


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu


DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm G1 ................................................. 26
Bảng 4.2 Dữ liệu Phổ 13C-NMR và phổ DEPT của sản phẩm G1 .......................... 27
Bảng 4.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm G2 ................................................. 29
Bảng 4.4 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm G3 ................................................. 32
Bảng 4.5 Dữ liệu Phổ 13C-NMR và phổ DEPT của sản phẩm G3 .......................... 32
Bảng 4.6 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm G4 ................................................. 36
Bảng 4.7 Dữ liệu Phổ 13C-NMR và phổ DEPT của sản phẩm G4 .......................... 37

vii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Đặc điểm hình thái củ Gừng ..................................................................... 4
Hình 2.2 Công thức cấu trúc hoạt chất 6-gingerol ................................................... 5
Hình 2.3 Các dẫn xuất của 6-gingerol có hiệu quả đáp ứng ức chế TRPV1 ............. 7
Hình 2.4 Các dẫn xuất 6-gingerol trong thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào ung
thư MCF-7. ............................................................................................................. 8
Hình 2.5 Kỹ thuật chiết lỏng-lỏng bằng bình lóng................................................. 10
Hình 2.6 Pyridine và các dạng đồng phân khác nhau của họ diazine ..................... 12
Hình 2.7 Hợp chất tự nhiên và tổng hợp chứa khung pyrimidine .......................... 12
Hình 2.8 Thuốc kháng sinh chứa nhóm amino tự do trên nhân pyrimidine ............ 15
Hình 3.1 Gừng tươi được làm sạch ....................................................................... 19
Hình 3.2 Bột Gừng nguyên liệu ............................................................................ 19
Hình 4.1 Sản phẩm G1 đã được tinh sạch ............................................................. 25

Hình 4.2 Sắc ký lớp mỏng sản phẩm G1 (Hex:Ea:CH3COOH = 50:50:1) ............. 25
Hình 4.3 Sắc ký lớp mỏng sản phẩm thô tổng hợp G2 (Hex:Ea = 1:1) .................. 28
Hình 4.4 Sản phẩm G2 ......................................................................................... 29
Hình 4.5 Sắc ký lớp mỏng sản phẩm thô tổng hợp G3 (Hex:Ea = 1:1) .................. 31
Hình 4.6 Sản phẩm G3 ......................................................................................... 31
Hình 4.7 Sắc ký lớp mỏng sản phẩm thô tổng hợp G4 (Hex:Ea = 1:1) .................. 35
Hình 4.8 Sản phẩm G4 ......................................................................................... 35

viii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất 6-gingerol chứa khung pyrimidine ............................ 2
Sơ đồ 2.1 Sự chuyển hóa 6-gingerol thành 6-shogaol .............................................. 5
Sơ đồ 2.2 Sự chuyển hóa 6-gingerol thành zingerone .............................................. 6
Sơ đồ 2.3 Phản ứng tổng hợp acid barbituric từ urea và acid malonic. ................... 13
Sơ đồ 2.4 Phản ứng tổng hợp các dẫn xuất pyrimidine từ ethyl acetoacetate và các
amidine ................................................................................................................. 13
Sơ đồ 2.5 Phản ứng tổng hợp ethyl 6-methyl-2-oxo-4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydro
pyrimidine-5-carboxylate ...................................................................................... 14
Sơ đồ 2.6 Phản ứng tổng hợp 4-methylpyrimidine ................................................ 14
Sơ đồ 2.7 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2-aminopyrimidine ................................... 14
Sơ đồ 2.8 Phản ứng tổng hợp dẫn xuất pyrimidine có 4 nhóm thế ......................... 15
Sơ đồ 2.9 Cơ chế phản ứng Williamson ................................................................ 16
Sơ đồ 2.10 Cơ chế phản ứng tạo thành phẩm O-alkylation và C-alkylation ........... 16
Sơ đồ 2.11 Cơ chế của phản ứng oxy hóa alcol bậc 2 bằng PCC ........................... 17

Sơ đồ 3.1 Quy trình điều chế các loại cao từ bột củ Gừng ..................................... 20
Sơ đồ 4.1 Phương trình phản ứng tổng hợp G2 ..................................................... 28
Sơ đồ 4.2 Phương trình phản ứng tổng hợp G3 ..................................................... 30
Sơ đồ 4.3 Phương trình phản ứng tổng hợp G4 ..................................................... 35
Sơ đồ 4.4 Cơ chế phản ứng tổng hợp G4 ............................................................... 38

ix


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1 Các phổ của 6-gingerol (G1) ................................................................. 46
Phụ lục 1.1: Phổ MS (positive) của G1 ................................................................. 46
Phụ lục 1.2: Phổ 1H-NMR của G1 ......................................................................... 47
Phụ lục 1.3: Phổ 1H-NMR dẫn rộng của G1 .......................................................... 48
Phụ lục 1.4: Phổ 1H-NMR dẫn rộng của G1 .......................................................... 49
Phụ lục 1.5: Phổ 13C-NMR của G1........................................................................ 50
Phụ lục 1.6: Phổ 13C-NMR dãn rộng của G1 ......................................................... 51
Phụ lục 1.7: Phổ DEPT của G1 ............................................................................. 52
Phụ lục 1.8: Phổ DEPT dãn rộng của G1............................................................... 53
Phụ lục 2 Các phổ của 5-hydroxy-1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)
decan-3-one (G2) .................................................................................................. 54
Phụ lục 2.1: Phổ 1H-NMR của G2 ......................................................................... 54
Phụ lục 2.2: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G2 .......................................................... 55
Phụ lục 2.3: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G2 .......................................................... 56
Phụ lục 2.4: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G2 .......................................................... 57
Phụ lục 3 Các phổ của 1-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)decane-3,5dione (G3) ............................................................................................................. 58

Phụ lục 3.1: Phổ MS (negative) của G3 ................................................................. 58
Phụ lục 3.2: Phổ MS (positive) của G3 ................................................................. 59
Phụ lục 3.3: Phổ 1H-NMR của G3 ......................................................................... 60
Phụ lục 3.4: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G3 .......................................................... 61
Phụ lục 3.5: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G3 .......................................................... 62
Phụ lục 3.6: Phổ 13C-NMR của G3........................................................................ 63
Phụ lục 3.7: Phổ 13C-NMR dãn rộng của G3 ......................................................... 64
Phụ lục 3.8: Phổ 13C-NMR dãn rộng của G3 ......................................................... 65
Phụ lục 3.9: Phổ DEPT của G3 ............................................................................. 66
Phụ lục 3.10: Phổ DEPT dãn rộng của G3 ............................................................. 67
Phụ lục 4 Các phổ của 4-(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenethyl)-6pentylpyrimidin-2-amine (G4) .............................................................................. 68
Phụ lục 4.1: Phổ MS (negative) của G4 ................................................................. 68
Phụ lục 4.2: Phổ MS (positive) của G4 ................................................................. 69
x


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

Phụ lục 4.3: Phổ 1H-NMR của G4 ......................................................................... 70
Phụ lục 4.4: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G4 .......................................................... 71
Phụ lục 4.5: Phổ 1H-NMR dãn rộng của G4 .......................................................... 72
Phụ lục 4.6: Phổ 13C-NMR của G4........................................................................ 73
Phụ lục 4.7: Phổ 13C-NMR dãn rộng của G4 ......................................................... 74
Phụ lục 4.8: Phổ 13C-NMR dãn rộng của G4 ......................................................... 75
Phụ lục 4.9: Phổ DEPT của G4 ............................................................................. 76
Phụ lục 4.10: Phổ DEPT dãn rộng của G4 ............................................................. 77

xi



Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
Bz
CDCl3
13
C-NMR
CTPT
d
dd
DEPT
DMSO
Ea
Eq
Et
g
h
Hex
1
H-NMR
J
m
Me
mg

mL
mmol
MS
ppm
q
Rf
Reflux
RT
s
t
TQ
UV
δ

Tên viết đầy đủ
Benzoyl
Deuterochloroform
Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance
Công thức phân tử
Doublet
Double of doublet
Detortionless Enhancement by Polarization Transfer
Dimethyl sulfoxide
Ethyl acetate
Equivalent
Ethyl
Gram
Hour(s)
n-Hexane
Proton Nuclear Magnetic Resonance

Coupling constant
Multiplet
Methyl
Milligram
Milliliter
Millimol
Mass spectrometry
Parts per million
Quartet
Retention factor
Đun hoàn lưu
Room temperature
Singlet
Triplet
Trung Quốc
Ultra Violet
Chemical shift
xii


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Các hợp chất có hoạt tính sinh học tồn tại rất phổ biến trong tự nhiên.
Từ lâu con người đã biết phân lập ra những hợp chất thiên nhiên từ cây cỏ và
động vật để dùng làm thuốc chữa bệnh. Ngày nay, cùng với sự phát triển
không ngừng của khoa học kỹ thuật hiện đại, hướng nghiên cứu, phát triển

thuốc theo con đường tổng hợp, bán tổng hợp và cô lập hợp chất thiên nhiên
ngày càng phát triển mạnh mẽ. Trong đó, con đường bán tổng hợp từ hợp chất
tự nhiên phát huy được những ưu điểm của tổng hợp toàn phần lẫn hóa học
hợp chất thiên nhiên, đặc biệt là đối với các nước Châu Á – nơi có nguồn dược
liệu vô cùng phong phú, đa dạng và dồi dào.
Một trong những loài dược liệu được sử dụng phổ biến trên thế giới và
ở Việt Nam là Gừng (Zingiber officinale Roscoe). Đó là một cây thuốc được
sử dụng để phòng, chữa nhiều bệnh như viêm khớp, thấp khớp, bong gân, đau
nhức cơ bắp, đau họng, đau bụng, táo bón, khó tiêu, nôn mửa, tăng huyết áp,
mất trí nhớ, giảm đau, hạ sốt, bệnh truyền nhiễm, giun sán… [1-2].
Hiện nay, người ta đã biết được thành phần chủ yếu có hoạt tính trong
Gừng là 6-gingerol – chất gây ra vị cay nồng của gừng [2]. Những nghiên cứu
gần đây cho thấy 6-gingerol còn có tác dụng kháng khuẩn [1], kháng oxi hóa
[2, 6], chống kết tập tiểu cầu [3], đặc biệt 6-gingerol cũng gây độc tính đối với
tế bào ung thư ruột [4, 7], ung thư vú… [5, 7].
Trong một hướng nghiên cứu khác, tính đến năm 2014 đã có hơn 200
dẫn xuất khác nhau của pyrimidine được chứng minh là có hoạt tính kháng
khuẩn. Trong số đó, một số đã được thương mại hóa làm thuốc kháng sinh như
brodiprim, iclaprim, trimethoprim... [8].
Từ những kết quả trên có thể thấy đề tài “Tách chiết 6-gingerol có
trong củ Gừng (Zingiber officinale Roscoe) và bán tổng hợp dẫn xuất
6-gingerol chứa khung pyrimidine” là thực sự cần thiết, mở ra một hướng
nghiên cứu nhiều tiềm năng nhưng chưa phổ biến ở Việt Nam, góp phần nâng
cao hiệu quả sử dụng của Gừng, làm tăng giá trị của cây Gừng Việt Nam.

1


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học


Lê Trọng Hiếu

1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu tách chiết 6-gingerol tinh khiết từ củ Gừng bằng
phương pháp ngâm dầm cổ điển. Sau đó tiến hành bán tổng hợp tạo dẫn xuất
của 6-gingerol chứa khung pyrimidine.
1.3 Nội dung nghiên cứu
– Trích ly 6-gingerol thô từ củ Gừng bằng phương pháp ngâm dầm cổ
điển trong dung môi ethanol.
– Tinh chế 6-gingerol bằng sắc ký cột.
– Bán tổng hợp tạo dẫn xuất của 6-gingerol chứa khung pyrimidine.
Theo Sơ đồ 1.1 thì 6-gingerol sau khi đã tinh sạch được phản ứng với
4-nitrobenzyl bromide trong môi trường kiềm yếu tạo dẫn xuất 5-hydroxy-1(3-methoxy-4-((4-nitrobenzyl)oxy)phenyl)decan-3-one (G2). Oxy hóa (G2)
bằng tác nhân PCC trong dichloromethane thu được hợp chất beta-diketone
(G3). Thực hiện phản ứng ghép vòng giữa (G3) với guanidine hydrochloride
cho sản phẩm dẫn xuất của 6-gingerol chứa khung pyrimidine (G4).

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp dẫn xuất 6-gingerol chứa khung pyrimidine

2


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan thực vật
2.1.1 Giới thiệu cây Gừng
Chi Gừng Zingiber Bochmer gồm khoảng 100 loài, phân bố chủ yếu ở

các khu vực nhiệt đới Châu Á và Châu Úc. Riêng tại Trung Quốc hiện đã biết
khoảng trên 20 loài. Trong số các loài gừng trồng thì loài Zingiber officinale
Roscoe được trồng phổ biến nhất.
Ở Việt Nam, loài Gừng Z. officinale được trồng trên khắp các địa
phương từ Bắc vào Nam, đặc biệt là các tỉnh miền núi. Kết quả thu thập của
Trung tâm Tài nguyên thực vật Việt Nam cho thấy từ năm 1994 - 2012 ở nước
ta có 22 loài khác nhau thuộc 9 chi của nguồn gen cây họ Gừng. Trong đó chi
Gừng - Zingiber có số lượng loài và số lượng mẫu thu thập lớn hơn cả, tới 218
mẫu giống. Ở Việt Nam, chi Gừng (Zingiber Roscoe) được thuần hoá sớm và
trồng phổ biến và có nhiều ứng dụng khác nhau cho con người như làm thuốc,
gia vị, thực phẩm.
2.1.2 Phân loại thực vật [9]
Tên khoa học: Zingiber officinale (Willd.) Roscoe
Họ: Gừng (Zingiberaceae)
Tên nước ngoài: Zingiber (Anh), Gingembre, Amome des Indes
(Pháp)
-Theo Đông dược thì Gừng có hai loại
Can khương (Gừng khô): Gừng già đào củ vào mùa đông, cắt bỏ lá và
rễ con, rửa sạch và phơi khô.
Sinh khương: Gừng tươi.
-Trên thị trường thì phân biệt Gừng làm hai loại
Gừng xám có dạng cong như gập đầu gối lại, phân nhánh, màu xám ở
bên ngoài, bên trong có màu vàng nhạt, bẻ ngang mắt Gừng thấy cấu tạo có
nhiều hạt màu vàng, trắng dạng bột, mùi vị như long não, thơm, dễ chịu.
Gừng trắng là loại đã cạo vỏ rồi đem phơi khô, thường người ta ngâm
Gừng già vào nước một ngày rồi lấy ra, cạo vỏ hoặc tẩy trắng bằng calcium
hypochlorite hoặc lưu huỳnh. Việc tẩy Gừng còn có tác dụng tiêu diệt nấm
mốc, mọt ngũ cốc…
-Trong dân gian ở Việt Nam thường thấy có hai loại Gừng
Gừng sẻ: là loại Gừng củ nhỏ, xơ nhiều, màu hơi xanh trắng, thơm và

rất cay.
3


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

Gừng trâu: củ to, xơ ít, nhiều nạc, màu trắng, ít thơm, ít cay hơn Gừng
sẻ.
2.1.3 Mô tả thực vật [10]
Gừng là loại cây thân thảo, thân có thể cao đến 1 m. Thân rễ phồng
thành củ. Thân rễ (quen gọi là củ) không có hình dạng nhất định, phân nhánh
trên một mặt phẳng, làm thành nhiều đốt, kích thước không đều, dài 3-7 cm,
dày 0,5-1,5 cm, mặt ngoài màu trắng tro hay vàng nhạt, có vết nhăn dọc, trên
các đốt có vết sẹo của các lá khô (vảy), vết bẻ màu trắng tro hoặc ngà vàng, lõi
tròn rõ, mùi thơm, vị cay nóng. Lá không cuống, mọc so le thành 2 dãy, hình
ngọn giáo, thắt lại ở gốc, đầu nhọn dài 15-20 cm, rộng 2 cm, mặt trên màu lục
sẫm bóng, mặt dưới nhạt, gân lá song song. Bẹ nhẵn, có thể ôm vào nhau
thành một thân giả. Lưỡi nhỏ dạng màng, nhẵn, chia 2 thùy cạn.

a

d
b
c
Hình 2.1 Đặc điểm hình thái củ Gừng
a. Chiều cao thân thảo cây Gừng; b. Thân rễ cây Gừng;
c. Lát xắt thân rễ củ Gừng; d. Lưỡi nhỏ phần bẹ của thân cỏ củ Gừng
2.1.4 Thành phần hóa học [11-14]

Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất
hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), aryl-curcumenen (17%),
β-farnesen (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcol monoterpenic như
geraniol, linalol, borneol.
Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu và 20-30% các chất cay. Thành phần
chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol và gingerols, trong đó nhóm
gingerols chiếm tỷ lệ cao nhất. Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa
α-camphen, β-phelandren, eucalyptol. Cineol trong Gừng có tác dụng kích
thích khi sử dụng tại chỗ và có tác dụng diệt khuẩn trên nhiều vi khuẩn.

4


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

2.2 Hoạt chất 6-gingerol và dẫn xuất của nó
2.2.1 Khát quát
Gingerols, nhóm hợp chất gây ra vị cay nồng của củ Gừng đã được mô
tả từ hơn 100 năm trước, nhưng việc tách và xác định cấu trúc của chúng lần
đầu tiên được báo cáo vào năm 1969 bởi Connell DW và cộng sự [15].
Cấu trúc chung của các gingerols là 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-5hydroxyalkan-3-ones, nhóm hydroxyl có cấu hình (S), các chuỗi bên có chiều
dài khác nhau tương ứng được xác định là 3-, 4-, 5-, 6-, 8- và 10-gingerol [16].
Trong đó, 6-gingerol (1) là thành phần có nhiều hoạt tính của Gừng
tươi, được tìm thấy như một loại dầu màu vàng hăng, nhưng cũng có thể tạo
thành chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy thấp, được biết đến với nhiều
hoạt tính sinh học như tác dụng kháng khuẩn, hoạt động kháng viêm, chống
khối u, kháng oxy hóa, ngăn ngừa ung thư và nhiều hoạt tính sinh học đáng
quý khác [1-7, 15-16].


Hình 2.2 Công thức cấu trúc hoạt chất 6-gingerol
Tên IUPAC: (S)-5-Hydroxy-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)decan-3-one
2.2.2 Sự chuyển hóa giữa 6-gingerol, 6-shogaol và zingerone
6-Shogaol (2) là một thành phần tạo nên vị cay nồng của Gừng tươi,
được tạo thành do phản ứng tách nước của 6-gingerol khi đun nóng hoặc sấy
khô củ Gừng (Sơ đồ 2.1).

Sơ đồ 2.1 Sự chuyển hóa 6-gingerol thành 6-shogaol
Zingerone, còn gọi là vanillylacetone (3), là một thành phần quan trọng
của các vị cay của Gừng. Gừng tươi không chứa zingerone; Khi nấu chín
Gừng, 6-gingerol bị biến đổi thành zingerone (Sơ đồ 2.2).

5


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

Sơ đồ 2.2 Sự chuyển hóa 6-gingerol thành zingerone
2.2.3 Hoạt tính của 6-gingerol
2.2.3.1 Kháng khuẩn, kháng viêm
Trong một nghiên cứu trên chuột lang hồi tràng đã cho thấy các thành
phần nhất định của Gừng (6-, 8- và 10-gingerol) ức chế sự chống serotonin chức năng thụ thể. Ngoài ra, các thành phần hoạt tính đã được chứng minh là
ảnh hưởng đến nhu động dạ dày và có thể có tác dụng chống co thắt trên hệ
tiêu hóa [17].
6-Gingerol có hoạt tính ức chế phù nề chân gây ra bởi carrageenin. Từ
đó cho thấy khả năng giảm đau và kháng viêm của 6-gingerol.
2.2.3.2 Hoạt tính kháng khối u

Tại Hội nghị thường niên lần thứ 97 của Hiệp hội Ung thư Mỹ công
trình nghiên cứu của Tiến sĩ Rebecca Lui và các đồng nghiệp từ Đại học
Michigan cho thấy nhóm chất gingerols, một nhóm hoạt chất có trong Gừng,
giết chết tác nhân gây ung thư buồng trứng bằng cách gây ra cả hai quá trình
apoptosisz (sự tự chết tế bào), và autophagocytosis (tự tiêu hóa).
Kết quả nghiên cứu của Lee, H và các cộng sự (2008) cho thấy hoạt
chất 6-gingerol có khả năng ức chế sự di căn của tế bào ung thư vú
MDA-MB-231 ở người [18].
Kết quả nghiên cứu của Park và các cộng sự (2006) cho thấy hoạt chất
6-gingerol có khả năng ức chế tế bào ung thư tuyến tụy [19].
Zick, MS (2008) đã công bố một nghiên cứu về dược động học và sự
chuyển hóa của 6-gingerol, 8-gingerol, 10-gingerol và 6-shogaol trong cơ thể
trên đối tượng là những người khỏe mạnh [20].
Năm 2011, Nhóm nghiên cứu của Nguyễn Phương Dung đã công bố
nghiên cứu về tác dụng chống nôn của cao chiết củ Gừng chứa 0,0216%
6-gingerol trên chuột nhắt trắng [21].
6-Gingerol đã được chứng minh để ức chế COX-2 biểu hiện bằng cách
ngăn chặn sự kích hoạt của p38 MAP kinase và NF-κB trong phorbol ester
được kích thích da chuột [22].

6


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

2.2.4 Dẫn xuất tổng hợp của 6-gingerol
Trong cuộc chiến chống lại những căn bệnh hiểm nghèo hiện nay, dựa
trên hiểu biết về những hoạt tính quý của 6-gingerol, các nhà khoa học đã

không ngừng nghiên cứu tổng hợp, thử nghiệm trên những dẫn xuất khác nhau
của 6-gingerol.
Nghiên cứu về hoạt động ức chế kênh chủ vận TRPV1 (có tác dụng
giảm đau) của Enrico Morera và cộng sự (2011) cho thấy nhiều dẫn xuất (4-7)
của 6-gingerol cho hoạt tính cao hơn 6-gingerol [23] (Hình 2.3).

Hình 2.3 Các dẫn xuất của 6-gingerol có hiệu quả đáp ứng ức chế TRPV1
Năm 2014, Ahmed S. và cộng sự [5] đã tổng hợp hàng loạt dẫn xuất
6-gingerol và tiến hành thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào ung thư MCF-7 từ
đó đưa ra mối tương quan giữa hoạt tính và cấu trúc các chất. Nghiên cứu chỉ
ra rằng, chiều dài nhóm alkyl chuỗi bên của 6-gingerol (1) là tối ưu cho khả
năng chống ung thư, sự giảm chiều dài của chuỗi sẽ làm giảm đáng kể hoạt
tính này (dẫn xuất (8)). Methyl hóa nhóm phenol tạo (9) và isoprenyl hóa
nhóm phenol tạo (10) cũng làm giảm hoạt tính so với 6-gingerol. Khi ester hóa
nhóm hydroxyl và nhóm phenol tạo (11) thì dẫn xuất vẫn có hoạt tính nhưng
kém 6-gingerol. Đáng chú ý là khi allyl hóa nhóm phenol tạo (12) thì hoạt tính
tăng lên đáng kể (cao hơn 6-gingerol) (Hình 2.4). Chính vì vậy, hướng đến
benzyl hóa nhóm phenol có hy vọng làm tăng hoạt tính của 6-gingerol.

7


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

Hình 2.4 Các dẫn xuất 6-gingerol trong thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào
ung thư MCF-7.
2.3 Phương pháp tách chiết các chất ra khỏi cây [24]
2.3.1 Dung môi để tách chiết hợp chất ra khỏi mẫu cây

Do cấu tạo của cây cỏ hoặc sinh khối thường là những chất liệu đại
phân tử (polymer, ví dụ như cellulose có trong cây cỏ, nấm mốc, thành tế bào
vi sinh vật) tương đối trơ, không hòa tan trong dung môi hữu cơ. Vì thế, việc
khảo sát hợp chất thiên nhiên là chiết lấy và khảo sát các chất biến dưỡng thứ
cấp có trọng lượng phân tử nhỏ.
Thông thường, người ta muốn nghiên cứu các hợp chất tự nhiên có tính
ái dầu có mức độ phân cực khác nhau, nhưng đôi khi cũng nghiên cứu các hợp
chất có tính ái nước. Điều này được thực hiện bằng cách chiết những hợp chất
có trong cây lần lượt bằng các dung môi có tính phân cực tăng dần hoặc chiết
một lần lấy tất cả các loại hợp chất bằng cách sử dụng dung môi vạn năng
methanol (có thể chiết hầu hết các loại hợp chất tự nhiên).
Nguyên tắc tổng quát là lựa chọn dung môi và quy trình phù hợp để
chiết tách hợp chất ra khỏi mẫu cây, điều này tùy thuộc vào đặc tính của chất
biến dưỡng thứ cấp có trong cây mà người khảo sát mong muốn cô lập. Các
hợp chất tự nhiên có cấu trúc và độ phân cực khác nhau nên chưa có một quy
trình chiết tách đặc trưng. Vì vậy trước khi tiến hành thực nghiệm phải thu
thập đầy đủ các tài liệu tham khảo có liên quan trực tiếp đến cây mới có thể
chọn được quy trình phù hợp.
Muốn chiết hợp chất ra khỏi cây cỏ cần chọn dung môi phù hợp, sử
dụng kỹ thuật chiết tách phù hợp bằng cách ngâm dầm, bằng thiết bị chiết
soxhlet…. Sau khi chiết, phần bã cây hay sinh khối còn lại được loại bỏ, dung

8


Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học

Lê Trọng Hiếu

môi qua lọc được thu hồi ở nhiệt độ thấp khoảng 30-40ºC vì thực hiện ở nhiệt

độ cao có thể làm hư hại các hợp chất kém bền nhiệt.
2.3.2 Lựa chọn dung môi để chiết tách
Chọn dung môi phải có tính trung tính, không độc, không quá dễ cháy,
hòa tan được hợp chất cần khảo sát, sau khi chiết tách xong, dung môi đó có
thể được loại bỏ dễ dàng. Cần tránh các dung môi độc như benzene hoặc dễ
cháy do có nhiệt độ sôi thấp như diethyl ether, tetrachloromethane… Trường
hợp cần khảo sát đối với một số nhóm chất đặc biệt có thể sử dụng dung môi
có điều chỉnh pH (trong trường hợp chiết alkaloid, flavonoid…) hoặc có thể
dùng các dung môi kém bay hơi (như trong chiết các tinh dầu). Khi sử dụng
các dung môi dễ cháy cần phải thực hiện ở một nơi có điều kiện phòng chữa
cháy tốt và cách ly với các phòng thí nghiệm khác.
2.3.3 Một số điều cần biết khi sử dụng dung môi để chiết tách hợp chất
Các dung môi cần được chưng cất lại và tồn trữ trong những chai, lọ
bằng thủy tinh do trong dung môi thường hay chứa một số tạp chất bẩn mà
thường gặp nhất là chất làm dẻo hóa, chúng lẫn vào dung môi do dung môi
thường được chứa trong các thùng làm bằng nhựa dẻo.
Chloroform, dichloromethane có thể tạo phản ứng với các loại alkaloid
như brucin, strychnin, ephedrine… để tạo thành các alkaloid dạng muối tứ cấp
và một vài hợp chất khác. Tương tự, sự có mặt dù chỉ ở lượng vết của HCl có
thể gây ra sự phân hủy, sự khử nước, sự đồng phân hóa cho vài loại hợp chất
hữu cơ.
Diethyl ether ít được sử dụng để chiết vì có nhiệt độ sôi thấp, dễ cháy,
độc, có thể gây mê cho người sử dụng và có khuynh hướng tạo thành peroxide
dễ gây nổ. Peroxide này rất hoạt động, có thể oxy hóa các hợp chất có mang
nhiều nối đôi liên hợp (thí dụ như carotenoid).
Acetone có thể tạo ra dẫn xuất acetonide trong môi trường acid nếu hợp
chất cần thiết có chứa nhóm cis-1,2-diol.
Quá trình chiết thực hiện trong môi trường acid hay base có thể thủy
giải các hợp chất glycoside (môi trường acid sẽ cắt đứt nối glycoside làm mất
đi phần đường) hoặc cắt đứt nối ester (môi trường kiềm) hoặc tạo sự chuyển

vị.

9