Nghiên cứu chuyển hoá solanesol phân lập từ thực vật Việt nam thành Coenzyme Q10 và dẫn xuất

Coenzyme Q10 (2,3-Dimethoxy-5-metyl-6-decaprenyl benzoquinone, CoQ10), một isorenylated quinone có chức năng vận chuyển electron, có mặt trong hầu hết các các cơ quan của cơ thể đặc biệt là các bộ phận có năng lượng cao. CoQ10 được sử dụng cho bệnh thần kinh, tim mạch, tăng cường hệ miễn dịch. Ngoài ra còn có nhiều bằng chứng cho thấy nó có tác dụng cải thiện các triệu chứng của bệnh Parkinson, suy giảm chức năng ty lạp thể và chống oxy hóa do có khả năng dọn dẹp các gốc tự do. CoQ10 không độc và đang được sử dụng rộng rãi làm thực phẩm bổ sung trên toàn thế giới. Các phương pháp tổng hợp CoQ10 đang rất được quan tâm trên thế giới. Tuy 3 nhiên, quá trình tổng hợp CoQ10 lại có hiệu suất thấp và gặp nhiều khó khăn. CoQ10 được tổng hợp bằng cả con đường hóa học và sinh hóa. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phương pháp hóa sinh đang được sử dụng để sản xuất thương phẩm CoQ10, điều kiện diễn ra êm dịu, nhưng lại cho sản phẩm là hỗn hợp CoQ1-10 và giá thành sản xuất cao. Phương pháp hóa học lại cho sản phẩm là hỗn hợp các đồng phân E/Z.

Nhiều nghiên cứu về các phương pháp tổng hợp hóa học đã công bố với mục tiêu tăng độ chọn lọc lập thể của sản phẩm, tăng hiệu quả quá trình tổng hợp để giảm giá thành sản phẩm. Quá trình tổng hợp có hiệu quả nhất khi đi từ nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên là solanesol, phần lớn các con đường tổng hợp đã công bố đều theo con đường này. Solanesol là một terpenoid ancol, phân tử gồm 9 đơn vị isoprene. Solanesol có mặt trong các loài cây họ cà và có hàm lượng cao nhất trong lá thuốc lá. Solanesol đã được chiết tách và thương mại hóa dưới dạng thành phẩm trên toàn thế giới. Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà nội cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Phạm Văn Phong thực hiện “Nghiên cứu chuyển hoá solanesol phân lập từ thực vật Việt nam thành Coenzyme Q10 và dẫn xuất” với mục tiêu: Tìm ra phương pháp mới chuyển hoá solanesol phân lập từ nguồn thực vật Việt nam thành Coenzyme Q10 và dẫn xuất ở qui mô phòng thí nghiệm.

Các thuốc thử thương mại đã được tinh chế trước khi sử dụng theo hướng dẫn của Perrin và Armarego. Tất cả các dung môi đã được chưng cất lại trước khi sử dụng. Các phản ứng trong khí quyển N2 được thực hiện với thiết bị Schlenk hoặc tủ trơ tự chế. Các dung dịch hữu cơ được cô đặc dưới áp suất giảm trên thiết bị bay hơi quay Buchi bằng cách sử dụng bể nước đá cho các hợp chất dễ bay hơi. Phương pháp tinh chế sắc ký sản phẩm được thực hiện bằng phương pháp sắc ký flash trên silica gel theo phương pháp Still. Sắc ký lớp mỏng (TLC) được thực hiện trên các tấm silica gel Merk. Việc hiện sắc ký đồ được thực hiện bằng phương pháp huỳnh quang, p-anisaldehyd, ceric ammonium molybdate hoặc kali permanganat. Phổ 1H và 13C NMR đã được ghi trên thiết bị Bruker Advance 50 III (500 và 125 MHz), Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiênĐHQG HN và được tham chiếu nội bộ với các tín hiệu dung môi protic còn lại (lưu ý: CDCl3 được chuẩn hoá tại 7.27 và 77,0 ppm tương ứng). Phổ 13C NMR được ghi ở chế độ JMOD, là sự kết hợp giữa 13C và DEPT mà không làm mất tín hiệu 13C bậc bốn. Dữ liệu cho 1H NMR được báo cáo như sau: dịch chuyển hóa học (ppm), bội số (s = singlet, d = mystlet, t = triplet, q = quartet, h = heptet, m = Multiplet, b = wide), tích hợp, hằng số (Hz). Dữ liệu cho 13C NMR được chỉ ra sự dịch chuyển và. Phổ hồng ngoại của rượu 4 đã được ghi trên máy Shimadzu FTIR Affinity-1S thuộc BM Hóa vô cơ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQG HN, và được chỉ rõ tần suất hấp thụ. Phổ khối có độ phân giải cao thu được bằng phương pháp ESI trên Agilent 6530 LC/MS tại Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hà Nội, Việt Nam).

Nghiên cứu đã thực hiện việc phân lập solanesol từ lá cây thuốc lá ở Cao Bằng và xác định hàm lượng solanesol trong một số loài thuộc họ cà trồng ở Việt Nam bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC). Đã phân lập được solanesol từ lá thuốc lá Cao Bằng với hiệu suất 0,43% bằng phương pháp sắc ký cột với dung môi hexane-ethyl acetate (100% đến 90%) tính theo khối lượng khô tuyệt đối của nguyên liệu với độ tinh khiết 90,4%; hiệu suất 0,39% bằng phương pháp pháp kết tinh lại với độ tinh khiết 90%. Hàm lượng solanesol tự do trong các mẫu thực vật họ cà khác theo phương pháp phân tích HPLC với cột phân tích pha đảo C18 Vertisep (5 µm, 250 mm x 4,6 mm), hệ dung môi isopropanol: methanol hoặc acetonitrile, nằm trong khoảng 0,03 - 1,21%.

Đã điều chế thành công các hợp phần thơm thông qua phản ứng chìa khoá xúc tác crossmetathesis nhằm tránh việc sử dụng toàn lượng chất oxi hoá. Kết quả cho thấy các dẫn xuất đã thu được đều có cấu hình E phù hợp với hiệu suất 58–64%. Este đại diện được khử hoá thành alcohol (90%) là sản phẩm tương tự các chuỗi chuyển hoá trước để tiếp tục điều chế CoQ10 với hiệu suất chung 20% từ chất trung gian này. Đồng thời thu được 07 dẫn xuất của CoQ10 tương ứng.