Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 4 - Alkaloid

Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 4 - Alkaloid được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Đặc tính chung chung của alkaloid; Phân loại alkaloid; Tính chất sinh học của alkaloid; Phản ứng định tính alkaloid; Phương pháp điều chế alkaloid. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!

Trang 1

Nguyen Truong Giang

Trang 2

Nội dung Alkaloid

1 Đặc tính chung

2 Phân loại

2.1 Dẫn xuất vòng pyridine hay piperidine 2.2 Dẫn xuất của vòng tropane

2.3 Dẫn xuất của quinolone

2.4 Dẫn xuất của isoquinoline

2.5 Dẫn xuất của indole

2.6 Dẫn xuất của purine

Trang 3

1 Đặc tính chung

Tính chất

Alkaloid (Ancaloit) là hợp chất hữu cơ dị vòng có chứa NITƠ trong phân tử, có tính bazơ và được tìm thấy trong nhiều loài thực vật, đôi khi tồn tại cả trong động vật, vi sinh vật và một số loài nấm

 Hiện nay đã tách chiết và các định được cấu tạo khoảng 10.000 loại alkaloid từ cây cỏ/ 210.000 loại alkaloid.

 Một số alkaloid có độc tính cao như: aconitin (ô đầu), strychnine (hạt mã tiền), gelsemin (lá ngón), solanin (mầm khoai tây)

Lá ngón

Alkali = kiềm Oides = tương tự

Trang 4

Tính chất

Alkaloid có hoạt tính sinh học cao với cơ thể động vật, nhất là với hệ thần kinh Với một lượng nhỏ có thể gây chết người, tuy nhiên nhiều loại cũng là thần dược chữa bệnh đặc hiệu

muối với các axit hữu cơ trong thực vật

Nấm cựa gà Nấm cựa khỏa mạch

Trang 6

Tác dụng của ánh sáng:

Alkaloid không bền sáng, một số bị thoái hóa khi chiếu tia bức xạ có bước sóng xác định

Hoạt tính sinh lý cao:

Alkaloid tác động hệ thần kinh rất mạnh, và tác dụng hóa

lý mạnh với cơ thể SV.

Con người sử dụng alkaloid với lượng nhỏ để chữa bệnh, giải khát (cacao, cafe…)

Tính bazơ:

+ Làm xanh giấy quỳ

+ Tạo muối với axit

+ Một số có tính baz ơ mạnh đẩu được các baz ơ yếu hơn ra khỏi muối của nó

+ Một số có thể làm kết tủa Fe(OH) 3 , Al(OH) 3 trong dung dịch

Trang 8

2 Phân loại

Phân loại :

Alkaloid được phân loại theo vị trí của N trong phân tử: + Alkaloid có N ở mạch nhánh , không có N trong nhân

như : Capsaicin (ớt), ephedrin (ma hoàng-Ephedra sinica)

+ Alkaloid có N trong nhân dị vòng như nicotin (thuốc lá), morphin (thuốc phiện)

Trang 9

Dẫn xuất của vòng Pyridin

Các nhóm alkaloid dị vòng được phân chia theo bản chất vòng chứa N:

+ Alkaloid là dẫn xuất của vòng PYRIDIN hay PIPERIDIN (nicotin – trong thuốc lá)

(arecolin - trong hạt cau)

(lobelin trong - Lobelia infalata – thuốc lá Ấn Độ)

2 Phân loại

Trang 10

Dẫn xuất của vòng Tropan

+ Các alkaloid là dẫn xuất của TROPAN: atropine, scopolamine (cà độc dược), cocain (lá cooca)

2 Phân loại

Cà độc dược

Trang 11

Dẫn xuất của vòng Quinolin

+ Các alkaloid là dẫn xuất của QUINOLIN: quinine, quinidine (vỏ cây canh kina)

2 Phân loại

Trang 12

Dẫn xuất của vòng Isoquinolin

+ Các alkaloid là dẫn xuất của ISO-QUINOLIN: L – tetrahydropalmatin (củ bình vôi), berberin (Hoàng liên gai), morphin (nhựa cây thuốc phiện), emetin (rễ cây Ipeca), nuciferin (lá sen), tubocurarin (Chondodendron tomentosum)

2 Phân loại

Trang 13

Phân loại:

Morphin

2 Phân loại

Trang 14

Chondodrendron tomentosum thuộc họ Tiết

dê (Menispermaceae )

2 Phân loại

Trang 16

Dẫn xuất của vòng Indol

+ Các alkaloid là dẫn xuất của indol: strychnine (hạt mã tiền), reserpine (rễ ba gạc), vinlblastin, vincristin (lá dừa cạn),

strychnine

2 Phân loại

Trang 17

Dẫn xuất của vòng Indol

Cây ba gạc

2 Phân loại

Trang 18

Cây dừa cạn

vinlblastin

2 Phân loại

Trang 19

+ Các alkaloid là dẫn xuất của purin: cafein, theobromine (cà phê, chè xanh)

+ Các alkaloid có các dị vòng:

α-Dichroin (lá thường sơn),

Có nhân quinazolin: solanidin (mầm khoai tây)

Có nhân steroid, aconitin (trong ô dầu)

Có nhân cấu trúc terpenoid…

Dẫn xuất của vòng Purin

2 Phân loại

Trang 20

Caffeine is metabolized in the liver into three primary metabolites: paraxanthine (84%), theobromine (12%), and theophylline (4%)

Trang 21

Thường sơn

2 Phân loại

Trang 22

Mầm khoai tây

quinazolin

2 Phân loại

Trang 23

Có nhân steroid: aconitin (trong ô dầu)

Ô đầu

2 Phân loại

Trang 24

Phân loại:

Thành phần nguyên tố của Alkaloid:

+ Loại chứa 3 nguyên tố: N, C, H

+ Loại chứa 4 nguyên tố: N, C, H, O

hoặc N, C, H, S + Loại chứa 5 nguyên tố: N, C, H, O, S (có độc tính cao, thường có trong các loại nấm độc)

2 Phân loại

Trang 25

Nhiều alkaloid có độc tính cao, có thể gây tử vong cho người với liều mg

Cocain, morphin là chất ma túy nguy hiểm

Ephedrin và dẫn chất thuộc nhóm doping

3 Các hoạt tính sinh học của alkaloid

Trang 26

Alkaloid có hoạt tính sinh học rất đa dạng, có thể dùng làm thuốc:

Các thuốc ức chế thần kinh trung ương: morphin, scopolamine, L-tetrahydropalmatin

Các thuốc kích thích TK TƯ: strychnine, caffeine

Các thuốc điều trị bệnh tim: quinidine, ajmalin

Các thuốc điều trị cao huyết áp : reserpine, ajmalixin

Các thuốc chống co thắt: papaverin

Trang 27

Các thuốc chống hen suyễn: atropine, thephylin, ephedrine

Các thuốc chống sốt rét: quinine, chống lỵ amip: emetin

Các thuốc chống ung thư: vinblastine, vincristine, colchamin, ellipticin

Các thuốc có tác dụng kháng sinh, chống viêm:

berberin

Trang 28

Các thuốc cường dương như: yohimbin

Các thuốc trị ho như: codein

Thuốc làm mềm cơ: tubocurarin

Thuốc trừ sâu bảo vệ mùa màng: alkaloid từ thuốc

lá, thuốc lào, củ bách bộ, lá na, hạt na…

thuốc lào

Trang 29

Trang 33

4 Phản ứng định tính alkaloid

+ HgCl2 1/20 trong H 2 O hoặc C 2 H 5 OH

+ Tanin trong rượu – nước

+ BiI 3 , SbI 3 (triiodo antimo)/ete-rượu

+ Axit photphomolipdic

+ Dung dịch AuCl 3 10%, PtCl 3 10%, dung dịch axit piric đậm đặc , striphamic (trinitrorezoxinol)  kết tủa được alkaloid 10 -3 – 10 -6 %

Trang 34

(KBiI 4 – kali tetraiodo bismutat)

Thuốc thử “mayer” – K 2 HgI 4 Kali tetraiodo mercurat

 kết tủa trắng hoặc vàng

Thuốc thử “busacda” H 3 PMo 12 O 40  kết tủa trắng

 sử dụng phản ứng tạo màu để nhận biết và xác định các alkaloid (định lượng = so màu)

 Một số PƯ tạo tủa dùng để định lượng alkaloid (cân kết tủa)

Trang 35

Phân lập Alkaloid

Trang 36

5 Phương pháp điều chế alkaloid

A- Với các alkaloid nicotine dạng lỏng

Với alkaloid nicotine- Dùng phương pháp bốc hơi cùng hơi nước:

(Sợi thuốc lá) Sấy khô  kiềm hóa (chuyển thành dạng bazo) bằng Amoniac, NaOH hoặc Na2CO3  cất kéo

bằng hơi nước

Dùng axit để chuyển nicotine lòng thành dạng muối để phân lập và tinh sạch

B – Với các alkaloid bậc 3 dạng rắn

Trang 37

+ Chiết alkaloid dạng muối bằng các dung dịch axit loãng

NL sau tán nhỏ, được chiết bằng: dd axit axetic loãng

hoặc H2SO4 loãng (có thể đun nóng để hiệu suất chiết đc cao hơn)

Dung dịch chứa Alkaloid dưới dạng muối được bốc hơi dưới AS thấp để thành cao đặc

Kiềm hóa – chuyển alkaloid thành dạng baz ơ và dùng

dung môi hữu cơ để tách chiết các alkaloid này.

Bốc hơi dung môi sẽ thu được hỗn hợp các alkaloid

Trang 38

+ Chiết alkaloid dạng muối bằng các dung dịch axit loãng

+ Chiết xuất các alkaloid dạng bazơ bằng các

dung môi hữu cơ

1) Sau khi XL nguyên liệu đã làm ẩm với kiềm (NaOH

hoặc Na2CO3) tiến hành chiết bằng dung môi hữu cơ thích hợp (xăng nhẹ, benzen, chlorofoc,

dichloromethan)

2) Sử dụng phương pháp cất hồi lưu hoặc ngấm kiệt

3) Bay hơi dịch chiết dưới AS thấp thu được dịch chiết

cô đặc, hòa dịch chiết với axit loãng  muối tan của alkaloid

4) Kiềm hóa dung dịch axit để chuyển alkaloid thành

dạng base Các alkaloid sẽ kết tủa Có thể lọc lấy

riêng hoặc dùng DM hữu cơ thích hợp để chiết xuất chúng  bay hơi DM  hỗn hợp alkaloid thô

Trang 39

+ Có thể dùng cồn EtOH để chiết trực tiếp các alkaloid dạng muối trong cây cỏ Sau đó bay hơi cồn  thu được cao đặc  kiềm hóa tạo thành các alkaloid base

 tiếp tục chiết như các bước trước

Để tách riêng các alkaloid thì chủ yếu sử dụng các PP kết tinh khác nhau bằng các dung môi khác nhau trong các điều kiện pH khác nhau.

Có thể sử dụng phương pháp sắc ký cột hoặc trao đổi ion

Ở PTN: dùng pp SKBM điều chế, SK cột, SKLCA để tách từng alkaloid tinh sạch Sau đó dùng pp đó nhiệt độ

nóng chảy, UV-Vis, NMR (cộng hưởng từ hạt nhân) và

khối phổ để xác định từng alkaloid

Trang 40

Hàm lượng Alkaloid trong thực vật:

Có thể từ A%  20%

Có thể vài phần vạn, vài phần mười vạn

VD: trong dừa cạn có khoảng 150 loại alkaloid trong đó Vinblastin chiềm 1 phần vạn

Vincristin chiếm 1 phần mười vạn

Trang 41

Các gốc vòng cơ sở chứa N cấu tạo Alkaloid

Trang 42

Ví dụ về tách chiết

Tiêu đề	Alkaloid
Tác giả	Nguyen Truong Giang
Trường học	Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành	Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	3 MB