Lời mở đầu tổng hợp Hypericin và khảo sát các giá trị PKa bằng phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS

Lời mở đầu tổng hợp Hypericin và khảo sát các giá trị PKa bằng phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS

TONG QUAN

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HOC TỔNG QUAN

2.1 GIGI THIEU VE HYPERICIN:

2.1.1 CẤU TRÚC ĐỀ NGHỊ CỦA HYPERICIN:

thứ hai) và có những màu khác nhau

Hypericin

2.1.2 NGUỒN GỐC:|3]

* Từ thực vật:

Hypericin được trích từ một số loài cây trong họ Hypericum Hypericum có

khoảng 300 loài mọc rẩi rác khắp nơi trên thế giới

Mathis và Ourisson (1963) đã lập bảng phân loại loài cây nào có hypericin và

loài cây nào không có hypericin Mỗi loài khác nhau thì hypericin nằm ở những tuyến khác nhau Chẳng hạn như:

LUAN AN THAC SI KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

- Loài Hypericum Perforatum cao khodng 90cm Ở Mỹ, nó còn có tên

St.John's wort hoặc Klamath Loài cây này trồng doc theo những con đường Ở

California, Oregon, Washington, Utah, Colorado, Idaho, và Montana Loài cây

này còn mọc ở Úc và Nam Phi như loài cây dại Hypericin được tìm thấy ở

cuống, lá, đài hoa, cánh hoa, nhi hoa va nodn (hinh 1)

- Loài Hypericum Hirsatum thi hypericin dude tim thay trong đài hoa, cánh hoa và núm nhụy (hình 2)

- Trong khi đó loài Hypericun Maculatam chỉ chứa hypericin ở rễ

Nhìn chung, ở các tuyến hypericin thường xuất hiện là những đốm mau den,

nhưng trong môi trường methanol, ethanol và aceton thì trở nên đó thẩm

* Hypericin và những chất tố tương tự hypericin còn được m thấy trong vỏ bọc

ngoài của vài loại côn trùng cánh cứng hoặc sâu bọ ở Úc như:

- Loài Nipaecoccus Auriianatus người ta trích được hypericin và hypericin monocarboxylic acid

- Loài Pseudococcus Albizziae có nhiều protohypericin

Tương tự như ở thực vật, hypericin có trong các loài côn trùng này cũng xuất

hiện dưới dạng những đốm màu đen,

2.1.3 MỘT SỐ TÁC DỤNG THUỐC CỦA HYPERICIN:

* Trước kia, hypericin đã được dùng như thuốc y học dân lộc cổ truyền , chữa trị một số bệnh như: đau đầu, thấp khớp, đái đầm [4]

* Gần đây các nhà khoa học còn thấy hypericin có thể kháng lại với ít nhất 4 loại

vưus : [5]

1 Hepatitis B ( Viém gan siéu vi B)

2 Cytomegalovirus (CMV)

LUAN AN THAC ST KHOA HỌC HÓA HỌC TONG QUAN

3 Influenza (Ctim do siéu vi)

4, Human Papillomavirus

* Hypericin còn được dùng trong việc chữa tri bénh HIV (Human-

Immunodeficiency Virus) [2] Nhiéu trugng đại học và bệnh viện đã tiến hành thử nghiệm ( Đại học NewYork; Đại học Minnesota và bệnh vién Beth Israel ) Liều lượng hypericin tiêm vào cơ thể người hiện nay là 0.25mg/kg trọng lượng

cơ thể Người ta có thể đưa lượng bypericin nhiều hơn tùy theo cơ địa của mỗi

người và phải có sự theo dõi chặt chẽ của bác sĩ Trong thời gian chữa trị loại

thuốc này bệnh nhân cần tránh ra ánh sáng, bởi vì qua các khảo sát lâm sàng đa

số bệnh nhân da trắng có những phản ứng phụ như nổi những mụn đỏ, hoặc ngứa ngáy khi tiếp xúc với ánh nắng hơn những người có da màu sẫm

LUAN AN THAC SI KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

Hình 1: Các tuyến chứa Hypericin của loài Hypericum Perforatum

LUAN AN THAC ST KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

Hình 2: Các tuyến chứa Hypericin của loài Hypericum Hisrsutum

LUẬN ĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

2.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HOP HYPERICIN:

Do hypericin có nhiều triển vọng đối với ngành dược phẩm nên việc cô lập, cũng

như tổng hợp hypericin đã thu hút rất nhiễu nhà nghiên cứu

* Trước đây, người ta trích trực tiếp hypericin từ loài Hypericum Perforatum (St John's wort) theo sơ đồ sau: [6]

-hệ một dung môi dicloro methan

-hệ ba dung môi dicloro methan/ aceton/ methanol

Với cách trích hypericin trực tiếp vừa tốn kém dung môi mà hiệu suất trích lại

không cao chỉ khoảng 3%, nên người ta tìm cách tổng hợp hypericin

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

2.2.3 TU PENICILLIOPSIN [ diemodin - anthrone - (9,9'-yl-8,8')]:

Từ nấm Peniciliopsis Clarariaeforms trích được chất tố vàng cam gọi là

penicilliopsin, và từ chất tố này (Brockmann và Eggers) có thể tổng hợp hypericin theo so dé sau: [8]

CH; OH FeS04.7H20 @Ge@

OH O- OH protohypericin

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

10

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

* Điều chế emodin anthron:

Bước quan trọng là tổng hợp các dẫn xuất thế œ trên emodin Đầu tiên, thực

hiện phan tng ghép œ - bromotriacetyl emodin và alcol thích hợp với sự hiện diện của perchlorat bạc (AgClO¿), thu được dẫn xuất emodin, khử dẫn xuất

mei ĐH.KH,TỰ NHIÊN

11

000626

LUẬN ÂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

Sơ đô tổng hợp tóm tắt như sau:

w bromotrimethyl emodin

12

LUẬN ÂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TONG QUAN

OCH; 0 OCH KạCO¿/ cther-!8- cown-4/CH¿:CH; ị

LUAN AN THAC ST KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

Hypericin và phần lớn các dẫn xuất của nó đều tan kém trong nước, nhưng các

dẫn xuất hypericin sulfonic acid, đặc biệt là đạng tctrasulfonic acid lại tan khá

tốt trong nước (khoáng 10 mol)

14

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

- Năng lượng dao động (Eaa) đặc trưng cho sự dao động của các hạt nhân

nguyên tử xung quanh vị trí cân bằng

- Năng lượng quay (E,) liên quan đến sự quay của phân tử xung quanh những trục trong phân tử

Người ta thường coi năng lượng của phân tử là tổng của năng lượng electron (Eạ)

năng lượng dao động (Eaa) và năng lượng quay (E,)

E= Ea + Eua + E,

Biến thiên năng lượng của phân tử là tổng của các biến thiên mỗi dạng năng luợng:

AE= AE + AEga + AE,

Biến thiên năng lượng electron luôn luôn lớn hơn so với năng lượng dao động (khoảng 10 - 100 lần); còn biến thiên năng lượng quay nhỏ hơn biến thiên năng lượng dao động (khoảng 100 -1000 lần)

15

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

2.4.2 CAC KIEU CHUYEN MUC ELECTRON:

Trong phân tử các electron ở trên các vân đạo khác nhau (ơ, x, không liên kết, phản liên kết) ứng với các mức năng lượng khác nhau Tùy thuộc vào mỗi phân

tử cụ thể, có thể có các vân đạo ơi, 6, %, ;, Như vậy sẽ có thể xảy ra

nhiều kiểu chuyển mức electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích

Sau đây là các kiểu chuyển mức hay gặp:

LUAN AN THAC SĨ KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

a Su chuyén electron từ trạng thái liên kết lên trạng thái phản liên kết cĩ năng

lượng cao hơn Đối với electron , gọi là chuyển mức ø— ò* ứng với giá trị AE

lớn nên thường thể hiện ở vùng tử ngoại xa Đối với electron r, gọi là chuyển

mức + > nm ứng với giá trị AE nhỏ nên thường thể hiện ở vùng tử ngoại gần hoặc vùng khả kiến khi cĩ nhiều điện tử r liên hợp nhau

b Sự chuyển electron từ trạng thái khơng liên kết lên trạng thái phản liên kết cĩ

năng lượng cao hơn Thơng thường là phân tử cĩ chứa các nguyên tử với các cặp electron chưa tham gia liên kết (như nguyên tử halogen, oxi, nitơ, lưu huỳnh )

Chuyển mức n —> ø* thường thể hiện ở vùng tử ngoại, chuyển mức n -> z` thì thể hiện ở vùng tử ngoại gần hoặc vùng khả kiến Cả hai chuyển mức đều đặc trưng bởi cường độ thấp (giá trị nhỏ)

c Sự chuyển electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái cĩ năng lượng rất cao

theo hướng ion hĩa phân tử Chuyển mức này địi hỏi năng lượng rất lớn nên thể hiện ở vùng tử ngoại xa

d Chuyển mức electron kèm theo chuyển dịch điện tích Ngồi những chuyển

mức năng lượng electron bị kích thích một cách định vị thuộc phạm vi một nhĩm

nguyên tử; cịn cĩ những chuyển mức mà trong đĩ electron chuyển từ một nguyên tử hoặc một nhĩm nguyên tử này đến một nguyên tử hoặc một nhĩm nguyên tử khác

17

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

methanol )

_ Van daon> 7` thường bị triệt tiêu trong môi trường acid mạnh do sự proton hóa hoặc tạo thành sản phẩm cộng đã liên kết làm mất đôi điện tử n

_ Gắn nhóm đẩy điện tử vào nhóm mang màu chứa electron n cũng làm cho vân

đạo n—>7` dịch chuyển về phía sóng ngắn

b.Chuyển mức z — 7z thì ngược lại với chuyển mức n -> ` Khi chuyển sang dung môi phân cực mạnh hoặc gắn nhóm đẩy điện tử vào phân tử thì sẽ chuyển dịch về phía sóng dài (chuyển dịch đỏ)

2.4.3 CƯỜNG ĐỘ BỨC XA:

_ Theo thuyết sóng, cường độ của bức xạ tỷ lệ với biên độ sóng Khi bức xạ

truyền qua môi trường không trong suốt, nó bị hấp thu một phần, biên độ sóng giảm, ta nói cường độ bức xạ giảm (chỉ có biên độ của sóng giảm còn bước sóng vẫn không thay đổi)

_ Theo thuyết hạt, cường độ của bức xạ được xác định bởi số hạt photon Chùm

tia bức xạ mạnh (cường độ lớn) thì ứng với dòng photon dày đặc Khi bức xạ đi

qua chất hấp thu thì một số photon bị giữ lại, mật độ dòng phôton giảm, tia di qua sẽ có cường độ giảm đi so với ban đầu.

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

Trong phương pháp quang phổ nghiệm, để đo cường độ hấp thu người ta còn dùng đại lượng độ hấp thu hoặc mật độ quang Độ hấp thu phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thu, nồng độ chất hấp thu và tần số của bức xạ

2.4.4 ĐỊNH LUẬT LAMBERT - BEER:

I

In =k nh n

k hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chất hấp thu và tần số của bức xạ

n số mol chất nghiên cứu đặt trên đường đi của bức xạ

Thông thường, người ta đo cường độ hấp thu của một chất ở dạng dung dịch với dung môi không hấp thu ở bước sóng đo Khi đó Ig và I liên hệ với nhau bởi định

luật Lambert - Beer:

I In— nT = el ele

Dai lugng Ig I, / I gọi là mật độ quang (D) hoặc độ hấp thu (A)

1 chiều dài của lớp chất hấp thu (cm)

c nồng độ chất hấp thu (mol/))

e hệ số hấp thu mol (I/mol cm)

19

LUAN AN THAC SI KHOA HOC HOA HOC TONG QUAN

2.5 XAC BINH pK, BANG PHUONG PHAP PHO UV- VIS:

2.5.1 NGUYEN TAC:

Dựa trên cơ sở sự thay đổi phổ hấp thu của các hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm acid hay baz khi thay đổi pH của môi trường Nói cách khác, dạng và

cường độ của đường cong hấp thu thay đối khi pH của môi trường biến đổi

2.5.2 XÁC DINH pK, CUA CHI THI Hin : [19]

Chi thi HIn 1A mét acid yéu va trong dung dich sé ph4n ly theo cân bằng sau:

Trong đó: - pH là pH của dung dịch lúc cân bằng

- [HT] và { F ] lần lượt là nồng độ của Han và In lúc cân bằng

Bằng phương pháp phể UV- VIS cé thể xác định pK, theo công thức sau: [19}

A-A,

Aum -A

pK, = pH + lg

Trong d6.A : a6 hap thu ở bước sống ^ của dung địch chứa đồng thời Hin và In’

Ai, độ hấp thu ở bước sóng À của dung dich chi chứa In

Aun 46 hấp thu ở bước sóng À của dung dich chi chifa Hin

pH _: là pH tại đó hai bước sóng cực đại đặc trưng của hai dạng Hắn và

In có cùng cường độ hấp thu.

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC TỔNG QUAN

Nếu ta tính được tỷ số [HIn]/[In] tức là (A - Am.)/(An„ - A) thì sẽ tính được pK, Muốn vậy, người ta điều chỉnh pH của dung dịch sao cho một dạng chiếm ưu thế:

- Phổ của HIn trong môi trường có pH >pK, ứng với sự hấp thu của dạng

In, độ hấp thu đo được là của dạng In’

- Phổ của HIn trong môi trường có pH< pK, ứng với sự hấp thu của dạng

HIn, độ hấp thu đo được là của dạng HIn

- Ở các giá trị pH trung gian sẽ có cả hai dạng HIn và In' , độ hấp thu đo

được là tổ hợp tuyến tính của hai dạng trên

21