tổng hợp dẫn xuất của Quercetin và khảo sát tính kháng khuẩn kháng nấm của chúng.DOC

Tuy nhiên, hiện nay người ta đang quan tâm nhiều đến việc tổng hợp ra các dẫn xuất của Quercetin vì một số dẫn xuất tổng hợp được đã chứng tỏ hoạt tính mạnh so với Quercetin.. Vì vậy, ch

Trang 1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, xu thế quay trở lại nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt ở Việt Nam nơi có một hệ động thực vật đa dạng, phong phú, có nhiều loại cây cỏ có tác dụng sinh dược học mạnh

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đối tượng nghiên cứu nhiều trong họ flavonoid là Quercetin Quercetin cũng là một loại flavonoid đang được nghiên cứu khá nhiều trên thế giới vì tác dụng của nó lên nhiều loại bệnh khác nhau

Tuy nhiên, hiện nay người ta đang quan tâm nhiều đến việc tổng hợp ra các dẫn xuất của Quercetin vì một số dẫn xuất tổng hợp được đã chứng tỏ hoạt tính mạnh so với Quercetin.

Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài này để tổng hợp một vài dẫn xuất của Quercetin, xét nghiệm tính kháng nấm,kháng khuẩn của chúng, từ đó có thể làm nền tảng để thực hiện những bước tổng hợp các dẫn xuất khác tiếp theo trong những nghiên cứu sâu hơn sau này

Trang 2

Quercetin là một hợp chất phenol được tìm thấy trong nhiều loài cây thiênnhiên, trong nhiều sản phẩm thực phẩm, các loại thuốc nhuộm tự nhiên…

Các nguồn tự nhiên chứa nhiều Quercetin: [23]

- Rượu vang đỏ : 4 – 16 mg/l

➨ Quá trình trích chiết lâu dài và kém hiệu quả

➨ Phương pháp khác hiệu quả hơn ?

❋ Phương pháp tổng hợp Quercetin cũng từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên, đólà phương pháp thủy phân Rutin có trong nụ hòe Việt Nam

Trang 3

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Tách chiết Rutin

- Tổng hợp quercetin

- Nghiên cứu tổng hợp pentaacetyl quercetin

- Nghiên cứu tổng hợp phức Zn-quercetin

- Xác định tính kháng khuẩn, kháng nấm của rutin, quercetin và các dẫn xuấtcủa quercetin

Trang 4

Sơ đồ 1: Sơ đồ nghiên cứu



Lựa chọn nguyên liệu (nụ hòe)

Xử lý nguyên liệu

Chiết tách Rutin

Tinh chế Rutin

Thủy phân Rutin thành

Quercetin

Tinh chế Quercetin

Khảo sát quá trình

tổng hợp Pentaacetyl

Quercetin

Khảo sát quá trìnhtổng hợp Zn-quercetin

Tinh chế sản phẩm Tinh chế sản phẩm

Pentaacetyl

quercetin

Zn-Xác định tính chất của sản phẩm

Địnhtính,địnhlượng

Xácđịnhcấutrúc

Hoạttínhsinhhọc

Đánh giá tính chất,khả năng ứng dụng

Trang 5

I- LỰA CHỌN, XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU:

Sơ đồ 2: Xử lý nguyên liệu

Nụ hòe

Loại tạp(cành, hoa, đất…)

Sấy khô (50-60oC)

Nghiền mịn

Nụ hòe dạng bột

Trang 6

II- RUTIN:

• Công thức phân tử : C27H30O16

• Khối lượng phân tử : M = 610,51

• Công thức cấu tạo:

Hình 1: Công thức cấu tạo của Rutin

Ứng dụng của rutin hiện nay tại Việt Nam:

 Nhuộm giấy, vàng mã…

 Sử dụng trong nhuộm màu thực phẩm

 Trong dược phẩm thì dùng để bao màu thuốc viên, dùng cho bệnh nhân caohuyết áp Rutin được chế thành thuốc viên, mỗi viên có 0,02g, ngày uống 3lần, mỗi lần 1 hoặc 2 viên ( 0,06-0,12g/ngày )

 Chưa có các chất đi từ Rutin được sản xuất trên thị trường Việt Nam

O

O OH

1 2

3 4 5

6

7

8 9

10

OH

OH 1'

4'

5' 6'

Trang 7

II- CHIẾT TÁCH RUTIN:

Rutin là một hợp chất có thể tan được trong nhiều dung môi:

+ nước nóng

+ ethanol

+ methanol

+ dung dịch NaOH loãng

➨ Chọn phương án chiết Rutin từ nụ hoa Hòe bằng dung dịch NaOH loãng

Điều kiện tiến hành :

+ Thời gian chiết : 75 phút

+ Nhiệt độ chiết : 75oC

+ Dung môi : dung dịch NaOH 0,15%

+ Tỷ lệ chiết : 1 : 20 ( gam nguyên liệu : ml dung môi )

+ Quá trình chiết được khuấy liên tục

Trang 8

dd NaOH 0,15%

Nước lạnh Nước qua lọc

Sơ đồ 3: Quy trình chiết Rutin

Bột nụ hòe

Trang 9

Tinh chế và định lượng Rutin:

 Rutin được tinh chế bằng ethanol

 Phương pháp tiến hành định lượng:

Mẫu Rutin được tinh chế nhiều lần bằng ethanol được dùng như Rutinchuẩn Rutin chuẩn được pha thành nhiều nồng độ khác nhau và xây dựngphương trình đường chuẩn thể hiện mối liên hệ giữa độ hấp thu A và nồng độcủa dung dịch

Đồ thị 1: Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dịch Rutin chuẩn

Trang 10

Nhận danh Rutin:

- Màu sắc: màu vàng nhạt có ánh xanh

- Sắc ký lớp mỏng trên loại bản mỏng PolygramRSil G40x80mm của hãng Macherey-Nagel, Đức với dung môi khai triển: n-butanol:acid acetic:H2O = 4:1:5 ( lấy phần trên ): cho một vệt màu vàngnâu

- Nhiệt độ nóng chảy (To

nc) : 189 ÷ 192oC

- Phổ UV-Vis (methanol): có hai mũi cực đại tại:

+ λ = 258nm + λ = 352nm

- Phổ IR (KBr) cho kết quả: 3395; 2895; 1644; 1591; 1494;

1282 -1352; 1195 -1228cm-1

Trang 11

II- QUERCETIN:

• Công thức phân tử : C15H10O7

• Công thức cấu tạo :

Hình 2: Công thức cấu tạo của Quercetin

OH

1 2

3 4 5

6 7

8 9

10

1'

2' 3'

4' 5' 6'

Trang 12

Hoạt tính và ứng dụng của Quercetin:

II

1) Trong dược phẩm và y tế:

III

 Quercetin làm giảm nguy cơ ung thư

 Quercetin giúp ngăn ngừa bệnh tim

 Là chất chống oxy hóa và đồng thời cũng là chất tăng cường sự oxy hóa

 Hoạt tính kháng viêm, kháng virus

 Một số nghiên cứu mới đây cho thấy Quercetin và một số dẫn xuất của nócó khả năng ứng dụng trong việc ngăn ngừa và điều trị bệnh suy thoáixương

2) Sử dụng làm thuốc thử phân tích

3) Sử dụng trong bảo quản thực phẩm

4) Sử dụng làm phụ gia mỹ phẩm

5) Sử dụng làm chất màu

 Các kết quả tương tự có thể đạt được trong quá trình phát triển các tác nhânchống tích tụ các tiểu huyết cầu, kháng virus, kháng viêm…dựa trên nềntảng của Quercetin

Trang 13

Phản ứng điều chế từ Rutin:

Quercetin được điều chế bằng phản ứng thủy phân Rutin trong môi

OH

O

O OH

Trang 14

TỔNG HỢP QUERCETIN:

Điều kiện tiến hành :

+ Thời gian: 90 phút

+ Nhiệt độ : nhiệt độ sôi của dung dịch

+ Dung môi : dung dịch H2SO4 2%

+ Tỷ lệ : 1 : 50 ( gam nguyên liệu : ml dung môi )

+ Quá trình thủy phân được khuấy liên tục

Quy trình tổng hợp:

Trang 15

Tinh chế và định lượng Quercetin:

 Tinh chế Quercetin bằng ethanol

 Cách thực hiện quá trình định lượng tương tự như Rutin

Đồ thị 2 : Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dịch chuẩn tại

255 nm

Kết quả: độ tinh đạt được là 97.32%

y = 0.0166x + 0.6313

R2 = 0.9890

0.511.52

Trang 16

Nhận danh Quercetin:

Sắc ký lớp mỏng, T o nc, UV-Vis:

- Màu sắc: màu vàng chói

nc) : không xác định được, tới 300oC vẫnchưa chảy

- Sắc ký lớp mỏng: cho một vệt màu vàng sáng

- Phổ UV-Vis (methanol): có hai mũi cực đại tại:

+ λ = 255nm + λ = 374nm

Phân tích nguyên tố:

Bảng 1: Kết quả phân tích nguyên tố:

Tính toán Thực tế

C : 59,60%

H : 3,31% C : 61,62%H : 3,76%

Trang 17

Phoå IR cuûa Quercetin:

Khoái phoå cuûa Quercetin:

Trang 18

NMR của Quercetin:

Kết quả phân tích bằng NMR như sau:

Vị trí proton Độ dịch chuyển hóa học (δ, ppm)H-6

H-8H-5'H-6'H-2'-OH

6,17 (1H, d, J=1,95Hz)6,40 (1H, d, J=1,95Hz)6,86 (1H, d, J=8,5Hz)7,55 (1H, dd, J=2,1 và 8,5Hz)7,67 (1H, dd, J=2,1Hz)

9,32 (1H, s)9,37 (1H,s)9,61 (1H,s)10,79 (1H,s)12,49 (H,s)

- Phổ 1H-NMR cho thấy có 5 nguyên tử H ở các vị trí H2', H6', H5', H8 và H6

đặc trưng C-H của vòng thơm A, B và 5 nguyên tử H của 5 nhóm -OH

Trang 19

Bảng 3:Kết quả phổ 13 C-NMR và DEPT của Quercetin

C tứ cấpC-H

C tứ cấp

C tứ cấpC-H

C tứ cấp

C tứ cấpC-HC-H

145,43122,45176,22156,5698,62164,2893,79161,13113,45136,16115,53148,06147,15116,05120,43

Triệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngMũi dương

- Kết quả phổ 13C-NMR và phổ DEPT cho thấy phân tử có 15 cacbon, gồm:

+ 10 cacbon tứ cấp ( 1 nhóm C=O )+ 5 nhóm C-H

Trang 20

➨ Kết quả nhận được phù hợp với công thức của Quercetin:

OH

1 2

3 4 5

6 7

8 9

10

1'

2' 3'

4' 5' 6'

Trang 21

IV- PENTAACETYL QUERCETIN:

• Công thức phân tử: C25H20O12

• Khối lượng phân tử: M = 512

Hình 4: Công thức cấu tạo của Pentaacetyl Quercetin

6 7

8 9

O

O-C-CH3O

O-C-CH3OO

O

Trang 22

IV Ứng dụng:

V

• Có hoạt tính chống tăng sinh bằng hoặc hơn Quercetin, có độ bền về mặt

hóa học và dược học cho phép sử dụng trong điều trị bệnh ung thư ở người

Khi thử nghiệm trên các dòng tế bào, thời gian chuyển hóa của sản phẩm

dài hơn thời gian cần thiết để chuyển hóa Quercetin

• Pentaacetyl Quercetin có hiệu quả hơn Quercetin trong việc ngăn chặn

Aflatoxin B1, tác nhân gây nhiễm độc hệ gen

• Phản ứng acetyl hóa cần thiết để bảo vệ các nhóm hydroxy khỏi bị ether

hóa trừ nhóm -OH ở vị trí 7 do nhóm hydroxy ở vị trí này đặc biệt có hoạt

tính Sản phẩm có tính chống oxy hóa mạnh hơn so với Quercetin, làm tăng

khả năng tan của hợp chất trong dầu

• Làm trung gian để tổng hợp các dẫn xuất của Quercetin có khả năng tan tốt

hơn trong nước, thích hợp sử dụng làm các thuốc hỗ trợ trong y dược

Quercetin

O

H3COCO

O OCOCH3

OCOCH3OCOCH3

Pentaacetyl quercetin

(Ac) O / C H N

H COCO3

Trang 23

Khảo sát quá trình tổng hợp Quercetin thành Pentaacetyl Quercetin:

pyridin

Sơ đồ 4: Quy trình tổng hợp Pentaacetyl Quercetin

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp:

- Thời gian phản ứng : 10, 12, 14, 16 và 18 giờ

- Lượng dung môi tham gia phản ứng : 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6 mlpyridin

Kết tinh

Trang 24

- Nhiệt độ phản ứng : 30, 40, 50, 60, 70oC.

Khảo sát về thời gian phản ứng:

- Khối lượng nguyên liệu: 0.0600g Quercetin

- Lượng dung môi tham gia phản ứng: 1 ml pyridin

- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ thường (300C)

Trang 25

Khảo sát về lượng dung môi tham gia phản ứng :

- Thời gian phản ứng: 16 giờ

- Lượng (CH3CO)2O : 0.15 ml

- Dung môi: pyridin

Đồ thị 4: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo lượng dung môi tham gia

phản ứng

0.070.073

Trang 26

Khảo sát về nhiệt độ phản ứng :

- Lượng dung môi: 1,2ml pyridin

Đồ thị 5: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo nhiệt độ phản ứng

Trang 27

 Kết luận:

Dựa trên các kết quả khảo sát phản ứng ở trên, ta có thể chọn điều kiệntối ưu cho phản ứng acetyl hóa Quercetin như sau:

- Lượng dung môi: 1,2ml pyridin

- Nhiệt độ phản ứng : 30oC

- Lượng sản phẩm : 0.0850g Pentaacetyl Quercetin (83.59%)

Trang 28

Tinh chế và định lượng Pentaacetyl Quercetin:

 Pentaacetyl Quercetin thu được đem tinh chế và kết tinh nhiều lần tronghỗn hợp acetone + ethanol

 Định lượng thực hiện tương tự như quá trình định lượng Rutin

Đồ thị 6: Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dịch chuẩn tại

254 nm

Kết quả : Pentaacetyl Quercetin có độ tinh đạt được là 98.16%, là một

chất khá sạch

y = 0.0259x + 0.0261

R 2 = 0.9983 0

0.5 1 1.5 2 2.5

Trang 29

Nhận danh Pentaacetyl Quercetin:

- Dạng : tinh thể hình kim

- Màu sắc: không màu

Bảng 4: Kết quả phân tích nguyên tố:

Tính toán Thực tế

C : 58,59%

H : 3,90% C : 58,34%H : 3,89%

Trang 30

Phoå IR cuûa Pentaacetyl Quercetin:

Khoái phoå cuûa Pentaacetyl Quercetin:

Trang 31

NMR của Pentaacetyl Quercetin:

Vị trí proton Độ dịch chuyển hóa học (δ, ppm)H-6

H-8H-5'H-6'H-2'-CH3(5xOAc)

6,87 (1H, d, J=1,94Hz)7,33 (1H, d, J=1,94Hz)7,37 (1H, d, J=8Hz)7,69 (1H, dd, J=2 và 8Hz)7,73 (1H, dd, J=2Hz)2,33 (x6H, s)

2,34 (x6H,s)2,43 (x3H,s)

- Phổ 1H-NMR cho thấy có 5 nguyên tử H ở các vị trí H2', H6', H5', H8 và H6

đặc trưng C-H của vòng thơm A, B và 15 nguyên tử H của 5 nhóm –CH3

trong gốc ester

Trang 32

Bảng 6: 13 C-NMR và DEPT của Pentaacetyl Quercetin

Vị trí

cacbon Loại cacbon Phổ 13C-NMR (δ, ppm)

Phổ DEPT củaQuercetin2

C tứ cấpC-H

C tứ cấp

C tứ cấpC-H

C tứ cấp

C tứ cấpC-HC-H

C tứ cấp C=O

-CH3

142,03114,53169,89153,54113,76156,64108,89154,12123,65133,84123,79150,16144,24126,25127,4920,3320,46x220,8520,95167,64167.71x3169,10

Triệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngMũi dươngTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuTriệt tiêuMũi dươngMũi dươngMũi dương

- Kết quả phổ 13C-NMR và phổ DEPT cho thấy phân tử có 25 cacbon, gồm:

+ 15 cacbon tứ cấp ( 1 nhóm C=O của vòng và 5 nhóm C=O củaester )

Trang 33

+ 5 nhóm C-H+ 5 nhóm –CH3

➨ Kết quả nhận được phù hợp với công thức Pentaacetyl Quercetin:

6 7

8 9

O

O-C-CH3O

O-C-CH3OO

O

Trang 34

V- Zn-QUERCETIN:

• Công thức phân tử : C15H8O7Zn

Hình 4: Công thức cấu tạo của Zn-Quercetin

OH

1 2

3 4 5

6 7

8 9

Zn

Trang 35

Ứng dụng:

• Có hoạt tính chống tăng sinh bằng hoặc hơn quercetin, có độ bền về mặt

hóa học và dược học cho phép sử dụng trong điều trị bệnh ung thư ở người

Khi thử nghiệm trên các dòng tế bào, thời gian chuyển hóa của sản phẩm

dài hơn thời gian cần thiết để chuyển hóa quercetin

• Có thể trở thành một loại thuốc kết hợp “2 trong 1” trong việc điều trị một

số bệnh cần sử dụng Quercetin đồng thời đóng vai trò là một chất cung cấp

kẽm cho cơ thể do vai trò quan trọng của kẽm

VIII Điều chế:

IX

X

OHO

2 3

Quercetin

Zn

Zn(CH COO)

Zn-quercetin

Trang 36

Khảo sát quá trình tổng hợp Quercetin thành Zn-Quercetin:

ethanol

Sơ đồ 5: Quy trình tổng hợp Zn-Quercetin

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp:

- Thời gian phản ứng : 5, 15, 30, 45, 60 và 90 phút

- Lượng dung môi tham gia phản ứng : 10, 15, 20, 25, 30 ml ethanol

Trang 37

- Nhiệt độ phản ứng : 30, 40, 50, 60, 78oC.

Khảo sát về thời gian phản ứng:

- Dung môi: 20 ml ethanol

- Tỷ lệ Quercetin : Zn(CH3COO)2 : 1:1 (mol)

Trang 38

Khảo sát về lượng dung môi tham gia phản ứng :

- Thời gian phản ứng: 60 phút

Đồ thị 8: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo lượng dung môi tham gia

phản ứng

0.020.0250.030.0350.04

Trang 39

Khảo sát về nhiệt độ phản ứng:

- Lượng dung môi: 20 ml ethanol

Đồ thị 9: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo nhiệt độ phản ứng

Trang 40

 Kết luận:

Dựa trên các kết quả khảo sát phản ứng ở trên, ta có thể chọn điều kiệntối ưu cho phản ứng tạo Zn-Quercetin như sau:

- Lượng (CH3COO)2Zn : 0.15 ml

- Lượng dung môi: 20 ml ethanol

- Nhiệt độ phản ứng : 30oC

- Lượng sản phẩm : 0.0384g Zn-Quercetin (75,74%)

Trang 41

Nhận danh Zn-Quercetin:

- Màu sắc: màu vàng cam

nc) : không xác định được

- Sắc ký lớp mỏng: cho một vệt màu vàng dưới ánh sáng tửngoại

- Phổ UV-Vis (methanol + dung dịch đệm urotropin):

có hai mũi cực đại tại:

+ λ = 264nm + λ = 422nm

Bảng 7 : Kết quả phân tích nguyên tố:

Trang 42

Phoå IR cuûa Zn-Quercetin:

Khoái phoå cuûa Zn-Quercetin:

Trang 43

➨ Kết quả nhận được phù hợp với công thức Zn-Quercetin:

OH

1 2

3 4 5

6 7

8 9

Zn

Trang 44

VI- XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM, KHÁNG KHUẨN:

Phương pháp xác định: phương pháp đục lỗ trong môi trường thạch

Bảng 8: Kết quả xác định tính kháng nấm, kháng khuẩn

Vi khuẩn Đường kính vòng vô khuẩn (mm)Rutin Quercetin Pentaacetyl

66696

666106

10169119

666

11621

Trang 45

KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã có được những kết quả như sau:

1 Lần đầu tiên tại Việt Nam, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu về phức củaQuercetin với kim loại (Zn), tổng hợp và xác định cấu trúc cũng như hoạttính kháng nấm, kháng khuẩn của phức này một cách có hệ thống và khoahọc

2 Tách chiết được Rutin, từ đó tiến hành thủy phân ra Quercetin Quá trìnhnày được thực hiện với hiệu suất cao, sản phẩm tương đối tinh khiết

3 Xác định được điều kiện tối ưu để tổng hợp Pentaacetyl Quercetin

4 Xác định được điều kiện tối ưu để tổng hợp Zn-Quercetin

5 Bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như đo nhiệt độ nóng chảy,

UV, IR, phân tích nguyên tố, MS, 1H-NMR, 13C-NMR chúng tôi đã xác địnhđược cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp

6 Kết quả xác định hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn cho thấy: Zn-Quercetincó hoạt tính mạnh cao hơn rất nhiều so với Quercetin và Rutin cũng nhưPentaacetyl Quercetin

Kết quả này cho thấy khả năng ứng dụng khá lớn của các sản phẩm nàymà đặc biệt là Zn-Quercetin do đa số các chủng vi khuẩn, nấm thử nghiệmlà những chủng độc và kháng với nhiều loại kháng sinh, do đó có thểnghiên cứu các chất này để đưa vào sử dụng

Đồng thời với kết quả này chúng ta có thể phát triển tiếp tục để mở ramột hướng đi mới trong việc tổng hợp các hợp chất có tác động kép trongphòng chống các bệnh nan y: sử dụng một nguồn tài nguyên có sẵn, rấtphong phú và đa dạng ở Việt Nam là các hợp chất thiên nhiên có khả năngchống oxy hóa kết hợp với hoạt tính chống nấm, vi khuẩn và tiêu diệt cáctế bào ung thư của các kim loại như Zn, Cu, Se, Pt…

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	578 KB