Nghiên cứu phân lập các hợp chất alkaloid từ cây hoàng liên ô rô (mahonia nepalensis)

Sử dụng các phương pháp phổ kết hợp để xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất đã phân lập được... Còn theo Landenberg Alkaloid được xem như là những hợp chất tự nhiên từ thực vật mà

Trang 1

Phùng Văn Minh 1 Lớp K32C – Khoa Hóa học

MỞ ĐẦU

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới, có khí hậu nóng, ẩm Độ ẩm cao khoảng trên 80%, lượng mưa lớn, những điều kiện như vậy rất thích hợp cho thực vật phát triển Do vậy hệ thực vật Việt Nam vô cùng phong phú, đa dạng với khoảng 12000 loài, trong đó có tới 4000 loài được nhân dân ta dùng làm thảo dược Hệ thực vật phong phú trên là một tiền đề cho sự phát triển ngành hoá học các hợp chất thiên nhiờn ở nước ta

Từ ngàn xưa cha ông ta đã sử dụng nhiều phương thuốc dân gian từ cây

cỏ để chữa bệnh, bồi bổ cơ thể, hay tạo mùi thơm… như lá Tía tô giải cảm, Thì

là, Xả tạo mùi thơm và Nhân sâm tăng cường sức đề kháng Các phương thuốc y học cổ truyền đã thể hiện những mặt mạnh trong điều trị bệnh là ít độc tính và tác dụng phụ Do đó ngày nay con người ngày càng quan tâm đến các hợp chất

có hoạt tính sinh học trong thực vật và động vật Về lâu dài, đối với sự phát triển các dược phẩm mới, các hợp chất có hoạt tính sinh học đóng vai trò rất quan trọng, nó là chất khởi đầu cho việc tổng hợp nên các loại thuốc mới có tác dụng tốt hơn

Việc sử dụng các phương pháp hoá lý để nghiên cứu, khảo sát về thành phần hoá học của các hợp chất thiên nhiên tách chiết từ loài cây thuốc có giá trị cao của Việt Nam ngày càng trở nên đặc biệt quan trọng Nó sẽ giúp cho việc xác định chính xác cấu trúc hoá học của các hợp chất và tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng chúng một cách hợp lí và có hiệu quả có tầm quan trọng đặc biệt Theo hướng nghiên cứu trên, Luận văn này tập trung khảo sát thành phần hoá học và cấu trúc của một số alkaloid tách chiết từ cây hoàng liên ô rô, một cây thuốc có giá trị, được sử dụng làm thuốc chữa bệnh trong dân gian

Trang 2

Nội dung của khóa luận gồm

1 Sử dụng các phương pháp chiết và sắc ký để phân lập được các alkaloid sạch từ cây hoàng liên ô rô

2 Sử dụng các phương pháp phổ kết hợp để xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất đã phân lập được

Trang 3

1 1 1 1 Mahonia bealei (Fort ) Carr

Là cây bụi cao tầm 2- 3m Thân và dễ có màu vàng, lá kép lông chim, mọc

so le dài 15 đến- 35cm, có 7- 15 lá chét không cuống hình bầu dục hoặc hình trứng lệch dài 3- 9cm, rộng 2, 5- 4, 5cm dày và cứng, lá chét tận cùng to hơn và

có cuống, gốc tròn hoặc hơi hình tim, đầu nhọn sắc, mép khía răng nông nhủ gai sắc nhọn, gân chính 3 và gân phụ kết thành mạng nổi rõ

Cụm hoa mọc thành bông ngắn hơn lá ở ngọn; lá bắc nhỏ; hoa nhiều màu vàng; lá đài chín sếp thành ba vòng; cánh hoa sáu nhỏ hơn lá đài trong; nhị sáu, bao phấn dài hơn chỉ nhị; bầu hình trụ

Quả thịt chứa 1 hạt

Mùa hoa : Tháng 10- 11; mùa quả: tháng 12-2

Mahonia Bealei

Trang 4

1 1 1 2 Mahonia japonica (Thumb ) DC

Là cây bụi cao khoảng 3- 5m Thân rễ mầu vàng, cành màu nâu đen Lá kép lông chim mọc so le, dài 20- 45cm, có 9 đến 23 lá chét hình mác thuôn, dài 5- 15cm, rộng 2- 5cm, gốc tròn đầu nhọn như gai, mép khía răng nhọn sắc, gân chính 3 và gân phụ thành mạng rõ

Cụm hoa mọc đứng ở ngọn thành bông ngắn hơn lá; lá bắc thuôn; hoa màu vàng nhạt; lá đài sếp 9 thành 3 vòng; cánh hoa 6 nhỏ hơn lá đài trong, đầu cánh hơi lõm; nhị sáu, bao phấn dài bằng hoặc dài hơn chỉ nhị, bầu hình trụ

Quả thịt, hình trứng, khi chín có màu tím đen

Mùa hoa : tháng 9- 11; mùa quả: tháng 12-2

Mahonia japonica

1 1 1 3 Mahonia nepalensis DC (M Annamica Gagnep )

Là cây bụi, có thể cao 6- 7m Thân và rễ màu vàng Lá kép lông chim lẻ, mọc so le, dài 20- 40cm, lá chét dài hình trái xoan hoặc hơi thuôn, không cuống, dài 6- 10cm, rộng 2- 4, 5cm, gốc tròn hoặc hơi hình tim, đầu nhọn như gai, mép khía răng to sắc nhọn, gân chính 3 và gân phụ thành mạng rõ

Trang 5

Cụm hoa mọc ở ngọn thành bông phân nhánh có khi dài hơn lá; lá khắc hình bầu dục hoa nhiều màu vàng nhạt; lá đài 9 sếp thành 3 vòng; cánh hoa 6 có tuyến ở gốc, nhị 6 đối diện với cánh hoa, bao phấn dài bằng nửa chỉ nhị; bầu hình trụ

Quả thịt hình cầu, khi chín màu xanh lơ, đầu quả có núm nhọn; hạt màu nâu đen Mùa hoa: tháng 2- 4; mùa quả: tháng 5- 6

Mahonia nepalensis

1 1 2 Phân bố và sinh thái

Chi Mahonia Nutt gồm các đại diện là cây bụi hay gỗ nhỏ, phân bố ở vùng

ôn đới ấm hoặc cận nhiệt đới châu Á, bao gồm Trung Quốc, Nê Pan, Ấn Độ và một số nước khác ở vùng trung Á Ở Việt Nam có 3 loài (Nguyễn tập, 1996)

- Mahonia bealei (Fort ) Carr: Ở Quản Bạ (Hà Giang)

- Mahonia japonica (Thumb ) DC: Ở Quản Bạ, Đồng Văn (Hà Giang) : Sìn Hồ

(Lai Châu); Hà Quảng (Cao Bằng); Sa Pa (Lào Cai)

- Mahonia nepalensis DC: Ở Lạc Dương (Lâm Đồng) và Lai Châu

Trang 6

Nói chung cả ba loài đều là những cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể chịu bóng, thường mọc dưới tán rừng kín thường xanh hay trong các trảng cây bụi trên núi

đá vôi với độ cao 1400- 1700m Cây sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu ẩm mát quanh năm, nhiệt độ trung bình 15- 160

C, lượng mưa 1800- 2800mm/năm

Độ ẩm không khí trên 80% Ở những vùng có hoàng liên ô rô quanh năm có sương mù

Cây ra hoa quả nhiều hàng năm; quan sát loài Mahonia japonica (thumb)

DC ở quản bạ (Hà Giang cho thấy, khi rừng bị mở tán (do khai thác gỗ) và những cây mọc trong quần hệ cây bụi, bờ nương dẫy do dược chiếu sáng nhiều nên lượng hoa quả trên mỗi cây nhiều gấp 2- 3 lần những cây mọc dưới tán rừng

bị che bóng Mặc dù có lượng hoa quả nhiều (100- 150 quả trên cây) nhưng số cây con mọc tự nhiên từ hạt rất ít Cây có khả năng tái sinh cây trồi sau khi bị chặt

1 1 3 Tác dụng dược lý

Mặc dù trong hoàng liên ô rô có berberin, palmatin và một số alcaloid khác, nhưng những nghiên cứu tác dụng kháng khuẩn ở Ấn Độ đã không thấy có tác dụng, cũng chưa thấy có tác dụng kháng nấm, kháng virus Thử độc tính cấp cao khô chiết cồn hoàng liên ô rô đã xác định được LD50 = 175mg/kg khi tiêm phúc mạc cho chuột cống trắng

Trong dân gian cây hoàng liên ô rô được dùng để chữa rất nhiều bệnh, do đặc tính mát, đắng của nó Nó có tác dụng thanh nhiệt ở phế, vị, gan, thận Quả lợi tiểu và làm dịu kích thích Cả cây hoàng liên ô rô chữa kiết lỵ, tiêu chảy viêm ruột, ăn không tiêu, đau mắt đỏ viêm da dị ứng, mẩn ngứa mụn nhọt

Dưới đây là một số bài thuốc trong dân gian có dùng cây hoàng liên ô rô:

Trang 7

*Chữa viêm gan cấp tính: Dùng thân hoặc rễ hoàng liên ô rô 25g, rễ hoàng liên gai 15g, nhân trần 15g Sắc uống: Trường hợp hoàng đản dùng đinh lịch tử 4g, long đởm thảo 4g, sơn chi tử 6g, nhân trần 6g, hoàng cầm 6g Sắc uống

*Thường dùng chữa ho lao, sốt cơn, khạc ra máu, lưng gối yếu mỏi, chóng mặt ù tai, mất ngủ Dùng lá khô hay quả 8- 12g sắc uống hay phối hợp với các vị thuốc khác Chữa viêm ruột, ỉa chảy, viêm da dị ứng, viêm gan vàng da, mắt đau sưng

đỏ, dùng rễ hay cây khô 10- 20g sắc uống, dùng riêng hay phối hợp với các vị thuốc khác Ở Ấn Độ, người ta dùng quả trị kiết lỵ Nhân dân thường dùng chữa

lỵ, ăn uống không tiêu, vàng da, đau mắt

*Chữa say nắng: Nếu kèm theo nôn mửa, tiêu chảy, tim hồi hộp khát nước dùng hương nhu tía 10g, cát căn 10g, diếp cá 10g, cây ban 10g, hoàng liên ô rô 10g, thạch xương bồ 6g, mộc hương 3g

*Chữa lao phổi, ho ra máu hoặc khạc ra đờm lẫn máu: Mỏ quạ 40g, Dây Rung rúc 30g, Bách bộ và Hoàng liên ô rô, mỗi vị 20g sắc uống

*Chữa kiết lỵ, tiêu chảy, viêm ruột ăn không tiêu: Rễ, thân hoặc toàn cây hoàng liên ô rô 15g, rễ cốt khí củ 15g, thái nhỏ sắc uống làm 2 lần trong ngày Có thể dùng dạng bột trong nhiều ngày

*Chữa đau mắt đỏ, viêm gan vàng da: Rễ hoặc thân hoàng liên ô rô 20g, hạ khô thảo 10g, sắc uống

*Chữa viêm da dị ứng, mẩn ngứa, mụn nhọt: Rễ hoặc lá hoàng liên ô rô 15g, lá khổ sâm 20g, nấu nước đặc để rửa

1 1 4 Thành phần hoá học

Các loài M Bealei, M japonica chứa các Alkaloid nhóm benzyliso

quinolein gồm berberin, berbamin, oxyacanthin, isotetrandrin, palmatin và jatrorrhizin Loài M nepalensis ngoài các Alkaloid trên trong dễ của chúng còn

Trang 8

có umbellatin (0 48%) và neprotin (0, 02%) {Theo The Wealth of India T VI, 226}

Loài M japonica có isotetrandrin 1, 566%, palmatin 0, 35% và

jatrorrhizin 0, 087% Ngoài ra còn có magnoflorin và columbamin (Theo Trung dược từ hải I, 262) Trong các loại hạt hoàng liên ô rô có berberin và jatrorrhizin

Một số hợp chất đã phân lập từ cây hoàng liên ô rô [11]

Trang 9

Alkaloid đã được biết đến từ rất lâu, nó có ý như là Alkali Dược sỹ W Meissner đã đưa ra thuật ngữ Alkaloid năm 1819: Alkaloid là những hợp chất bazơ có chưa nitơ có nguồn gốc từ thực vật, chúng có cấu trúc phân tử phức tạp

và chúng có hoạt tính dược lý Còn theo Landenberg Alkaloid được xem như là những hợp chất tự nhiên từ thực vật mà có đặc tính bazơ và chứa đựng ít nhất một nguyên tử N trong những dị vòng trong phân tử và có hoạt tính sinh học

Theo những miêu tả đặc trưng thì Alkaloid là những hợp chất có nguồn gốc thực vật chứa N có hoạt tính quang học rất cao và chứa những nguyên tử nằm ở các dị vòng mang hoạt tính sinh lý học

Trong tất cả những khái niệm trên không hoàn

toàn là đúng cho tất cả các Alkaloid Ví dụ:

- Colchicine: Được xem như là Alkaloid mặc

dù nó không phải là hợp chất dị vòng N và hầu

như không có tính bazơ:

- Thiamine: Là hợp chất dị vòng chứa N có tính

bazơ nhưng không phải là Alkaloid bởi vì nó

không được phân bố phổ biến trong vật thể

sống:

Một vài hợp chất được phân loại như là

Alkaloid nhưng chúng không chứa dị vòng

N, nhưng chứa N ở trong mạch nhánh ví dụ

như Ephdrine, hordenine, betanine, choline,

Muscarine…

Choline

Muscarine

hordenine

Trang 10

Những hợp chất mạch thẳng xuất hiện trong tự nhiên có hoạt tính sinh lý học nhưng không được phân loại là Alkaloid như là: Chlonine, aminoacid, phenylethylamine

- Piperine: Không có tính bazo hay hoạt tính sinh

lý học nhưng nó là Alkaloid

- Những hợp chất thoả mãn những điều kiện nêu trên như là hoạt tính sinh lý, có

dị vòng N nhưng không được coi là Alkaloid ví dụ: Thiamine, caffeine, purine, theobromine, xanthenes

Thiamin Caffeine Theobromine

Như vậy để định nghĩa Alkaloid thật chính xác là một việc rất khó thực

hiện Người ta chỉ có thể nói tổng quát về Alaloid như sau:

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ chứa Nitơ có ảnh hưởng dược lý lên cơ thể con người và động vật

1 2 2 Trạng thái thiên nhiên

Alkaloid có trong rất nhiều sinh vật bao gồm vi khuẩn, thực vật và động vật Trong động vật như loài có vỏ như trai, sò, tôm, cua…Trong thực vật có nhiều ở khoai tây, cà chua, chè, cafe… Chúng thường có mặt dưới dạng những muối của acid hữu cơ như là acid acetic, oxalic acid, malic, lactic, tartaric,

Trang 11

tannic, aconitic acid và một số ít là với đường: Những nhóm solanum và veratrum

Trong thực vật theo từng bộ phận thông thường có những chất alkaloid sau:

- Lá: Nicotine

- Vỏ cây: Cinchonine, Quinine

- Hạt: Strychnine, Nibidine

- Dễ: Rawelfinine, Glycyrrhirin, Punarnavine I & II

1 2 3 Phân loại Alkaloid

Alkaloid được phân loại như sau:

- Phân loại cơ bản: Theo họ của chúng, ví dụ: solanaceous, papilionaceous

- Dựa trên tính chất dược lý: Chính là su hướng hay hoạt tính dược lý của chúng

- Dựa trên những loài thực vật hay động vật mà chúng được phân tách ra

- Cách thông thường nhất alkaloid được phân loại là dựa trên những tiền phân tử thông thường của chúng, được dựa trên con đường sinh học để xây dựng lên phân tử Còn khi không biết nhiều về sinh tổng hợp của những alkaloid chúng được gộp thành nhóm dưới những tên của hợp chất đã biết Thông thường lấy tên một amine quan trọng sinh học nổi bật trong quá trình tổng hợp Sự phân loại

Trang 12

này còn gọi là phân loại hoá học, nó được chấp nhận rộng rãi và phụ thuộc vào cấu trúc vòng cơ bản Theo sự phân loại này nó được chia thành hai nhóm chính:

A Alkaloid không chứa nhân dị vòng

Trong nhóm này alkaloid không chứa bất kỳ một nhân dị vòng nào trong cấu trúc ví dụ:

Hordinine, ephedrine… Chúng còn được gọi là các alkaloid phenyl alkyl amine Những alkaloid này có nguyên tử nitơ ở mạch thẳng Chúng được tạo thành thuốc viên do chúng có khả năng kích thích thần kinh và làm tăng áp suất máu

ephedrine

B Những Alkaloid chứa nhân dị vòng

Sự phân loại này được phổ biến rộng rãi, dựa trên cấu trúc vòng của dị vòng các alkaloid Nó được chia nhỏ thành các loại sau đây:

1 Nhóm Pyrrolidine: Mang cấu trúc vòng của

Pyrrolidine, một dị vòng amin với 4 nguyên tử các

bon và một nguyên tử N Pyrrolidine

2 Nhóm Pyridine: Những alkaloid thuộc nhóm này chứa dị vòng Pyridine trong

phân tử Một số loại alkaloid thuộc nhóm nay là: Piperine, coniine, trigonelline, arecaidine, guvacine, pilocarpine, cytosine, nicotine, sparteine, pelletierine

Pyridine

Trang 13

3 Nhóm Tropanne: Những alkaloid này chứa vòng tropanne trong phân tử

thường xuất hiện trong những loại thực vật họ Erythroxylaceae (gồm cả cây coca) và Solanaceae (gồm mandrake, henbane, deadly nightshade, datura, khoai tây, cà chua) Gồm một số alkaloid sau: atropine, cocaine, ecgonine, scopolamine, catuabine

4 Nhóm Quinoline: Bao gồm những alkaloid mà trong

phân tử có chứa vòng của phân tử quinoline:

*Quinine: Là một chất tinh thể mầu trắng, có tác dụng hạ

sốt, chống sốt rét, giảm đau và chống viêm quinoline

Nó có vị hơi đắng, là một dạng đồng phân quang học của

quinidine Quinine có chủ yếu trong cây Cinchona, loại cây

này có khoảng 25 loài trong họ Rubiaceae có ở vùng nhiệt

đới Nam Mỹ

quinine

5 Nhóm Isoquinoline: Là những alkaloid trong phân tử có chứa dị vòng của

phân tử Isoquinoline là một dị vòng thơm chứa nitơ Nó là những alkaloid thuốc phiện gồm các alkaloid sau: Morphine, codeine, thebaine, Isopapa- dimethoxy- aniline, papaverine, narcotine, sanguinarine, narceine, hydrastine, berberine

Và một số alkaloid khác: emetine, berbamine, oxyacanthine

Isoquinoline

6 Nhóm Phenethylamine: Gồm những alkaloid mà trong cấu trúc phân tử có

chứa dị vòng của phân tử Phenethylamine

Trang 14

Những alkaloid thuộc nhóm này gồm: Mescaline, ephedrine,

dopamine, amphetamine

Phenethylamine

*Mescaline (3, 4, 5- trimethoxyphenethylamine) là một alkaloid có tính chất tạo

ảo giác, làm tăng khẳ năng tập trung Nó có trong tự nhiên ở loài xương rồng

Peyote (Lophophora williamsii), xương rồng San Padro (Echinopsis pachanoi), Peruvian Torch (Echinopsis peruviana) và một số loại

xương rồng khác Nó cũng được tìm thấy với hàm lượng nhỏ

ở Fabaceae (thuộc họ đậu)

Mescaline

7 Nhóm Idol: Là những alkaloid trong cấu trúc

phân tử có mang cấu trúc của phân tử Idol

*Tryptamine: Là alkaloid amine tìm thấy trong

thực vật và động vật Trong động vật nó có tác

dụng điều chỉnh và lan truyền thần kinh, tìm

vết trong não của động vật có vú Trong thực vật nó có tác

dụng như là một loại thuốc sâu tự nhiên, nó có trong một

số loại cây keo

Các dẫn xuất của của Tryptamine được tạo ra bằng cách Tryptamine

thế các nguyên tử H của nó ở các vị trí khác nhau, chủ

yếu ở các vị trí như hình dưới Khi R 5 , R 4 , R N1 , R N2 , R α là

các nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau ta có các

dẫn xuất khác nhau của tryptamine: Dẫn xuất của

Tryptamine

Trang 15

8 Nhóm Purine: Những alkaloid thuộc nhóm này có chứa vòng Purine trong

phân tử:

Purine

Trong số những alkaloid thuộc nhóm này nổi bật là

những ankaloid từ dẫn xuất của Xanthine là một baso

Purine, nó là sản phẩm của sự phân huỷ Purine do

các enzyme tiến hành, có trong dịch lỏng và các mô

và những cơ quan khác của cơ thể

Trang 16

Phựng Văn Minh 16 Lớp K32C – Khoa Húa học

9 Nhúm Terpenoid: Là những alkaloid trong phõn tử

chứa nhúm terpenoid, là những hợp chất hữu cơ

giống với terpen, với bộ khung cơ bản gồm những

đơn vị 5 nguyờn tử cacbon isopren

isopren

Từ bộ khung của isopren chỳng lắp rỏp và biến đổi bằng rất nhiều cỏch tạo ra cỏc

hợp chất Terpenoid kỏc nhau vớ dụ:

terpenoid isopentenyl pyrophosphate Geranyl pyrophosphate

Hầu hết cỏc hợp chất Terpenoid là cỏc hợp chất đa vũng Chỳng cú cấu trỳc khỏc

nhau khụng chỉ ở cỏc nhúm chức mà cũn ở cỏc bộ khung cacbon Núi chung

những alkaloid terpen là hỗn tạp cỏc hợp chất nhận được thụng qua cỏc sản

phẩm tổng hợp sinh học khỏc nhau Ngoài ra nú cũn tỡm thấy rất nhiều trong cỏc

loài thực vật, những terpenoid này được sử dụng rộng dói bởi tớnh thơm của nú

1.3 Ứng dụng các ph-ơng pháp sắc ký trong phân lập các hợp chất hữu cơ

Ph-ơng pháp sắc kí (chromatography) là một ph-ơng pháp phổ biến và hữu hiệu nhất hiện nay, đ-ợc sử dụng

rộng rãi trong việc phân lập các hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất thiên nhiên nói riêng

1.3.1 Đặc điểm chung của ph-ơng pháp sắc kí

Sắc kí là ph-ơng pháp tách các chất dựa vào sự

khác nhau về bản chất hấp phụ và sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và pha tĩnh

Trang 17

Sắc kí gồm có pha tĩnh và pha động Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh t-ơng ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan…) Các chất khác nhau sẽ có

ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh Trong quá trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc kí hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác, sẽ lặp đi lặp lại quá trình hấp phụ và phản hấp phụ Kết quả là các chất

có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua

hệ thống sắc kí so với các chất t-ơng tác yếu hơn với pha này Nhờ đặc điểm này mà ng-ời ta có thể tách các chất qua quá trình sắc kí

1.3.2 Cơ sở của ph-ơng pháp sắc kí

Ph-ơng pháp sắc kí dựa vào sự phân bố khác nhau

của các chất giữa hai pha động và pha tĩnh Ở điều kiện nhiệt độ không đổi, định luật mô tả sự phụ thuộc của l-ợng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh với nồng độ của dung dịch (hoặc với chất khí là áp suất riêng phần) gọi là định luật hấp phụ đơn phân tử đẳng nhiệt Langmuir:

Trang 18

b - hằng số

C - nồng độ của chất bị hấp phụ

1.3.3 Phân loại các ph-ơng pháp sắc kí

Trong ph-ơng pháp sắc kí pha động là các l-u thể

(các chất ở trạng thái khí hay lỏng), còn pha tĩnh có thể là các chất ở trạng thái lỏng hoặc rắn Dựa vào trạng thái tập hợp của pha động, ng-ời ta chia sắc kí thành hai nhóm lớn: Sắc kí khí và sắc kí lỏng Dựa vào cách tiến hành sắc ký, ng-ời ta chia ra thành các

ph-ơng pháp sắc ký chủ yếu sau

1.3.3.1 Sắc kí cột

Đây là ph-ơng pháp sắc kí phổ biến nhất, chất hấp

phụ là pha tĩnh gồm các loại silica gel (có kích th-ớc hạt khác nhau) pha th-ờng và pha đảo YMC, ODS, Dianion… Chất hấp phụ được nhồi vào cột (cột có thể bằng thuỷ tinh hoặc kim loại, phổ biến nhất là cột thuỷ tinh) Độ mịn của chất hấp phụ hết sức quan trọng, nó phản ánh số đĩa lý thuyết hay khả năng tách của chất hấp phụ Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì

số đĩa lý thuyết càng lớn, khả năng tách càng cao, và ng-ợc lại Tuy nhiên nếu chất hấp phụ có kích th-ớc hạt càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm Trong một số tr-ờng hợp nếu lực trọng tr-ờng không đủ lớn thì gây

ra hiện t-ợng tắc cột (dung môi không chảy đ-ợc), khi

Trang 19

đó ng-ời ta phải sử dụng áp suất, với áp suất trung bình (MPC), áp suất cao (HPLC)

Trong sắc kí cột, tỷ lệ đ-ờng kính cột (D) so với

chiều cao cột (L) rất quan trọng, nó thể hiện khả năng tách của cột Tỷ lệ L/D phụ thuộc vào yêu cầu tách, tức là phụ thuộc vào hỗn hợp chất cụ thể Trong sắc

kí, tỷ lệ giữa quãng đ-ờng đi của chất cần tách so với quãng đ-ờng đi của dung môi gọi là Rf, với mỗi một chất sẽ có một Rf khác nhau Nhờ vào sự khác nhau về

Rf này mà ta có thể tách từng chất ra khỏi hỗn hợp Tỉ

lệ chất so với tỉ lệ chất hấp phụ cũng rất quan trọng

và tuỳ thuộc vào yêu cầu tách Nếu tách thô thì tỉ lệ này thấp (từ 1/5 – 1/10), còn nếu tách tinh thì tỉ lệ này cao hơn và tuỳ vào hệ số tách (tức phụ thuộc vào

sự khác nhau Rf của các chất), mà hệ số này trong khoảng 1/20-1/30

Trong sắc kí cột, việc đ-a chất lên cột hết sức quan trọng Tuỳ thuộc vào l-ợng chất và dạng chất mà

ng-ời ta có thể đ-a chất lên cột bằng các ph-ơng pháp

khác nhau Nếu l-ợng chất nhiều và chạy thô, thì phổ biến là tẩm chất vào silica gel rồi làm khô, tơi hoàn toàn, đ-a lên cột Nếu tách tinh, thì đ-a trực tiếp chất lên cột bằng cách hoà tan chất bằng dung môi chạy cột với l-ợng tối thiểu

Có hai cách đ-a chất hấp phụ lên cột:

Trang 20

- Cách 1: Nhồi cột khô Theo cách này, chất hấp phụ

đ-ợc đ-a trực tiếp vào cột khi còn khô, sau đó dùng que mềm để gõ nhẹ lên thành cột để chất hấp phụ sắp xếp chặt trong cột Sau đó dùng dung môi chạy cột để chạy cột đến khi cột trong suốt

- Cách 2: Nhồi cột -ớt, tức là chất hấp phụ đ-ợc hoà tan trong dung môi chạy cột tr-ớc với l-ợng dung môi tối thiểu Sau đó đ-a dần vào cột đến khi đủ l-ợng cần thiết

Khi chuẩn bị cột phải l-u ý không đ-ợc để bọt khí bên trong (nếu có bọt khí gây nên hiện t-ợng chạy rối trong cột và giảm hiệu quả tách) và cột không đ-ợc nứt, gẫy, dò

Tốc độ chảy của dung môi cũng ảnh h-ởng đến hiệu quả tách Nếu tốc độ dòng chảy quá lớn sẽ làm giảm hiệu quả tách Còn nếu tốc độ dòng chảy quá thấp thì

sẽ kéo dài thời gian tách và ảnh h-ởng đến tiến độ công việc

1.3.3.2 Sắc kí lớp mỏng

Sắc kí lớp mỏng (SKLM) th-ờng đ-ợc sử dụng để

kiểm tra và định h-ớng cho sắc kí cột SKLM đ-ợc tiến

hành trên bản mỏng tráng sẵn silica gel trên đế nhôm hay đế thuỷ tinh Ngoài ra, SKLM còn dùng để điều chế thu chất trực tiếp Bằng việc sử dụng bản SKLM điều chế (bản đ-ợc tráng silica gel dày hơn), có thể đ-a

Trang 21

l-ợng chất nhiều hơn lên bản, và sau khi chạy sắc kí, ng-ời ta có thể cạo riêng phần silica gel có chứa chất cần tách rồi giải hấp phụ bằng dung môi thích hợp để thu đ-ợc từng chất riêng biệt Có thể phát hiện chất trên bản mỏng bằng đèn tử ngoại, bằng chất hiện màu

đặc tr-ng cho từng lớp chất hoặc sử dụng dung dịch

H2SO4 10%

1.4 Ứng dụng một số ph-ơng pháp hoá lý để xác định

cấu trúc của các hợp chất hữu cơ

Cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ đ-ợc xác

định nhờ vào các ph-ơng pháp phổ kết hợp Tuỳ thuộc vào cấu trúc hoá học của từng chất mà ng-ời ta sử dụng

ph-ơng pháp phổ cụ thể nào Cấu trúc càng phức tạp thì yêu cầu phối hợp các ph-ơng pháp phổ càng cao Trong

một số tr-ờng hợp, để xác định chính xác cấu trúc hoá học của các hợp chất, ng-ời ta phải dựa vào các ph-ơng

pháp bổ xung khác nh- chuyển hoá hoá học, kết hợp với các ph-ơng pháp sắc kí so sánh…

1.4.1 Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy, IR)

Phổ hồng ngoại đ-ợc xây dựng dựa vào sự khác nhau

về dao động của các liên kết trong phân tử hợp chất d-ới sự kích thích của tia hồng ngoại Mỗi kiểu liên kết đ-ợc đặc tr-ng bởi một vùng b-ớc sóng khác nhau

Do đó dựa vào phổ hồng ngoại, có thể xác định đ-ợc các nhóm chức đặc tr-ng trong hợp chất, ví dụ nh- dao động

Trang 22

hoá trị của nhóm OH tự do trong các nhóm hydroxyl là 3300-3450 cm-1, của nhóm cacbonyl C=O trong khoảng 1700-1750 cm-1…

1.4.2 Phổ khối l-ợng (Mass spectroscopy, MS)

Nguyên tắc của ph-ơng pháp phổ này là dựa vào sự

phân mảnh ion của phân tử chất d-ới sự bắn phá của chùm ion bên ngoài Phổ MS còn cho các pic ion mảnh khác mà dựa vào đó ng-ời ta có thể xác định đ-ợc cơ chế phân mảnh và dựng lại đ-ợc cấu trúc hoá học các hợp chất Hiện nay có rất nhiều loại phổ khối l-ợng,

những ph-ơng pháp chủ yếu đ-ợc nêu ra d-ới đây:

- Phổ EI-MS (Electron Impact Ionization mass spectroscopy) dựa vào sự phân mảnh ion d-ới tác dụng

của chùm ion bắn phá năng l-ợng khác nhau, phổ biến là 70eV

- Phổ ESI-MS (Electron Spray Ionization mass spectroscopy) gọi là phổ phun mù điện tử Phổ này đ-ợc

thực hiện với năng l-ợng bắn pha thấp hơn nhiều so với phổ EI-MS, do đó phổ thu đ-ợc chủ yếu là pic ion phân

tử và các píc đặc tr-ng cho sự phá vỡ các liên kết có mức năng l-ợng thấp, dễ bị phá vỡ

- Phổ FAB (Fast Atom Bombing mass spectroscopy) là phổ

bắn phá nguyên tử nhanh với sự bắn phá nguyên tử nhanh

ở năng l-ợng thấp, do đó phổ thu đ-ợc cũng dễ thu đ-ợc pic ion phân tử

Trang 23

- Phổ khối l-ợng phân giải cao (High Resolution Mass Spectroscopy), cho phép xác định píc ion phân tử hoặc

ion mảnh với độ chính xác cao

- Ngoài ra, hiện nay ng-òi ta còn sử dụng kết hợp các

ph-ơng pháp sắc kí kết hợp với khối phổ khác nh-:

GC-MS (sắc kí khí -khối phổ), LC-GC-MS (sắc kí lỏng-khối phổ) Các ph-ơng pháp kết hợp này còn đặc biệt hữu

hiệu khi phân tích thành phần của hỗn hợp chất (nhất

là phân tích thuốc trong ngành d-ợc)

1.4.3 Phổ cộng h-ởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR)

Phổ cộng h-ởng từ hạt nhân là một ph-ơng pháp phổ

hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay Với việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật phổ NMR một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc của hợp chất, kể cả cấu trúc lập thể của phân tử

Nguyên lý chung của các ph-ơng pháp phổ NMR (phổ

proton và cacbon) là sự cộng h-ởng khác nhau của các hạt nhân từ (1H và 13C) d-ới tác dụng của từ tr-ờng ngoài Sự cộng h-ởng khác nhau này đ-ợc biểu diễn bằng

độ chuyển dịch hoá học (chemical shift) Ngoài ra, đặc tr-ng của phân tử còn đ-ợc xác định dựa vào t-ơng tác

spin giữa các hạt nhân từ với nhau (spin coupling)

- Phổ 1H-NMR: Trong phổ 1H-NMR, độ chuyển dịch hoá học (δ) của các proton đ-ợc xác định trong thang ppm

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,54 MB