GIẢI BÀI TẬP HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN

Pirophosphat isopenenilIPP Pirophosphat dimetilalilDMAPP IPP + DMAPP Pirophosphat geranilGPPHầu hết các monoterpen được tạo thành từ GPP hoặc từ đồng phân hình học của nó là pirophosphat

BÀI TẬP HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN

Câu 1: Tìm hiểu về sự sinh tổng hợp Terpenoid?

Trả lời:

Hiện nay, người ta đã xác định tiền chất của monoterpen là pirophosphat isopentenil (IPP) Các IPP này được sinh tổng hợp từ acid mevalonic Acid mevalonic được tạo thành từ acid acetic trong các mô sinh vật

Cơ chế tạo ra acid mevalonic được thực hiện như sau:

Acid mevalonic lúc này được chuyển hóa thành acid 5-pirophosphatmevalonic theo sơ

đồ sau:

CH2 COOH

CH3

OH

CH2 CH SCoAOH

Bước biến đổi kế tiếp của acid 5-pirophosphatmevalonic l bước biến đổi đặc sắc nhất của sự biến dưỡng isopren.

Pirophosphat isopenenil(IPP) Pirophosphat dimetilalil(DMAPP)

IPP + DMAPP Pirophosphat geranil(GPP)Hầu hết các monoterpen được tạo thành từ GPP hoặc từ đồng phân hình học của nó là

pirophosphat neril (NPP), với nối đôi nằm ở cấu hình cis, irophospat neril là tiền chất

cho các monoterpen chi hoàn

PPO

OPP H

OPP

* Sự sinh tổng hợp monoterpen đơn hoàn

* Sự sinh tổng hợp monoterpen nhị hoàn

CH2OPP

* Sinh tổng hợp sesquiterpen chi hoàn

Tùy theo sự đĩng vịng của các cation dẫn xuất từ 2Z,6E-FPP hoặc 2E,6E-FPP tạo nên sườn cơ bản của các hợp chất sesquiterpen chi hồn (một, hai hay ba vịng) Các kiểu đĩng vịng của các cation này xảy ra theo các kiểu tạo nối như sau:

Thí dụ trong sự đĩng vịng với cation dẫn xuất từ 2Z,6E-FPP cho sesquiterpen

đơn hồn vịng 6:

OPP

OPPH

GPP IPP

OPP

FPP

Hoặc cho sesquiterpen nhị hoàn sườn azulen:

Hoặc cho sesquiterpen nhị hoàn sườn naptalen, thí dụ trong sự sinh tổng hợp γ-cadinen

Hoặc cho sesquiterpen nhị hoàn sườn cariophilan, như trong sự sinh tổng hợp cariophilen

Cariophilen

H

H

HH

H

Cation dẫn xuất từ 2E,6E-FPP cũng cho phản ứng đóng vòng, thí dụ như sự sinh tổng hợp germacren B (vòng 10).

GermacrenHoặc trong sự sinh tổng hợp humulen (vòng 11)

Humulen

Trên nay, là sự giới thiệu một số cơ chế sinh tổng hợp sesquiterpen kinh điển, còn rất nhiều trường hợp khác đang tiếp tục nghiên cứu

Câu 2: Vẽ và gọi tên đồng phân quang học của Linalool?

Trả lời:

(3S)-3,7-dimethylocta-1,6-dien-3-ol (3R)-3,7-dimethylocta-1,6-dien-3-ol

Câu 3: Tại sao người ta không dùng acetone và diethyl eter làm dung môi giải ly trong sắc ký cột tách monoterpen?

Trả lời:

Người ta không dùng diethyl ether và acetone là những dung môi dễ bay hơi ở nhiệt độ thường nên khi ta sử dụng chúng để giải ly trong quá trình sắc ký cột thì rất hao phí, nếu không theo dõi cẩn thận thì sẽ dẫn đến sự nứt cột, ảnh hưởng đến quá trình tách các hợp chất trên cột Mặt khác, do nhiều hợp chất monoterpen và sesquiterpen có độ phân cực lớn hơn cả hai dung môi trên, do đó trong quá trình giải hấp phụ thì diethyl ether và acetone không lôi kéo được các hợp chất này ra khỏi cột sắc kí Vì vậy, ta cần chọn những dung môi hoặc hệ dung môi khác ít bay hơi và có độ phân cực cao hơn sao cho việc tách các monoterpen và sesquiterpen bằng phương pháp sắc kí cột có hiệu quả tốt nhất

Câu 4: Tìm hiểu nguyên liệu chứa nhiều Piperitol cũng như Caverol?

Trả lời:

Piperitol không phân bố rộng trong tự nhiên 1-Piperitol có trong tinh dầu khuynh diệp, đặc biệt là tinh dầu Eucapiltus bradiata Sieb, d-Piperitol có trong tinh dầu các loài Andropogaon Ấn độ

Carvacol được tìm thấy nhiều trong cây húng chanh, cây hương thảo, cây húng tây, cây long não…

Ké đầu ngựa thường được gọi là: Thương nhĩ, Phát ma, Mác nháng Tên khoa học: Xanthium strumarium L, Họ Cúc (ASTERACEAE) Trong lá khô có Chứa d carveol (25%)

Thuộc họ cam quýt (Rutaceae).: Hoa bưởi chứa trans-carveol(0.19%),

vỏ bưởi chứa trans-carveol (0.35%)và cis-carveol (0.10%)

Loài Metha citrate ehrh ở Nam kinh-Trung Quốc chứa carveol(0.5%)và cis-carveol(0.6%)

trans-Câu 5: Tìm hiểu khung sườn Ursan, Oleanan, Lupan, Hopan và Squalan?

Ursan Oleanan

Squalan Câu 6: Tìm hiểu khung sườn Caryophyllen? Caryophyllen oxide?

Azulene là đồng phân của Naphthalene, cũng là hợp chất thơm có số điện tử pi là 10 (4n+2)

Tên IUPAC: Bicyclo[5.3.0]decapentaene

Câu 8: Tìm hiểu một số khung triterpen: mạch hở ,mạch 4 vòng như Dammaran,

5 vòng như Friedelan,taraxeran,lupan,hopan,olean…?

Trả lời:

* Mạch hở:

* 4 vòng:

- Năm 1934, Dam chứng minh rằng có một yếu tố hoạt động chống chảy máu bảo vệ

gà con khỏi các chịu chứng nói trên là Vitamin K (Koagulation Vitamin), có tính chất hòa tan trong chất béo và dung môi của chất béo

Công thức cấu tạo

Vitamin K1 (phylloquinon)

Vitamin K2( menaquinon) Vitamin K3 (menadion)

Tính chất vật lý

- Giúp cải thiện mật độ xương, ngăn ngừa loãng xương

- Ngăn ngừa thành mạch bị cứng, giảm nguy cơ xơ vữa động mạch, từ đó giảm suy tim

và các bệnh tim mạch

- Ngăn ngừa sỏi thận

- Điều trị vết thương ngoài da

- Giúp chống lại bệnh Alzheimer

Vitamin K1: Để tổng hợp Vitamin K1 có thể tiến hành phản ứng ngưng tụ của rượu

Phytol với dẫn xuất 2-metyl-1,4-naphtohydroquinone nhờ các chất xúc tác như Acid Oxalic hoặc tốt hơn dùng Kali acid sulfat

Vitamin K2: Khi cấy Bact.coli trên môi trường thạch có chứa Amon Lactat sẽ tạo được

một lượng lớn Vitamin K2–phương pháp sản xuất Vitamin K2 trong kĩ nghệ

Vitamin K3: Là chất 2-metyl-1,4-naphtoquinone đã được Sah (1950) tổng hợp bằng

cách metyl hóa α-naphtylamin và sau đó oxi hóa chất 2-metyl-α-naphtylamin thu được bằng Acid Cromic

Nguồn thức ăn tự nhiên có chứaVitamin K

Lượng vitamin K cao nhất ở các rau lá xanh: rau diếp, súp lơ, củ cải xanh, cải bẹ; và trong hoa quả, ngũ cốc, hạt quả, trứng, gân bò,…

* Vitamin E

Vitamin E là tên gọi chung để chỉ hai lớp các phân tử (bao gồm các tocopherol và các tocotrienol) Nó là một loại Vitamin tan trong dầu Trong thực vật, tocopherol được phân phối rộng rãi nhất, có cấu trúc vòng với một chuỗi dài bão hòa bên cạnh Tocopherol gồm 4 dạng: alpha-, beta-, gamma-, và delta-, chúng được phân biệt bằng

số và vị trí nhóm methyl trên vòng Alpha tocopherol là thành phần có hoạt tính sinh học nhiều nhất của Vitamin E Tocotrienol cũng có 4 dạng, alpha-, beta-, gamma-, và delta-, được phân biệt với tocopherol nhờ chuỗi bên cạnh bất bão hòa Cũng còn được gọi dưới tên isoprenoid, các tocotrienol ít được phân bố rộng rãi trong thiên nhiên

Lịch sử phát hiện

Vitamin E được khám phá vào năm 1922 khi các nhà khoa học phát hiện thấy chuột cống được nuôi dưỡng với một chế độ ăn thiếu Vitamin E sẽ nảy sinh các vấn đề liên quan đến sinh sản Khi Vitamin E được công nhận như là một hợp chất có tác dụng phục hồi khả năng sinh sản, các nhà khoa học đặt cho nó tên hóa học là tocopherol, từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “sinh con”

Công thức cấu tạo

Bị oxi hóa bởi FeCl3 hoặc acid HNO3 tạo nên tocopheryl quinone có cấu trúc hóa học gần giống với vitamin K và Q.

Nguồn cung cấp vitamin E

Trong thực phẩm, các nguồn phổ biến nhất chứa vitamin E là các loại dầu thực vật như cọ dầu, hướng dương, ngô, đậu tương, ô liu Các loại quả kiên, hạt hướng dương, quả nhót gai , dương đào và mầm lúa mì cũng là các nguồn cung cấp vitamin

E Các nguồn khác có hạt ngũ cốc, cá, bơ lạc, các loại rau lá xanh Mặc dù ban đầu vitamin E được chiết ra từ dầu mầm lúa mì, nhưng phần lớn các nguồn bổ sung vitamin E tự nhiên hiện nay lại tách ra từ dầu thực vật, thông thường là dầu đậu tương

Chức năng sinh học

Đối với phụ nữ mang thai, vitamin E góp phần thuận lợi cho quá trình mang thai, sự phát triển của thai nhi và giảm được tỷ lệ sẩy thai hoặc sinh non do đã trung hòa hoặc làm mất hiệu lực của gốc tự do trong cơ thể

Vitamin E cũng làm giảm nhẹ các triệu chứng chuột rút, đau các bắp cơ hoặc đau bụng khi hành kinh ở các em gái tuổi vị thành niên Các em gái nếu được dùng vitamin E ngay từ đầu của kỳ kinh sẽ giảm được 36% đau khi hành kinh Ngoài ra vitamin E còn góp phần cải thiện tình dục, giúp noãn (trứng) và tinh trùng phát triển tốt hơn, nâng cao kết quả điều trị vô sinh

Vitamin E có thể giúp làm giảm tiến trình lão hóa của da và tóc cải thiện tình trạng da khô sạm, tóc gãy rụng

Câu 11: Phương pháp nào tách Geraniol và Nerol?

CaCl2 + nROH → CaCl2.nROH

CaCl2.n ROH + 6H2O → n ROH + CaCl2.6H2O

- Phương pháp tạo ester với acid boric ,sau đó sản phẩm ester được phân hủy với Na2CO3 hay NaOH loãng

3ROH + H3BO3 → (RO)3B + 3H2O

(RO)3B + 3NaOH → Na3BO3 + 3ROH

Câu 12: Tìm khung Biflavon?

Trả lời: Biflavon là một nhóm liên hợp chứa liên kết flavone-flavone.

O

O OH

HO

O OH

O OH

O O

HO

OH

OH O HO

OH

HO OH

O

O HO

OHRubustaflavone

Câu 13: Dựa vào 1 H-NMR có phân biệt được Kaempferol và Quercetin?

Trả lời:

Kaempferol

Phổ 1H-NMR của Kaempferl có tín hiệu proton của nhóm hydroxyl –OH kiềm nối [δH

12,15 (1H; s)] Các mũi còn lại thuộc vùng trường thấp của vòng thơm với 2 proton meta của vòng benzen [δH 6,52 (1H; d; J=2,0 Hz; H-8); δH 6,26 (1H; d; J=9,0 Hz; H-2’, 6’); δH 7,01 (2H; d; J=9,0 Hz; H-3’, 5’)] cho ta dự đoán là của vòng benzen 1, 4 nhị hoán

6

7

89

10

1'

2' 3' 4'

5'6'

Phổ 1H-NMR của Quercetin có tín hiệu proton của nhóm hydroxyl –OH kiềm nối [δH

12,16 (s)], các mũi còn lại thuộc vùng trường thấp của vòng thơm với 2 proton ghép cặp ortho [δH 6,99 (1H; d; J=8,0 Hz; H-5’); δH 7,69 (1H; d; J=8,0 Hz; H-6’)]; và ba prtoton mũi đơn khác [δH 6,26 (1H; s; H-6); 6,52 (1H; s; H-8); 7,82 (1H; s; H-2’)]

Câu 14: Có phải tất cả hợp chất Flavonoid đều có màu hay không? Cho ví dụ?

Trả lời:

Đa số các flavonoid thường kết tinh và có màu Flavon có màu vàng nhạt hay vàng cam; flavonol có màu vàng đến vàng nhạt; chalcon có màu vàng đến cam đỏ

Riêng leucoantocyanidin là flavan-2,4-diol, các hợp chất này không màu, khi gặp acid

sẽ biến thành antocyandin có màu hồng hay màu đỏ

Ví dụ: Một hợp chất kiểu leucoantocyanidin không màu:

6

7

89

10

1'

2' 3' 4'

5'6'OH

OH

OH

Isoflavonoid (isoflavon, isoflavanon, rotenoid) tất cả không có màu sắc Nó đã được tạo thành từ axetat theo cơ chế đóng vòng với phenylalamine, cinnamate dẫn xuất được sát nhập vào vòng B và C-2,-3, và -4 của dị vòng.

Một số isoflavonoid không màu:

Các dẫn xuất flavan-3,4-diol đều không màu

Ví dụ về flavan-3,4-diol không màu

Catechin và những đồng phân của nó cũng như gallocatechin và những đồng phân của chất này là những dẫn xuất flavan-3-ol gặp tương đối phổ biến trong thực vật

OHO

Daidzein

O

OCH3O

3,4-Hydroxylflavan leucopelargonidin

(-)-catechin (2S-3R)

O

OH OH

OH OH

OH HO

Câu 15: Tìm quy trình trích ly và cô lập Flavonoid?

Trả lời:

* Tách flavonoid ra bằng dung dịch acetate chì

Cao chiết được hòa tan trong dung dịch 10% ethanol/nước chứa trong một erlen Từ từ rót vào erlen này dung dịch nước 10% acetate chì , khuấy nhẹ đều sẽ có kết tủa flavonoid

Lọc thu lấy tủa Hòa tan tủa lại trong dung dịch alcol loãng, khuấy nhẹ cho thành một dung dịch treo đồng nhất Rót thêm vào dung dịch nước bão hòa Na2SO4 nhằm loại bỏ PbSO4

Lọc lấy dung dịch nước trong, đuổi nước bằng cô quay chân không thu được cao thô chứa flavonoid toàn phần Sắc ký cột để tách riêng các flavonoid

(+)-catechin (2R-3S)

O

OH OH

OH

HO

OH

O O

OH OH

OH OH OH HO

OH

Gallocatechin

Quy trình chiết tách flavonoid ra khỏi cây cỏ bằng dung dịch acetate chì

* Tách các flavonoid bằng dung dịch kiềm

Hòa tan cao chiết vào dung môi hữu cơ thích hợp như: cloroform, etyl acetat Tiếp theo, thực hiện chiết lỏng-lỏng dung dịch này với dung dịch nước kiềm 5-10% như: dung dịch borat natri, NaHCO3, Na2CO3…

Các dung dịch nước kiềm được gộp chung lại và được acid hóa Sử dụng dung môi hữu cơ phù hợp để chiết các flavonoid ra khỏi dung dịch nước

Làm khan nước bằng CaCl2, Na2SO4…

Đuổi dung môi thu được cao thô chứa flavonoid toàn phần Sắc ký cột để tách riêng các flavonoid

Hòa tan vào etanol 10%

- Dung dịch nước acetate chì 10%, khuấy đều, để yên

- Lọc

- Hòa tan vào etanol 10%

- Thêm vào dung dịch nước bão hòa Na2SO4

Quy trình chiết tách flavonoid ra khỏi cây cỏ bằng dung dịch kiềm

Câu 16: Tại sao hầu hết Alkaloid đều có tính hoạt quang và tính bazơ, cách tính

độ quay cực α?

Trả lời:

Trong phân tử Alkaloid có chứa các tâm nguyên tử bất đối xứng nên có tính hoạt quang (chủ yếu là tâm C bất đối xứng) Phần lớn các alkaloid có tính hoạt quang và hầu như chỉ quay trái

Alkaloid có tính bazo là do trong phân tử có cấu tạo dị vòng chứa Nitơ (amin)

Độ quay cực: sự quay của mặt phẳng phân cực khi chiếu ánh sáng phân cực qua một chất quang hoạt Độ quay cực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dày của lớp chất

Pha nước Pha hữu cơ

Các Flavonoid riêng rẽFlavonoid thô

Cao chiết

Dung dịch hữu cơ

Pha hữu cơ

Pha nước acid

Pha nước kiềm

- Acid hóa

- Hòa tan vào chloroform hay etyl acetat

- Thực hiện chiết lỏng-lỏng vớidung dịch nước kiềm 5-10%

O

O O

đo, ánh sáng sử dụng, nhiệt độ đo, dung môi và nồng độ chất tan Để đặc trưng cho

tính quang hoạt của 1 chất, người ta dùng độ quay cực riêng tính theo công thức:

C l

D

]

Trong phổ hồng ngoại IR các nối đôi C=C thường ít được chú ý vì trùng với các peak khác Các dẩn xuất có chứa oxy như: alcohol, ketone, acid carboxylic… thì có các peak đặc trưng của từng loại nhóm chức Ví dụ các hợp chất chứa lien kết C=O có peak mạnh trong vùng 1820- 1640cm-1

Câu 19: Tìm hiều sự sinh tổng hợp alkaloid?

Trả lời:

Vấn đề sinh tổng hợp các alkaloid được nhiều nhà khoa học quang tâm Năm 1912 Trier đưa ra giả thuyết rằng sing tổng hợp các alkaloid gắn liền với sự chuyển hóa

amini axit của protein trong cây Gần đây có thuyết cho rằng các aldehit hình thành từ các monosaccarit đã ngưng tụ với amin hoặc amoniac thành các dị vòng chứa nitơ (alkaloid) Có thể tổng quát như sau: