ON TAP HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN

Tinh dầu còn có tên khác là chất thơm, hương thơm, tinh du… là hỗn hợp củanhiều chất bay hơi, có mùi đặc biệt có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật thu được bằngcách chưng cất hoặc chiết bằng

Quá trình sinh tổng hợp của isoprenoid

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.

CH3CO SCoA

C

CH2 COOH

CH3OH

NADPH C

Pirophosphat isopenenil (IPP) là đơn vị căn bản trong quá trình sinh tổng hợp monoterpen Sự tham gia của IPP vào các quá trình trên diễn ra như sau:

OPPH

OPP

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.

a) Dẫn xuất của Pinan

Trong nhóm này α và β – Pinen là hai hợp chất hết sức quan trọng và là chất cơ sở để điều chề các hợp chất khác.

*

*

α − pinen Ðs: 155,50C

β − pinen Ðs: 163,5 0 C

Nguồn nhiên liệu của α, β – Pinen là tinh dầu thông.

Trong công thức cấu tạo có hai C * , theo lý thuyết phải có bốn đồng phân quang học, nhưng thực tế chỉ có hai đồng phân: D,L – α – pinen; D,L – β – pinen.

Nguyên nhân là do hợp chất cầu, 2C * phải cùng quay một lúc do đó số đồng phân giảm đi một nữa.

b) Dẫn xuất của Bornan (Camphan): Camphor

Camphor là chất kết tinh không màu, Đn: 180 0 C, có tính quang hoạt Trong thiên nhiên camphor tồn tại ở hai dạng + , - có trong tinh dầu cây long não Camphor tổng hợp thường ở dạng raxemic Camphor

có ý nghĩa quan trọng trong hóa học terpenoit có thể được điều chế từ α, β – pinen.

* Từ Bornylclorua đến caphen đến Isobornylfocmiat đều có sự chuyển vị Wagner – Mecrwei.

3 Cấu tạo và đặc điểm hóa lập thể của menthol.

OH Mentol

* *

*

Có 8 đồng phân quang học, 4 biến thể raxemat và 4 đồng phân hình học: D,L – Mentol (e,e,e); D,L – Neolmentol (e,a,e); D,L – Isomentol (e,e,a); D,L – neoisomentol (e,a,a).

Trong tinh dầu bạc hà, D,L – mentol có mùi thơm dễ chịu, còn D,L – isomentol và neomentol có mùi khó chịu.

4 Quá trình bán tổng hợp hydroxy citronellal (3,7-dimetyl-7-hydroxy octanal) từ citronellal.

Điều chế hidroxicitronelal: Cho citronelal (5 g) tác dụng với tác nhân bảo vệ

theo lượng khảo sát thu được hợp chất cộng Thêm dung dịch H2SO4 80% (10 g) vào hợp chất cộng ở nhiệt độ thấp [nước

đá (5 oC), hoặc hỗn hợp nước đá và muối (0 oC) hoặc hỗn hợp của nước đá, muối và NH4Cl (-10 oC)] rồi tiến hành phản ứng Sau khi phản ứng xong, trung hòa sản phẩm bằng dung dịch NaOH 50% (12 g), sau đó bằng dung dịch NaHCO3 bão hòa, trích sản phẩm bằng dietil eter (3 x 20 mL), và làm khan bằng Na2SO4 Dung môi này được thu hồi qua

hệ thống máy cô quay thu được sản phẩm mong muốn Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột

5 Cấu tạo bộ khung mạch hở, mạch vòng (1 vòng: bisabolan) của các sesquiterpen và cấu tạo

dẫn xuất tiêu biểu của mỗi bộ khung

Sesqui tecpen lacton có bộ khung cơ bản 15C ( C15) :Về lý thuyết chúng gồm bađơn vị isopren, một phần của bộ khung là một metyl butenoit

Sesquitecpen lawcton phân bố chủ yếu ở dạng cây thảo và cây bụi Đặc biệt tậptrung nhiều trong họ cúc (Asteraceae) Trong cây cây chúng tập trung chủ yếu trong

lá, hoa và nói chung là các bộ phận trên mặt đất

Về phân loại : Sesquitecpen lacton được sắp sếp theo cầu trúc của bộ khung cơbản của sesquitecpen Chúng có khoảng 20 dạng cấu trúc của sesquitecpen lacton

khác nhau: các dạng thường gặp nhất là : eudesmanolit (I), guianolit (II),pseudoguianolit (III), germacranolit (IV), eremophilanolit (V) hay Santonin (VI)thuộc loại eudesmanolit

9 10

11 12 13 14

1 2 3

4 5

6 7 8

9 10

9 10 11 12 13 14

Đặc biệt artemisinin (VII) là một loại sesquitecpen lacton có mặt trong cây

thanh cao hoa vàng (Artemisia annua L ) mọc ở nhiều nơi ở miền Bắc Việt Nam và

nhiều nước trên thế giới có tác dụng chống vi trùng sốt rét

O O-O

O H

O

H H

6

7 8 9 10

11 12

Tinh dầu (còn có tên khác là chất thơm, hương thơm, tinh du…) là hỗn hợp củanhiều chất bay hơi, có mùi đặc biệt có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật thu được bằngcách chưng cất hoặc chiết bằng dung môi hữu cơ

Nó ít tan trong nước, dể tan trong ete, dầu béo, dể bay hơi,

TÁCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG TINH DẦU

- Đối với chất rắn ở nhiệt độ thường: để lạnh, lọc ly tâm (mentol của bạc hà)

- Tách axit tự do ra khỏi tinh dầu: nếu không có phenol hay nhóm cacbonyl thìlắc với kiềm loãng, rửa tinh dầu bằng nước, làm khô bằng Na2SO4

- Phương pháp tách cổ điển là chưng cất phân đoạn ở áp suất thường hay thấp.Với dụng cụ có nhiều đĩa, các chất có nhiệt độ sôi thấp ra trước, sau đómonotecpen chứa oxy tiếp đến là hợp chất thơm và cuối cùng là sesquitecpen Phầncòn lại trong bình là các sản phẩm polime, đitecpen và hợp chất azulen

Nếu tinh dầu thu được bằng cách chiết với dung môi hoặc ép thì trong cặn cóchứa sáp

- Sắc ký cột: có thể dùng cột silicagel để tách các các hidrocacbon ra khỏi hợpchất có chứa oxi, rữa bằng ete dầu hỏa, sau đó dùng etyl axetat để tách hợp chất cóoxi ra khỏi cột

Để tách từng chất trong phần có chứa oxi, có thể dùng cột oxit nhôm trungtính, rửa cột bằng các dung môi phân cực tăng dần lần lượt vớ n-pentan; pentan-benzen (9:1); benzene; benzene-ete (9:1); ete; ete-clorofom (9:1); clorofom; vàclorofom-etanol (9:1);

Các phân đọan thu được có thể tiếp tục tách hoặc tinh chế bằng sắc ký

7 Khái niệm carotenoid Cấu trúc của α và β-caroten Nguyên tắc tách chiết, phân tích và ứng dụng của β -caroten

Carotenoit là những chất màu vàng,da cam, đỏ có nhiều trong nhiều loại độngthực vật

Người ta còn gọi nó là chất màu lipỏcomic ( màu trong chất lipit) vì chúng tantrong dầu béo

Trong cơ thể động vật, carotenoit được hòa tan trong mỡ hoặc hóa hợp vớiprotein ở pha nước

Chúng là những chất màu chính trong một số hoa màu vàng, da cam,đỏ của nhiềuloại vi sinh vật

Phổ biến là caroten có nhiều trong cà rốt

α -caroten

β -caroten

-caroten γ

Hầu hết các carotenoit trong tự nhiên đều là tetratecpenoit gồm 8 đơn vịisoprene (C40)

Hầu hết các nối đôi đều có cấu hình trans, liên kết giữa vòng cuối và mạchtrung tâm là liên kết đơn Tuy nhiên khi dehydro hoá có thể chuyển nối đơn thànhnối đôi trong trường hợp đó người ta gọi là “retro”

Để xác định cấu trúc của carotenoit người ta có thể dung các phương pháp:

- Hydro hoá

-Cộng halogen: để xác định nối đôi

-Oxi hoá với axit cromic để biến CH3 mạch nhánh thành hợp chất cacboxyl-Cắt đứt liên kết đôi bằng KMnO4 hay ozon phân

Phương pháp sắc ký (cột, giấy, lớp mỏng) là phương pháp chủ yếu để phân lập

và xác định cấu trúc của carotenoit

O

+ Br-MgC C-MgBr 2

2) Hoá hợp các đợn vị C16+C8+C16

Ví dụ:

β -caroten

C-MgBr 2

C

O

O +

OH

8 Khái niệm steroid Cơ sở hóa lập thể của steroid Các phân lớp steroid (Hợp chất sterol: Cholesterol, Stigmasterol, β-sitosterol, Ergosterol, Các axit mật: axit cholic, Các hormon

steroid: tuyến sinh dục, tuyến thượng thận).

Steroit là những hợp chất dẫn xuất của xiclopentenophenantren Chúng gồmnhiều hợp chất thiên nhiên trong đó có sterol, axit mật, hocmon giới tính, vitamin D

5.1.2.2 Đồng phân lập thể:

Luôn chỉ định đồng phân lập thể ở C5 bởi

tiếp đầu ngữ 5α và 5β, trừ phi nó là liên kết đôi

Nếu một nguyên tử cacbon chung cho 2 vòng

khác với C5 và có cấu hình bất thường sẽ được

chỉ định bởi tiếp đầu ngữ thích hợp Ví dụ

Ngoài cholesterol, các sterol thường gặp là phytosterol (ví dụ : stigmaterol, sitosterol,) và ergosterol

β-Stigmaterol(C29H48O) có thể thu được từ phần không xà phòng hóa của dầu đậunành, còn sitosterol (C29H50O) là một trong sáu srerol có trong mầm lúa mì

Ergosterol lầ đầu tiên thu được từ lúa mạch, nhưng có thể thu được khá dễ từ nấm men Khi chiếu tia tử ngoại vào Ergosterol sẽ biến thành tiền vi tamin D2, và khi đun nóng chất này thành vitamin D2

9 Nguyên tắc tách chiết, phân tích định tính và định lượng sterol.

5.2.4 CHIẾT XUẤT

Do sterol là hợp chất hầu như không phân cực, rất ít tan trong nước , tannhiều trong dung môi kém phân cực hoặc không phân cực, nên dùng các dung môinày (ete dầu, ete, benzen, CHCl3…) để chiết xuất Muốn chiết xuất dạng glycozit cóthể dùng cồn

Sản phẩm chiết thông thường là hỗn hợp các este của sterol với lipit, caroten…nên phải xà phòng hóa sau đó mới chiết sterol bằng các dung môi hữu cơ Tinh chếbằng kết tinh phân đoạn

5.2.5.3 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC

Thường dùng các phổ UV, IR,NMR MS để xác định cấu trúc

10.Khái niệm acid mật Ứng dụng của 2 acid mật tiêu biểu (acid cholic, acid ursodeoxycholic).

Acid mật có trong túi mật của động vật, hình thành bởi sự oxh cholesterol

Acid mật thường ở dạng amid của axit cholic, acid allocholic với glycin (NH 2 -CH 2 -COOH) hoặc với taurin ( NH 2 -CH 2 -CH 2 SO 3 H).

Các acid mật được giữ lại trong cơ thể dạng phức mật, những phức này khi thủy phân sẽ giải phóng các acid mật tự do và tiếp tục tham gia tạo phức với các acid hữu cơ ở thành ruột

11 12

13

14 15 16 17 18

Chính những thuộc tính này ursodeoxycholic được dùng để xử lý những sỏi mật

11 Công thức cấu tạo của acid desoxycholic (acid 3- ∝ ,12- ∝ -dihydroxy-5- β carboxylic) và acid cholic (acid 3α,7α,12α-trihydroxy-5β-cholanic) Thông tin ngưng tụ của

-cholan-24-các vòng A/B, B/C và C/D (trans hay cis) và định hướng nhóm OH (α hay β ).

COOH

1 2

3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13

14 15

16 17 18

đi rất nhiều Nhóm CH3 ở vị trí 13 luôn ở trên mặt phẳng vòng (beta) Nhóm OH ở vị trí thứ 3 thường ở trên là (beta) nhung trường hợp acid mật ở dưới là anpha Vòng cyclohexan chủ yếu ở dạng ghế.

12 Khái niệm flavonoid Cấu tạo bộ khung flavonol và 3 dẫn xuất quan trọng của nó

(kaempferol, quercetin, myricetin) Tính chất màu và vai trò của flavonoid (trong cây, trong

y học) Nguyên tắc tách chiết, phân tích định tính flavonoid và xác định cấu trúc.

Dãy 5beta A/B cis, B/C và C/D trans acid 3α,12α-dihydroxy-5- β -cholan- 24-carboxylic

Flavonoit là những chất màu thực vật có cấu trúc cơ bản như sau:

O1 2 3 4 5

6

7

4' 5' 6' O

Tại các vòng có liên kết với hay một vài nhómhydroxyl tự do hay đã thay thế một phần Vì vậy về bản chất chúng là nhữngpoliphenol có tính axit Các poliphenol có thể phản ứng với nhau qua các nhóm OH

để tạo thành phân tử phức tạp hơn hoặc có thể liên kết với các hợp chất khác trongcây như các đường hoặc protein

O1 2

3 4 5

6

7

4' 5' 6'

O

O1 2

3 4 5

6 7

4' 5' 6'

7

5' 6'

O

O1 2

3 4 5

6 7

4' 5' 6'

VAI TRÒ CỦA FLAVONOIT TRONG CÂY

3.1.4.2 Vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng của cây :

Nhóm hydroxi có mặt trong cấu tạo của flavonoit đóng vai trò ức chế và kíchthích sinh trưởng của cây

Ví dụ trong cây ổi các flavonoit có các nhóm OH ở vị trí 4’ làm tăng cường hoạttính của enzim làm kích thích sinh trưởng, còn khi OH ở vị trí 3’và 4’ lại ứcchế Flavonoit còn tham gia vào quá trình hô hấp quang hợp

Vai trò tạo màu sắc

Tạo ra sức hấp dẫn để dụ ong bướm đến thụ phấn góp phần cho cây tồn tại &phát triển

Trong việc tạo màu các flanon, flavonol,chalcon cho màu vàng trong khi cácautõyanin cho các màu hồng , đỏ, tím hoặc xanh thẩm

Vai trò bảo vệ cây: Tạo vị đắng để động vật ăn cỏ không thích ăn cây

3.1.5 VAI TRÒ CỦA FLAVONOIT TRONG Y HỌC

• Nhiều flavonoit Có tác dụng ức chế hô hấp và sự tái sinh sản đối với nhiều chủng vikhuẩn

• Nhiều flavonoit có tác dụng đối với một số dạng ung thư (ung thư vòm họng…)

• Nhiều flavonoit có tác dụng nâng cao tính bền của thành mạch máu đặc biệt

là các flavonoit có nhóm OH ở các vị trí 3’, 4’ Rutin là chất tiêu biểu của tác dụng này

• Tác dụng estrogen: Một số flavonoit có tác dụng gây sẩy thai ở động vật

• Nhiều flavonoit có tác dụng chống dị ứng, chống co giật, giảm đau

3.2 CHIẾT XUẤT

Độ hòa tan của các flavonoit tùy thuộc vào số nhiều axit có trong phân tử Do

số nhóm và vị trí của các nhóm này rất khác nhau vì vậy không có phương phápchung về chiết xuất Tuy nhiên có thể nêu nguyên tắc chung như sau :

- Do flavonoit có hầu hết các bộ phận của cây (rễ, gổ, lá, hoa, quả, hạt, sáp),trường hợp chiết lớp sáp ở ngoài lá thì phải dùng ete… để rửa lấy sáp, các bộ phậnkhác nói chung sấy khô, tán bột để chiết

- Nói chung các glycofit của flavonoit có độ phân cực mạnh hơn aglicon tươngứng Đối với aglicon mà có ít nhóm OH , chúng có độ phân cực yếu thì dùng cácdung môi phân cực yếu như bonzen, cloroform, etyl axetat…

- Các flavonoit có nhiều nhóm OH như flavonol, các glycozit là những chấtphân cực mạnh, nên có thể chiết chúng bằng cồn, nước hoặc là hỗn hợp của chúng

- Dung môi có thể áp dụng cho hầu hết flavonoit là cồn 80%, 60% (có thể là

C2H5OH,CH3OH 60%,80%)

- Chiết các glycozit : có thể dùng nước nóng

- Do có OH phenol nên có thể dùng dung dịch kiềm loãng

3.3 TÁCH RIÊNG – TINH CHẾ

3.3.1.TÁCH SƠ BỘ : Nhằm mục đích loại tạp và tách phân đoạn đối với hỗn hợp

các flavonoit : có thể áp dụng nhiều cách khác nhau:

1 Có thể dung hỗn hợp các dung môi có độ phân cực khác nhau, không tan vớinhau để phân đoạn :

Ví dụ : hỗn hợp aglycon và glycozit : CHCl3-H2O, H2O – etyl axetat , Butanol-etedầu hỏa

2 Phương pháp cổ điển : Dùng Pb( CH3COO)2 để tủa flavonoit (phenol nóichung)

3 Dùng than hoạt tính cho vào dung dịch cao để hấp phụ flavonoit sau đó dùngdung môi rửa than để lấy lại flavonoit

Khi rửa dung môi từ không phân cực => phân cực ít => phân cực mạnh

Ví dụ : ete => methanol => nước nóng

4 Tách phân đoạn bằng các dung dịch có độ kiềm khác nhau

3.3.3 TINH CHẾ: phương pháp tốt nhất là lọc qua cột chất hấp thụ ( poliamit,

silicagel, bột xenlulo), hạn chế dùng than hoạt vì than hoạt hấp thụ rất mạnhflavonoid Kết tinh flavonoit trong etanol , metanol hoặc cồn – axeton, cồn-etytaxetat

PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

3 4.1 1 Các phản ứng màu flavonoid, nh3,h2so4,fecl3,sbcl5,kiem

a/ Amoniac ( NH3) : Khi có mặt của hơi NH3, nhiều flavonoit thay đổi màu, có thểquan sát sự thay đổi màu bằng mắt thường hoặc dưới đèn tử ngoại

+ Cánh hoa màu trắng + hơi NH3 cho màu vàng là flavon hoặc flavonol

+ Cánh hoa màu vàng + NH3 cho màu vàng cam hoặc hồng là Chalcon, auron

+ Cánh hoa màu bất kỳ ( vàng , đỏ, tím…) +NH3 cho màu đỏ thẩm là autoxyanidin

c/ Thuốc thử FeCl 3 trong cồn hoặc nước => cho màu của phenol và flavon

3 4.1.2 Sắc ký giấy và sắc ký lớp mỏng

Nếu dùng hệ dung môi thích hợp ta có thể tách được các flavonoit khácnhau có Rf khác nhau

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC BẮNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ

13 Khái niệm và tính chất alkaloid (tính base, tính tan) Nguyên tắc tách chiết và phân tích alkaloid.

8.1.1 KHÁI NIỆM

Ankaloit là những hợp chất có chứa dị vòng nitơ, có tính bazơ, thường gặptrong nhiều loại thực vật, đôi khi còn tìm thấy trong một vài động vật Ngoài hợpchất dị vòng, người ta còn thấy một số ít ankaloit có nguyên tử nitơ nằm ở ngoàivòng (như colchixin, hordenin…)

- TÍNH TAN

Hầu hết ankaloit không tan trong nước (trừ một số ít như nicotin, conin tanđược trong nước), nhưng tan trong dung môi hữu cơ như ete, CHCl3, các ancol thấp

(metanol, etanol, propanol, butanol)

Một số ankaloit có nhóm phân cực nên tan một phần trong nước hay kiềm loãng (như morphin, cephalin có OH phenol) Ngược lại với các bazơ (ankaloit), các muối của ankaloit nói chung tan được trong nước và hầu như không tan trong dung môi hữu cơ (CHCl3, ete…)

Một số hợp chất ankaloit (có hợp chất ngoại lệ) như Ephindrin, colchixin các bazơcủa chúng tan được trong nước đồng thời cũng khá tan trong dung môi hữu cơ và cácmuối của chúng thì ngược lại

- TÍNH BAZO

Ankaloit do có mặt nitơ nên có tính bazơ, nhưng lực bazơ của chúng không giốngnhau, tuỳ thuộc bản chất của các nhóm thế và các nhóm chức trong phân tử