Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu phân lập các hợp chất tritecpen từ lá của cây Mâm xôi

TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Trong điều kiện phát triển của xã hội hiện nay chất lượng cuộc sống
của con người đã được nâng lên, tuổi thọ tăng lên… Tuy nhiên cùng với sự
phát triển đó thì con người cũng đang phải đối đầu với những nguy cơ mắc
nhiều những căn bệnh hiểm nghèo. Nguyên nhân đó là do ôi nhiễm bầu không
khí, ôi nhiễm nguồn nước…Việc nghiên cứu tìm ra các loại thuốc có nguồn
gốc từ thiên nhiên có hiệu quả cao, dễ tìm nguồn nguyên liệu, ít tác dụng phụ,
ít độc tính để ứng dụng trong y học, nông nghiệp và các mục đích khác phục
vụ lợi ích của con người đã và đang là vấn đề được các nhà khoa học hết sức
quan tâm.
Nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa có rất nhiều điều kiện thuận lợi cho
các thảm thực vật phát triển như : nhiệt độ trung bình 15-28 0C, độ ẩm cao,
lượng mưa lớn… nước ta có một kho tài nguyên thiên nhiên vô giá với nguồn
dược liệu phong phú và đa dạng thuộc loại bậc nhất thế giới. Theo các tài liệu
đã công bố [1] thì Việt Nam có khoảng 12000 loài thực vật, từ xa xưa nhân
dân ta đã biết dùng các loại thảo dược để chữa bệnh và có rất nhiều bài thuốc
quý còn được lưu truyền đến ngày nay. Các bài thuốc này có rất nhiều ưu

điểm trong chữa bệnh như ít độc tính, ít tác dụng phụ, dễ tìm nguyên liệu.
Nguồn kinh nghiệm quý báu xuất phát từ các bài thuốc cổ truyền này có vai
trò hết sức quan trọng với sự phát triển của ngành y học nói chung và ngành
Hóa học các hợp chất thiên nhiên nói riêng.
Ngày nay với sự hỗ trợ của các máy móc hiện đại có thể giúp con
người phân lập được rất nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thiên
nhiên, cùng với sự đa dạng của thiên nhiên Việt Nam hứa hẹn sẽ là nơi tìm ra
rất nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học góp phần quan trọng trong việc
tìm ra các phương thuốc chữa các căn bệnh hiểm nghèo hiện nay.

PHAM TUẤN ANH

1

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Cây Mâm xôi được sử dụng rộng rãi trong dân gian để chữa một số
bệnh về tiêu hóa [4] như : chữa chậm tiêu, kém ăn, một số bệnh về gan, dùng
cho phụ nữ sau khi sinh để hồi sức…Chính vì những lí do trên em đã chọn đề
tài “ Nghiên cứu phân lập các hợp chất tritecpen từ lá của cây Mâm xôi”.

Nhiệm vụ của khóa luận
1. Phân lập một số hợp chất tritecpen từ cây Mâm xôi.
2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập được bằng các
phương pháp phổ.

PHAM TUẤN ANH

2

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Những nghiên cứu tổng quan về cây Mâm xôi
1.1.1. Thực vật học
Cây Mâm xôi hay còn được gọi là đùm đũm có tên khoa học là Rubus
alceaefolius Poir, thuộc họ Hoa hồng - Rosaceae. Đây là loài cây bụi nhỏ,
thân leo có gai to và dẹt. Cành mọc vươn dài, có nhiều lông. Lá đơn, mọc so
le, hình bầu dục, hình trứng hoặc gần tròn, chia thùy nông, không đều, gân
chân vịt, mép khía răng, mặt trên màu lục sẫm phủ lông lởm chởm, mặt dưới
có nhiều lông mềm, mịn màu trắng xỉn, cuống lá dài cũng có gai, lá kèm sớm
rụng. Cụm hoa mọc ở kẽ lá hoặc đầu cành thành chùm ngắn, lá bắc giống lá
kèm, hoa màu trắng, cánh hoa 5, mỏng hình tròn, nhị rất nhiều thường dài
bằng cánh hoa, chỉ nhị dẹt, lá noãn nhiều. Quả hình cầu, gồm nhiều quả hạch
tụ họp lại như dáng Mâm Xôi do đó có tên cây Mâm xôi, khi chín màu đỏ
tươi, ăn được. Cây ra hoa tháng 2-3, quả tháng 5-7 [1, 2].

Hình 1.1.1. Cây Mâm xôi Rubus alceaefolius Poir.

PHAM TUẤN ANH

3

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.1.2. Phân bố, sinh thái
Theo Đỗ Huy Bích và cộng sự [1], trên thế giới chi Rubus có khoảng
hơn 400 loài, hầu hết là cây bụi, mọc thẳng hay bụi trườn, phân bố chủ yếu ở
vùng ôn đới, cận nhiệt đới và cả ở vùng nhiệt đới Bắc bán cầu. Một vài loài
được trồng lấy quả. Ở Việt Nam, chi này có 51 loài, 7 thứ, trong đó Mâm xôi
là loài phân bố tương đối rộng rãi ở khắp các tỉnh vùng núi thấp, trung du và
đồng bằng. Cây ưa sáng và ẩm, thường mọc trùm lên các cây bụi và cây leo
khác ở ven rừng ẩm, rừng núi đá vôi, đồi, nhất là trong các trảng cây bụi ưa
sáng trên đất sau nương rẫy. Ở vùng đồng bằng, Mâm xôi mọc lẫn trong các
lùm bụi quanh làng, hai bên đường đi. Cây này sinh trưởng, phát triển nhanh.
Những cây ít bị chặt phá ra hoa quả nhiều hàng năm. Cây có khả năng tái sinh
mạnh sau khi bị chặt phá.
1.1.3. Công dụng
Lá, cành và rễ Mâm xôi có vị ngọt nhạt, tính bình, có tác dụng thanh
nhiệt, tán ứ, tiêu viêm, chỉ huyết, kích thích tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng.
Cành lá phơi khô, nấu nước uống thay chè, dùng cho phụ nữ sau khi đẻ mất
sức và những người ăn không tiêu, đầy bụng. Ngoài ra cành và lá Mâm xôi
còn được dùng phối hợp với Mộc thông, Ô rô để chữa viêm tuyến vú, viêm
gan cấp và mãn tính. Quả có vị ngọt, tính bình, được dùng thay vị Phúc bồn tử
trong y học cổ truyền, có tác dụng bổ gan thận, giữ tinh khí, làm tráng dương,
mạnh sức. Quả được dùng chữa thận hư, liệt dương, di tinh, đái són, đái buốt
[1, 2].
Ở Ấn Độ người ta dùng quả Mâm xôi làm thuốc chữa bệnh đái dầm của
trẻ em. Nước sắc lá và vỏ thân được dùng làm thuốc điều kinh, chữa tiêu
chảy.
Ở Trung Quốc, Mâm xôi được sử dụng trong y học cổ truyền để chữa
albumin niệu, viêm tuyến vú và viêm gan mãn tính... Ở một số vùng của

PHAM TUẤN ANH

4

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Trung Quốc, nó còn được sử dụng để chữa một số bệnh ung thư nhất định.
Theo kết quả nghiên cứu của Cui C. - B. và cộng sự, rễ Mâm xôi thể hiện hoạt
tính ức chế mạnh chu kỳ tế bào ở pha G 0/G1 của dòng tế bào tsFT210 (Chu kỳ
tế bào, con đường duy nhất để tế bào sinh sôi, là một quá trình sinh học được
kiểm soát chặt chẽ và thực tế ung thư là sự tăng sinh vô hạn độ không mong
muốn của các tế bào ung thư với sự thoái hóa của chu kỳ tế bào. Do đó, các
chất ức chế chu kỳ tế bào có khả tiềm tàng trong điều trị ung thư) [6].
1.1.4. Thành phần hoá học
Theo các sách về cây thuốc Việt Nam [1, 2], quả Mâm xôi chứa các axit
hữu cơ (chủ yếu là axit xitric, malic, salycilic), đường, pectin. Lá chứa tanin.
Tuy nhiên, hiện nay còn rất ít công trình nghiên cứu được công bố về loài R.
alceaefolius. Mới chỉ có các nhà khoa học Trung Quốc nghiên cứu loài này và
cũng chỉ nghiên cứu về cây thuốc này mọc ở Trung Quốc. Còn ở Việt Nam
hoàn toàn chưa có nghiên cứu nào về cây thuốc quí này.
Theo sự tra cứu của chúng tôi, từ cây R. alceaefolius mọc ở Trung
Quốc, năm 1998 Gan L. và các đồng nghiệp đã phân lập được: axit corosolic
(1), axit tormentic (2), niga-inchigoside F1 (3), trachelosperoside E-1 (4) và
suavissimoside R1 (5) [7]. Năm 2000, Gan L. và các đồng nghiệp lại công bố
phân lập của alcesefoliside (6), hyperoside (7), vomifoliol (8), β-sitosterol (9),
daucosterol (10) và dotriacontyl alcohol (11) [8]. Năm 2002, nhóm nghiên
cứu của Cui C. - B. đã công bố sự phân lập của rubuphenol (12) sanguiin H-2
ethyl ester (13), axit ellagic (14), ethyl gallate (15), 1,2,3,4,6-penta-O-galloylβ-D-glucopyranose (16) và 1,2,3,6-tetra-O-galloyl-β-D-glucopyranose (17)
[6].
Dưới đây chúng tôi dẫn ra cấu trúc của một số hợp chất đã được phân
lập từ loài R. alceaefolius.

PHAM TUẤN ANH

5

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Các hợp chất đã được phân lập từ cây Rubus alceaefolius
OH

O

O
HO

HO

OH

OH
HO

HO

2

1
OH

HO

O

O

H

H
HO

HO

O

O

H

H
OH

OH
HO

HO

O

H

O
H

HO

H
OH

HO
OH
OH

OH
OH

OH

OH

4

3

OH

OH

HO

O
OH

O
HO

O

O

OH

OH
HO

O

OH
O

O

HOOC

OH

OH
OH

OH

OH

5

OH

7
OH
HO

OH

O

O

O

OH

O

OH

OH
HO

O

OH

8

PHAM TUẤN ANH

O

12

6

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

OH
HO
O

OH

HO

O

O

HO

O

OH

O
O

HO
OH
O
CH3CH2

O

OH

O
O

H

O

OH

C

OH

O
O

O
O

HO

OH
O
OH
HO
OH

OH HO

O

OH

OH

HO

O

14

13
OH
O
O

G=

O
CH2CH3

OH

C

GO

OH
O

RO
HO

OG

GO

OH

OG

OH

16: R=G; 17: R=H

15
1.2. Giới thiệu về lớp chất tritecpen [3, 4, 5]

1.2.1. Giới thiệu chung
Tecpen là một lớp hợp chất thiên nhiên mà cấu trúc có thể phân chia
thành các đơn vị isopren, chúng có công thức chung là (C 5H8)n n ≥ 2. Căn cứ
vào số đơn vị isopren hợp thành người ta phân loại như sau:
Loại tecpen

Khung cacbon

Số lượng C

Thí dụ

Monotecpen

(iso-C5)2

10

Secquitecpen

(iso-C5)3

15

C15H24, C15H24O, C15H22O

Đitecpen

(iso-C5)4

20

C20H32, C20H32O, C20H30O

Tritecpen

(iso-C5)6

30

C30H50, C30H50O

Tetratecpen

(iso-C5)8

40

C40H56

C10H16, C10H8O, C10H16O

Ngoài ra trong thiên nhiên, người ta gặp một số polime mà phân tử của
chúng gồm hàng chục ngàn mắt xích iso-C5. Đó là politecpen, quen thuộc

PHAM TUẤN ANH

7

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

nhất là cao su thiên nhiên mà mỗi mắt xích iso-C 5 có một liên kết đôi đều ở
cấu hình cis:
CH3
C

C

H3C

H

poli - cis - isopren

Dưới đây là một số công thức của Tecpen
CH3

CH2
5

H2C
H2C

CH

CH2

4
1

C
CH3

H3C

6

3

6
7

HC

8

H2C

2

5

CH2

CH2

1

C
H2C

M ir x e n

4

CH3

7
8
3
2

O x im e n

Mirxen (C10H16) được tách từ tinh dầu cây Myria acris (Nguyệt quế)
còn Oximen được tách từ lá cây Ocimum basilicum (một loài húng quế).
CHO
CHO

G e r a n ia l

X it r o n e la l

S ilv e s t r e n

Geranial (Xitral-a), Xitronelal là chất tách được từ tinh dầu hoa hồng,
tinh dầu sả, có mùi thơm đặc trưng. Silvestren được tách từ tinh dầu cây
Pinuc Silvestris.

O

OH

M en to l

PHAM TUẤN ANH

M en to n

8

L im o n e n

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Mentol và Menton được tách từ tinh dầu bạc hà, Limonen được tách từ vỏ
cam chanh.

S a b in e n

C ed ren

C am phen

Sabinen được tách từ dầu cây Juniperus Sabina, Cedren được tách từ
cây Hoàng đàn, còn Camphen có nhiều trong tinh dầu như long não.
Các tritecpen phân bố rộng rãi trong giới thực vật, cho đến những năm
bảy mươi có khoảng 500 hợp chất tritecpen được xác định cấu trúc. Một số
tritecpen có tác dụng sinh lý, dược lý như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng
viêm và kháng một số dạng ung thư, ngoài ra còn có tác dụng lên hệ thần kinh
trung ương, điều hoà nội tiết, hạ cholesterol máu và chống xơ vữa động mạch.
Các dẫn xuất chứa oxi của tritecpen có nhiều và thường ở dạng đa
vòng, dạng 5 vòng sáu cạnh rất hay gặp trong tự nhiên đặc biệt là Fiđelin và
Fidelanol.

O

F r id e lin ( C

HO

30

H

50O

)

F r id e la n o l ( C

30

H

50

O )

Hợp chất squalen với cấu hình trans là chất tiền thân sinh học của tất
cả các tritecpen.

PHAM TUẤN ANH

9

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

squalen

Sự đóng vòng của squalen theo các cách khác nhau tạo nên sự đa dạng
của các hợp chất tritecpen.
1.2.2. Các nhóm Tritecpen
1.2.2.1. Sự đóng vòng của squalenoxit trong chuỗi thuyền - ghế - thuyền –
ghế
Sự đóng vòng của squalenoxit trong chuỗi thuyền - ghế - thuyền - ghế
dẫn đến sự hình thành cation cầu nối như hình vẽ sau:

HO
R

Cation biến đổi tiếp tạo thành các hợp chất khác nhau, sau đây là một
số hợp chất tiêu biểu:
H

H
HO

HO

Protosterol

Lanosterol

CO2H

H
H

OAc

H
H
O

HO

O

AcO

Cycloartenol

axit helvolic

PHAM TUẤN ANH

10

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.2.2.2. Sự đóng vòng của squalen epoxit trong chuỗi ghế - ghế - ghế thuyền
Đóng vòng của squalen epoxit

H

H

trong chuỗi ghế - ghế - ghế - thuyền
tạo ra cation có cấu dạng như hình

H
HO

vẽ.
Từ cation này có thể tạo ra các

OH

H

20

tritecpen 4 vòng xuất hiện trong nhựa
dammar là các chất dammarendiol I

HO

dammarendiol

hay dammarendiol II (đồng phân
epime ở vị trí C20).
Sự chuyển vị cation trên tạo ra

H
20

nhóm hợp chất có tầm quan trọng lớn

14

là nhóm euphol - tirucallol. Công

8

thức hợp chất như sau:

HO

Euphol: 20β H; Tirucallol: 20α H
Từ cation trung gian trên các cation khác được hình thành và qua đó
tạo ra các tritecpen khác như Taraxerol, Glutinol, Germanicol, Amyrin,
Friedelin, Lupeol, Phyllanthol…

Sơ đồ minh hoạ như sau:

PHAM TUẤN ANH

11

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

H

H

Shionon
Ebelin Lacton
Baccharis oxit

H
HO

HO

H
H

H

HO

Lupeol

HO

HO
H
Germanicol
Amyrin
Taraxerol
Multiflorenicol
Glutinol
Friedelin

Taraxasterol

HO

1.2.2.3. Sự đóng vòng của squalen trong các chuỗi ghế - ghế - ghế - ghế ghế, ghế- ghế - ghế - ghế - thuyền, ghế - thuyền - ghế - ghế - thuyền
Đóng vòng của squalen theo cấu dạng ghế - ghế - ghế - ghế - ghế dẫn tới
các cation trung gian từ đó hình thành các diplopten, tetrahymanol và các
tritecpen năm vòng.
H

H

OH
H
H

H

Diplopten

PHAM TUẤN ANH

H

Tetrahymanol

12

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đóng vòng theo cấu dạng ghế- ghế - ghế - ghế - thuyền của squalen dẫn tới
sự hình thành của morotenol và các hợp chất liên quan qua cation trung gian
như hình vẽ sau:
H

H

HO

H

Morotenol

Đóng vòng theo cấu dạng ghế- ghế - ghế - ghế - thuyền của squalen kết
hợp chuyển vị tạo ra các hợp chất như neomotiol và fernen.

H

HO

fernen

neomotiol

Một đại diện quan trọng cho nhóm các tritecpen dẫn ra từ cấu dạng ghế
- thuyền - ghế - ghế - thuyền là Arborinol.

H

HO

HO

Arborinol

1.2.2.4. Sự đóng vòng của squalen một cách đồng thời từ hai đầu
Một nhóm nhỏ tritecpen là sản phẩm của sự oxi hoá đồng thời từ hai
đầu của phân tử squalen. Các hợp chất tiêu biểu của nhóm này là onocerin và
tritecpen 5 vòng thuộc khung serraten với chất đại diện là serratendiol.

PHAM TUẤN ANH

13

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

OH

H

OH
HO

OH

H

H

H

H
H

H
HO

HO

serratendiol

onocerin

1.3. Tổng quan về các phương pháp chiết mẫu thực vật
Sau khi tiến hành thu hái và sấy mẫu thực vật, tùy vào đối tượng chất
có trong mẫu khác nhau (chất phân cực, chất có độ phân cực vừa phải…) mà
ta chọn dung môi và hệ dung môi khác nhau.
1.3.1. Chọn dung môi chiết
Thường thì các chất chuyển hóa thứ cấp trong cây có độ phân cực
khác nhau. Đôi khi để tạo ra độ phân cực của dung môi thích hợp người ta
không chỉ dùng đơn thuần một loại dung môi mà phải phối hợp một tỉ lệ
nhất định để tạo ra một hệ dung môi mới. Tuy nhiên những thành phần tan
trong nước ít khi được quan tâm. Dung môi dùng cho quá trình chiết cần
phải được lựa chọn hết sức cẩn thận. Nó cần hòa tan những chất chuyển hóa
thứ cấp đang nghiên cứu, dễ dàng được loại bỏ, có tính trơ (không phản ứng
với chất nghiên cứu) không độc, không dễ bốc cháy. Những dung môi này
nên được chưng cất để thu được dạng sạch trước khi sử dụng nếu chúng có
lẫn các chất khác có thể ảnh hưởng tới hiệu quả và chất lượng của quá trình
chiết. Thường có một số chất dẻo lẫn trong dung môi như các diankyl
phtalat, tri-n-butyl-axetynitat và tributylphotphat. Những chất này có thể lẫn
với dung môi trong quá trình sản xuất dung môi hoặc khâu bảo quản như các
thùng chứa bằng nhựa hoặc các nút nhựa

PHAM TUẤN ANH

14

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Metanol và clorofoc thường chứa dioctylphotphtalat [di-(2-etylhexyl)
phtalat hoặc bis-2-etylhexyl-phtalat]. Chất này làm sai lệch kết quả phân lập
trong quá trình nghiên cứu hóa thực vật. Chất này còn thể hiện hoạt tính
trong quá trình thử nghiệm sinh học và có thể làm bẩn dịch chiết của cây.
Clorofoc, metylen clorit và metanol là những dung môi thường được lựa
chọn trong quá trình chiết sơ bộ một phần của cây (như lá, rễ, thân, củ)
Những tạp chất của clorofoc như CH 2Cl2, CH2ClBr có thể phản ứng
với một vài hợp chất như các ankanoit tạo ra muối bậc bốn và các sản phẩm
khác tương tự như vậy có một lượng nhỏ axit HCl cũng có thể gây ra sự
phân hủy, sự khử nước hay sự đồng phân hóa với các hợp chất khác. Bởi
clorofoc có thể gây tổn thương cho gan và thận nên nó cần được thao tác
khéo léo cẩn thận ở nơi thông thoáng và phải đeo mặt nạ phòng độc.
Metylen clorit độc hơn và dễ bay hơi hơn clorofoc.
Metanol và etanol 80% là những dung môi phân cực hơn các
hidrocacbon thế clo. Người ta cho rằng các dung môi thuộc nhóm rượu sẽ
thấm tốt hơn qua màng tế bào nên quá trình chiết với các dung môi này sẽ
thu được lượng lớn các thành phần trong tế bào.
Trái lại clorofoc khả năng phân cực thấp hơn có thể rửa giải các chất
nằm ngoài tế bào. Các ancol phần lớn là các chất chuyển hóa phân cực cùng
với các hợp chất phân cực trung bình và thấp vì vậy khi chiết bằng ancol thì
các chất này cũng bị hòa tan đồng thời. Thông thường dung môi cồn trong
nước dường như là dung môi tốt nhất cho quá trình chiết sơ bộ.
Tuy nhiên thì cũng có một vài sản phẩm mới được tạo thành khi dùng
metanol trong suốt quá trình chiết. Ví dụ như trechlonolide A thu được từ
Trechonaetes laciniata được chuyển hóa thành trechlonolide B bằng quá
trình metyl hóa khi đun nóng với metanol chứa một ít axit và quá trình phân

PHAM TUẤN ANH

15

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

hủy 1-hidroxytropacocain cũng xảy ra khi Erythoxy novogranatense được
chiết trong metanol nóng.
Người ta thường ít sử dụng nước để thu được dịch chiết thô từ lá cây
mà thả vào đó là dung dịch nước của metanol.
Đietyl ete hiếm khi được sử dụng cho quá trình chiết thực vật vì nó rất
dễ bay hơi, dễ bốc cháy và độc đồng thời nó có xu hướng tạo ra peroit dễ nổ,
peroxit của đietyl ete dễ gây ra phản ứng oxi hóa với những hợp chất không
có khả năng tạo cholesterol như các carotenoid. Tiếp đến là axeton cũng có
thể tạo thành exetonit nếu 1,2-cis-diol có mặt trong môi trường axit. Quá
trình chiết dưới điều kiện axit hoặc bazơ thường được sử dụng đối với quá
trình phân tách đặc trưng, cũng có khi sử dụng các dịch chiết bằng axit, bazơ
có thể tạo ra các sản phẩm mong muốn.
Sự hiểu biết về những đặc tính của những chất chuyển hóa thứ cấp
trong cây được chiết sẽ rất quan trọng để từ đó lựa chọn dung môi thích hợp
cho quá trình chiết tránh được sự phân hủy chất bởi dung môi và quá trình
tạo thành chất mong muốn.
Sau khi chiết thành dung môi được cất ra bằng máy cất quay ở nhiệt
độ không quá 300C – 400C, với một vài hóa chất có thể thực hiện ở nhiệt độ
cao hơn.
1.3.2. Quá trình chiết
Hầu hết quá trình chiết đơn giản được phân loại như sau:





Chiết ngâm
Chiết sử dụng một loại thiết bị là bình chiết Xoclet
Chiết sắc với dung môi nước
Chiết lôi cuốn với hơi nước

Chiết ngâm là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi
nhất trong quá trình chiết thực vật bởi nó không đòi hỏi nhiều công sức và
thời gian, thiết bị sử dụng là một bình thủy tinh với một khóa ở dưới đáy để

PHAM TUẤN ANH

16

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

tạo tốc độ chảy cho quá trình rửa tách dung môi, dung môi nóng hoặc
lạnh.Trước kia máy chiết ngâm đòi hỏi phải làm bằng kim loại nhưng hiện
nay có thể dùng bằng bình thủy tinh.
Thông thường quá trình chiết ngâm không được sử dụng như phương
pháp chiết tách liên tục bởi mẫu được ngâm trong dung môi trong máy chiết
khoảng 24 giờ và sau đó chất chiết được lấy ra. Cần lưu ý sau một quá trình
chiết 3 lần dung môi, cặn thu được không còn chứa những chất giá trị nữa.
Bởi vì khi chiết các ankaloit ta có thể kiểm tra sự xuất hiện của nhiều hợp
chất này ra khỏi bình chiết bằng sự tạo thành kết tủa với những tác nhân đặc
trưng như Dragendorff và tác nhân Mayer. Cũng vậy các flavonoid thường là
những hợp chất màu bởi vậy khi dịch chảy ra mà không có màu sẽ đánh dấu
là đã rửa hết những chất này trong quá trình chiết. Khi chiết các chất béo
nồng độ trong các phần của dịch chiết ra và sự xuất hiện của các cặn tiếp
theo đó sẽ biểu hiện sự kết thúc quá trình chiết. Trong trường hợp các lacton
của sesquitecpen và glicozid trợ tim, phản ứng keđe có thể được sử dụng
biểu thị sự xuất hiện của chúng hoặc khi cho phản ứng với anilin axetat sẽ
cho biết sự xuất hiện của các hydrat cacbon và từ đó có thể cho biết khi nào
quá trình chiết kết thúc.
Như vậy tùy thuộc vào mục đích cần chiết lấy chất gì để chọn dung
môi thích hợp và lựa chọn quá trình chiết hợp lí nhằm đạt kết quả cao. Ngoài
ra có thể dựa vào mối quan hệ của dung môi và chất tan của các hợp chất mà
ta có thể thu một số hợp chất ngay trong quá trình chiết.
1.4. Tổng quan về phương pháp sắc kí
Phương pháp sắc kí (chromoatography) là một trong những phương
pháp phổ biến và hữu hiệu nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong việc

PHAM TUẤN ANH

17

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

phân lập các hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất thiên nhiên nói
riêng.
1.4.1. Đặc điểm chung của phương pháp sắc kí
Sắc kí là phương pháp tách các chất dựa vào sự khác nhau về bản chất
hấp thụ và sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và tĩnh.
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 tương ứng với các tính
chất của chúng ( tính bị hấp thụ, 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 tới 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 tương tác
yếu hơn với pha này. Nhờ đặc điểm này mà người ta có thể tách các chất qua
quá trình sắc kí.
1.4.2. Cơ sở của phương pháp sắc kí
Phương 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 lượng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh với nồng độ cua dung dịch
( hoặc với chất khí là áp suất riêng phần ) gọi là định luật hấp phụ đơn phân
tử đẳng nhiệt Langmuir :
n=

n ∞ bC
1+bC

n : lượng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh lúc đạt cân bằng
n∞ : lượng cực đại của chất có thể bị hấp phụ lên một chất hấp phụ
nào đó.
b : hằng số
C : nồng độ của chất bị hấp thụ

PHAM TUẤN ANH

18

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.4.3. Phân loại các phương pháp sắc kí
Trong phương pháp sắc kí pha động là các lưu 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, người ta chia sắc kí thành 2
nhóm lớn:
- Sắc kí khí
- Sắc khí lỏng
Dựa vào cách tiến hành sắc kí người ta chia ra thành các phương pháp
sắc kí chủ yếu sau :

1.4.3.1. Sắc kí cột
Đây là phương pháp sắc kí phổ biến nhất, chất hấp thụ là pha tĩnh gồm
các loại silicagel (có kích thước hạt khác nhau) pha thường và pha đảo
YMC, ODS, Dianion… Chất hấp phụ được nhồi vào cột (cột có thể bằng
thủy tinh hoặc kim loại nhưng phổ biến nhất là cột thủy tinh). Độ mịn của
chất hấp phụ hết sức quan trọng, nó phản ánh số đĩa lí thuyết hay khả năng
tách của chất hấp phụ. Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì số đĩa lí thuyết
càng lớn, khả năng tách càng cao và ngược lại. Tuy nhiên nếu chất hấp phụ
có kích thước hạt càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm. Trong một số trường
hợp nếu lực trọng trường không đủ lớn gây ra hiện tượng tắc cột (dung môi
không chảy được), khi đó người ta phải sử dụng áp suất, với áp suất trung
bình (MPC), áp suất cao (HPLC).
Trong sắc kí cột, tỉ lệ đường kính cột (D) so với chiều cao cột (L) rất
quan trọng, nó thể hiện khả năng tách của cột. Tỉ lệ L/D phụ thuộc vào yêu
cầu tách, tức là phụ thuộc vào hỗn hợp chất cụ thể. Trong sắc kí, tỉ lệ giữa

PHAM TUẤN ANH

19

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

quãng đường đi của chất cần tách so với quãng đường đi của dung môi gọi là
Rf với mỗi một chất sẽ có một R f 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 tùy 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 tùy vào
hệ số tách (tức phụ thuộc vào sự khác nhau R f của các chất), mà hệ số này
trong khoảng 1/20 – 1/30.
Trong sắc kí cột việc đưa chất lên cột rất quan trọng, tùy thuộc vào
lượng chất và dạng chất mà người ta có thể đưa chất lên cột bằng các
phương pháp khác nhau. Nếu lượng chất nhiều và chạy thô, thì phổ biến nhất
là tẩm chất vào silicagel rồi làm khô, tơi hoàn toàn, đưa lên cột. Nếu tách
tinh thì đưa trực tiếp lên cột bằng cách hòa tan chất bằng dung môi chạy cột
với lượng tối thiểu.
Có hai cách đưa chất hấp phụ lên cột :
• Cách 1: Nhồi cột khô, theo cách này chất hấp phụ được đưa 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 ướt, tức là chất hấp phụ được hòa tan trong dung
môi chạy cột trước với lượng dung môi tối thiểu. Sau đó đưa dần
vào cột đến khi đủ lượng cần thiết. Khi chuẩn bị cột phải lưu ý
không để bọt khí bên trong (nếu có bọt khí gây nên hiện tượng
chạy rối trong cột và giảm hiệu quả tách), và cột không được nứt,
gãy, dò.
Tốc độ chảy của dung môi cũng ảnh hưởng tới 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 hưởng tới tiến độ cộng việc.

PHAM TUẤN ANH

20

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.4.3.2. Sắc kí lớp mỏng
Sắc kí lớp mỏng (SKLM) thường được sử dụng để kiểm tra và định
hướng cho sắc kí cột. SKLM được tiến hành trên bản mỏng tráng sẵn
silicagel trên đế nhôm hay đế thủy tinh. Ngoài ra SKLM còn dùng để điều
chế thu trực tiếp. Bằng việc sử dụng bản SKLM điều chế (bản được tráng
silicagel dày hơn), có thể đưa lượng chất nhiều hơn lên bản, và sau khi chạy
sắc kí, người ta có thể cạo riêng phần silicagel có chứa chất cần tách rồi giải
hấp bằng dung môi thích hợp để thu được từng chất riêng biệt. Có thể phát
hiện chất trên bản mỏng bằng đèn tử ngoại, bằng chất hiện màu đặc trưng
cho từng lớp chất hoặc sử dụng dung dịch H2SO4 10%.
1.5. Ứng dụng một số phương pháp hóa lí để xác định cấu trúc của các
hợp chất hữu cơ
Cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ được xác định nhờ vào các
phương pháp phổ kết hợp. Tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của từng chất mà
người ta sử dụng phương pháp phổ cụ thể nào. Cấu trúc càng phức tạp thì
yêu cầu phối hợp các phương pháp phổ càng cao. Trong một số trường hợp,
để xác định chính xác cấu trúc của các hợp chất người ta phải dựa vào các
phương pháp bổ sung khác như chuyển hóa hóa học, kết hợp với các phương
pháp sắc kí so sánh…
1.5.1. Phổ hồng ngoại ( Infraed Spectroscopy - IR )
Phổ hồng ngoại được xây dựng nhờ vào sự khác nhau về dao động của
các liên kết trong phân tử hợp chất dưới sự kích thích của tia hồng ngoại.
Mỗi kiểu liên kết được đặc trưng bởi một vùng bước sóng khác nhau. Do đó
dựa vào phổ hồng ngoại, có thể xác định được các nhóm chức đặc trưng
trong hợp chất, ví dụ như dao động hóa trị của nhóm OH tự do trong các

PHAM TUẤN ANH

21

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

nhóm hydroxyl là 3300-3450cm-1, của nhóm cacbonyl C=O là trong khoảng
1700-1750cm-1…
1.5.2. Phổ khối lượng (Mass Spectroscopy - MS)
Nguyên tắc của phương pháp phổ này là dựa vào sự phân mảnh ion
của phân tử chất dưới sự bắn phá của chùm ion bên ngoài. Phổ MS còn cho
các pic ion mảnh khác mà dựa vào đó người ta có thể xác định được cơ chế
phân mảnh, và dựng lại được cấu trúc hóa học của các hợp chất. Hiện nay có
rất nhiều loại phổ khối lượng, sau đây là những phương pháp chủ yếu:
• Phổ EI-MS (Electron Impact Ionization Mass Spectroscopy) dựa
vào sự phân mảnh ion dưới tác dụng của chùm ion bắn phá năng
lượng khác nhau, phổ biến là 70 eV.
• Phổ ESI-MS (Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy) gọi là
phổ phun mù điện tử. Phổ này được thực hiện với năng lượng bắn
phá thấp hơn nhiều so với phổ EI-MS, do đó phổ thu được chủ yếu
là các pic ion phân tử và các pic đặc trưng cho sự phá vỡ các liên
kết có mức năng lượng 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 mức năng
lượng thấp, do đó phổ thu được cũng dễ thu được pic ion phân tử.
• Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass
Spectroscopy), cho phép xác định pic ion phân tử hoặc ion mảnh
với độ chính xác cao.
• Ngoài ra, hiện nay người ta còn sử dụng kết hợp các phương pháp
sắc kí kết hợp với phổ khác như : GC-MS (sắc kí khí – khối phổ),
LC-MS (sắc kí lỏng – khối phổ). Các phương pháp kết hợp này
còn đặc biệt hữu hiệu khi phân tích thành phần của hỗn hợp chất
(nhất là phân tích thuốc trong nghành dược).

PHAM TUẤN ANH

22

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1.5.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy - NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một trong những phương pháp phổ
hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay. Với việc sử dụng kết hợp các kĩ thuật
phổ NMR một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định cấu
trúc của hợp chất, kể cả cấu trúc lập thể của phân tử.
Nguyên lý chung của các phương pháp phổ NMR (phổ proton và
cacbon) là sự cộng hưởng khác nhau của các hạt nhân từ ( 1H và 13C) dưới
tác dụng của từ trường ngoài. Sự cộng hưởng khác nhau này được biểu diễn
bằng độ chuyển dịch hóa học (chemical shift). Ngoài ra đặc trưng của phân
tử còn được xác định dựa vào tương tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau
(spin coupling).
a) Phổ 1H - NMR: Trong phổ 1H - NMR độ chuyển dịch hóa học
( δ ) của các proton được xác định trong thang ppm từ 0-14ppm,
tùy thuộc vào mức độ lai hóa của nguyên tử cũng như đặc trưng
của độ dịch chuyển hóa học và tương tác spin mà ta xác định
được cấu trúc hóa học của hợp chất.
b) Phổ 13C - NMR: Phổ này cho tín hiệu vạch phổ cacbon. Mỗi
nguyên tử cacbon sẽ cộng hưởng ở một trường khác nhau và cho
tín hiệu phổ khác nhau. Thang đo phổ 13C - NMR là ppm, với dải
thang độ rộng 0 - 230ppm
c) Phổ DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation
Transfer): Phổ này cho ta các tín hiệu phân loại các loại cacbon
khác nhau. Trên phổ DEPT tín hiệu của cacbon bậc 4 biến mất,
tín hiệu của CH và CH3 nằm về một phía và của CH2 nằm về một
phía trên phổ DEPT 1350.Trên phổ DEPT 900 chỉ xuất hiện tín
hiệu phổ của các CH.

PHAM TUẤN ANH

23

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

d)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Phổ 2D - NMR : Đây là kĩ thuật phổ hai chiều cho phép xác

định tương tác của các hạt nhân từ của phân tử trong không gian hai
chiều. Một số kĩ thuật chủ yếu thường được sử dụng như sau:
1.5.4. Phổ HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Coherence)
Các tương tác trực tiếp H-C được xác định nhờ vào các tương tác trên
phổ này. Trên phổ một là trục phổ 1H-NMR, còn trục kia là 13C-NMR. Các
tương tác HMQC nằm trên đỉnh các ô vuông trên phổ.

1.5.5. Phổ 1H-1H COSY (Homocosy), (1H-1H Chemical Shift Correlation
Spectroscopy)
Phổ này biểu diễn các tương tác xa của H-H, chủ yếu là các proton
đính với cacbon liền kề nhau. Nhờ phổ này mà các phân tử được nối ghép
với nhau.
1.5.6. Phổ HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Connectivity)
Đây là phổ biểu diễn tương tác xa trong không gian phân tử. Nhờ vào
các tương tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng như toàn bộ phân
tử được xác định về cấu trúc.
1.5.7. Phổ NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy)
Phổ này biểu diễn các tương tác xa trong không gian của các proton
không kể đến các liên kết mà chỉ tính đến khoảng cách nhất định trong
không gian. Dựa vào kết quả phổ này có thể xác định cấu trúc không gian
của phân tử.
Người ta còn sử dụng hiệu ứng NOE bằng kĩ thuật phổ NOE
differences để xác định cấu trúc không gian của phân tử bằng việc đưa vào
một xung đúng bằng từ trường cộng hưởng của một proton xác định thì các

PHAM TUẤN ANH

24

K32A- KHOA HÓA HỌC


TRƯỜNG ĐAI HỌC SƯ PHAM HÀ NÔI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

proton có cùng phía về không gian cũng như gần nhau về không gian sẽ
cộng hưởng mạnh hơn và cho tín hiệu cộng hưởng với cường độ mạnh hơn.
Ngoài ra còn sử dụng phổ X- RAY (nhiễu xạ Rơngen) để xác định cấu
trúc không gian của toàn bộ phân tử của hợp chất kết tinh ở dạng tinh thể.
Như trên đã đề cập, ngoài việc sử dụng các loại phổ người ta còn sử
dụng kết hợp với các phương pháp chuyển hóa hóa học cũng như các
phương pháp phân tích so sánh kết hợp khác. Đặc biệt với phân tử nhiều
mạch nhánh dài, tín hiệu phổ NMR bị chồng lấp nhiều, khó xác định chính
xác được chiều dài các mạch. Đối với phân tử có các đơn vị đường thì việc
xác định chính xác các loại đường cũng như cấu hình đường thông thường
phải sử dụng phương pháp thủy phân rồi xác định bằng phương pháp so sánh
LC - MS hoặc GC- MS với các đường chuẩn dự kiến.

PHAM TUẤN ANH

25

K32A- KHOA HÓA HỌC


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×