Microsoft PowerPoint Bai giang Dai cuong Alkaloid 2018 NL pptx 1 Khoa Dược Đại học Y Dược Tp HCM ThS Ds Huỳnh Lời hloi@uphcm edu vn huynhloi qn@yahoo com 2 1 Định nghĩa, danh pháp, các tính chất lý hó[.]
Khoa Dược - Đại học Y Dược Tp HCM Định nghĩa, danh pháp, tính chất lý hóa, trạng thái tự nhiên alkaloid dược liệu Sự phân loại alkaloid theo cấu trúc hóa học Các ph.pháp chiết xuất alkaloid từ dược liệu Các ph.pháp định tính, định lượng alkaloid ThS Ds Huỳnh Lời hloi@uphcm.edu.vn huynhloi_qn@yahoo.com Công dụng số alkaloid y học Nêu đặc điểm, kể tên, BPD, TPHH Công dụng số DL chứa alkaloid Lịch sử nghiên cứu alkaloid Cocain / Inca (-5000) Quinin / Pelletier-Caventou (1820) Cấu trúc - Phân loại alkaloid Coniin / Socrates (-400) Ibogain / Dybovsky (1901) Phân bố alkaloid tự nhiên Datura / Cleopatra (-69 -30) Vinblastin / Vincristin (1958) Thea, Ephedra / Tam quốc Etorphin / 1961 (104 morphin) Opium / Derosne (1803) Epibatidin / J Daly (1974) 200 mf Morphin / Serturne (1806) Huperzin A / Liu, China (1986) Alkaloid / Meissner (1819) Taxol / Taxotère / P Potier (1996) Định nghĩa alkaloid Các tính chất alkaloid Chiết xuất alkaloid Định tính alkaloid Định lượng alkaloid Công dụng alkaloid (Max Polonovski 1861 - 1939) 1819 : Max Polonovski (1910): Alkaloid K.F Wilhelm Meiβner (Meissner) - hợp chất hữu cơ, có phản ứng kiềm (1792 – 1853) - có chứa N, đa số có nhân dị vịng - thường từ thực vật (đôi từ động vật) - hợp chất hữu - có phản ứng kiềm - có chứa Nitơ - từ thực vật - thường có dược tính rõ rệt - cho phản ứng với thuốc thử chung alkaloid E Winterstein & Trier (1910)* : - hợp chất hữu cơ, có phản ứng kiềm Alkaloid hợp chất hữu - có chứa N, đa số có nhân dị vịng • có tính kiềm, có chứa dị vịng Nitơ, - thường từ thực vật (đơi từ động vật) • nhiều có độc tính, chủ yếu hệ TKTW • sinh phát nguyên từ acid amin hay Δ’ acid amin - thường có dược tính rõ rệt • phân bố hạn chế tự nhiên - Ít nhiều có độc tính, chủ yếu hệ TKTW - cho phản ứng với thuốc thử chung alkaloid - sinh phát nguyên từ a.amin hay dẫn xuất a.amin (* T Aniszewski, Alkaloids – Secrets of Life, 2007) Ngoại lệ Alkaloids Alk không chứa N dị vịng Capsaicin Ephedrin Morphine Alk khơng có tính kiềm Taxol Cocain Colchicin Ricin Alk có phản ứng acid yếu Arecaidin • chất tổng hợp kháng dị dứng (Promethazin, Alimemazin ) Kháng sinh • chất truyền thống acid amin vitamin (B1, B2, B6 ) • base động vật kiểu nucleosid (trừ serotonin ) Michellamine A Vinblastine Berberine 10 nicotinic acid, nicotinamid (vit PP) promethazin (PhenerganR) melamin 11 pyridoxin (vit B6) riboflavin (vit B2) thiamin (vit B1) 12 • Từ tên thực vật - Strychnos strychnin - S rotunda rotundin - Berberis berberin - Areca arecaidin - Stemona stemonin - Taxus taxol • Từ tác dụng - gây nơn emetin - Curaré tubocurarin - gây nôn vomicin - Morpheus morphin - febrifuga febrifugin - Atropos atropin • Từ tên người - Pelletier pelletierin - Nicot nicotin theo tác dụng dược lý : trị sốt rét, an thần, tạo ảo giác… theo taxon thực vật : họ Fabaceae, chi Atropa, Datura theo nguồn sinh vật : động vật, thực vật, rêu, nấm… theo nguồn acid amin : từ tyr, tryp, orn, lys, his theo bậc Nitơ : N bậc I, II, III, IV; N-oxyd theo đường sinh ∑ : pseudo-, proto-, alk thực theo cấu trúc hóa học : purin, tropan, quinolin, indol 13 14 4A.1 alkaloid khung pyrrol pyrrolidin A Alkaloid thực (N từ acid amin và thuộc dị vòng) - Hầu ln kiềm; chứa ≥ 1N / dị vịng - Đại đa số : dạng muối với acid hữu pyrrol - Có thể dạng tự (alk base), dạng N-oxyd alk pyrrolidin cuscohygrin hygrin - Một số : dạng glycosid 4A.2 alkaloid khung pyrrolizidin - Phân bố hẹp, có hoạt tính sinh lý (thường độc / CNS) B Proto-alkaloid (N từ acid amin và không tạo dị vịng) (Ephedrin, capsaicin, colchicin, hordenin, mescalin…) C Pseudo-alkaloid (N khơng từ acid amin tạo dị vòng) pyrrolizidin retronecin (Cafein, coniin, aconitin, conessin, solanidin…) 15 16 4A.4 alkaloid khung pyridin piperidin pyridin nicotin 4A.3 alkaloid khung tropan * tropanol (tropin) scopanol (scopin) hyoscyamin scopolamin** arecolin diester piperidin lobelin isopelletierin ecgonin cocain** 17 4A.5 alkaloid khung indol, indolin (1) indol indolin (benzoyl) 18 4A.5 alkaloid khung indol indolin (2) tryptophan kiểu eseran eserin kiểu -carbolin harmin serotonin 19 20 4A.5 alkaloid khung indol indolin (3) 4A.5 alkaloid khung indol indolin (4) kiểu yohimban ergolin acid lysergic kiểu ergolin reserpin strychnin brucin yohimbin kiểu strychnan 21 4A.6 alkaloid khung indolizidin indolizidin 22 4A.8 alkaloid khung quinolein * quinolein castanospermin 4A.7 alkaloid khung quinolizidin quinolizidin ajmalicin spartein 23 acridin quinin (R = OMe) quinidin (R = OMe) cinchonin (R = H) cinchonidin (R = H) 24 4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein** (1) 4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein (5) iso-quinolein kiểu emetin kiểu benzyl isoquinolein, kiểu protoberberin, kiểu aporphin, kiểu protopin, kiểu morphinan, kiểu emetin, Khung iso-Q nhiều kiểu khác Là nhóm lớn - bisbenzyl iQ, - phtalid iQ, - protopin, - benzophenanthridin 25 26 Pyrrol TÓM TẮT CTCT 4A.10 Alkaloid khung quinazolin cạnh Pyrrolidin Vòng đơn Pyridin -dichroin cạnh β-dichroin Pyperidin Tropan 4A.11 Alkaloid khung imidazol + cạnh Vịng đơi imidazol Indolin + cạnh pilocarpin 27 Indol Quinolein Iso-Quinolein 28 G.A Cordell (2001): > 21.120 alk thực vật alkaloid khung n alkaloid khung n Chủ yếu thực vật bậc cao, ngành hạt kín Isoquinolin** 5872 Steroid 849 Ít gặp alk / ngành hạt trần, nấm & thực vật Indol** 5191 Quinolizidin 771 Hầu không gặp alk / TV bậc thấp (Rêu, Địa y, Tảo) n-Terpenoid 1788 Tropan 502 Một số động vật, vi khuẩn chứa alkaloid Protoalkaloid 1213 Pyridin 314 Quinolin 1184 Indolizidin 245 Piperidin / pyrrolidin 898 Spermidin 221 Pyrrolizidin 884 Peptid 161 29 ** Alkaloid từ ngành Nấm tản (Mycophyta) 30 Psilocybe sp Panaeolus subalteatus • Sinh tổng hợp từ L-tryptophan • Từ chi Psilocybe, Panaeolus, Conocybe Stoparia serotonin, psilocin psilocybin • Có tác động lên hệ TKTW • Hai lồi nấm có psilocybin đáng ý: psilocybin - Psilocybe semilanceata - Panaeolus subalteatus 31 32 Amanita muscarina ** Alkaloid từ ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) • Từ chi Lycopodium L (= Huperzia, Dương xỉ) annotinin, lycopodin cernuin • Từ lồi Huperzia serrata vài loài khác huperzin A, J, K L (có tác dụng / Alzheimer) phlegmariurin Δ’ phlegmariurin B muscimol & acid ibotenic 34 33 Huperzia serrata Huperzin A 6.1.2 Các phận chứa alkaloid Trong cây, alkaloid thường số phận định Thạch tùng cưa 35 Hạt : Mã tiền, Cà dược Quả : Anh túc, Tiêu, Ớt Lá : Trà, Thuốc Hoa : Cà dược Thân : Ma hoàng Rễ : Ba gạc, Lựu Vỏ thân : Canh ki na Củ : Bình vơi, Bách Thân hành : Nữ hồng cung, Náng Hạt thuốc phiện : khơng có alkaloid 36 ~ 1500 chất Samandarin / Kỳ nhông lửa (Salamander spp.) Batrachotoxin / Ếch độc (Phyllobates aurotaenia) Bufotenin / tuyến da Cóc (Bufo bufo) (P)-castoramin / Hải ly (Castor fiber) Tetrodotoxin / Cá cóc (Tetraodon spp.) Morphin / Giun heo (Ascaris suum, 2000) Glomerin / Sâu bi (Glomeris marginata) Muscopyridin / Hươu xạ (Moschus moschiferus) Phyllobates aurotaenia 37 Saxidomus giganteus Dendrobates pumilio Bufo bufo Salamanders batrachotoxin pumiliotoxin serotonin bufotenin bufotenidin samanin samandarin Tetraodon spp • Đa số [C,H,O,N] rắn / tO thường (trừ arecolin; pilocarpidin dạng lỏng) • Đa số [C,H,O,N] lỏng / tO thường Saxitoxin 38 Tetrodotoxin (trừ sempervirin, conessin Δ’ ) - kết tinh - mp rõ ràng (nếu bền tO) - bay được, - bền nhiệt, - cất kéo (nicotin, coniin) 39 40 Trong tự nhiên, alkaloid thường có - mùi : thường không mùi - vị : thường đắng (piperin, capsaicin cay; aconitin không đắng !!!) CHIẾT XUẤT ALKALOID - màu : thường không màu (trừ n.Δ) (berberin, palmatin vàng, chelidonin, colchicin vàng nhạt, pyocyanin xanh, ibogain đỏ, jatrorrhizin đỏ cam) 41 Tính chất alkaloid Dược phẩm Sử dụng Base mạnh Base yếu ** Base yếu Nghiên cứu Cấu trúc Tác dụng dược lý …… Mục đích chiết xuất alkaloid ??? Base Dạng tồn Tan: dmhc phân cực (DCM, Cf, benzen….) Muối Tan: dm phân cực Acid Tan dd kiềm Định tính (Cồn, nước….) Kiểm nghiệm Định lượng 43 Chiết xuất alkaloid Dạng alkaloid Nguyên tắc chung (đa số) Dạng base • Chiết xuất alkaloid dạng base: dm hữu Dạng glycosid Dạng Muối (ít) (hiếm) • Chiết xuất alkaloid dạng muối: dm phân cực Alkaloid base yếu, dạng - alk muối với acid hữu cơ, vô - alk phức hợp bền với tannin 45 46 Chiết xuất alkaloid Chiết alkaloid base Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất alkaloid ??? Bột dược liệu + NH4OHđđ (vừa đủ ẩm) + dung môi ??? + CHCl3 chia nhỏ DL dược liệu kiềm hóa Dịch chiết CHCl (Alkaloid dạng baz) (alk baz) + ??? Loại tạp + H2SO4 2% Dịch chiếtdạng nướcMuối) acid (Alkaloid (alk Muối) tính chất alkaloid: NH4OHđđ, NaOH, CaO… làm ẩm vừa đủ Định tính TT chung pH chuyển dạng thời gian chiết nhiệt độ chiết + NH4OH đđ pH 10 + CHCl3 Dịch chiết CHCl3 (alk baz) phận dùng Định tính SKLM Chiết xuất alkaloid Chiết alkaloid dạng muối • Ưu điểm Bột dược liệu - Áp dụng phổ biến với hầu hết alkaloid + H2SO4 2% cồn acid 5% + đun cách thủy - Có tính chọn lọc, alk base thu Dịch chiếtdạng nướcMuối acid Alkaloid (alk Muối) • Nhược điểm + NH4OHđđ pH 10 + CHCl3 - Tốn nhiều dung môi, dung môi độc hại Loại tạp Dịch chiết CHCl Alkaloid dạng baz (alk baz) - Khó áp dụng quy mơ lớn (thiết bị, thời gian) Định tính SKLM + H2SO4 2% PP1 thích hợp cho kiểm nghiệm Dịch chiết nước acid (alk Muối) Định tính TT chung 49 Chiết xuất alkaloid • Ưu điểm - Áp dụng phổ biến với hầu hết alkaloid Cất kéo theo nước nhiệt kế tiếp nước - Dung mơi rẻ tiền, độc hại nước sơi - Không gây ô nhiễm môi trường Alk base ngưng tụ • Nhược điểm - Nhiều tạp - Có thể tạo nhũ chuyển dạng dược liệu + kiềm PP2 thích hợp cho qui mơ trung bình lớn 51 52 H+ loãng Vi thăng hoa Chiết dạng alk base bay ống ly tâm chứa nước đá - Làm ẩm bột dược liệu vừa đủ với kiềm thích hợp - Chiết phương pháp cất kéo theo nước - Thường dùng cho định tính, định lượng - Sản phẩm tinh khiết; có chất - Ph pháp dễ thực hiện, rẻ tiền, sản phẩm thăng hoa - Có tính chọn lọc cao không phổ biến 53 54 Chiết alk base thăng hoa thuốc thử - Làm ẩm dược liệu vừa đủ với kiềm thích hợp - Làm khô dược liệu, đun nhiệt khô - Thu tinh thể alk base vừa thăng hoa, tinh chế, kết tinh - Phương pháp dễ thực hiện, rẻ tiền, sản phẩm tinh khiết có tính chọn lọc cao khơng phở biến Ví dụ : Chiết Cafein từ bột Trà cám, trà vụn 55 Bouchardat thành phần KI + I2 tạo tủa vơ định hình màu nâu, nâu đỏ Dragendorff KI + BiI3 đỏ cam Marmé KI + CdI2 trắng vàng (tinh thể) Valse-Mayer KI + HgI2 trắng vàng ngà Bertrand acid silicotungstic trắng trắng ngà Tannin acid tannic trắng (tan / cồn, AcOH, NH3) 56 12.2.1 Bằng SKLM • Bản mỏng : Si-gel F254, RP-18 (Merck …) • mẫu chấm : alk base (ít tạp) / CHCl3 (chấm vạch) • dung mơi : thường thêm kiềm (hữu cơ, vô cơ) yếu (NH4OH, Diethylamin, Triethylamin…) • Phát : UV 254 nm / Dragendorff / th’ thử khác * Thêm kiềm đến pH # (pKa + 2) làm gọn vết alkaloid (tránh kéo vệt) * Kỹ thuật thêm kiềm - tẩm vào giấy bão hịa bình sắc ký (+) - tẩm vào pha tĩnh (+++) (++) - thêm vào pha động 57 58 Nguyên tắc chung A alk muối / dược liệu • Là chất chuyển hóa thứ cấp, chất tiết B sản phẩm cuối trình chuyển hóa thực vật • Là chất dự trữ Nitơ, tham gia vào chu trình Nitơ alk muối / d.môi thay đổi pH alk base / d.môi tạp cắn alk base thực vật • Đơi chất tích lũy dần từ thức ăn (Kiến lấy tạp alk từ cây; Ếch, Cóc ăn kiến Ếch, Cóc có alk.) • Là chất bảo vệ, chống sinh vật ăn thực vật p.pháp cân đo quang acid – base pp sắc ký • Là vũ khí hóa học tự vệ, cần trình sinh tồn động vật (Cá, Cóc, Kỳ nhơng ) 59 60 6.1.2 Các phận chứa alkaloid Alk thường có hoạt tính sinh học mạnh đến mạnh • nhiều chất sử dụng y học Trong cây, alkaloid thường số phận định • số chất dùng làm chất độc dùng săn bắn (tubocurarin / Curaré) • số chất q độc, khơng dùng y học (Gelsemin Lá ngón) • nhiều chất có thêm tác động nguy hại đến xã hội (gây nghiện, ma túy, ảo giác) Hạt : Mã tiền, Cà dược Quả : Anh túc, Tiêu, Ớt Lá : Trà, Thuốc Hoa : Cà dược Thân : Ma hoàng Rễ : Ba gạc, Lựu Vỏ thân : Canh ki na Củ : Bình vơi, Bách Thân hành : Nữ hoàng cung, Náng If Nature had any sense, She wouldn’t make alkaloids ! (John Comforth) STT Dược liệu Alkaloid 61 Hạt thuốc phiện : khơng có alkaloid 62 Cơng dụng Cà độc dược Scopolamin, atropin Trị say tàu xe; đau dày Mã tiền Strychnin, brucin Trị yếu cơ, độc bảng A Trà Caffein Kích thích TK; lợi tiểu; chống oxy hố Ma hoàng Ephedrin Trị nghẹt mũi, hen suyễn Canh-ki-na Quinin Trị sốt rét Anh túc Morphin, codein, papaverin Ớt STT Dược liệu Alkaloid Cơng dụng 14 Nấm cựa gà Ergotamin Trị đau nửa đầu, cầm máu sau sinh Morphin: giảm đau mạnh, gây nghiện Codein: giảm ho, giảm đau nhẹ Papaverin: giảm co thắt trơn 15 Bình vơi Rotundin An thần, trị ngủ 16 Sen Nuciferin An thần, trị ngủ Capsaicin Kháng viêm, giảm đau 17 Vàng đắng Berberin, palmatin Trị tiêu chảy, đau mắt đỏ Tỏi độc Colchicin Trị gout Hạt cau Arecaidin Trị giun, sán 18 Bách Stemonin Trị ho; trị giun 10 Dừa cạn Vincristin, vinblastin Trị ung thư 19 Ô đầu Aconitin Giảm đau, độc bảng A 11 Thông đỏ Taxol Trị ung thư 20 Thuốc Nicotin Gây ung thư phổi, gây nghiện 12 Thạch tùng cưa Huperzin A Trị Alzheimer 13 Coca Cocain Gây tê chỡ 63 64 Khi thực vật có nhóm alkaloid, tác dụng dược liệu • Paclitaxel (Taxol*), Docetaxel (Taxotère*) thường nhóm alk (trong thường alk chủ yếu) • Vinblastin (VLB), Vincristin (VCT) • Trên hệ thần kinh • Atropin, Berberin, Ephedrin - kích thích TKTW : cafein, strychnin - ức chế TKTW : morphin, codein • Quinidin, Quinin - kích thích giao cảm : ephedrin • Cocain , Morphin - liệt giao cảm : yohimbin - kích thích đối giao cảm : pilocarpin - liệt đối giao cảm : atropin tetrahydrocannabinol (THC; hoạt chất chính) Δ’ Cần sa (Cannabis sativa) khơng thuộc nhóm alkaloid 65 alkaloid nguồn gốc tác dụng từ loài Ếch (Ecuador) giảm đau (ít co cơ) khơng gây nghiện Ibogain Tabernanthe iboga cai nghiện ma túy, cocain, heroin, rượu Huperzin A Huperzia serrata (Lycopodium serratum) Alzheimer’s Camptothecin Camptotheca acuminata antitumour Irinotecan*, Topotecan* Epibatidin 67 66 Caffein Neonatal apnoea Nicotin Ulcerative colitis, Tourette’s syndrome Capsaicin Post-herpetic neuralgia Colchicin Fimilial Mediterranean Fever Eserin Alzheimer’s Galanthamin Alzheimer’s Pilocarpin Xerostomia Quinin Nocturnal Leg Cramps Scopolamin Nausea, Vomiting Theophyllin Anti-inflamatory (De Smet, 1997) 68 69