QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT QUININE potx

Trong chiết xuất công nghiệp thường dùng vỏ cây trồng của loài Cinchona calisaya hoặc Cinchona ledgeriana có hàm lượng alcaloid cao hơn, có khi cây trồng đạt tới 17%.. Tới nay đã phân l

Mục lục

Chương I: TỔNG QUAN

3

1.1 Giới thiệu chung về cây canhkina

3

1.1.1 Vị trí phân loại

3

1.1.1.1 Phân loài thực vật

3

1.1.1.2 Mô tả đặc điểm thực vật

3

1.1.2 Phân bố, thu hái và chế biến

3

1.1.2.1 Phân bố

5

1.1.2.2 Bộ phận thường dùng

5

1.1.2.3 Thu hái và chế biến

6

1.1.3 Thành phần hóa học của cây canhkina

6

1.2 Alkalloid

8

1.2.1 Giới thiệu chung

8

1.2.2 Cấu tạo và phân loại Alkalloid

11

1.2.2.1 Cấu tạo hóa học

11

1.2.2.2 Phân loại Alkalloid

12

1.3 Các cách chiết xuất Alkalloid

17

1.3.1 Tách chiết các Alkalloid dưới dạng bazo

17

1.3.2 Tách chiết các Alkalloid dưới dạng muối

19

Chương II: QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT QUININ

20

2.1 Những kết quả nghiên cứu về quinine

20

2.1.1 Ngoài nước

20

2.1.2 Trong nước

21

2.2 Quy trình tách chiết

23

2.2.1 Quy trình công nghệ

23

2.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

23

2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

23

2.2.2.2 Kiềm hóa

23

2.2.2.3 Chiết xuất

23

2.2.2.4 Tinh chế

24

Danh mục hình

Hình 1.1: Bộ phận hoa Canhkina

3

Hình 1.2: Vỏ thân cây Canhkina

6

Hình 1.3: Một số alkaloid nhóm cinchonamin

7

Hình 1.4: Acid quinic và acid quinovic

8

Hình 1.5: Acid cincholic và Quinovose

8

Hình 1.6: Nicotin

12

Hình 1.7: Morphine, Codeine, Atropin, Cocain

12

Hình 1.8: Sơ đồ quy trình tách chiết alkaloid dưới dạng bazo

19

Hình 2.1: Sơ đồ tách chiết quinine từ Canhkina

26

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về cây canhkina:

Có nhiều loài Canhkina: Cinchona

succirubara Pavon (Canhkina đỏ), Cinchona

calisaya Wedell (Canhkina vàng), Cinchona

officinalis L (Canhkina xám), Cinchona

ledgeriana Moens (Canhkina thơm) Canhkina là

cây gỗ cao từ 10 – 25m Người ta thường dùng vỏ

để chiết quinin, quinidin Có thể sử dụng cả vỏ

thân, vỏ rễ, vỏ cành nhưng vỏ thân là tốt nhất

Hình 1.1 Bộ phận hoa Canhkina 1.1.1 Vị trí phân loài:

1.1.1.1 Phân loài thực vật:

Tên khoa học Cinchona sp

Dược liệu có nguồn gốc từ nhiều loài thuộc chi Cinchona Chi này gồm 40 loài

thuộc họ Cà phê Rubiaceae.

Tùy theo mục đích chữa bệnh hay làm nguyên liệu chiết ancaloid người ta hay dùng vỏ những cây canhkina khác nhau :

- Để làm thuốc bổ, chữa sốt thường người ta dùng vỏ cây canhkina đỏ - Cinchona succirubra Pavon

- Để chiết alcaloid toàn phần người ta có thể dùng vỏ cây canhkina đỏ hoặc vỏ

canhina vàng Cinchona calisaya Wedd., hoặc Cinchona ledgeriana Moens.

- Vỏ cây canhkina xám Cinchona officinalis L thường được dùng để chế biến rượu khai vị

1.1.1.2 Mô tả đặc điểm thực vật:

Chi Cinchona :Cây bụi lớn hay cây gỗ, có thể cao đến 15-20m, lá xanh quanh năm Lá mọc đối, có cuống, với 2 lá kèm thường sớm rụng Phiến lá nguyên hình trứng, có gân lá

hình lông chim Trong một số loài như canhkina xám, ở góc gân chính và gân phụ có các túi nhỏ mang lông Hoa mọc thành chùm xim tận cùng, hoa đều, mẫu 5, cánh hoa màu trắng, hồng hay đỏ, thường có mùi thơm dễ chịu Đài có 5 răng, tràng hình ống, loe ở miệng với 5 thùy , 5 nhị đính trên ống tràng Trong nhiều loài hoa với vòi nhị dài hoặc ngắn không đều Bầu dưới, với 2 ngăn mang nhiều noãn Hạt nhiều, nhỏ, dẹt có dìa hơi có răng.

Theo Phạm Hoàng Hộ trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” có 4 loài thường dùng là:

• 8237 Cinchona calisaya Wedd Kí ninh Pê-ru: Peruvian or Calaysia

Bark Cinchona

Đại mộc nhỏ Lá có phiến xoan ngược, to 8-15*3-6cm, đầu tà, mặt dưới có domatie, xếp theo gân-phụ nên rông giống lá cà phê robyusta; cuống 1cm, lá bẹ dài hơn cuống Hoa rất thơm, màu ngà tươi: ống vành 9cm, tai có rìa lông dài, đỏ ở mặt trên Nang tròn dài 10-16cm, đỏ, hột dẹp, có cánh rìa, dài 4mm

Gốc Nam Mỹ Trồng ở Langhanh, Lâm Đồng Có thời gian xem như cùng loài

với C.oficinalis.

• 8238 C officinalis L Kí ninh thuốc: Crown Bark, Loxa Bark

Đại mộc; cành tròn, không lông Lá có phiến xoan thon , to 7-15*2,5-7cm, gân chánh chính đỏ, gân phụ 8-9 cặp, lá bẹ dài bằng cuống

Chùm tụ tán cào 18cm; trục có lông, hoa cao 12-17cm; vành có ống dài 12mm, tai xoan, tiểu nhụy Nang xoan dài, không lông, nâu đỏ; hột dẹp, tròn dài, có cánh, có răng, dài 4-6mm

10-Trồng ở Langhanh Lâm Đồng Kí ninh là thuốc có tác dụng trị rét, hạn nhiệt tốt, đắng bổ, trị cóng

• 8239 C ledgeriana Ký ninh thon; Ledger Bark Cinchona.

Đại mộc cao 5-10m, vỏ trắng, cành vuông, có ít lông Lá có phiến bầu dục thon,

tà nhọn 2 đầu, mặt dưới đo đỏ; lá bẹ xoan Chùm tụ tán cao 2-15cm; đài cao 3-4mm,

có lông, vành trắng thơm cao 8mm, tai 3-4mm, rìa lông dài, tiểu nhụy Nang cao 1,2cm, mảnh; hột dẹp cánh mỏng

1-Trồng ở Đà Lạt và Langhanh Vỏ đắng bổ và trị rét, chống siêu khuẩn trái rạ.

• 8240 C pubescens Vahl Kí ninh đỏ; Red Bark Cinchona.

Đại mộc to hơn loài trên, đến 17m, vỏ đỏ, đắng, cành vuông, có lông Lá có phiến xoan, dài 20-25cm, đầu tròn hay tà, mặt dưới có lông, đo đỏ, cuống 1cm, lá bẹ mau rụng Chùm tụ tán, đài có răng, vành trắng có đốm đỏ, thơm, tiểu nhụy Nang màu đỏ sét, cao2,5-3,5cm, hột nhiều, có cánh

Trồng ở vùng Đà Lạt Công dụng như trên, chống nhiều siêu khuẩn

1.1.2 Phân bố, thu hái và chế biến:

1.1.2.1 Phân bố:

Trên thế giới :

Hiện nay những nước sản xuất canhkina là Peerru, Bolivia và Equador,

Guatemala và một số nước ở Trung Mỹ, rồi đến một số nước Châu Phi Hiện nay người ta ước lượng toàn thế giới sản xuất chừng 10.000 đến 20.000 tấn canhkina hàng năm Cuộc chiến tranh Việt Nam đã làm tăng nhu cầu canhkina và tăng giá quinine

Ở Việt Nam:

Hiện nay, ta đang nghiên cứu phát triển trồng canhkina ở Lâm Đồng Loài được trồng chủ yếu là Canhkina thon Nhân giống bằng gieo hạt Canhkina trồng sau 3-4 năm đã có thể cho vỏ, nhưng tốt nhất là sau 7-10 năm thì thu hoạch tốt nhất Bóc vỏ vào mùa thu hay đầu xuân Hàm lượng hoạt chất trong cây tùy thuộc vào loài trồng và chất đất ở các độc ao khác nhau Khi chặt cây, cành để bóc vỏ cần chừa lại gốc để cây tạp ra thân cành mới

1.1.2.2 Bộ phận thường dùng: vỏ thân, vỏ cành, vỏ rễ sấy khô của nhiều

loài Canhkina nói trên

Hình 1.2 Vỏ thân cây Canhkina.

1.1.2.3 Thu hái và chế biến:

Thường người ta thu hái vào năm thứ 10, vì tỷ lệ quinine không bị giảm, vỏ dày, dễ bóc hơn Tuy nhiên, người ta có thể hái vỏ sớm hơn Có 2 phương pháp khai thác vỏ : Đào và chặt Sau khi ngả hay đào cây, người ta khía dọc vào ngang vỏ cây, dùng dao nâng mảnh vỏ lên Sau đó người ta dùng vồ đập để lấy vỏ ra

Vỏ lấy ra thường phơi 1 thời gian dưới ánh sáng mặt trời, một thời gian trong lò sấy ở 800C Sau 12-24h phơi sấy xong

1.1.3 Thành phần hóa học của cây canhkina:

Vỏ Canhkina có hàm lượng alcaloid cao ( 4- 12%) Dược điển nhiều nước yêu cầu phải có ít nhất 6,5% alcaloid toàn phần Trong chiết xuất công nghiệp thường

dùng vỏ cây trồng của loài Cinchona calisaya hoặc Cinchona ledgeriana có

hàm lượng alcaloid cao hơn, có khi cây trồng đạt tới 17% Alcaloid ở cây canhkina dưới dạng một phần kết hợp rất chắc với taimin catechic, một phần kết hợp với acid trong cây Tới nay đã phân lập được khoảng 30 alcaloid khác nhau, chia làm hai nhóm:

 Nhóm 1: Nhóm cinchonin ( alcaloid có nhân ruban ): Gồm nhiều alcaloid trong đó alcaloid chính là L-quinin (5-7%), D-quinin ( 0,1-0,3%), D-cinchonin (0,2-0,4%), L- cinchonidin (0,2-0,4%) và những alcaloid có lượng nhỏ khác như epiquinin, cuprein…Quinin và quinidin cũng như cinchonin và cinchonidin là những đôi đồng phân, chúng được phân biệt về cấu hình ở C-8 và C-9

 Nhóm 2: Nhóm cinchonamin ( alcaloid có nhân indol): Có các alcaloid phụnhư: Cinchonamin, cinchophyllin, quinamin.

Hình 1.3 Một số alkaloid nhóm cinchonamin

Ngoài alcaloid, trong vỏ canhkina còn có:

- 8-10% nước, 4-5% chất vô cơ, một ít tinh bột, chất gôm, một ít tinh dầu, các chất sterola (cinchola được xác định là β-sitosterol)

- Acid quinic (hexahydrotetrahydroxy benzoic) chiếm khoảng 2%, được chiết

từ vỏ canhkina từ năm 1790 nhưng phải một thế kỷ sau người ta mới xác định được cấu trúc

- Các tanin catechic (acid quinotanic) chiếm 3-5% vỏ Các tanin này khi bị oxy hóa sẽ cho một phlobaghen gọi là chất đỏ của canhkina

- Glycosid đắng có cấu trúc triterpen ( khoảng 2% ) Chất này do Pelletier và Caventou chiết ra năm 1821 từ vỏ canhkina với tên là quinovin Năm 1859, Hlavisetz

đã chứng minh nó là một glycosid nên gọi là quinosid, khi thủy phân bằng acid sẽ cho

một đường là quinovose (= 6-desoxyglucose) và acid quinovic Năm 1963, Tsheche đã chứng minh quinovin điều chế từ vỏ canhkina có 60% α quinovin ( = quinovin hay 3-quinovosid của acid quinovic), 30% là 3-glucosid của acid quinovic và khoảng 5% là 3-quinovosid của acid cincholic.

Hình 1.4 Acid quinic và acid quinovic

Hình 1.5 Acid cincholic và Quinovose

1.2 Alkaloid:

1.2.1 Giới thiệu chung:

Alcaloid là một chất hữu cơ có chứa nitơ đa số có nhân vòng, có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có dược lực tính mạnh và độc, cho kết tủa và phản ứng màu với một số thuốc thử gọi là thuốc thử của alcaloid

Alcaloid thường chứa trong các bộ phận của cây như hoa, lá, rễ, hạt, vỏ Đôi khi trong cùng một cây thì bộ phận này rất giàu alcaloid bộ phận khác lại không có Lượng alcaloid và tỷ lệ thành phần các alcaloid trong cây có thể thay đổi tùy theo mùa thu hái, tuổi của cây, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng… Trong một cây thường chứa các alcaloid có cấu trúc hóa học gần giống nhau Đặc biệt trong một số cây có chứa tới vài chục alcaloid như cây thuốc phiện, cây canhkina Các alcaloid trong cây tồn tại dưới dạng muối với các acid hữu cơ như acid succinic, acid oxalic, acid malic, acid meconic Tỉ lệ phần trăm các alcaloid trong các bộ phận của cây có thể rất cao từ 10 đến 15% hoặc rất thấp vài phần nghìn, thậm chí vài phần vạn Thảm thực vật vùng nhiệt đới thường có nhiều cây có chứa alcaloid với hàm lượng cao.

Alcaloid thường có cấu trúc phức tạp gồm có C, H, O và N, trong đó nitơ thường nằm trong mạch vòng ( dị vòng có nitơ) và mang lại tính kiềm cho nó Chúng có một

số tính chất lý hóa chính sau: tính chất vật lý ( thể trạng, màu sắc, mùi vị, năng suất quay cực, độ tan), hóa tính ( tính kiềm)

 Thể trạng: Alcaloid thường là các chất có trọng lượng phân tử cao, thường ở thể rắn ở nhiệt độ thường Các alcaloid ở thể rắn thường là các alcaloid không bay hơi, các alcaloid bay hơi thường ở thể lỏng Các alcaloid ở thể rắn thường là các chất dễ kết tinh và có độ nóng chảy xác định Một số alcaloid không đo được độ chảy do nó bị phá hủy ở nhiệt độ thấp hơn độ chảy, các alcaloid ở dạng lỏng ở nhiệt độ thường thường không có oxy trong phân tử ( nicotin, spartein) Các alcaloid ở thể lỏng dưới dạng tự

do nhưng khi tạo muối với acid thì nó có thể chuyển sang thể rắn ( spartein ở thể lỏng nhưng spartein sulfat ở thể rắn) Tuy nhiên có một vài ngoại lệ một số alcaloid có oxy trong phân tử nhưng vẫn ở thể lỏng như arecolin ( C18H15ON2), pilocarpin ( C11H16O2N2)

 Màu sắc: Đa số các alcaloid thường không màu hoặc màu trắng ( các alcaloid

có nitơ bậc 3), một số có màu vàng ( các alcaloid là các hydroxyd amoni bậc 4) Ngoài

ra có một số alcaloid ở dạng base không màu nhưng muối của nó với acid lại có màu ( VD sanguinarin base không màu nhưng muối của nó có màu đỏ)

 Mùi vị: Thường có vị đắng

 Năng suất quay cực: Do cấu trúc của phân tử alcaloid phức tạp có chứa cacbon bất đối nên có tác dụng vào ánh sáng phân cực Thường alcaloid tự nhiên có tác dụng quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái Một số alcaloid tồn tại trong thực vật dưới dạng đồng lượng các đồng phân tả và hữu ta có dạng racemic.

 Độ tan: Alcaloid thường không tan trong nước, trừ một số ở trạng thái lỏng như nicotin dễ tan trong nước Alcaloid tan tốt trong các dung môi hữu cơ như cồn, benzen, toluen, diclomethan Ngược lại, muối của nó với các acid hữu cơ và vô cơ dễ tan trong nước và một số dung môi hữu cơ phân cực và không tan trong dung môi hữu

cơ không phân cực Các dung môi hữu cơ phân cực mạnh như ethanol và methanol thường hòa tan cả alcaloid dạng muối và dạng base Về mặt hóa tính

 Tính kiềm: Alcaloid có nitơ hóa trị 3, có tính kiềm tương tự như NH3 ta dụng với acid tạo muối

Các alcaloid trong thực vật có vai trò và tầm quan trọng rất khác nhau như

 Tác dụng trên hệ thần kinh trung ương:

- Các chất gây trầm uất như morphin, codein, scopolanin, reserpin

- Các chất làm kích thích như strychnin, cafein, lobelin

[ Alc ≡ N] HCl( Muối hydroclorid)

Alc ≡ N – Cl + H2O( Muối clorid)

 Tác dụng trên hệ thần kinh tự chủ:

- Chất kích thích giao cảm: ephedrin, hordein

- Chất gây liệt giao cảm: ergotanin, yohimbin

- Chất kích thích phó giao cảm: pilocarpin, eserin

- Chất làm liệt phó giao cảm: hyoxiamin, atropin

- Chất phong bế hạch giao cảm: nicotin, spartein, xicutin

 Thuốc gây tê trị co giật:

- Gây tê tại chỗ: cocain

- Giãn cơ: d- tubecurarin

- Trị co giật: papaverin

 Thuốc tác dụng trên tim:

- α- fagarin, ajmalin và quinidin là thuốc chống rung tim

- Quinin, emetin có tác dụng gây trầm uất

 Thuốc huyết áp:

- Gây tăng huyết áp có ephedrin, hydrastin

- Gây hạ huyết áp: alcaloid của cây ba gạc

 Tác dụng trên vi khuẩn ký sinh trùng:

- Nhiều alcaloid chỉ có tác dụng diệt vi khuẩn ở liều cao

- Trị ký sinh trùng sốt rét có quinin

- Trị lỵ amip có emetin, conexin

- Trị giun sán có: penlentierin, arecolin…

1.2.2 Cấu tạo và phân loại Alkaloid:

1.2.2.1 Cấu tạo hóa học:

Alcaloid là những hợp chất hữu cơ có các nguyên tố nitơ ( N), cacbon ( C) và hidro ( H), đồng thời cũng hay gặp oxy ( O) Vì vậy người ta chia làm hai loại: loại mang oxy và loại không mang oxy Những alcaloid không có oxy cấu tạo hóa học chỉ

là C, H, N như: conin (C8H17N), nicotin (C10H14N2), spactein (C15H28N2), semperoirin (C19H16N2)

Hình 1.6 NicotinNhững alcaloid có oxy chiếm phần lớn đó là: morphin (C17H19O3N), codein (C18H12O3N), atropin (C17H23O3N), cocain (C17H21O4N), quinin (C20H24O2N2)

Hình 1.7 Morphine, Codeine, Atropin, Cocain

Các alcaloid là các bazơ bậc 1, bậc 2 hay bậc 3 đôi khi là các amoni hydrat bậc 4.Ngày nay tùy theo cấu trúc của nhân mà người ta phân loại các alcaloid đó là các alcaloid không có nhân dị vòng, có nhân dị vòng, có nhân sterol và có cấu trúc terpen.

• Alcaloid không có nhân dị vòng: những alcaloid thuộc loại này có các

amin còn gọi là proto alcaloid và có N đính vào mạch ngang

- Hordenin trong mạch nha;

- Ephedrin trong ma hoàng;

- Capsaicin trong ớt

• Những alcaloid là dẫn xuất của nhân pyrol: pyrolidin trong cà rốt,

hygrin trong lá coca

Pyrolidin Hygrin

Carrot Coca

• Những alcaloid là dẫn xuất của nhân pyridin: Arecolin trong hạt cau,

Nicotin trong thuốc lá

Cây thuốc lá Nicotin

Cây cau Arecolin

• Những alcaloid là dẫn xuất của nhân indol:

Strychnin, bruxin trong mã tiền Những alcaloid là dẫn xuất của nhân tropan: cocain rong lá coca

Strychnin

• Những alcaloid là dẫn xuất của nhân imidazol, là dẫn xuất của nhân purin: theophyllin trong chè, theobromin trong cacao, cafein trong chè, cà phê.

• Những alcaloid là dẫn xuất của nhân quinolin: quinin, quinidin,

xinchonin, xinchonidin từ trong vỏ canhkina

Vỏ Canhkina