giáo trình hóa học công nghệ các hợp chất hữu cơ thiên nhiên

LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình HỐ HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ THIÊN NHIÊN biên soạn sở hệ thống hố hình thành hợp chất hữu thiên nhiên, mà chủ yếu hệ thực vật, để sinh viên có khái niệm hệ thống chất hữu cơ tồn thiên nhiên vai trị, tính chất hoá lý ứng dụng chúng đời sống Những hợp chất hữu cơ nước, than, dầu khí đến thành phần cấu tạo nên thảm thực vật hoạt tính sinh học chúng tập hợp thành giáo trình với năm phần gồm: +Giới thiệu hợp chất hữu thiên nhiên +Hoá học dầu béo thực vật +Hoá học tinh dầu +Hoá học Đường & Tinh bột +Hoá học chất có hoạt tính sinh học Trong năm phần trên, cố gắng cung cấp lượng kiến thức theo chương trình Hố hợp chất thiên nhiên trước đây, đồng thời đưa vào kiến thức công nghệ sản xuất chế biến số chất : công nghệ chế biến than bùn, công nghệ sản xuất dầu thực vật, công nghệ sản xuất tinh dầu, công nghệ sản xuất đường, tinh bột, cơng nghệ sản xuất số chất có hoạt tính sinh học, nhằm mục đích cho sinh viên làm quen có kiến thức qui trình cơng nghệ thực tế Ngồi chúng tơi bổ sung thêm kiến thức hoá học xanh (biorefinery) hay công nghệ không bả thải… phần dạy chuyên sâu môn bắt buộc để sinh viên có liên hệ giải vấn đề cụ thể Sự tương xứng mặt lý thuyết hố học cơng nghệ hố học PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH ỨNG DỤNG, phù hợp với chuyên ngành cơng nghệ hố học khoa KHOA HỌC ỨNG DỤNG Do thời lượng chuyên đề không nhiều, thời gian chuẩn bị ngắn khả có hạn, giáo trình chưa cập nhật hết tài liệu nhà giáo có uy tín, nhiều năm giảng dạy chuyên sâu vấn đề nêu trên, nên cịn nhiều hạn chế chưa thực hồn chỉnh mong muốn chúng tôi, mong muốn KHOA, mong thông cảm bạn Ngồi tài liệu mà chúng tơi sử dụng sau đây, cịn số cơng trình nghiên cứu lĩnh vực nói thơng qua đề tài khoa học cấp mà đồng nghiệp Viện nghiên cứu thực hiện, sử dụng để minh hoạ thêm cho giảng Các tài liệu tham khảo chính: [1] Sách Die Petrolchemische Industie, Asinger Akademie-verlag-Berlin 1971 [2] Sách Than bùn Việt nam sử dụng than bùn nông nghiệp Nhà xuất Nơng nghiệp TPHCM-1997 [3] Sách Những có dầu béo Việt nam.Nhà xuất KHKT-1997 [4] Sách Kỷ thuật sơ chế bảo quản hạt có dầu NXB Nông nghiệp-1982 [5] Sách Deusche Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten, Fettproducten Tensiden und verwandten stoffen Wissenschaftlische Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart -1984 [6] Sách Kỷ thuật ép dầu chế biến dầu mở thực phẩm NXBKHKT-1993 [7] Sách Hóa học thực phẩm NXB KHKT-2001 [8] Sách Advanced sugar chemistry AVI Publishing Company,Inc, Westport, Connecticut-1982 [9] Sách Tinh dầu NXB ĐHQG TPHCM-2003 [10] Sách Bài giảng dược liệu NXB Bộ ytế& Bộ GDĐT-1998 [11]Sách điện tử Common Fragrance and Flavor Materials Electronic Copyreich 2001-Wiley-VCH Verlag GmbH Và số tài liệu khác dạng báo, cơng trình báo cáo khoa học chun sâu mà chúng tơi có điều kiện cập nhật PHẦN I GIỚI THIỆU CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THIÊN NHIÊN Các hợp chất cacbon từ xa xưa mang tên “hợp chất hữu cơ” có mặt hầu hết thể sống trái đất Do khoa học chưa phát triển nên đầu kỷ 18, người ta cho hợp chất hữu thuộc “thế lực sống” huyền bí, có thể sống, khơng tn theo qui luật hố học thơng thường, nghĩa khơng thể đường hố học tạo thành “hợp chất hữu cơ” Những người cổ xúy cho học thuyết mang tên la tinh “Vis vitalis- lực sống”, mà đại diện nhà bác học người Thuỵ điển Bercellius Năm 1828, nhà bác học người Đức tên Veler tổng hợp chất hữu phịng thí nghiệm muối xianua amoni (NH4CNO)- thành phần nước tiểu Điều chứng tỏ đường nhân tạo, tổng hợp nên chất mà trước người ta cho có “ lực sống” tạo nên Ngày nay, khoa học phát triển, danh từ “hợp chất hữu “vẫn tồn tại, khái niệm hiểu theo cách khác: tất hợp chất chứa cacbon, tồn thể sống chất thể sống tổng hợp cách nhân tạo Hơn nữa, hợp chất hữu ngày nay, cấu trúc nó, khơng có ngun tố C,H,O,N, mà cịn tổ hợp phức với tham gia khơng chất vơ khác lưu huỳnh, kim loại Do tính chất rộng lớn phức tạp “ hợp chất hữu cơ”, giáo trình giới thiệu diện chúng thảm thực vậtnguồn nguyên liệu có khả tái sinh quan trọng, sử dụng nhiều cơng nghệ hố học - đặc biệt lĩnh vực hoá hữu CHƯƠNG I: HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THẢM THỰC VẬT I.1.Các chất tạo nên hợp chất hữu cơ: Các hợp chất hữu hình thành sở bốn ngun tố chính, cacbon, hydro, oxy nitơ I.1.1: Các bon (Carboneum): có cơng thức C, trọng lượng nguyên tử 12,01115 Trong thiên nhiên, bon tồn nhiều dạng khác nhau: a/Dạng rắn: -Dạng tinh thề siêu sạch: kim cương- chất suốt, khơng màu, có độ cứng cao -Than antraxít, có hàm lượng cac bon 95% -Than đá, có hàm lượng cac bon từ 75-90% -Than nâu, có hàm lượng cac bon từ 65-70% -Than bùn, có hàm lượng cac bon từ 55-60% b/Dạng lỏng: -Dầu mỏ: hợp chất hydrcarbon từ C5 trở lên c/Dạng khí: -Các hợp chất hydrocarbon mạch ngắn -CO CO2 I.1.2: Hydro:(Hydrogenium): có cơng thức phân tử H2, lượng nguyên tử 1,00797, tồn dạng khí chủ yếu phần tầng khí quyển.Trong khơng khí có hydro tự Tổng trọng lượng Hydro trái đất khoảng 1% trọng lượng trái đất I.1.3: Oxy (Oxygenium): có cơng thức Phân tử O 2, trọng lượng nguyên tử 15,9994, tồn tự dạng khí khơng khí với 20,9 % thể tích 23,2% trọng lượng Trọng lượng Oxy toàn trái đất, bao gồm khơng khí, nước, vỏ trái đất… xấp xỉ ½ trọng lượng trái đất (49,13 % trọng lượng) -Trong điều kiện bình thường, oxy khí khơng màu, khơng mùi -Khi nhiệt độ xuống -183oC, oxy chất lỏng linh động có màu xanh da trời -Khi nhiệt độ xuống -218,8 oC, oxy có dạng rắn bơng tuyết -Trong điều kiện phóng điện, phần oxy tồn dạng ozon (O 3) I.1.3:Nitơ (nitrogenium): Tồn dạng khí, có công thức phân tử N2, trọng lượng nguyên tử 14,0067 Nitơ thành phần chủ yếu không khí, chiếm 78% thể tích -Trong điều kiện bình thường khí khơng màu, khơng mùi -Trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ -210 oC, kết tinh thành chất rắn -Khi nhiệt độ -195,8oC, nitơ dạng lỏng sơi -Dạng khí đặc thù khác NH3, có mùi đặc biệt Sự kết hợp oxy hydro tạo nên hợp chất hữu quan trọng- nước I.2.Nước nguồn gốc sống: Hợp chất hữu thiên nhiên, chất mà thành phần hố học chứa đựng ngun tố C,H,O,N giới thiệu sơ lược Các nguyên tố tạo nên sống trái đất, bao gồm động thực vật bề mặt lịng đại dương Q trình tiến hố thể sống trái đất chuỗi phản ứng hoá học từ đơn giản đến phức tạp, với tham gia bốn nguyên tố trên, cộng với xúc tác điều kiện tự nhiên nhiệt độ, ánh sáng, nguyên tố vô vi lượng đất, nước Hợp chất hữu xuất trái đất nước(H 2O) Sự hình thành hành tinh đường từ “cát bụi” đến “sự sống” trình kéo dài hàng triệu triệu năm, phản ứng hoá học hữu phản ứng kết hợp oxy với hydro, nguyên tố sinh vụ nổ vũ trụ để hình thành nên hành tinh Cho đến ngày nay, người ta chưa biết nước sinh lúc chiếm ¾ diện tích bề mặt trái đất Khi nghiên cứu tảng băng nam cực, nhà khoa học xác định tồn hàng triệu năm trước Những khám phá hoả, cho thấy có dấu hiệu nước Vì vậy, khẳng định rằng, nước hợp chất hữu cơ hình thành, để từ sinh sống vũ trụ Ngày có nhiều giả thiết cho rằng, sống trái đất “ nhập khẩu” từ vũ trụ Trong chưa có chứng minh thuyết phục vấn đề hình thành sống trái đất, tạm thời chấp nhận học thuyết tiến hoá trái đất, mà nhà khoa học tiền bối đưa ra, “các thể abumin đại dương sản sinh sống trái đất” Như đồng nghĩa với việc chấp nhận thực là”nước có trước-sự sống có sau” Nước mơi trường để sống hình thành phát triển Nước thành phần chủ yếu thể sống Chúng ta sống khơng có nước Vậy nước gì? I.2 1.Cấu tạo hoá học nước: a/Nước đơn phân nước liên hợp: Cấu tạo phân tử nước đơn phân hình tam giác cân, đỉnh hạt nhân nguyên tử oxy, hai góc đáy hai proton, góc hai liên kết O-H 104,50 Khoảng cách từ hạt nhân nguyên tử Oxy đến proton Hydro 0,96A0 (0,96 x 10-8cm).Đám mây điện tử phân tử nước hình thành phối hợp năm cặp điện tử nguyên tử oxy hydro Các cặp điện tử phân bố sau: -Một cặp bên bao quanh hạt nhân oxy -Hai cặp ngồi phân bố khơng nhân nguyên tử oxy hydro: có xu hướng lệch nhiều nhân oxy -Hai cặp điện tử cịn lại oxy khơng đem góp chung với hydro, điện tích chúng phần khơng điều hồ phân tử Như phân tử nước có cực diện tích: Hai cực âm tương ứng cặp điện tử dư oxy, hai cực dương tương ứng với hai nhân nguyên tử hydro có mật độ điện tử thấp Có thể hình dung cực điện tử phân bố bốn đỉnh hình tứ diện khơng đều: Do phân bố điện tích đối xứng vậy, phân tử nước biểu tính phân cực rõ ràng, có momem lưỡng cực 1,87 debai Do độ phân cực lớn mà có khả hồ tan ion hố nhiều hợp chất khác Trong nước, phân tử nước đơn giản H 2O, chứa phân tử liên hợp, biểu diễn công thức tổng quát [H 2O]x, x không xác định biến đổi, có trị số nguyên nhỏ(x=1,2,3,4…) Hiện tượng liên hợp nước xẩy bị phá vỡ Số phân tử nước đơn giản phân tử nước liên hợp thay đổi tuỳ thuộc vào trạng thái nước Chẳng hạn nước đá với cấu trúc tinh thể đơn phân liên kết với bốn phân tử khác, có nghĩa [H2O]5 Khoảng cách hai nguyên tử oxy 0,276nm H O 0,276nm H O H H O O H H 0,276nm Phân tử nước (H2O) H O H o H 109 O O H H H H Nước liên hợp Khi đun nóng, liên hợp phân tử bị phá hủy, chuyển thành liên hợp {H2O]2 đến 1000C hầu hết phân tử nước tồn dạng đơn phân [H2O] Nguyên nhân tạo thành liên kết hợp phân tử [H 2O]x liên kết hydro Liên kết hydro thường hình thành hai nguyên tử qua nguyên tử hydro Chẳng hạn liên kết đồng hoá trị kiểu A-H đám mây điện tử bị biến dạng làm cho mật độ điện tử A tăng lên, nên có nguyên tử có độ âm điện lớn B tiến lại gần xuất lưỡng cực tiếp tương tác tĩnh điện với lưỡng cực A-H, biểu diễn hình thành liên kết sau: A H O + B _ O B tiến đến H gần liên kết mạnh Những ngun tử có liên kết đồng hố trị với H thoả mãn điều kiện kiểu A-H B-H thường nguyên tố có âm điện cao F, O, N Vì hợp chất có liên kết thường liên hợp phân tử với liên kết hydro Trong phân tử liên hợp nước, liên kết hydro tạo nên hai nguyên tử nguyên tố oxy Mỗi phân tử nước tham gia vào hình thành hai liên kết hydro làm cho nguyên tử oxy dường liên kết với bốn nguyên tử hydro ( hai liên kết hoá trị hai liên kết hydro) Ở trạng thái lỏng, chuyển động nhiệt bình thường phân tử đủ để phá vỡ liên kết hydro Ở trạng thái đơng đặc, nước có khả tạo thành liên kết hydro hồn chỉnh dao động nhiệt phân tử bị giảm Thực tế chứng tỏ -1830C tất liên kết hydro tham gia, oC có khoảng 50% 100 oC số Do tinh thể nước đá phân tử nước bốn phân tử nước khác bao quanh, tạo thành hình tứ diện đều, tâm nguyên tử oxy góc nguyên tử hydro Tiếp theo nguyên tử oxy bốn phân tử liên hợp lại đóng vai trị làm ngun tử trung tâm tạo thành tứ diện khác Vậy nước đá có cấu trúc khơng gian rỗng Ở nước lỏng, dạng phân tử liên hợp kép đôi[H2O]2 dạng phổ biến bền vững Như cấu trúc đặc thù phân tử nước kéo theo khả tạo cầu hydro mà phân tử xếp liên hợp với theo trật tự cao khiến cho nước có tính chất đặc biệt mà hợp chất hố học khác khơng thể có b/Nước nặng: điện phân nước bình thường, bên cạnh H 2O, người ta nhận lượng nhỏ D2O D đồng vị ngun tử H D2O đóng vai trị quan trọng cơng nghệ hạt nhân 1.2.2:Tính chất vật lý hố học nước: a/ Tính chất vật lý: Các tính chất có liên quan đặc biệt với thay đổi trạng thái, truyền nhiệt chuyển vật chất nước tỷ nhiệt, nhiệt bốc hơi, độ dẫn nhiệt, độ nhớt… quan trọng nghiên cứu nước- hợp chất hữu -Nhiệt dung nước khác thường Nước có khả hấp thụ lượng nhiệt lớn, bị nóng lên khơng đáng kể Nhiệt dung nước khơng khác thường độ lớn mà cịn bất thường theo thay đổi nhiệt độ Từ 00C đến 27oC nhiệt dung giảm xuống sau lại bắt đầu tăng lên -Nhiệt hố nước cao chất lỏng quen thuộc ngồi lượng nhiệt cần để làm nóng nước, cịn cần lượng khác để phá vỡ liên kết hydro b/ Tính chất hố học: Một số tính chất khác số điện môi, momen lưỡng cực, sức căng bề mặt lại có quan hệ với tác dụng mơi chất nước: -Nước có khả khuếch tán hồ tan nhiều chất hố học: Do tương tác phân tử nước lên bề mặt chất nhúng nước, lực nguyên tử lực phân tử chúng yếu 80 lần -Tính chất lưỡng cực nước với việc tạo liên kết hydro phân tử khiến nước trở thành chất có số điện mơi cao khác thường Điều đáng lưu ý làm cho phân tử chất khác phân ly thành ion chất nước lại tỏra bền vững -Nước dung mơi trơ mặt hố học: đa số hợp chất hồ tan khơng làm chất nước thay đổi, nghĩa khơng có tương tác hố học xẩy I.2.3:Vai trò nước đời sống kỷ thuật: a/Trong đời sống: Lượng nước thể sống lên đến 90%, cho thấy, khơng có nước, thể sống khơng tồn Nước giúp vận chuyển dinh dưỡng, giúp thải chất độc thể…Nước cịn mơi trường , tác nhân phản ứng sinh hố mà khơng thể sống lại khơng có Nó làm tăng cường q trình sinh học hơ hấp, nẩy mầm, lên men… b/Trong kỷ thuật, nước tác nhân quan trọng để tạo nhiều chất, chất làm lạnh, cung cấp nhiệt cho động Nó nguyên liệu tái tạo số phản ứng hoá học Trong kỷ thuật hạt nhân, “nước nặng”- dạng nước, đóng vai trị làm chậm lại phản ứng phân rã nguyên tử lò phản ứng hạt nhân I.3:Các hợp chất hữu thảm thực vật: Để xem xét hợp chất hữu có thảm thực vật, khảo sát biến hoá chất dinh dưỡng thực vật qua đường sinh tổng hợp chúng: CO2 + H O hv GLUCOZ + CARBOHYDRAT POLYSACARID NUCLEOSID RNA DNA CO2H OP COUMARIN _ CO OH HO OH acid skimic ACID AMIN H-P O S _ COENZIM A OH HO2C acidmevalonic FATTY-ACID TRICARBOXYLIC ACID ACID AMIN C-P OH PROTEIN ENZIM ALKALOID TERPENOID STEROID CAROTENOID POLYPHENOL HC C-P PROSTAGLANDIN PROTEIN ENZIM ALCALOID I.3.1:Sự hình thành CARBOHYDRAT: Cacbohydrat hay gluxit loại hợp chất thiên nhiên tổng hợp từ thực vật đường quang hợp: n CO2 + n H2O → (CH2O)n + n O2 Công thức tổng quát viết Cn(H 2O)n dạng hidrat cacbon có tên hidratcacbon (Cacbohydrat) Oxy sinh trình quang hợp từ H2O không từ CO2 Nhờ trình quang hợp này, hàng ngày cối trái đất hấp thụ đồng hoá hàng tỉ cacbon dạng CO 2, đồng thời giải phóng vào khí lượng khổng lồ oxy cần thiết cho sống trái đất Quá trình quang hợp trình phức tạp, xúc tác sắc tố xanh chlorophyl enzym khác với lượng ánh sáng mặt trời.Từ monosacarid, thực vật tổng hợp tiếp saccarozơ, tinh bột, xenlulozơ Để tổng hợp saccarozơ, fructzơ-6-photphat sinh trình quang hợp , với xúc tác enzim izomeraza, chuyển thành glucozơ-6-photphat Sau lại chuyển tiếp thành glucozơ -1-photphat nhờ enzim photphoglucomutaza Sản phẩm tác dụng với uridin triphotphat(UTP) cho UTP-glucozơ UTP-glucozơ lại kết hợp với glucozơ-1-photphat sinh saccarozơ photphat cuối saccarozơ Các polysaccarit khác tổng hợp nhờ trung gian glucozơ-1-photphat I.3.2:Sự hình thành TERPENOID, STEROID, CAROTENOID Khi cối hấp thụ CO , đường quang hợp tạo nên sản phẩm axít – photphoglyxeric (3 – PGA) đồng phân hoá, oxi hoá khử đến sản phẩm axít purivic: CH3 C C O O OH Các hợp chất – PGA, – PGA, PEP axít purivic hợp chất ban đầu cho trình trao đổi chất để hình thành gluxit, tecpen, tecpenoit Chất liệu để tổng hợp tecpenoit isopentil pyrophotphat CH = C(CH3) CH2CH2OPP (tạo thành từ axetat) với tham gia axit inevaloic CH 2OH – CH2C(OH,CH3) CH2COOH nhánh quan trọng trình sinh tổng hợp I I.3.3:Sự hình thành ALCALOID: Trước người ta cho nhân alcaloid chất đường hay thuộc chất đường kết hợp với amomac để có nitơ mà sinh Ngày phương pháp dùng nguyên tử đánh dấu (đồng vị phóng xạ) người ta chứng minh Alcaloia tạo từ acid amin Vì Cl4 N15 có tính phóng xa,ï tia β phát trực tiếp tác dụng lên nhũ dịch thuốc ảnh nên chụp X quang đo máy đo phóng xạ Người ta dùng acid amin có C14 N15 thí nghiệm Những acid amin giả thiết tiền chất alcaloid đưa vào môi trường nuôi cấy tiêm vào thân hay rắc lên bề mặt Alcaloid tạo chiết xuất phân lập, người ta thấy alcaloid có tính phóng xạ Làm phản ứng phân hủy để tìm xem phần alcaloid có ngun tố phóng xạ Qua thực nghiệm chứng minh nguyên tử nitơ trường hợp nguyên tử cacbon acid amin nằm cấu trúc nhân alcaloid Ngoài ra, cấu trúc alcaloid cịn có hợp chất khác gốc acetat, hemi monotecpen tham gia vào Những cơng trình nghiên cứu sinh tổng hợp alcaloid từ tiền chất acid amin phong phú, sau nêu tóm tắt số nhóm alcaloid tiêu biểu Qua định tính định lượng alcaloid phận khác theo dõi thay đổi chúng trình phát triển người ta thấy nơi tạo alcaloid luôn nơi tích tụ alcaloid Nhiều alcaloid tạo rễ lại vận chuyển lên phần mặt đất Sau thực biến đổi thứ cấp chúng tích luỹ lá, hạt Người ta chứng minh alcaloid Benladon L - Hyoscyamin tạo rễ, sau chuyến lên phần mặt đất Khi tuổi thân chứa nhiều alcaloid lá, tuổi thân hoá gỗ nhiều hơn, hàm lượng alcaloid giảm xuống, hàm lượng alcaloid phần đạt mức tối đa vào lúc hoa giảm chín I.3.4 Sự hình thành PROTEIN: Sinh tổng hợp protein trình phức tạp diễn chủ yếu riboxom, với tham gia axít deoxiribonucleic (AND) axít ribonucleic (ARN) thơng qua ATP (axít triphotphoglixeric) CHƯƠNG II HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT Cấu tạo than, dầu mỏ, khí đốt cacbon hydro với thành phần khác Bản chất xa xưa chúng thảm thực vật rộng lớn trái đất, trải qua biến động địa lý, bị chôn vùi điều kiện đặc biệt mà tạo thành II.1 Sự hình thành than, dầu mỏ, khí đốt II.1.1:Sự hình thành than bùn, than nâu, than đá than antraxít: Mỗi loại than thể giai đoạn biến đổi di tích thực vật Than bùn giai đoạn đầu trình hình thành than mỏ Do đó, than bùn xem loại than đá hình thành Trên sở này, người ta thử nghiệm cách ép than bùn áp suất cao, sản phẩm thu gần giống với loại than đá Trước đây, có số cơng ty chất đốt giới đưa vào sản xuất loại than đá nói Từ than bùn đến than anthraxit rõ ràng có thay đổi thành phần hóa học cách rõ ràng thể qua giá trị điển hình sau đây: Thành phần Cacbon Hydro Oxy % Loại than Than bùn 59 35 Than nâu 70 24 Than đá 82 13 Than anthraxit 95 Bảng tóm tắt cho thấy thành phần hydro oxy giảm dần từ than bùn đến than anthraxit, thành phần cacbon tăng lên cường độ than hóa cao từ than bùn than anthraxit Sự biến đổi từ thực vật đến antharxit chia thành giai đoạn : -Giai đoạn sinh hóa: giai đoạn có biến đổi từ thực vật sang than bùn Giai đoạn xảy nơi đầm lầy Thời gian hình thành từ hàng trăm đến hàng nghìn năm cịn tiếp tục nhiều nơi Vị trí hình thành than bùn gần mặt đất -Giai đoạn địa hóa : gồm loạt biến cố liên tiếp liên quan đến tác động địa chất Than bùn bị chôn vùi bị nén ép lớp đá trầm tích CH2OH CH 2OH C=O HO H HO H + OH + 2CH3COCH3 H H CH 2OH CH3 O CH3 C O C O H CH2 O L-Sobozo COOH [O] CH3 O CH3 C C O O H H O H CH2 O + H HO HO Tautome hoa ' O // C / C // O C H HO H O H H CH2OH C CH3 + +2H2 O,H 2CH3COCH3 CH3 CH3 O // C / O=C HO H O H HO CH3 C H CH2OH , Lacton cua axit 2-axeto-L-gulonic HO H C C HO-C-H O / CH2OH C OH C O Vitamin C (axit L-ascobic) CHƯƠNG III KỶ THUẬT CHIẾT XUẤT MỘT SỐ CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC III.1.Chiết xuất tinh chế glycosid: III.1.1: Nguyên tắc chung: Tuỳ theo mục đích xuất mà dược liệu cần khơng cần diệt enzym Nếu muốn thu genuin glycosid cần ổn định dược liệu Có trường hơp người ta cho enzym tác dụng để nâng cao hiệu suất chiết số chất mong muốn, ví dụ chiết digitoxin digital chiết diosgenin số loại củ mài, mía dị Tạp chất dược liệu kèm với glycosid có loại tan dầu loại tan nước Loại tan dầu chủ yếu chất béo (thường gặp hạt), Chất dịp lục (lá), carotenoid (lá, hoa) Muốn xử lý người ta thường loại tạp chất dung môi phân cực ether dầu hoả, hexan, sau chiết glycosid cồn (thường dùng cồn thấp độ) nước Dịch chiết cồn nước sau làm đậm đặc cần loại tiếp chất tan dầu cách lắc tiếp với dung môi hữu Trong sản xuất muốn tránh dùng nhiều dung môi hữu thường giai đoạn đầu dược liệu chiết nước cồn thấp độ, hạn chế tạp chất tan dầu ( xem phương pháp chiết oleandrin trúc đào) Tạp chất tan nước thường chất gôm, chất nhầy, peetin, tanin… Nếu chiết nước cồn thấp độ tạp chất thường tan theo, muốn loại, ta dùng chì acetat, sau loại chì axetat thừa Natri sulfat Chú ý số glycosid bị tủa chì acetat (ví dụ flavonoid glycosid ) trường hợp người ta lợi dụng tủa với muối chì để tách glycosid Muốn hạn chế bớt tạp chất cịn tiến hành sau: từ dịch chiết nước dịch chiết cồn làm đậm đặc thêm nước, người ta lắc với butanol hỗn hợpcholoroform-ethanol, lấy lớp dung môi hữu bốc Để loại tanin cho dịch chiết nước cồn qua cột chứa nhơm oxít Để hạn chế thuỷ phân, giai đoạn bốc dung môi để làm đậm đặc dịch chiết cần tiến hành áp suất giảm nhiệt độ thấp (50độ C ) Giai đoạn tinh chế thường công phu tuỳ theo loại glycosid mà có phương pháp tinh chế khác Ví dụ muốn tinh chế saponin, tiến hành thẩm tích lọc qua gel, steroid glycosid dùng phương pháp kết hợp cholesterol, số glycosid tinh chế cách hồ tan lượng cồn vừa đủ thêm lượng lớn dung môi hữu ete, hexan, axeton, glycosid kết tủa Trong nghiên cứu muốn thu chất tinh khiết người ta thường dùng phương pháp: sắc ký cột, sắt ký chế hoá (SGK S.K.L.M.) phương pháp phân bố ngược dịng, thăng hoa chân khơng nhiệt độ áp suất khác kết tinh phân đoạn dung mơi thích hợp Muốn chiết phần aglycon cần phải thủy phân chiết dung môi hữu Để tách dẫn chất antharaquinon sử dụng độ hồ tan khác mơi trường kiềm khác nói phân chia không tách bạch mà thường cịn lẫn chất với chất khác, người ta hay dùng sắc ký cột với silicagel, kieselghur, bột cellulose Có thể dùng canxi carbonat, Mg carbonat, dicanxi, phosphat, canxi sulfat, Mg-oxít, canxi oxít Để triển khai, để tách glycosid dùng etanol metanol với độ cồn khác nhau, tách aglycon, dùng dung môi hưu theo độ phân cực tăng dần Ví dụ CHCl 3, tăng dần lượng cồn từ (1-5%), theo dõi phân đoạn đèn tử ngoại Dược liệu chứa nhiều chất béo, sơ loại chất béo ête dầu benzen Các Sapogenin khơng cịn phần đường gắn vào chúng, nói chung chất phân cực yếu nên tan nước, tan nhiều dung môi hữu Hexan, Heptan, Ete dầu, Benzen, Axeton, Cồn Tùy yêu cầu nghiên cứu sản xuất, cần chiết chúng dạng Saponin Sapogenin mà chọn cách chiết dung mơi thích hợp III.1.2.Chiết lấy saponin: Có cách chiết : chiết nước chiết cồn 1.Chiết nước Dược liệu tươi (thân, củ, hoa, lá, ) xay bột ngâm với nước thời gian (612 giờ) Ép Dùng nước rửa bả Dịch ép thu được, lắc với benzen vài lần để loại chất béo Dịch nước loại chất béo xong, chiết Saponin Butanol bảo hòa nước Dịch chiết Butanol đem cất thu hồi dung môi Các thứ hịa tan thể tích nhỏ Etanol Cho vào dung dịch lượng gấp – lần thể tích dung dịch Saponin hỗn hợp gồm ête – axeton (1:4) Saponin kết tủa Để lắng, lọc, thu lấy kết tủa Dịch lọc cho thêm lượng ete-axeton khác vào để kết tủa hết Saponin Saponin thô thu đem tinh chế kết tinh cồn + Axeton Nếu dược liệu thơ làm bột thơ, chiết nước nóng Dịch chiết đặc tiến hành chiết Saponin Butanol Chiết cồn Bột dược liệu khơ chiết nóng, ngâm kiệt với Etanol Metanol 80% Dịch chiết cất thu hồi cồn nước Lắc dung dịch Saponin đậm đặc với benzen để loại chất béo Sau chiết Saponin Butanol bão hòa nước Cất thu hồi butanol Cặn thu hịa vào Etanol kết tủa Saponin từ dung dịch hỗn hợp ete-axeton Trong nghiên cứu, kết tủa Saponin từ dung dịch nước Cholesterol Stearin Phức hợp tủa lọc lấy riêng (thường áp dụng để định lượng Saponin) Các saponin axit kết tủa dạng muối amoni Natri Cũng áp dụng tách Saponin cột trao đổi ion : dịch chiết Saponin cho chảy qua cột anion Sau đẩy Saponin khỏi cột dung dịch anton (Ví dụ : dung dịch axit axetic Clohydric) Cuối cùng, rửa lấy Saponin cồn III.1.3.Chiết lấy sapogenin : Cách chiết lấy thẳng Sapoegenin thường áp dụng sản xuất, sản xuất Sapogenin steroid Để chiết lấy Sapogenin, cần có giai đoạn thủy phân Saponin thành Sapogetin trước chiết Dược liệu tươi xay nhỏ bột dược liệu khô ngâm nước ấm 37-40 oC Nếu cần có thêm lượng enzim thủy phân (thực vật vi sinh) Thường thường, men thủy phân có sẵn dược liệu tươi đủ để tự thủy phân Saponin Thời gian thủy phân tùy thuộc vào chất loại Saponin, thường từ 48 – 72 Nếu thủy phân axit dùng H 2SO4 HCl Đối với sapogenin có dây nối đơi cấu trúc (Ví dụ : Sapogenin Steroid có ∆s) nên dùng H2SO4 Bột dược liệu cho vào nước, thêm axit đến pH – (thường từ – 10%) đun sôi – tùy theo loại Saponin Để nguội lọc cặn thu bã dược liệu đem sấy khơ Sau chiết Sapogenin dung mơi hữu nóng (hồi lưu Soxhlet) Dung mơi dùng Hexan, Ete dầu, Benzen cồn Trong sản xuất cơng nghiệp, dùng loại xăng công nghiệp tinh chế lại cách cất để làm dung mơi chiết xuất Có thể phối hợp cách việc thủy phân Saponin : thủy phân enzim trước, sau thủy phân tiếp axit Thủy phân Saponin (nói chung glycozid) khâu kỹ thuật quan trọng Cần nghiên cứu yếu tố nồng độ axit, nhiệt độ thời gian thủy phân cho thích hợp, vừa thủy phân triệt để đồng thời bảo tồn Sapogenin không bị phá hủy biến đổi cấu trúc Ta biết cấu trúc glycozid tự nhiên đa dạng Các dây nối liên kết oza với aglycon oza với thường không giống Số phân tử oza loại Saponin khác nhau, vậy, điều kiện phản ứng thủy phân hoàn toàn chúng khác Trong nghiên cứu, trước tiến hành thủy phân lượng lớn Saponin, phải có bước nghiên cứu thăm dị Bắt đầu với nồng độ axit thấp với thời gian thủy phân ngắn nâng dần đến đạt thông số tối ưu cho phản ứng thủy phân Theo dõi trình thủy phân nghiên cứu phân tích sắc ký lớp mỏng dịch thủy phân, so sánh với dịch chiết dược liệu chưa thủy phân chất chuẩn III.1.4.Tinh chế saponin Để tinh chế, thực với phương pháp sau: a/Thẩm tích Dùng bột Mg oxit bột polyamid để tách khỏi tanin Saponin hoà tan vào nước trộn với bột polyamid bột Mg oxit nồi cách thuỷ 10 phút để có khối nhão Sau chiết saponin từ khối nhão etanol 80% nóng Lọc bốc b/Dùng Sephadex G-25,G-50,G-75: Lượng Sephadex dùng gấp 50 lần saponin đem ngâm nước cất cho trương lên, gạn lượng nước thừa, cho gel vào cột sắc ký Dung dịch đậm đặc saponin nước cho lên phần cột khai triển nước cất Saponin có phân tử lớn khỏi cột trước saponin có phân tử nhỏ Bằng cách acyl hố alkyl hố nhóm OH phân tử loại sephadex nói trên, người ta chế loại sephadex vừa có tính thân nước vừa có tính thân dung mơi hữu Ví d? t? Sephadex G-25 cách alkyl hố người ta thu sephadex LH-20 có khả hút đựơc nước, alcol chloroform Loại dùng để tách saponin hiệu c/Để tinh chế saponin steroid dùng phương pháp kết hợp với cholesterol: 1g saponin hoà 200ml etanol đun nóng, tủa phức tạo thành Sau nguội đem lọc tủa sấy khô Phá phức cách hoà tan Pyridin Saponin tinh khiết tủa ete Để loại hết cholesterol, tủa hoà tan metanol lại tủa với ete Để tính chế dẫn chất nhóm glycoalcaloid, ta hồ tan chúng vào nbutanol cho lên cột chứa nhóm oxít, đẩy nước bảo hoà n- butanol Saponin chất phân cực mạnh nên dễ tan nước lạnh nóng, ancol bậc thấp (MeOH, EtOH) Rất tan dung mơi hữu ête, axeton, benzen III.1.5 Một số thí dụ chiết xuất saponin: Chiết Kamogenin Yucca Schottii: 3kg bột Yucca shottii chiết Soxhlet với Etanol Dịch chiết cất thu hồi cồn Cắn thu dạng xirô lắc với ete etylic để loại chất béo Cắn loại chất béo xong hòa etanol, đun với than hoạt tính 15 phút Lọc Bốc cồn Cắn thu được, kết tinh etanol 80% tinh thể Kamonin, kết tinh lại Metanol, Kamonin tinh khiết, điểm chảy 303 – 305oC Thủy phân Kamonin : 29g Kamonin hòa 500ml etanol thêm 100ml HCl đặc, đun hồi lưu Sau đo, cất thu hồi cồn áp suất giảm đến cịn 100ml Thêm vào nước, Kamogenin kết tủa Lọc lấy tủa, rửa tủa với dung dịch Na2CO3 lỗng Sau đó, rửa với nước Sấy khô, thu 8,6g Kamogenin, kết tinh lại ete tinh thể tinh khiết, điểm chảy 242oC Chiết Hecogennin hoa chồi Yucca Brexifolia Chồi hoa Yucca brexifolia, xay nát, ngâm với nước 12 Ép lấy nước Dịch ép axit hóa H2SO4 đến pH = Đun hồi lưu Để nguội Lọc thu cắn Đem cắn đun hồi lưu với dung dịch H 2SO4 3N Để nguội Lọc lấy tủa Rửa tủa dung dịch Na 2CO3 loãng Sau đó, rửa lại với nước Sấy khơ Đem cắn khô chiết Soxhlet với hexan Dịch chiết tẩy màu than hoạt Cất thu hồi bớt dung môi, để lạnh, kết tinh Hecogenin Nước tiếp tục cô Để lạnh, kết tinh Tigogenin 3.Chiết Sapoganin tritecpen hạt Bàm Bàm (Entadaphysoloides) 500 hạt bàm bàm xay xát, ngâm với ête dầu để loại chất béo Hạt loại chất béo xong sấy khơ Chiết nóng với EtOH Dịch chiết cất thu hồi dung mơi cịn cặn dạng xirơ Cho lượng ete etylic vào, saponin tủa vốn lại hình thành khối gơm màu cà phê Hịa tan tủa 700ml EtOH, thêm 140 HCl, đun hồi lưu Cất thu hồi cồn độ 100ml Thêm vào lượng tương đương nước Sapogenin tủa màu cà phê sữa Lọc lấy kết tủa, sấy khô Chiết bột ete nóng (Soxhlet) Đem dịch chiết ete lắc với dung dịch NaHCO 5% Tách lấy dung dịch NaHCO3 đem axit hóa tủa axit tritecpenic (Sapogenin tritecpen) III.2.Chiết xuất tinh chế flavonoid: III.2.1.Nguyên tắc chung: Khơng có phương pháp chung để chiết xuất favonoid chúng khác độ tan nước dung môi hữu Các flavonoid glycosid thường dễ tan dung mơi phân cực Các flavon, flavonol có OH tự vị trí tan dung dịch kiềm lỗng Dựa vào để chiết Ví dụ để chiết rutin hoa hoè ta dùng dung dịch kiềm Na 2CO3 lỗng để hồ tan flavonoid khỏi nguyện liệu, sau acid hố HCl để kết tủa lại rutin Thông thường để chiết flavonoid glycosid, người ta phải loại chất thân ete dầu hoả sau chiết nước nóng metanol etanol hay hỗn hợp CHCl3 etanol Cồn nồng độ khác nước thường chiết phần lớn flavonoid Hỗn hợp CHCl cồn hay dùng để chiết dẫn chất methoxy flavonoid Các chất anthocyamin thường bền vững acyl anthocyanin acyl hố với axít aliphatic người ta thường chiết metanol có mặt acid yếu acid acetic, tactaric thay HCl Có tác giả dùng lượng nhỏ acid mạnh dễ bốc trifluoroacetic acid (0,5-3%) để chiết có polyacylanthocyanin phức tạp acid dễ bốc trình làm đậm đặc Dịch chiết đem làm đậm đặc chân không nhiệt độ thấp (40700C) Đối với chất dễ bị biến đổi thuộc nhóm flavan – –ol, anthocyanin, flavanon, chalcon glycosid nên làm đơng khô Đôi để tinh chế tách flavonoid, người ta dùng muối chì để kết tủa Sau thu tủa người ta tách chì cách sục dihydrosulfid flavonoid giải phóng Để phân lập chất flavonoid người ta áp dụng phương pháp sắc ký cột Chất hấp thụ thơng dụng bột polyamid Có thể dùng chất khác bột cellulose, silicagel, magnesol, polyvinylpyrolidon Silicagel dùng để tách chất flavonon, isoflavon Polyamid dùng để tách tất loại flavonoid, khai triển etanol metanol với độ cồn giảm dần, số hỗn hợp dung mơi khác Muốn có đơn chất tinh khiết cần phải sắc ký cột lại vài lần sắc ký chế hố Các flavonoid dimer, trimer tách sephadex LH-20 III.2.2 Chiết xuất flavonoid: Độ hịa tan flavonoid tùy thuộc vào số nhóm hydroxy cac nhóm thể khác chúng Số nhóm vị trí chúng khác flavonoid, khó mà định đường lối chung chiết xuất Tuy thế, nêu số nguyên tắc chung sau : Flavonoid hầu hết phận : rễ, gỗ, lá, hoa, quả, hạt, sáp Trường hợp chiết lớp sáp Trường hợp chiết lớp sáp bên ngồi dùng dung mơi rửa lấy sáp Các phận khác nói chung sấy khô, tán bột Cần ý, enzim thủy phân glycozid Vì muốn chiết dạng glycozid ổn định dược liệu trước sấy cách nhúng dược liệu tươi vào cồn nước đun sơi Nói chung glycozid có độ phân cực mạnh aglycon tương ứng Đối với aglycon isoflavon, dihydroflavonon flavon, flavonon có nhiều nhóm metoxy, nhóm hydroxy chất phân cực yếu Để chiết chúng, dùng dung môi phân cực yếu benzen, cloroform, etylaxetat Một số tan phần ete dầu Các flavon flavonol có nhiều OH, biflavon, auron, chalcon glycozid chất phân cực mạnh Có thể chiết chúng cồn, nước riêng hỗn hợp Dung mơi áp dụng cho hầu hết flavonoid dung dịch cồn 80 60% (EtOH, McOH) Chiết nước nóng áp dụng tốt polyglycozid (như trường hợp chiết Rutin từ hoa hòe) antoxyanin Đối với antoxyanin, nên cho thêm lượng nhỏ HCl vào nước chiết nóng dạng clorua, chúng bền vững với nhiệt độ Flavonoid có nhóm OH phenol, chúng tan kiềm Lợi dụng tính chất này, chiết chúng dung dịch kiềm lỗng, nước vơi Sau axit hóa dịch chiết để kết tủa flavonoid tách dung môi hữu môi trường axit III.2.3.Tách tinh chế: 1.Tách sơ : Giai đoạn nhằm mục đích sơ loại tạp chất tách phân đoạn hỗn hợp chứa nhiều flavonoid Có thể áp dụng cách sau : a) Dùng dung mơi có độ phân cực khác khơng hịa tan lẫn để tách phân đoạn Ví dụ : tác aglycon với glycozid nước với cloroform, nước với etylaxetat, butanol với ete dầu b) Phương pháp cổ điển dùng Axetat Pb để kết tủa Flavonoid (hợp chất phenol nói chung) cịn áp dụng Hịa tan cao hỗn hợp vào cồn lỗng, cho dung dịch Axetat chì vào để kết tủa hết Flavonoid Lọc Lại cho tủa vào cồn loãng, khuấy thành dung treo đồng nhất, sau cho dung dịch sau : Na Photphat, Na Sunfat, Na Sunfit để kết tủa chì (dùng dung dịch photphat sunfat tốt tủa hấp thu flavonoid sunfua) c) Dùng than hoạt cho vào dung dịch cao để để hấp thụ flavonoid Sau rửa than dung mơi để lấy lại flavonoid Có thể dùng dung mơi có độ phân cực khau từ yếu đến mạnh để tách phân đoạn Ví dụ : dùng ete, MeOH, nước nóng cuối dung dịch phenol 7%(Mabry,1975) d) Tách phân đoạn dung dịch có độ kiềm khác Ví dụ : hịa tan hỗn hợp cao có flavonoit vào dung môi hữu (CHCl 3, EtOAc), sau chiết dung dịch với dung dịch Na borat, dung dịch NaHCO dung dịch Na2CO3 10% Axit hóa dung dịch kiềm, flavonoid kết tủa, thu lọc tủa, chiết lấy flavonoid dung dịch dung môi hữu (CHCl3, EtOAc) 2.Sắc ký cột: Sắc ký cột phương pháp tốt để tách riêng flavonoid Các chất hấp thụ thường dùng polyamit, silicagel, xenluloza, sephadex Dãy dung môi rửa : ete dầu, benzen, CHCl 3, Dietyl ete, etylaxetat, axeton, n-propanol, EtOH, MeOH, H2O-polyamit áp dụng hầu hết flavonoid Chỉ có nhược điểm cột polyamit có tốc độ chảy chậm Để khắc phục có cách : trộn lượng bột cellit vào polyamit tăng áp suất cột để tăng độ chảy Silicage áp dụng tốt aglycon phân cực Flavanon, leoflavon, Flavonol có nhiều nhóm metoxy 3.Tinh chế : Phương pháp tốt để tinh chế flavonoid lọc qua cột chất hấp phụ (poliamit, bột xenluloza, silicagel) hạn chế dùng than hoạt than hoạt hấp phụ mạnh flavonoid Kết tinh cồn (EtOH, MeOH), cồn – Axeton; cồn-EtOAc 4.Thuỷ phân glycosid flavonoid : Có thể thủy phân axit enzim Đối với enzim, thường dùng β -glycosidaza hầu hết glycozid flavonoid β - glycozid Cách thủy phân axit : (ví dụ thủy phân Luteolin 7-0 Ramnoglycozid) gam glycozid flavonoid bình cầu, thêm ml dung dịch HCl 6%, cho vừa đủ MeOH để hòa tan glycozid Đun cách thủy sôi 45 phút Lấy để nguội Chiết dung dịch với ete Bốc ete thu Lutelin Trong lớp nước chứa oza, phân tích oza từ dung dịch sắc ký giấy Các O-glycozid flavonoid thủy phân cách Vấn đề cần nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng thủy phân thích hợp với chất, loại axit, nồng độ axit với thời gian đun Mabry(1975) qua hàng trăm mẫu thủy phân cho thấy điều kiện thay đổi lớn theo glycozid Ví dụ axit, thay đổi từ axit focmic, axit axetic đến axit clohydric; thời gian thay đổi từ phút đến 180 phút tùy theo glycozid Phản ứng phụ xảy q trình thủy phân Ví dụ : Chalcon, thường tạo flavanon tương ứng Khi gặp trường hợp glycozid không thủy phân axit với điều kiện nhiều khả chúng C-glycozid flavonoid (oza không gắn vào OH mà gắn vào C nhân flavonoid III.3.Chiết xuất, tinh chế phân lập alcaloid III.3.1.Chiết xuất Việc chiết xuất alcaloid dựa vào tính chất chung sau: Alcaloid nói chung bazơ yếu thường tồn dạng muối acid hữu vô cơ, dạng kết hợp với tanin; nên phải tán nhỏ dược liệu để dễ thấm với dịch chiết giải phóng alcaloid khỏi muối kiềm trung bình kiềm mạnh Hầu hết alcaloid bazơ không tan nước lại dễ tan dụng dịch hữu phân cực (hydrocacbon thơm, chloroform, ether) Trái lại, muối alkaloid thường tan nước, cồn không tan dung mơi phân cực Mặt khác cịn tuỳ theo tính chất alcaloid loại bay không bay mà dùng phương pháp chiết suất cho thích hợp Đối với alcaloid bay coniin (trong Conium Maculatum), nicotin (trong thuốc lá) spactein (trong Cytisus scopanus) cất kéo nước sau sấy khơ dược liệu, tán nhỏ, cho kiềm vào để đẩy alcaloid dạng muối dạng bazơ lấy alcaloid khỏi liệu theo phương pháp cất kéo nước, người ta thường hứng dịch cất vào dụng dịch acid từ muối alcaloid Đối với Những alcaloid không bay người ta sử dụng phương pháp sau: a/ Chiết xuất dụng môi hữu môi trường kiềm: - Tán nhỏ dược liệu tẩm bột dược liệu với dung dịch kiềm nước Thường dùng amoni hydroxyt dùng cacbonat kiềm thích hợp với alkaloid có tính bazơ mạnh Vơi, NAOH dùng cần thiết để đẩy bazơ mạnh, đặc biệt alcaloid tồn kết hợp với tanin dùng để biến alcaloid có nhóm chức phenol thành phenat tan nước, không tan dụng mơi hữu Người ta sử dụng tính chất để lấy riêng morphin phương pháp định lượng morphin thuốc phiện - Chiết bột dược liệu sau kiềm hố dụng mơi hữu khơng phân cực thích hợp, dụng mơi hồ tan alcaloid bazơ vừa giải phóng Ở phịng thí nghiệm thường dùng benzen, chloroform, ether hỗn hợp ether + cloroform Trong sản xuất công nghiệp người ta phải ý dùng dung mơi rẻ tiền, độc, khó cháy Có thể chiết nguội bình ngấm kiệt chiết nóng dụng cụ kiểu Sốc – lết (Soxhlet) Kumagava - Cất thu hồi dung môi hữu áp lực giảm lắc dịch chiết đặc với dụng dịch acid lỗng (2 - 5%), (thường dùng acid hydrochloric, acid sulfunc, dùng acid axetic acid focmic) Các alcaloid chuyển sang dạng muối tan nước, mỡ, sắc tố sterol … lại dung mơi hữu Trong phịng thí nghiệm người ta lắc bình gạn, cơng nghiệp phải có thiết bị thích hợp - Góp dịch chiết muối alcaloid lại kiềm hoá để chuyển alcaloid sang dạng bazơ, lắc với dung mơi hữu thích hợp nhiều lần để lấy kiệt alcaloid bazơ Việc chiết dung mơi hữu dùng bình gạn dụng cụ chất lỏng theo kiểu bình nhấm kiệt Sau lấy riêng lớp dung môi hữu chứa alcaloid bazơ người ta thường loại nước băng muối trung tính khan nước Na 2SO4 khan) cất thu hồi dung môi bốc dung môi thu cắn alcaloid thô b/ Chiết dung dịch acid loãng cồn nước - Thấm ẩm bột liệu dung môi chiết xuất - Chiết bột dược liệu dung môi chiết xuất alcaloid dược liệu chuyển sang dạng muối tan dung môi - Cất thu hồi dung môi bốc dung môi áp lực giảm, dùng ether rửa dịch chiết đậm đặc cịn lại mơi trường acid ether thường hoà tan số tạp chất khơng hồ tan alcaloid - Sau tách lớp ether, kiềm hoá dung dịch nước lấy alcaloid bazơ giải phóng dung mơi hữu thích hợp, (dung mơi phải khơng trộn lẫn với dung dịch nước) thường dùng cloroform, ether, benzen Cất thu hồi dung môi hữu bốc tới khô thu cặn alcaloid thô Phương pháp gọi phương pháp STAS - OTTO c/ Chiết băng cồn Có số alcaloid dược liệu tồn dạng muối tan iốt cồn mơi trường trung tính Do sau tán nhỏ dược liệu kích thước thích hợp đen thấm ẩm chiết cồn etylic kiệt alcaloid Quá trình thực tương tự Trong trình chiết xuất người ta dùng thuốc thử tạo tủa để kiểm tra xem alcaloid lấy kiệt chưa Các phương pháp chung nêu có kết tốt phần lớn alkaloid dược liệu, số alcaloid dạng bazơ lại tan nhiều nước (ephedrin, colchicin ) dạng muối tan nước (becbenn nitrat ) tan dung môi hữu (resecpin hydroclorid tan cloroform) người ta phải có cách chiết riêng cho thích hợp III.3.2.Tinh chế phân lập: Sau chiết xuất thu alcaloid tinh khiết mà thường hỗn hợp alcaloid lẫn tạp chất Nếu có alcaloid thơ tinh chế cách chuyển nhiều lần từ dung môi hữu sang dung môi nước ngược lại, cuối làm bốc dung môi nước ta alcaloid tinh khiết Nếu hỗn hợp nhiều alcaloid để tinh chế phân lập riêng alcaloid trước thường dùng phương pháp kết tinh phân đoạn dung môi, ngày người ta sử dụïng thêm số phương pháp khác như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp sắc cột, sắc ký lớp chế hoá… Phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion dựa vào trao đổi thuận nghịch ion dung dịch muối alcaloid ion bị hấp phụ chất mang (nhựa trao đổi ion); Các nhựa trao đổi ion (ionit) dùng cationit (= cao phân tử rắn mang nhóm acid có khả hấp phụ cation) anionit (= cao phân tử rắn mang nhóm bazơ có khả hấp phụ anion) Các nhựa trao đổi không tan nước dung môi hữu Muối alcaloid hoà tan nước tạo cation lớn: B.HCL ⇔ [BH]+ + ClQúa trình trao đổi dung dịch muối alcaloid với nhựa trao đổi ion xảy sau: a Nếu sử dụng cationit Cat H+ + [BH]+CL- ⇔ Cat [BH]+ + H+ + ClNhựa cationit hấp phụ alkaloid tao dạng muối alkaloid Alkaloid đẩy có dung dịch kiểm amoniac, theo phương trình sau: Cat [BH]+ + [NH4]+OH ⇔ Cat [NH4]+ + B + H2O Alcaloid bazơ khơng hồ tan nước, giữ lại cột sau chiết dung mơi hữu hỗn hợp dung mơi thích hợp b Nếu sử dụng anionit Ani +OH - + [BH]+Cl ⇔ Ani+Cl- + B + H2O Khi cho dung dịch muối alcaloid qua cột anionít dạng OH - gốc acid trao đổi với OH- alcaloid giải phóng dạng bazơ sau chiết dung mơi hỗn hợp dung mơi thích hợp Các alcaloid hỗn hợp thường có độ kiềm khác cho qua cột trao đổi ion có hấp phụ khác lớp ionit xảy trao đổi kép nối tiếp nhau, chất có độ kiềm lớn bị giữ lại trên, cịn chất có độ kiềm nhỏ chuyển sâu vào cột ionit, người ta lấy tách riêng alcaloid Ngoài ra, số trường hợp người ta dùng ionit lưỡng tính chứa nhóm acid lẫn bazơ Phương pháp sắc ký cột Dựa nguyên tắc thành phần hỗn hợp alcaloid có độ hấp phụ khác chất hấp phụ nạp cột Chất hấp phụ thường dừng oxit nhôm, silicagen dùng cho sắc ký cột, bột xenluloza Khi cho dịch chiết alcaloid qua cột, alkaloid phân bố cột Ở phần cột tập trung chất bị hấp phụ mạnh nhất, phần cột tập trung chất hấp phụ Tuy nhiên miền chưa phân chia thành ranh giới rõ rệt, nghĩa chưa phân chia rõ rét chất cột Do dể tách hồn tồn alcaloid có cột người ta phải dùng dung môi hay hệ dung môi chạy qua cột để rửa giải alcaloid hấp phụ cột Sắc ký lớp chế hoá Dựa theo nguyên tắc sắc ký lớp mỏng dịch chiết đậm đặc alcaloid chấm lên kính tráng chất hấp phụ tương đối dày thành đường thẳng Sau khai triển hệ dung mơi thích hợp, chất khác có tốc độ di chuyển khác nên tách vị trí khác Để xác định vị trí alcaloid tách cách dễ dàng ánh sáng tử ngoại người ta thường dùng chất hấp phụ có trộn thêm chất phát quang Ví dụ silicagen GF254, silicagen GF254+366, oxyt nhâm GF254 oxyt nhâm GF254+366 hãng MERCK (CHLB Đức) Nếu chất hấp phụ khơng có chất phát quang người ta dùng kính khác phủ lên sắc ký, phun thuốc thử lên phần nhỏ bên phải bên trái sắc ký, sở đánh dấu dải chứa alcaloid Sau cạo lấy riêng phần chất hấp phụ có chứa alcaloid riêng biệt, chiết lấy chất dung mơi thích hợp Sau cho bốc dung môi thu alcaloid riêng biệt MỤC LỤC PHẦN I GIỚI THIỆU CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THIÊN NHIÊN CHƯƠNG I HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THẢM THỰC VẬT I.1.Các chất tạo nên hợp chất hữu I.2.Nước nguồn gốc sống I.3:Các hợp chất hữu thảm thực vật CHƯƠNG II HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT II.1 Sự hình thành than, dầu mỏ, khí đốt II.2 Sự hình thành than bùn II.3.Điều kiện hình thành than bùn II.4.Sự phân huỷ độc tính than bùn II.5.Tính chất vật lý than bùn II.6.Tính chất hố học than bùn CHƯƠNG III KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN THAN BÙN III.1.Phân loại than bùn III.2.Định hướng sử dụng Trang3 Trang11 Trang25 PHẦN II HOÁ HỌC DẦU BÉO THỰC VẬT CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦU BÉO THỰC VẬT I.1.Ý nghĩa, vai trò đặc điểm chất béo I.2.Thành phần dầu béo I.3.Một số tính chất số quan trọng dầu béo CHƯƠNG II CÂY CÓ DẦU Ở VIỆT NAM VÀ PHÂN LOẠI II.1 Sơ lược có dầu Việt nam II.2 Một số phổ biến nước ta Trang32 Trang36 CHƯƠNG III THÀNH PHẦN CẤU TẠO VÀ NHỮNG TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA HẠT LẤY DẦU Trang40 III.1.Phân loại hạt III.2.Thành phần, cấu tạo hạt lấy dầu III.3 Những tính chất cơ-lý quan trọng hạt lấy dầu CHƯƠNG IV TÍNH CHẤT HỐ LÝ VÀ THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA MỘT SỐ DẦU BÉO THƠNG DỤNG IV.1.Dầu cọ IV.2.Dầu Dừa IV.3 Dầu hạt bơng IV.4.Dầu hạt cao su IV.5.Cây sở -nguồn dầu thực vật có giá trị CHƯƠNG V CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU THỰC VẬT V.1 Sơ đồ tổ chức công nghiệp chế biến dầu thực vật V.2.Kỷ thuật tinh luyện CHƯƠNG VI SƠ LƯỢC VỀ PHÂN TÍCH VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VI.1.Chất lượng ngun liệu VI.2.Phân tích hạt khơ dầu VI.3.Phân tích dầu CHƯƠNG VII CƠNG NGHỆ KHƠNG BẢ THẢI TRONG QUI TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU TRẨU VII.1: Tổng quan VII.2: Nội dung công nghệ VII.3 Nghiên cứu chế biến bả Trẩu VII.4.Nghiên cứu chế biến vỏ Trẩu thành ván dăm bền nước VII.5.Kết luận CHƯƠNG VIII LÝ THUYẾT KỶ THUẬT LỌC VIII.1 Lý thuyết trình lọc VIII.2 Các loại thiết bị lọc VIII.3 Lọc máy ly tâm PHẦN III HOÁ HỌC TINH DẦU Trang73 Trang84 Trang93 Trang94 Trang108 CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ TINH DẦU Trang118 I.1:Đại cương I.2:Sự tạo thành vai trò tinh dầu I.3.Vai trò tinh dầu I.4.Thành phần tính chất số tinh dầu thường gặp tự nhiên CHƯƠNG II TERPEN VÀ TERPENOID II.1.Đại cương II.2.Monoterpenoid II.3.Sesquiterpenoid II.4.Diterpen II.5.Triterpen II.6.Tetraterpen II.7.Polyterpen CHƯƠNG III STEROL, SAPONIN TRITERPENOID & SAPONIN STEROID III.1 Sterol Metyl sterol III 2.Saponin III.3 Saponin tritrerpenoid III.4.Saponin steroid CHƯƠNG IV ĐẠI CƯƠNG VỀ GLYCOSID , ALCALOID & FLAVONOID IV.1 Glicosid IV.2.Alcaloid IV.3 Flavonoid CHƯƠNG V CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU V.1 Các phương pháp cất V.2 Phương pháp chiết Trang130 Trang137 Trang141 Trang163 PHẦN IV HOÁ HỌC ĐƯỜNG & TINH BỘT CHƯƠNG I SỰ HÌNH THÀNH ĐƯỜNG &TINH BỘT TRONG TỰ NHIÊN Trang178 I.1.Gluxít (cacbohidrat) I.2.Sự hình thành monosaccarít thực vật CHƯƠNG II NHỮNG TÍNH CHẤT HỐ-LÝ CƠ BẢN CỦA ĐƯỜNG VÀ TINH BỘT II.1.Monosaccarit II.2.Oligosaccarit II.3.Polysaccarit Trang181 CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG Trang 211 III.1.Sự phát triển cơng nghiệp đường mía giới Việt Nam III.2.Nguyên liệu sản xuất đường mía III.3 Qui trình cơng nghệ III.4 Sản phẩm CHƯƠNG IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT IV.1.Giới thiệu sơ lược khoai mì IV.2 Sơ đồ qui trình cơng nghệ IV.3.Tiêu chuẩn sản phẩm IV.4.Sản xuất tinh bột biến tính IV.5.Xử lý nước cho sản xuất IV.6.Xử lý nước thải Trang 235 PHẦN V CÁC HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC CHƯƠNG I HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ NHĨM TIÊU BIỂU I.1.Hoạt tính sinh học nhóm Glycosid I.2.Hoạt tính sinh học nhóm flavonoid I.3.Hoạt tính sinh học nhóm alcaloid CHƯƠNG II VITAMIN TỰ NHIÊN TRONG THỰC VẬT II.1.Định nghĩa, cách gọi tên phân loại II.2.Vitamin tan chất béo II.3.Vitamin tan nước CHƯƠNG III KỶ THUẬT CHIẾT XUẤT MỘT SỐ CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC Trang257 Trang 262 Trang 271 ... học than bùn xác định nhóm hợp chất hữu sau : -Các hợp chất hữu hòa tan nước -Các hợp chất hữu hòa tan ete rượi -Xenluloz hemixenluloz -Lignin chất dẫn xuất từ lignin -Hợp chất nito Các hợp chất. .. báo, cơng trình báo cáo khoa học chun sâu mà chúng tơi có điều kiện cập nhật PHẦN I GIỚI THIỆU CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THIÊN NHIÊN Các hợp chất cacbon từ xa xưa mang tên ? ?hợp chất hữu cơ? ?? có... CHƯƠNG I: HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THẢM THỰC VẬT I.1 .Các chất tạo nên hợp chất hữu cơ: Các hợp chất hữu hình thành sở bốn ngun tố chính, cacbon, hydro, oxy nitơ I.1.1: Các bon (Carboneum): có công thức