giáo trình về hóa học các hợp chất thiên nhiên

VII-2 HORMON CỦA GIỚI TÍNH VII-2-1: Hormon sinh dục nam: -TESTOSTEROL: -Testosterol được coi là một prohormon vì nó có thể biến đổi tạo thành 1 số chất có hoạt tính hormon -Dihidro-testo

STEROID

Steroid là nhĩm chức được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế nhiều nhất nhiều nhĩm steroid cĩ ý nghĩa quyết định đến sự sinh trưởng,sự phát triển của động vật, thực vật và lĩnh vực y dược, là nguyên liệu đầu để tổng hợp các loại thuốc chữa bệnh cĩ giá trị cao

Các steroid trong tự nhiên gồm:

- Sterol: cholesterol, ergosterol, sitosterol

Sterol là chất không phân cực, rất ít tan trong nước, có mặt trong tất cả các bộ phận của cây nhưng có nhiều nhất ở các hạt có dầu dưới dạng tự do, hoặc các ester, một số ít ở dạng glycosid Tan nhiều trong các dung môi không phân cực như eter dầu hõa, benzen, eter etylic, cloroform Nên các chất này được dùng làm dung môi để chiết chúng Sản phẩm chiết được bằng dung môi hữu cơ thường là hỗn hợp các ester sterol kết hợp với lipit, caroten, lecitin Phải qua giai đoạn xà phòng hóa để tách các chất này ra khỏi sterol, sau đó chiết sterol bằng dung môi hữu cơ Tinh chế bằng kết tinh phân đoạn

Steroid có cấu trúc từ 27-29 nguyên tử carbon, thưôc nguồn gốc động vật (cholesterol) hoặc thực vật (phytosterol, β-sitosterol, esgosterol, stigmasterol) Có khung cơ bản cyclopetanoperhidrophenanthren gồm 17 nguyên tử C và 4 nhân A, B, C, D

A B

C D

C yclopentanoperhydrophenantren

I- CHOLESTEROL

I-1- Cơ cấu cholesterol

Cholesterol có cơ cấu như sau:

-8 carbon phi đối xứng tại các vị trí: 3,8,9,10,13,14,17,20

-1 nhóm –OH tại C-3

-1 nối đôi tại C-5

-2 nhóm metyl góc ở C-10 và C-13

-1 dây thẳng C8H17 tại C-17

I-2 Phản ứng hóa học của cholesterol:

HO

18

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10

19 11

12 13

16 17

Aceton

HO HO

OH OH

H2O2AcOH

CrO3

Cholesterol Cholestan-3,5,6-triol

O

OH O 5-Hidroxicholestan-3,6-dion

O

H O

II-HÓA HỌC LẬP THỂ CỦA STEROID:

Đồng phân lập thể của steroid thường được sắp loại theo hai cách:

Tùy theo các vòng được kết hợp với nhau

Tùy theo các cấu hình của nhóm thế, đặc biệt ở C3 và C17

- Cấu hình của nhân:

Có 6 nguyên tử carbon trong nhân là carbon phi đối xứng ở vị trí 5, 8, 9,

10, 13 và 14 Do đó có thể có 26= 64 dạng đồng phân quang học

10

(Oppenauer)HO

Cholesterol

on

Acetat cholesteril

Phép phân tích tia X cho biết phân tử steroid là dài và mỏng, có nghiã là phân tử dẹt, như thế ởvòng B và C kết hợp với nhau theo trans, vòng A/B và C/D có thể hoặc cis hoặc trans

Tất cả steroid bão hòa tìm thấy trong thiên nhiên thuộc loại cholestan hoặc loại coprostan

Loại cholestan:Vòng A/B: trans

Vòng B/C và C/D: trans Loại coprostan:Vòng A/B: cis

Vòng B/C và C/D: trans

Cấu hình các nhóm thế:

Nhóm –OH tại C3 ở trên mặt phẳng của vòng có nghiã là ở vị trí cis đối với

nhóm metil ở C 10 Cấu hình này tìm thất trong sterol tự nhiên và các chất này thuộc nhóm β

Khi –OH nằm ở dưới mặt phẳng, chất gọi là thuộc nhóm α hoặc epi

9

H

1 2

III-ERGOSTEROL:

Ergosterol là tiền sinh tố D, là sinh tố trị bệnh còi xương Khi cho

ergosterol tác dụng với ánh sáng tử ngoại thì tạo thành chất có tính kháng còi xương rất mạnh gọi là Ergocalciferol

Ergosterol có công thức chung là C28H44O là 1 chất rắn, có độ tan chảy là

163oC, tìm thấy nhiều trong men

Phản ứng hóa học của Ergosterol

H O

C H 3 27

1 2

3

4 5 6

7 8

Ac2OPiridinHO

CH3

H 3

H2O, Zn

CHOCH

CH3CH

Ac2OPiridin

KOHMeOH

C9H19Se

HCl CHCl3

14

IV-SINHTỐ D:

Sinh tố D trị bệnh còi xương Sự biến đổi ergosterol thành sinh tố D tương ứng bắt đầu tức thời bởi tia sáng UV ở độ dài sóng thích hợp

Giai đoạn đầu là sự biến đổi quang hóa học ergosterol thành

pre-ergocalciferol, kế tiếp là sự biến đổi nhiệt pre-ergocalciferol thành

ergocalciferol (sinh tố D2 )

Ergosterol hν Lumisterol hν Tachisterol hν

Ergocalciferol

Ergocalciferol là 1 chất rắn, có tính triền quang,tan chảy ở 115-117oC

Do sự hiện diện của 2 nối đôi ở C5=C6 và C7=C8 nên có đồng phân hình học như sau:

V-STIGMASTEROL:

Stigmasterol được cô lập lần đầu tiên bởi WINDAUS từ hột

Physostigma venenosum Hiện diện nhiều trong đậu nành, dầu cà phê, dầu trà, dầu dừa

V-1:Ly trích stigmasterol từ dầu đậu nành:

Dầu đậu nành được xà phòng hóa bằng cách đun hồi lưu với KOH trong MeOH Sau đó thêm nước và chiết hỗn hợp này với eter etyl, cất thu hồi dung môi, cặn (không xà phòng hóa) được hòa tan trong eter petrol, để yên qua đêm, sterol sẽ tủa Lọc lấy tủa, sấy khô Acetyl hóa sterol bằng cách đun hồi lưu với anhidrid acetic Để lạnh qua đêm, được tủa acetat stigmasteril

Stigmasterol có công thức chung là C29H48O, điểm tan chảy là 170 o C

V-2 Phản ứng hóa học của stigmasterol

-Sự hidrogen hóa xúc tác stigmasterol cho stigmastanol C29H52O

Acetat của stigmatanol sẽ bị oxy hóa bởi CrO 3 để cho ra acetat của acid hidroxinorallocholanic

-Sự ozon giải stigmasterol cho etilisopropilacetaldehid và các sản phẩm khác

CH3

CH3

-Sự hidroxi hóa stigmasterol bởi H2O 2/AcOH cho triol

Chất này được oxy hóa bởi CrO 3/aceton cho hidroxidixeton Chất này khử

nước kế tiếp bởi sự khử với Zn-AcOH tạo thành dion hóa hợp với hidrazin cho

dẫn xuất pyridazin

HO

Stigmasterol

AcetonAcOH

HO

OHOH

O

OOH

Hidroxidiceton

O

OH

( H2O)1/

Dẫn xuất pyridazin

DionTriol

VI – ACID MẬT:

Acid mật được tìm thấy trong mật ( được bài tiết bới gan) của động vật

Đa số acid mật là dẫn xuất mono-, di- hoặc trihidroxi cũa acid cholanic hay acid allocholanic và tất cả những acid chứa 1 nhóm hidroxi ở C3 thường định hướng α

Các acid mật tự nhiên quan trọng nhất là:

Tên Điểm tan chảy Vị trí nhóm –OH Nguồn gốc Acid cholic

Người, bò -nt- -nt- Ngưòi ngựa

9 10

11 12 13

16 17 18 19

5 6 7 8

9 10

11 12 13

16 17 18 19

20

23

Acid allocholanic

Cơ cấu của acid cholanic và acid allocholanic

Các acid này dẫn xuất từ coprostan và cholestan

CrO3

O

HCholestanon

CrO3

COOH

H

Zn, HgHCl

HCholestan

Acid allocholanic

VII-CÁC HORMON:

Các hormon steroid quan trọng là hormon vỏ tuyến thượng thận,

hormon sinh dục và hormon dẫn xuất từ vitamin D

Hormon steroid có những đặc điểm chung :

- Có khung cấu trúc cơ bản:cyclopentanoperhidrophenatren

- Tan trong lipid và vận chuyển dễ dàng qua màng tế bào vào bào tương

- Được tổng hợp từ cholesterol (phần lớn qua pregrenolon)

HO

H

Dựa vào cấu tạo của nhóm thế, có thể chia phần lớn hormon steroid thành 3 nhóm:

- Nhóm Estran: có 18C (17β-estradiol )

- Nhóm Androstan : có 19 C ( testosteron)

- Nhóm Pregnan: có 21 C ( cortisol, progesteron)

VII-1 Hormon của vỏ tuyến thượng thận (corticosteroid):

VII-1-1 Cấu tạo hóa học và phân loại:

Người ta đã chiết và kết tinh dược trên 50 loại corticosteroid nhưng chỉ một số ít có hoạt tính hormon rõ rệt Có thể chia những hormon này thành 3 nhóm dưạ vào tác dụng chính của mỗi nhóm:

- Glucocortioid: ( hormon chuyễn hóa đường): có 21C và oxi ở C11 Tác dụng quan trọng nhất của nhóm này là kích thích tạo đường Thuộc nhóm này có cortisol, cortison (11-dehidroxicortisol) và corticosteron

- Mineralocorticoid ( hormon chuyễn hóa muối nước) có 21C chất điển hình là aldosteron và 11-deoxicorticosteron, có tác dụng điều hòa chất điện giải trong máu

- Androgen vỏ thượng thận: có 19 C gồm ∆4 –androsten-3,17-dion,

O

C

CH 2 OH O

VII-1-2-Sinh tổng hợp:

Các corticosteroid được tổng hợp từ cholesterol qua ∆5 pregnenolon nhờ các enzym:

-Demolase cắt nhánh cholesterol -Hydroxilase 17α, 21, 11β, 18 ( gắn –OH) -Dehydrogenase ( 3β-hydroxi -> 3ceto) -∆5-∆4 isomerase ( chuyễn liên kết đôi) -Lisase C17-20 ( cắt nhánh )

Progesteron

HO

C

CH3O

HO

C

CH3O

17-HidroxipregesteronO

C

CH3OOH

4

17 Hidroxylase

DehydroepiandrosteronHO

11-Desoxycorticosteron 11-Desoxycortisol

O

C

CH2OHOOH

O

C

CH2OHO

(11-Desoxi-17-hidroxicorticosteron)21Hydroxylase

O

C

CH2OHOHO

O

C

CH2OHOOHHO

11 -Hydroxylase

Trong các hormon của vỏ tuyến thượng thận, chỉ có 6 chất là có tính hoạt động về sinh lí, đó là: corticosteron, 11-dehidrocorticosteron, 17-

hidroxicorticosteron, 11-deoxi-17-hidroxicorticosteron và hidroxicorticosteron

C O

CH2OH

O11-Deoxicorticosteron(21-Hidroxiprogesteron)

Các corticosteroid chịu nhiều quá trình biến đổi hóa học làm mất hoạt tính

sinh học của hormon và làm cho chúng dễ tan trong nước hơn, do đó được bài tiết theo đưòng nước tiểu hay đường mật dưới dạng liên hợp

Cơ quan chính gây thái hóa corticosteroid là gan Có thể chia các phản ứng biến đổi thành 5 loại

-Phản ứng khử ( khử liên kết đôi, khử C=O thành C-OH)

-Phản ứng oxi hóa (11β-OH và 21-OH
C=O )

-Phản ứng hidroxyl hóa (6β)

-Phản ứng cắt chuổi nhánh

-Phản ứng ester hóa ( tạo glucoro liên hợp)

Các corticosteroid, do có sự hiện diện của nhóm α-hidroxiceton –CO-CH2OH nên có tính khử mạnh

Nhóm 11-ceto trơ trong phản ứng hidrogen hóa xúc tác trong môi trường trun g hòa nhưng bị khử trong môi trường acid Nó Cũng bị khử nhanh thành nhóm

OH bởi LiAlH4 và thành –CH2 bởi sự khử Clemesen

Việc xác định cơ cấu các hormon của vỏ tuyến thượng thận nhờ vào phản ứng giảm cấp và phản ứng tổng hợp một phần từ chất đầu là sterol có cơ cấu đã biết

VII-1-3: Tổng hợp 11-deoxicorticosteron từ stigmasterol:

2/ 2PhMgBr3/

H2O

1/CH2N22/

Sự tương quan giữa corticosteron và 11-dehidrocorticosteron, giữa cortisol và cortison:

Trên chuyển hóa gluxid: cortisol kích thích được sự tân tạo đường làm tăng dự trữ glycogen ở gan Mặt khác, cortisol gây tăng hoạt độ glucose-6-phosphatase

do đó tăng cường giải phóng gluco ở gan vào máu gây tăng đường huyết Trên chuyển hóa protein, cortisol gây tăng quá trình thoái hóa protein và acid amin đặc biệt là ở cơ Tại gan, nó gây tăng thu nhận acid amin, kích thích cảm ứng tổng hợp enzym xúc tác quá trìng tân tạo đường Ngoài ra, cortisol còn có một số tác dụng sinh lí quan trọng : bảo vệ cơ thể chống lại stress, chống dị ứng, làm giản phản ứng viêm Cortisol được sử dụng để điều trị viêm khớp, các bệnh colagenose… trên thực tế người ta dã tổng hợp được một số dẫn xuất cortioid có hoạt lực chống viêm mạnh gấp 30 lần cortisol (dexamethason, betamethason…)

• Mineralocorticoid: Aldosterol có tác dụng mạnh nhất trên chuyển hóa muối nước, làm tăng tải hấp thu Na+, làm tăng bài tiết K+ do đó giữ được nưóc trong

cơ thể

Ngoài ra, aldosteron còn có tác dụng làm tăng dự trử glycogen ở gan, giảm bạch cầu ưa acid trong máu và tăng khả năng chống đỡ với các stress của cơ thể

*Các Androgen ở vỏ thương thận: có tác dụng giống hormon sinh dục nam nhưng yếu hơn Chúng cũng có tác dụng tăng thoái hóa protein gây ứ dong mỡ, Na+, Cl- và phospho

ở nữ giới, nếu có nhiều hormon này sẽ dẫn đến hiện tượng nam hóa

VII-2 HORMON CỦA GIỚI TÍNH

VII-2-1: Hormon sinh dục nam:

-TESTOSTEROL:

-Testosterol được coi là một prohormon vì nó có thể biến đổi tạo thành 1 số chất có hoạt tính hormon

-Dihidro-testosterol có tác dụng mạn hơn testosterol nhiều

-Testosterol trong huyết tương được thoái hóa chủ yếu ở gan theo 2 con

đường:

+ Tạo chất chuyển hóa hoạt động: Estradiol

+ Tạo chất chuyển hóa không hoạt động bài xuất ra nước tiểu dưới dạng

17 cetosteroid:androsteron, epiandrosteron và các chất chuyển hóa phân cực (diol,triol và liên hợp)

H HO

(3 -hidroxi-5 -androstan-17-on) (3 -hidroxi-5 -androstan-17-on)Epiandrosteron (3 -hidroxi-5 -androstan-17-on)

(17- -hidroxi-4-androsten-3-on)

Dihidrotesteron thơm hóa nhân khử nối đôi

Khử nhân A, oxi hóa 17-on

Điều chế TESTOSTEROL từ cholesterol

BrBrCholesterol

AcO

O

BrBr

Zn, AcOH

H2O

oxi hóaoppenaner

2/ thủy giải (MeOH-NaOH)

thủy giải

Điều chế Epiandrosteron và Androsteron:

Acetatcholestanil

AcO

EpiandrosteronHO

VII-2-2:Hormon sinh dục nữ:

Buồng trứng sản xuất 2 nhóm hormon sinh dục nữ: Estrogen và Progestin, trong đó hormon tự nhiên hoạt động nhất là 17 β-estradiol và progesteron

Cấu tạo hóa học và sinh tổng hợp:

-Estrogen: có cấu tạo nhân estran (C18), đặc trưng bởi nhân thơm A, còn được gọi là các phenosteroid.Chúng tan trong môi trường kiềm do đó dễ tách ra khỏi các steroid khác.Thuộc nhóm này có 3 chất:

Buồng trứng ,tinh hoàn ,vỏ thượng thận và nhau thai có thể tổng hợp được Estron và 17β-estradiol từ testosteron và androtendion.Estradiol được vận chuyển trong máu 1 phần rất nhỏ dưới dạng tự do, phần lớn gắn với glubulin huyết thanh

Progesteron cũng được tổng hợp ở nhiều tuyến , song nhiều nhất là ở hoàng thể và nhau thai.Trong thời gian có thai,progesteron tăng cao

Gan biến đổi estradiol và estron thành estriol cả 3 chất này đều là cơ chất của những enzym liên hợp ở gan tạo ra các sản phẩm liên hợp glucuronid hay sulfat dễ tan và không gắn với protein vận chuyển, do đó bài xuất nhanh theo đường mật, phân và nước tiểu.Progesteron cũng bị gan chuyển hóa thành nhiều chất.Ở ngưới, sản phẩm chuyển hóa chính trong nước tiểu là

7-metoxi-1,2-ciclopentenophenantren

1

2 3 4

Phản ứng hóa học của Estriol

-Estradiol, C18H24O2

Có hai đồng phân lập thể α và β ( đồng phân α hoạt động hơn đồng phân β)

α-Estradiol được điều chế từ sự khử Estron

α-Estradiol sau đó đưoợc cô lập từ buồng trứng của heo nái

β-Estradiol cô lập từ nườc tiểu của ngựa cái có thai

α-Estradiol hoạt động hơn Estron

Estradiol là hormon thật sự còn Estron và Estriol là những sản phẩm trao đổi

OHH

HO

HOH

HO

- Estradiol

(Estradiol - 17 )

- Estradiol(Estradiol - 17 )

HO

OH OH

HOOC-COOH HOOC-CH 2 -CHOH-COOH HOOC-CHOH-CHOH-COOH Acid oxalic Acid malic Acid Tartric

Năm 1803, DEROSNE đã trích ly từ á phiện một "muối kết tinh" có phản ứng kiềm, gọi là "muối á phiện" và cho ràng tính (baz) này là do vết KOH dùng trong lúc trích ly Năm sau, SEGUIN cũng trích từ á phiện một chất kết tinh, tan trong acid, trầm hiện bởi baz, do đó chất trên có tính baz Năm 1806, SERTURNER) phân lập được một chất từ nhựa thuốc phiện có tính kiềm và gây ngủ mạnh đã đặt tên là Morphin Năm 1810 GOMES chiết được một chatá kết tinh từ vỏ cây Canhkina và đặt tên là

"Cinchonino", sau đó P.J.PELLETIER và J.B.CAVENTOU lại chiết đuợc hai chất có tính kiềm từ hạt một loài Strychnos đặt tên là Strychnin và Brucin

Từ đây nhiều công trình nghiên cứu đưa đến sự phát minh của hàng trăm chất baz trích từ thực vật khác nhau Năm 1819 một duợc sĩ là WILHELM MEISSNER đề nghị xếp các chất có tính kiềm lấy từ thực vật ra thành một nhóm riêng và ông đề nghị gọi tên là alkaloid, do đó người ta ghi nhận MEISSNER là nguời đầu tiên đưa ra khái niệm về alkaloid

I-2 Định nghĩa

Đầu tiên, chữ alkaloid ( alkaloid = nghĩa là giống chất kiềm alkali) dùng cho tất cả những baz hữu cơ cô lập từ cây cỏ Định nghĩa này cũng thay đổi dần theo đà tiến triển về nghiên cứu alkaloid Năm 1880, KONIGS định nghĩa alkaloid là những baz hữu cơ tìm thấy trong thiên nhiên và chứa một nhân piridin

Theo LADENBURG, alkaloid là chất tự nhiên trích ly từ cây cỏ có tính baz và chứa ít nhất một nguyên tử nitơ trong nhân dị hoàn Định nghĩa này loại trừ các chất tổng hợp và các chất cô lập từ động vật Hiện nay, người ta cũng cho là vẫn còn khó định nghĩa alkaloid Thông thường, alkaloid bao

gồm các chất baz hữu cơ tạo thành trong cây cỏ, nhưng phần đông tác giả không chấp nhận mà cho rằng alkaloid trích từ cây được gọi là alkaloid thực vật (plant alkaloid hoặc vegetable alkaloid)

Phần đông alkaloid là những chất độc, thường dùng trong y dược ở liều lượng rất thấp Do đó, nói chung, tính chất baz, tính chất dược lý và nguồn gốc thực vật là 3 đặc tính chính để xác định alkaloid thực vật

POLONOPSKI đã định nghĩa: Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ, đa số có nhân dị vòng, có Phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thuờng có duợc lực tính rất mạnh và cho những phản ứng hoá học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid

Một thực vật được xem là có chứa alkaloid có ý nghĩa thực tiễn phải có hàm lượng alkaloid tối thiểu là 0,05% tính theo dực liệu khô Tuy nhiên cũng có 1 số chất được xếp vào alkaloid nhưng nitơ không ở dị vòng mà ở mạch nhánh như: ephedrin trong ma hoàng (Ephedra sinica Stapf.),

capsaicin trong ớt (Capsicum annuum L.) colchicin trong hạt cây tỏi độc (Colcicum autumnal L.) , một số alkaloid không có phản ứng kiềm như colchicin từ hạt tỏi độc,ricinum từ hạt thầu dầu (Ricinus communis L.) và có alkaloid có phản ứng acid yếu như arecaidin và guvacin trong hạt cau (Areca catechu L.)

I-3 Danh pháp

Các alkaloid trong dược liệu thường có cấu tạo phức tạp nên người ta không gọi tên theo danh pháp hóa học mà thường gọi chúng theo một tên riêng Tên của alkaloid luôn luôn có đuôi –in và suất phát từ:

-Tên chi hoặc tên loài cây + in Ví dụ: Papaverin từ Papaver somniferum ; palmatin từ Zatrorrhiza palmata; cocain từ Erythroxylum coca

-Đôi khi dưạ vào tác dụng của alkaloid đó Ví dụ như Emetin do từ εµεtos có nghiã là gây nôn, morphin do từ morpheus

-Có thể từ tên ngưòi + in.Ví dụ như Pelletierin do tên Pelletier; Nicotin do tên J.Nicot Các alkaloid phụ tìm ra sau thưòng được gọi tên bằng cách thêm tiếp đầu ngữ hoặc biến đổi vị ngữ của alkaloid chính (biến dổi -in thành -idin, -anin,-alin…)

-Tiếp đầu ngữ –nor diễn tả một dẩn chất mất một nhóm metyl Ví dụ : Ephedrin ( C10H15ON) norerephedrin( C9H13ON)

Các đồng phân thường có tiếp đầu ngữ: Pseudo, iso, neo, epi, allo…

I-4 Phân bố trong thiên nhiên

-Alkaloid phổ biến trong thực vật, ngày nay đã biết khoảng trên

6000 alkaloid từ hơn 5000 loài thực, hầu hết ở thực vật bậc cao chiếm khoảng 15-20% tổng số các loài cây tập trung ở một số họ: Apocynaceae (họ Trúc đào ) có gần 800 alkaloid, Papaveraceae (họ Thuốc phiện) gần

400 alkaloid, Fabaceae (họ Đậu) gần 350 alkaloid, Rutaceae (họ Cam) gần

300 alkaloid, Liliaceae (họ Hành) 250 alkaloid, Solanaceae (họ Cà) gần

200 alkaloid, Amaryllidaceae (họ Thủy tiên) 178 alkaloid,

Menispermaceae (họ Tiết dê) 172 alkaloid, Rubiaceae (họ Cà phê) 156 alkaloid, Loganiaceae (họ Mã tiền) 150 alkaloid, Buxaceae (họ Hoàng dương) 131 alkaloid, Asteraceae (họ Cúc) 130 alkaloid, Euphorbiaceae (họ Thầu dầu) 120 alkaloid…

CoÙ những họ có tới 50% loài cây có chứa alkaloid như

Ranunculaceae, Berberidaceae, Papaveraceae, Buxaceae, Cactaceae

Ở nấm có alkaloid trong ấm cựa khoả mạch (Claviceps purpurea, nấm Amanita phalloids

Ơû động vật cũng đã tìm thấy alkaloid ngày càng tăng Alkaloid Samandarin,

Samandaridin, Samanin có trong tuyến da của loài kì nhông Salamandra maculosa và Salamandra altra Bufotenin, Bufotenidin,dehdrobufotenin lấy từ nhưạ cóc ( Bufo bufogargorizans, B bufoasiaticus, B melansiticus…-Bufonidae) Bantrachotoxin có trong tuyến da của loài Eách độc

(Phyllobates aurotaenia)

- Trong cây alkaloid thường tập trung ở một số bộ phận nhất định Ví dụ: alkaloid tập trung ở hạt như Mã tiền, Cà phê, Tỏi độc…; ở quả như ớt , hồ tiêu, thuốc phiện; ở lá như Benladon, coca, thuốc lá,chè,…Ở hoa như cà độc dược…Ở thân như Ma hoàng; ở vỏ như canhkina, mức hoa trắng, hoành bá; ở rể như ba gạc, lựu; ở củ như ô dầu, bình vôi, bách bộ…

- Rất ít trường hợp trong cây chỉ có một alkaloid duy nhất mà thưòng có hỗn hợp nhiều alkaloid, trong dó alkaloid có hàm lượng cao nhất được gọi là alkaloid chính, còn những alkaloid có hà lượng thấp hơn gọi là

alkaloid phụ Những alkaloid trong cùng một cây có cấu tạo tương tự nhau nghiã là chúng có một nhân cơ bản chung Ví dụ: isopelletierin và

metylisopelletierin trong vỏ Lựu đều có nhân Piperidin; các chất tropin, hyoscyamin, atropin trong lá Benladon đều có nhân tropan

Các alkaloid ở trong những cây có cùng một họ thực vật cũng thường có cầu tạo rất gần nhau Ví dụ: alkaloid trong một số cây họ cà như Atropa belladona L…, Hyoscyamus niger L, Datura metel L, Datura stramonium L, Datura tatula L đều có chung nhân tropan Nhưng cũng có những cây trong cùng một họ mà chứa những alkaloid hoàn toàn khác nhau về cấu trúc hóa

học Ví dụ một số cây trong họ Cà phê (Rubiaceae) như cây Càphê có cafein (nhân purin), cây Ipeca có emetin (nhân isoquinolin), cây Canhkina có quinin (nhân quinolin)

Cũng có alkaloid có thể gặp ở nhiều cây thuộc những họ khác nhau như ephedrin có trong Ma hoàng ( họ Ma hoàng-Ephedraceae), trong cây Thanh tùng (họ Kim giao-Taxaceae), trong cây Ké đồng tiền (họ Bông-Malvaceae) Becberin có trong cây Hoàng liên (họ Hoàng liên-

Ranunculaceae), cũng có trong cây Hoàng bá ( họ Cam-Rutaceae), có trong cây Vàng đắng ( họ Tiết dê-Menispermaceae)…

-Hàm lượng alkaloid trong cây thường rất thấp, trừ một số trường hợp như trong cây Canhkina hàm lượng alkaloid đạt 6-10%, trong nhựa thuốc phiện ( 20-30%) Một số dược liệu chứa 1-3% alkaloid đã được coi là có hàm lượng alkaloid khá cao

Hàm lượng alkaloid trong cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khí hậu, ánh sáng, chất đất, phân bón, giống cây, bộ phận thu hái và thời kì thu hái.Vì vậy đối với mỗi dược liệu cần nghiên cứu cách trồng trọt, thu hái và bảo quản để có hàm lượng hoạt chất cao

Trong cây, alkaloid ít khi ở trạng thái tự do (alkaloid baz), mà thường

ở dạng muối của các acid hũu cơ như citrat, tactat, malat, oxalat, acetat… (đôi khi có ở dạng muối của acid vô cơ) tan trong dịch tế bào Ơû một số cây, alkaloid kết hợp với tanin hoặc kết hợp với acid đặc biệt của chính cây đó như acid meconic trong thuốc phiện, acid tropic trong một số cây họ cà, acid aconitic có trong cây ô đầu…Có một số ít trường hợp alkaloid kết hợp với đường tạo ra dạng glycoalkaloid như solasonin và solamacgin trong cây cà lá xẻ (Solanum laciniatum)

alkaloid không có điểm chảy vì bị phá hủy ở nhiệt độ trước khi chảy

Những alkaloid ở thể lỏng bay hơi được và thường vững bền, không bị phá hủy ở nhiệt độ sôi nên cất kéo được bằng hơi nước

- Mùi vị: Đa số các alkaloid không mùi, có vị đắng và một số ít có vị cay như capsaicin, piperin

- Màu sắc: Hầu hết các alkaloid đều không màu trừ một số ít có màu vàng như berberin, palmatin

- Độ tan: Nói chung các alkaloid baz không tan trong nước, dể tan trong dung môi hữu cơ như methanol, etanol, ether, cloroform Trái lại các muối alkaloid thì dễ tan trong nước hầu như không tan trong dung môi hữu

Do có tính baz yếu nên có thể giải phóng alkaloid ra khỏi muối của nó bằng những kiềm trung bình và mạnh như NH4OH, MgO, carbonat kiềm, NaOH… Khi định lượng alkaloid bằng phương pháp đo acid người ta phải căn cứ vào độ kiềm để lưạ chọn chỉ thị màu thích hợp

-Tác dụng với các acid, alkaloid cho muối tương ứng

-Alkaloid tác dụng với kim loại nặng ( Hg, Bi, Pt ) tạo ra muối phức -Các alkaloid cho phản ứng với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid Những phản ứng chung này được chia làm hai loại:

a/ Phản ứng tạo tủa:

Có 2 nhóm tạo tủa với alkaloid

Nhóm thuốc thủ thứ nhất cho tủa ít tan trong nước Tủa này sinh ra hầu hết là do sự kết hợp của một cation là alkaloid và một anion thường là anion phức hợp của thuốc thử

Có nhiều thuốc thử tạo tủa với alkaloid:

-Thuốc thử Mayer (K2HgI4 – Kalitetreiodomecurat): cho tủa trắng hay vàng nhạt

-Thuốc thử Bouchardat (iodo-iodid): cho tủa nâu

-Thuốc thử Dragendorff ( KBiI4- Kali tetraiodobismutat III) : Cho kết tủa vàng cam đến đỏ

-Muối Reinecke ( NH4[Cr(SCN)4(NH3)2].H2O- amoni tetra

sulfocyanua diamin cromat III)

-Thuốc thử Scheibler ( H3P(W3O10)4-acidphosphovonframic) -Thuốc thử Godeffroy( H4Si(W3O10)4-acidsilicovonframic)

-Thuốc thử Sonenschenin ( H3P(Mo3O10)4-acidphosphomolybdic) Phản ứng tạo tủa rất nhạy, độ nhạy của mỗi loại thuốc thử đối với từng alkaloid có khác nhau Ví dụ thuốc thử Mayer còn xuất hiện tủa với morphin khi pha loãng 1/2.700 nhưng với quinin ở độ pha loãng 1/125.000 Cafein tạo tủa với thuốc thử Dragendorff ở độ pha loãng 1/600, nhưng với thuốc thử Bouchardat ở độ pha loãng 1/10.000

Trong phân tích alkaloid, một số thuốc thử tạo tủa trên còn được dùng với ý nghiã khác: Thuốc thử Dragendorffcòn được dùng phun hiện màu trong sắc kí giấy và sắc kí lớp mỏng Muối Reinecke dùng trong định lượng alkaloid bằng phương pháp so màu Acid phosphomolybdic và acid phosphovonframic được dùng trong định lượng alkaloid bằng phương pháp cân và phương pháp so màu

Nhóm thuốc thử thứ hai cho kết tủa ở dạng tinh thể:

-Dung dịch vàng clorid

-Dung dịch platin clorid

-Dung dịch nước bão hòa acid picric

-Acid picrolonic

-Acid styphnic

Người ta thường đo điểm chảy của các dẫn chất này để góp phần xác định các alkaloid

b/ Phản ứng tạo màu:

Có một số thuốc thử tác dụng với alkaloid cho những màu đặc biệt khác nhau do đó ngưòi ta cũng dùng những phản ứng tạo màu để xác định alkaloid Phản ứng tạo tủa cho ta biết có alkaloid trong đó hay không, còn phản ứng tạo màu cho ta biết đó là alkaloid nào

Thuốc thử tạo màu thường là những hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ hòa trong acid H2SO4 đậm đặc Những thuốc thử tạo màu quan trọng là: Acid sulfuric đậm đặc (d=1,84), acid nitric đậm đặc (d=1,4), thuốc thử Frohde ( acid sulfomolybdic), thuốc thử Marquis (sulfoformol), thuốc thử Mandelin ( acid sulfovanadic), thuốc thử Erdmann (acid sulfonitric), thuốc thử Wasicky

( p.dimetylaminobenzaldehyt hoøa trong H2SO4), thuoâc thöû Merke ( acid sulfoseleniv)

Trong dòch chieât coù nhieău alkaloid vaø coøn laên táp chaât khaùc thì phạn öùng leđn maøu khođng thaôt roõ baỉng nhöõng alkaloid ñaõ ñöôïc chieât vaø phađn laôp

ôû dáng tinh khieât Do ñoù, ñeơ keât luaôn ñöôïc chaĩc chaĩn ngöôøi ta thöôøng duøng phạn öùng maøu keât hôïp vôùi phöông phaùp saĩc kyù lôùp moûng coùù alkaloid tinh khieât laøm chaât chuaơn ñeơ so saùnh

II- SÖÏ LY TRÍCH VAØ SÖÏ COĐ LAÔP

II-1 Ly trích alkaloid:

Söï ly trích döïa vaøo tính chaât chung sau:

-Alkaloid thöôøng laø nhöõng baz yeâu, thöôøng toăn tái döôùi dáng muoâi cụa acid höõu cô hoaịc vođ cô, ñoiđ khi ôû dáng keât hôïp vôùi tanin neđn phại taùn nhoû nguyeđn lieôu ñeơ deơ thaùmvôùi dòch dung mođi vaø giại phoùng alkaloid khoûi muoâi cụa noù baỉng dung dich kieăm trung bình hoaịc kieăm mánh

- Haău heât caùc alkaloid baz khođng tan trong nöôùc nhöng lái deơ tan trong dung mođi höõu cô ít phađn cöc Traùi lái, caùc muoâi alkaloid thì deê tan trong nöôùc, coăn vaø khođng tan trong dung mođi höõu cô ít phađn cöïc Maịt khaùc coøn tuøy theo tính chaât cụa alkaloid nhö loái bay hôi hoaịc khođng bay hôi maø duøng phöông phaùp chieât suaât cho thích hôïp

-Ñoâi vôùi nhöõng alkaloid bay hôi ñöôïc nhö coniin ( trong cađy Conium Maculatum), nicotin ( trong cađy thuoâc laù), spactein (trong cađy Cytisus

Scoparius) coù theơ caât keùo baỉng hôi nöôùc thì sau khi saây khođ nguyeđn lieôu, taùn nhoû, cho kieăm vaøo ñeơ ñaơy alkaloid dáng muoâi ra dáng baz roăi laây

alkaloid theo phöông phaùp caât keùo baỉng hôi nöôùc Ngöôøi ta thöôøng höùng dòch caẫt vaøo trong dung dich acid vaø töø doù thu ñöôïc muoâi alkaloid

-Ñoâi vôùi nhöõng alkaloid khođng bay hôi, ngöôøi ta söû dúng caùc phöông phaùp ly trích baỉng dung mođi höõu cô ôû mođi tröôøng kieăm

II-1-1 Ly trích bằng dung môi hữu cơ ở môi trường kiềm

Sơ đồ: Qui trình chiết alkaloid dạng baz

Các alkaloid thường tồn tại trong cây dưới dạng muối, do đó trước khi chiết, người ta dùng kiềøm để kiềm hóa, tất cả alkaloid từ dạng muối chuyển sang dạng baz, sau đó dừng dung môi để chiết dạng baz ra khỏi nguyên liệu

Với phương pháp này cần lưu ý những điểm sau:

- Lưạ chọn chất kiềm: Việc lưạ chon chất kiềm hóa có ý nghiã rất quan trọng trong quá trình ly trích Phải dưạ vào tính chất riêng biệt của từng alkaloid để quyết định nên chọn loại kiềm nào Các chất kiềm thông dụng như: NH4OH, CaO, Na2CO3, NaOH, KOH

Đối với các alkaloid có tính baz tương đối mạnh, nếu dùng kiềm yếu để kiềm hóa thì không đẩy alkaloid ra khỏi dạng muối của nó Đối với các alkaloid có dây nối ester (atropin, cocain ) nếu dùng kiềm mạnh quá sẽ phá huỷ dây nối này

MẪU CÂY

NL ĐÃ KIỀM HÓA

DICH ALCALOID BAZ

ALCALOID)

HH ALCALOID TOÀN PHẦN

Kiềm

Chiết bằng dm hữu cơ

Tinh chế (lắc với dd acid)

Kiềm hóa Lắc với dm hữu cơ Thu hồi dm

Ñoâi vôùi caùc alkaloid coù nhoùm -OH phenolic (morphin, salsodin, cephalin ) neâu duøng kieăm quaù mánh seõ táo ra muoâi phenolat khođng tan trong dung mođi höõu cô

-Löïa chón dung mođi: Caùc alkaloid baz thöôøng tan nhieổu trong caùc dung mođi höõu cô keùm phađn cöïc nhö ether daău hoûa, benzen, cloroform, ether etylic vì vaôy, ngöôøi ta thöôøng duøng caùc dung mođi naøy ñeơ chieât caùc alkaloid ôû dáng baz

Ñoâi vôùi caùc alkaloid coù N baôïc 4 vaø N-oxid (ephedrin , cafein) thì lái ít tan trong dung mođi höõu cô maø lái tan nhieău trong nöôùc

Trong vieôc löïa chón dung mođi chieât, ngoaøi vieôc chuù yù ñeân tính hoøa tan caăn löu yù ñeân khạ naíng coù theơ xạy ra caùc phạn öùng hoùa hóc hoaịc söï táo phöùc giöaõ dung mođi vaø alkaloid ( thí dú: berberin khi coù maịt NH4OH vaø aceton trôû thaønh triacetonamin)

-Chón nhieôt ñoô trích ly: Ñoâi vôùi alkaloid khođng beăn vôùi nhieôt (caùc alkaloid coù dađy noâi ester) thì trong quaù trình trích ly khođng ñöôïc duøng nhieôt ñoô quaù cao khođng daơn ñeân söï phađn hụy caâu truùc

II-1-2 Ly trích baỉng dung dich acid loaõng trong coăn hoaịc trong nöôùc: Tröôùc heât, duøng acid thích hôïp ñeơ chuyeơn hoaøn toaøn caùc alkaloid dáng baz sang dáng muoâi sau ñoù duøng dung mođi thích hôïp ñeơ chieât muoâi ra khoûi nguyeđn lieôu

Vôùi phöông phaùp naøy caăøn löu yù nhöõng ñieơm sau:

-Löá chón chaât acid thích hôïp: Ñeơ táo muoâi alkaloid, coù theơ duøng caùc acid vođ cô hoaịc acid höõu cô nhö HCl, H2SO4 ,HNO3, H3PO4 acid acetic, acid oxalic, acid tartric

Tuyø theo ñoô hoøa tan cụa muoâi alkaloid khaùc nhau ñoâi vôùi dung mođi chieât ñeặ chón acid thích hôïp nhaât Thí dú ñoô hoøa tan cụa muoâi berberin sulfat trong nöôùc laø 1/30 vaø cụa muoâi berberinclohydrat laø 1/500, do ñoù, khi chieât berberin baỉng phöông phaùp nöôùc acid thì ngöôøi ta seõ chón acid

sulfuric ñeơ chieât

-Löá chón dung mođi: Tređn nguyeđn taĩc chung caùc muoâi alkaloid thöôøng tan nhieău trong dung mođi phađn cöïc neđn ñeơ chieât alkaloid ngöôøi ta hay dung dung mođi laø nöôùc hay coăn

Sơ đồ: Qui trình chiết alkaloid dạng muối

II-2 Sự tinh chế và cô lập

Sau khi chiết suất, ít khi thu được một alkaloid tinh khiết mà thường là một hỗn hợp alkaloid lẫn tạp chất

Thông thường, các alkaloid trong cùng một cây có cấu trúc hóa học gần giống nhau Do đó, một số tính chất hóa lí của chúng cũng tương tự nhau Sau đây là một số phương pháp thường dùng để tách các alkaloid ra khỏi hổn hợp

II-2-1 Dưạ vào độ hòa tan khác nhau:

Dưạ vào độ hòa tan khác nhau của các alkaloid baz trong dung môi hữu cơ (Thí dụ: Morphin hòa tan nhiều trong dung môi hữu cơ, nicotin hòa tan nhiều trong nước, brucin tan trong cồn 25o , strychnin tan nhiều trong cồn 90o ) Để phân lập chúng bằng cách lắc hổn hợp alkaloid với các dung môi khác nhau, ở mỗi phân đoạn dung môi khác nhau, sẽ thu được alkaloid riêng biệt hoặc một hỗn hợp alkaloid có tính tan gần giống nhau Ngoài ra, người ta có thể lợi dụng tính tan ngoại lệ của một số

alkaloid ở dạng muối clohydrat ( lobelin clohydrat tan trong CHCl3 ) đối với

NGUYÊNLIỆU

Dd acid loãng trong cồn hoặc nườc DỊCH CHIẾT

Loại bớt dung môi còn 1/3 thể tích, lắng lọc

DỊCH MUỐI ALCALOID

Kiềm hóa pH=9 Lắc với dm hữu cơ Thu hồi dung môi HỔN HỢP

ALCALOID BAZ