Phần v hóa học và công nghệ các chất có hoạt tính sinh học

ĐẠI CƯƠNG VỀ GLYCOSID , ALCALOID & FLAVONOIDĐây là những nhóm hợp chất hữu cơ có trong thực vật, chúng không được liệt vào Dầu béo hay Tinh dầu, nhưng lại có mặt trong cả hai với hàm lượ

11/14/2012 606005 - Phan V 1

Môn học : HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU

CƠ THIÊN NHIÊN PHẦN V : HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÁC

CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC

PHẦN V : HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT CÓ

HOẠT TÍNH SINH HỌC

I Hoạt tính sinh học của một số nhóm tiêu biểu

I.1 Các chất có HTSH của carbonhydratI.2 Các chất có HTSH của Glycoside

I.3 Các chất có HTSH của AlkaloideI.4 Các chất có HTSH của TD

II Vitamine tự nhiên

III Công nghệ chiết tách các chất có Hoạt tính sinh học

III.1 Tách chiết SteroidIII.2 Tách chiết Glycosid

I HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ NHÓM TIÊU BiỂU

ĐẠI CƯƠNG :

1 STEROL, SAPONIN TRITERPENOID & SAPONIN STEROIDa.Sterol và Metyl sterol:

Sterol là những ancol thể rắn có cấu trúc 27-29 nguyên tử

cacbon Sterol trong động vật gọi là cholesterol, còn trong thựcvật gọi là phytosterol, -sitosterol, egosterol, stigmasterol,

nhưng đều có chung một khung cơ bản cyclopentanoperhydrophenanthren và một chuỗi ngang với các nhóm metyl(egostan) hay etyl(stigmestan), đặc biệt là ở cacbon C24

• Một số sterol có nhóm metyl gắn ở C4 hay C14, các chất này đƣợc gọi là metylsterol Tất cả sterol đều có nhóm OH ở C3 Các sterol có dây nối đôi gọi là stenol, còn không có, gọi là stanol

123

4 5 6 7

8

910

1112 13

16 1718

19 20

21 22

23

2425

2627

HO

Cholesterol

trong thực vật Người ta cũng phân lập được saponin trong

động vật như hải sâm, cá sao

12 13 14

15 16

17

18 26

19

27

26

18 17 16 15 14

13

12 11

10 9 8

7 6

5 4 3

HO

1 2 3

4 5 6 7

8

9 10 11

12 13 14

15 16

17

18 26

27

19 20 21

22 25

Olean -amyrin -amyrin

Sapogenin Đặc điểm cấu trúc

21,22-OH, 23-CH2OH21-OH, 23-CH2OHMột số dẫn xuất của -amyrin :

11/14/2012 606005 - Phan V 9

2 ĐẠI CƯƠNG VỀ GLYCOSID , ALCALOID & FLAVONOIDĐây là những nhóm hợp chất hữu cơ có trong thực vật, chúng không được liệt vào Dầu béo hay Tinh dầu, nhưng lại có mặt trong cả hai với hàm lượng thấp

2.1 Glicosid

a Định nghĩa

• Theo nghĩa rộng, glycosid là Những hợp chất hữu cơ tạo thành do sự ngưng tụ giữa một đường với một phân tử hửu cơ khác với điều kiện nhóm hydroxy bán acetal của phần đường phải tham gia vào sự ngưng tụ

• Theo quan niệm trên thì các oligosaccarid hoặc

polysaccarid cũng là những glycosid và được gọi là “holosid”

• Theo quan niệm chặt chẽ, glycosid chỉ dùng cho những chất tạo thành do sự ngưng tụ, giữa một phần là đường và một

phần không phải đường do đó có tên gọi là heterosid để phân biệt với holosid

• Phần không phải là đường được gọi là aglycon hoặc

genin, có cấu trúc hoá học rất khác nhau, tác dụng sinh học phụ thuộc vào phần này

OH HO

OH

OH CH2OH

O

O CH2OH

OH

H

H H

OCH2OH

OH

H

HH

HO

H

HHO

H

H

HOH

CH2OH

O

OH

• Ví dụ puerarin là một C-glycosid có trong sắn dây,barbaloin là glycosid có trong lô hội.

OH OH

OH

CH2OH O

O CH2OH

OH

H

H H

HO

H

• Crotonosid có trong hạt ba đậu là một N-glycosid.

OH

H HO

N

N

NH2

N O

H

N

b Một số tính chất cơ bản của Glycoside:

Sau này Pôlônôpski đã định nghĩa:

“Alcaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Đa số có

nhân dị vòng Có phản ứng kiềm thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có dược lực tính rất mạnh và cho những phản ứng hoá học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alcaloid”

a.Phân bố trong thiên nhiên.

 Alcaloid có phổ biến trong thực vật, ngày nay đã biết khoảng trên 6.000 Alcaloid từ hơn 5.000 loài, hầu hết ở thực vật bậc cao chiếm khoảng 15 - 20% tổng số các loài cây, tập trung ở một số họ: Apocynacaae (họ Trúc đào) có gần 800 alcaloid, Papaveraceae (họ Thuốc phiện) gần 400 alcaloid, Fabaceae (họ Đậu) gần 350 alcaloid, Rutaceae (họ Cam) gần 300

alcaloid, Liliaceae (họ Hành) 250 alcaloid, Solanaceae (họ

Cà), gần 200 alcaloid, Amaryllidaceae (họ Thuỷ tiên) 178

alcaloid, Menispermaceae (họ Tiết Đê) 172 alcaloid,

Rublàceae (họ Cà phê) 156 Alloid; Loganiaceae (họ Mã tiền),

150 alcaloid, Buxaceae (họ Hoàng duơng) 131 alcaloid;

Asteraceae (họ Cúc) 130 alcaioid, Euphorbiaceae (họ Thầu dầu) 120 alcaloid

 Trong cây alcaloid thường tập trung ở một số bộ phận nhất định

Ví dụ: alcaloid 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 chè ;

ở hoa như- cà độc dược, ở thân như ma hoàng,

ở vỏ thân như canhkina, mức hoa trắng, hoàng bá,

ở rễ như ba gạc, lựu, ở củ như ô đầu, bình vôi, bách bộ …

 Rất ít trường hợp trong cây chỉ có một alcaloid duy nhất mà thường có hỗn hợp nhiều alcaloid:

trong đó alcalod ở có hàm lượng cao được gọi là alcaloid

chính, còn những alcaloid khác hàm lượng thấp hơn thường gọi là alcaloid phụ

 Hàm lượng alcaloid trong cây thường rất thấp, trừ một số trường hợp như trong cây canhkina hàm lượng đạt 6 – 10%, trong nhựa thuốc phiện (20 - 30%)

Một dược liệu chứa 1 -% alcaloid đã được coi là có hàm

lượng alcaloid khá cao

 Trong cây, alcaloid ít khi ở trạng thái tự do (alcaloid

bazơ), mà thường ở dạng muối của các chất hữu cơ

như citrat, tactat, malat, oxalat, acetat … (đôi khi có ở

dạng muối của acid vơ cơ) tan trong dụng dịch tế bào ở một số cây alcaloid kết hợp với tanin hoặc kết hợp với acid đặc biệt của chính cây đó như acid tropic trong một

số cây họ cà, acid aconitic có trong cây ô đầu

Có một số ít trường hợp alcaloid kết hợp với đường tạo

ra dạng glycoalcaloid như solasonin và solamacgin trong cây cà lá xẻ (Solanum laciniatum)

• Alcaloid có nhân sterol

N

H3C H3C

CH3 CH3

CH3

CH3 H3C

H3C

N

Solazodin Solanidin

• Alcaloid có cấu trúc Terpen

3 Flavonoid.

3.1 Định nghĩa:

• Flavonoit là những chất màu thực vật, có cấu trúc cơ bản kiểu C6-C3-C6, trong đó mỗi C6 là một vòng Benzen gắn với C3 Cấu trúc có thể là vòng kín hoặc mở

5 6

7

4' 5' 6'

O

Nói chung flavonoit không có ở các tảo và nấm Flavonoit đặc

trƣng cho các thực vật bậc cao, song song với sự phân bố

axit hydroxinamic và lignin trong cây Nó có mặt trong hầu hết

bộ phận của cây : hoa, quả, lá, rễ, gỗ…và khu trú ở thành tế bào Nó tham gia vào sự tạo màu sắc của cây, nhất là hoa Đó chính là một trong những chức năng sinh lý quan trọng của

flavonoit đối với cây cỏ

7

4'5'6'

OO

1 2

3 4

5 6

7

4'

5' 6'

7 6

5 4 3

2

1 O HO

OH

OH HO

OH

6

5 4

3 2

1 O

OH

II HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ NHÓM TIÊU

BIỂU

nhau theo quy tắc đầu – đuôi, ví dụ 2 chất acid picrocinic và

gardenosid có trong cây đành đành – Gardenia jasminoides

Ellis cho vị thuốc chi tử

• Trong thực vật các monoterpenoid glycosid được gặp

nhiều nhất là nhóm Iridoid Cho đến nay người ta đã biết trên

600 chất Sau đây là một số nét đại cương về nhóm này

• Phân bố trong tự nhiên:

Các hợp chất iridoid hay gặp trong các họ: Scrophulariaceae (digital, sinh địa, huyền sâm; Rubiaceae (lá mơ lông, dành

dành); Apocynaceae (thông thiên, bông sứ); Loganiaceae (mã tiền); Plantaginaceae (mã đề); Caprifoliaceae (kim ngân);

Verbenaceae (cỏ roi ngựa) và một số họ khác

• Tác dụng và công dụng:

Một số dẫn chất iridoid có tác dụng kháng khuẩn như

plumericin, acid genipic; một số có tác dụng nhuận như

geniposid, verbenalin, thông tiểu như catalposid; làm hạ

đường huyết như catalpol (= catalpinosid) valerian – Valeriana officinalis L., một dược liệu rất thông dụng ở châu Âu

3 ANTHRANOID GLYCOSID

• Những hợp chất anthranoid nằm trong nhóm lớphydroxyquinon Những hợp chất quinon cũng là những sắc tố,được tìm thấy chủ yếu trong ngành nấm, địa y, thực vật bậccao nhưng cũng còn tìm thấy trong động vật

• Căn cứ vào số vòng thơm đính thêm vào nhân quinon màngười ta sắp xếp thành benzoquinnon, naphtoquinon,anthraquinon và naphtacenquinon hay còn gọi làanthracyclinon (4 vòng) Ở đây chúng ta chỉ đề cập đến nhómanthracyclinon hay anthranoid Khi tồn tại dưới dạng glycoisidthì được gọi là anthraglycosid hay anthracenosid Cũng nhưcác loại glycosid khác anthraglycosid khi bị thủy phân thì giảiphóng ra phần aglycon và phần đường

•

11/14/2012 606005 - Phan V 31

1

57

O

O

2

34

Hoạt tính sinh học của nhóm anthraglycosid:

• Các dẫn chất anthraglycosid, chủ yếu là các -glucosid dễ hoà tan trong nước, không bị hấp thụ cũng như bị thuỷ phân ở ruột non Khi đến ruột già, dưới tác dụng của -glucosidaza của hệ

vi khuẩn ở ruột thì các glycosid bị thuỷ phân và các dẫn chất anthraquinon bị khử tạo thành dạng anthron và anthranol là

dạng có tác dụng tẩy xổ, do đó có thể giải thích lý do tác dụng đến chậm sau khi uống thuốc Dạng genin thì bị hấp thu ở ruột non nên không có tác dụng

• Do tác dụng làm tăng nhu động ruột nên với liều nhỏ các dẫn chất 1,8 – dihydroxyanthraquinon dưới dạng heterosid giúp cho

sự tiêu hoá được dễ dàng, liều vừa nhận, liều cao xổ Thuốc tác dụng chậm, 10 giờ sau khi uống mới có hiệu lực Vì còn có tác dụng lên cơ nhẵn của bàng quan và tử cung nên dùng phải thận trọng đối với người có thai, viêm bàng quang và tử cung

OH H

H H

1 8

1,8 – dihydroxyanthraquinon

• Các dẫn chất anthraglycosid còn có tác dụng thông mật.

• Hỗn hợp các dẫn chất anthraquinon có trong rễ cây Rubra

tinctoria L Có tác dụng dụng thông tiểu và có khả năng tống

sỏi thận

• Theo một số tác giả Nga thì các dẫn chất quinon đặc biệt là các dẫn chất anthraquinon có tác dụng kích thích miễn dịch chống ung thư Xuất phát từ acid chrysophanic và một số dẫn chất

anthraquinon khác, người ta bán tổng hợp một số dẫn chất N-, S- và gốc halogen có hoạt tính chống ung thư

• Chrysophanol có tác dụng kháng nấm dùng để trị nấm, hác lào, lang ben

O

OH O

R

HO

Chrysophanol R= CH3Aloe emodin R=CH2OHRhein R= COOH

O

H

H H

1 8

+H2 -H2

+H2 -H2

Dạng khử có tác dụng xổ mạnh nhƣng hay gây đau

4 GLYCOSID TIM

Glycosid tim là những glycosid steroid có tác dụng đặc biệt lên tim Ở liều điều trị có tác dụng cường tim, làm chậm và điều hoà nhịp tim

Glycosid tim cũng như các glycosid khác, cấu trúc gồm 2 phần: aglycon và đường

Phần quyết định tác dụng lên tim là aglycon bao gồm nhân

steroid và vòng laton chưa bão hoà

SỰ LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC

VÀ TÁC DỤNG:

• Phần quyết định tác dụng lên tim là

phần aglycon bao gồm nhân steroid

và vòng lacton chƣa bão hoà, cả hai

phần đều quan trọng

• Nếu vẫn giữ lại vòng lacton, thay

nhân steroid bằng nhân benzen,

naphtalen thì mất tác dụng

• Nếu vẫn giữ nguyên nhân steroid

mà thay đổi vòng lacton nhƣ: bão

hoà nối mở vòng lacton, thay vòng

lacton bằng vòng lactam thì tác

dụïng mất hoặc giảm đi ít nhiều

OH HO

4 5 6 7

8

9 10

19

• Nhóm OH ở C – 3 hướng  thì giảm tác dụng đi nhiều Qua

quá trình chuyển hoá trong cơ thể, OH  ở vị trí C – 3 bị epimer hoá sang OH  để thải ra ngoài/

• Vòng lacton hướng  cũng giảm tác dụng

• Nếu ở dạng aglycon thì hoạt tính của nhóm bufadienolid mạnh hơn dẫn chất cardenoid tương ứng

• Phần đường có ảnh hưởng đến tác dụng nhưng ít, chủ yếu là ảnh hưởng đến độ hoà tan

TÍNH CHẤT, ĐỊNH TÍNH, ĐỊNH LƯỢNG GLYCOSID TIM.

Tính chất

• - Glycosid tim là những chất kết tinh, không màu, vị đắng,

có năng suất quay cực, tan trong nước, cồn, không tan trong benzen, ether

• - Những glycosid tim nào có đường 2 – desoxy thì rất dễ bị thuỷ phân khi đun với acid vô cơ 0,05N trong methanol 30 phút, trong khi những glycosid khác trong điều kiện đó thì không

digipurpidase trong lá digital tía, stronphanthobiase trong hạt

Strophanthus courmontii, scriarenase trong Urginea maritima

• - Vòng lacton 5 cạnh hay 6 cạnh dễ bị mở vòng bởi các tác

• Các thuốc thử định tính.

• - Các thuốc thử định tính cũng như để định lượng chủ yếu dựa trên các phản ứng tạo màu ở ánh sáng thường hoặc tạo huỳnh quang dưới ánh sáng cực tím

• - Trước khi tiến hành các phản ứng, người ta loại tạp chất trong nguyên liệu bằng ether dầu hoả hoặc hexan, sau đó chiết bằng cồn, pha loãng độ cồn rồi loại tạp tiếp bằng dụng dịch chì

acetat 15%, lọ Dịch lọc được lắc với chloroform hoặc hỗn hợp chloroform - ethanol 4:1 Bốc hơi dịch chiết rồi hoà glycosid

trong dung môi thích hợp để tiến hành phản ứng

• Các thuốc thử có thể chia làm 2 loại:

+ loại thuốc thứ phản ứng với đường 2- desoxy Phản ứng cho màu đỏ mận rõ và ổn định Tuy thế thuốc thử chỉ giữ được 1- 2 ngày nên khi dùng mới pha

(Thuốc thử gồm có 10mg xanthydrol hoà trong 99 ml acid acetic

và thêm 1ml HCl trộn đều)

+ loại kém nhạy với đường 2 – desoxy:

• Lấy khoảng 20 – 200l glycosid cho vào ống nghiệm khô, thêm 5ml thuốc thử trộn đều, đậy nút bông, đặt trên nồi cách thủy sôi 3 phút sau đó làm lạnh bằng cách ngâm 5 phút vào nước đá và để ở nhiệt độ phòng 10 phút Đọc trên quang phổ

kế ở bước sóng 550mm Để định tính thì không cần làm lạnh

Quang phổ.

• Trong vùng tử ngoại, nhóm cardenolid có đỉnh hấp thu

cực đại 215 = 218nm và log khoảng 4,1 ; nếu trong

phân tử có thêm nhóm carbonyl (ví dụ strophan thidin)

thì có đỉnh hoặc vai ở 272-305nm, còn còn các dẫn chất cardenolid thì có đỉnh hấp cực đại ở khoảng 300nm log

• Định lượng.

Để định lượng nhóm cardenolid, người ta dựa vào các phản

ứng cho màu hoặc huỳnh quang đã nói ở trên Có thể định

lượng trực tiếp trên dịch chiết toàn phần đã loại tạp (hay dùng chì acetat) hoặc sau khi tách các cardenolid chính trong dược liệu bằng sắc ký giấy hoặc tốt hơn là sắc lý lớp mỏng Sau đó đánh giá các vết bằng máy đo mật độ quang trực tiếp trên sắc

đồ hoặc hoà tan cardenolid ứng với các vết, làm phản ứng màu rồi đo mật độ quang Có khi người ta định lượng bằng phương pháp phổ huỳnh quang, phương pháp này có độ nhạy cao

Cũng có khi người ta định lượng các genin sau khi thuỷ phân bằng cách đun sôi với HCl 0,2N, chiết bằng ether hoặc

chloroform, bốc hơi dung môi rồi tiến hành làm phản ứng màu hoặc huỳnh quang

Đánh giá bằng phương pháp sinh vật.

• Trong nhiều trường hợp, kết quả của phương pháp định lượng bằng noá học nêu ở phần trên không án khớp với liều tác dụng nên Dược điển các nước và Dược điển

Việt Nam qui định đánh giá hiệu lực của glycosid tim

bằng phương pháp sinh vật Súc vật hay dùng là mèo hoặc ếch

• Đ V.E ( đơn vị ếch) là liều tối thiểu làm cho tim của đa số ếch trong lô ếch thí nghiệm ngừng đập.

• Đ.V.M (đơn vị mèo) là liều tối thiểu làm cho tim mèo ngừng đập tính theo 1kg thể trọng

• Nếu quá liều thì gây nôn làm chảy nước bọt, mờ mắt, tiêu chảy, yếu các cơ, loạn nhịp tim, nhĩ thất phân ly, ngoại tâm thu, giảm sức bóp của tim và cuối cùng làm ngừng tim ở thời tâm thu trên tim ếch và tâm trạng trên tim động vật máu nóng

5 SAPONIN

Saponin còn gọi là saponosid do chữ latin sapo = xà phòng (vì bọt như xà phòng), là một nhóm glucosid lớn, gặp rộng rãi

trong thực vật Người ta cũng phân lập được saponin trong

động vật động vật như hải sâm, cá sao

Saponin có một số tính chất đặc biệt:

• - Làm giảm sức căng bề mặt, tạo bọt nhiều khi lắc với nước, có tác dụng nhũ hoá và tẩy sạch

• - Làm vỡ hồng cầu ngay ở những nồng độ rất loãng

• - Độc với cá vì saponin làm tăng tính thấm của biểu mô đường

hô hấp nên làm mất các chất điện giải cần thiết, ngoài ra có tác dụng diệt các loài thân mềm như giun, sán, ốc sên

• - Khi ứng niêm mạc gây hắt hơi, đỏ mắt, có tác dụng long đờm, lợi tiểu; liều cao gây nôn mửa, đi lỏng

• - Có thể tạo phức với cholesterol hoặc với các chất 3-

-hydroxysteroid khác

SAPONINSapogenin cung cấp nhiều loại thuốc quan trọng

• Hạ Cholesterol trong máu : ngưu đất cỏ xước

• Riêng nhóm Saponin steroid là nguồn nguyên liệu quan trọng cho kỹ nghệ bán tổng hợp các thuốc cocticoid và hạn chế sinh

đẻ