Bai giang dai cuong alkaloid 6 2013 (cao dang duoc)

Định nghĩa, danh pháp, các tính chất lý hóa, trạng thái tự nhiên của alkaloid trong dược liệu.. Các ph.pháp chiết xuất alkaloid từ dược liệu.. Winterstein & Trier 1910* :Alkaloid là nhữ

Khoa Dược - Đại học Y Dược Tp HCM

1 Định nghĩa, danh pháp, các tính chất lý hóa,

trạng thái tự nhiên của alkaloid trong dược liệu

2 Sự phân loại alkaloid theo cấu trúc hóa học

3 Các ph.pháp chiết xuất alkaloid từ dược liệu

4 Các ph.pháp định tính, định lượng alkaloid

5 Công dụng của 1 số alkaloid trong y học

6 Nêu đặc điểm, kể tên, BPD, TPHH và Công dụng của

1 số DL chứa alkaloid

1 Định nghĩa về alkaloid

2 Cấu trúc - Phân loại các alkaloid

3 Phân bố các alkaloid trong tự nhiên

Lịch sử nghiên cứu alkaloid

Cocain / Inca (-5000) Quinin / Pelletier-Caventou (1820)

Coniin / Socrates (-400) Ibogain / Dybovsky (1901)

Datura / Cleopatra (-69 -30) Vinblastin / Vincristin (1958)

Thea, Ephedra / Tam quốc Etorphin / 1961 (104 morphin)

Opium / Derosne (1803) Epibatidin / J Daly (1974) 200 mf

Morphin / Serturne (1806) Huperzin A / Liu, China (1986)

Alkaloid / Meissner (1819) Taxol / Taxotère / P Potier (1996)

1819 : K.F Wilhelm Meiβner (Meissner)

- hợp chất hữu cơ - có phản ứng kiềm

- có chứa Nitơ - từ thực vật

(1792 – 1853)

- hợp chất hữu cơ, có phản ứng kiềm.

- có chứa N, đa số có nhân dị vòng

- thường từ thực vật (đôi khi từ động vật)

- thường có dược tính rõ rệt

- cho phản ứng với các thuốc thử chung của alkaloid

Max Polonovski (1910): Alkaloid là các

(Max Polonovski 1861 - 1939)

E Winterstein & Trier (1910)* :

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ

• có tính kiềm, có chứa dị vòng Nitơ,

• ít nhiều có độc tính, chủ yếu trên hệ TKTW

• sinh phát nguyên từ acid amin hay ∆’ của acid amin

• phân bố hạn chế trong tự nhiên

(* T Aniszewski, Alkaloids – Secrets of Life, 2007)

Pelletier S.W (1983) :

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ

• có chứa N (N này không ở trạng thái oxy-hóa)

• có dị vòng (không nhất thiết là dị vòng N)

• phân bố giới hạn trong sinh vật

Định nghĩa này bao gồm các alkaloid

• có N trong hệ dị vòng (đại đa số alkaloid)

• có N ngoài hệ dị vòng (colchicin, capsaicin )

• có nguồn gốc thực vật lẫn động vật

- hợp chất hữu cơ, có phản ứng kiềm.

- có chứa N, đa số có nhân dị vòng

- thường từ thực vật (đôi khi từ động vật)

- thường có dược tính rõ rệt

- Ít nhiều có độc tính, chủ yếu trên hệ TKTW

- cho phản ứng với các thuốc thử chung của alkaloid

- sinh phát nguyên từ a.amin hay dẫn xuất của a.amin

Ngoại lệ

1 Alk không chứa N ở dị vòng

2 Alk không có tính kiềm

3 Alk có phản ứng acid yếu

1 Alkaloids

Michellamine A Vinblastine Berberine

• chất tổng hợp

kháng dị dứng (Promethazin, Alimemazin )

C2H4OH Me

• Từ tên thực vật

- Strychnos →→→ strychnin - S rotunda →→→ rotundin

- Berberis →→ berberin - Areca →→→ arecaidin

- Stemona →→→ stemonin - Taxus →→→ taxol

• Từ tên người

- Pelletier →→→ pelletierin - Nicot → nicotin→

• Từ tác dụng

- gây nôn →→ emetin - Curaré →→ tubocurarin

- gây nôn →→ vomicin - Morpheus →→ morphin

- febrifuga →→→ febrifugin - Atropos →→ atropin

5 theo bậc của Nitơ : N bậc I, II, III, IV; N-oxyd

1 theo tác dụng dược lý : trị sốt rét, an thần, tạo ảo giác…

2 theo taxon thực vật : họ Fabaceae, chi Atropa, Datura

3 theo nguồn sinh vật : động vật, thực vật, rêu, nấm…

4 theo nguồn acid amin : từ tyr, tryp, orn, lys, his

6 theo đường sinh ∑ : pseudo-, proto-, alk thực

7 theo cấu trúc hóa học : purin, tropan, quinolin, indol

A Alkaloid thực (N từ acid amin và thuộc dị vòng).

- hầu như luôn kiềm; chứa ≥ 1N / dị vòng

- đại đa số : dạng muối với acid hữu cơ

- có thể ở dạng tự do (alk base), dạng N-oxyd alk

- một số ít : dạng glycosid

- phân bố hẹp, có hoạt tính sinh lý (thường độc / CNS)

B Proto-alkaloid (N từ acid amin và không tạo dị vòng)

(ephedrin, capsaicin, colchicin, hordenin, mescalin…)

C Pseudo-alkaloid (N không từ acid amin và tạo dị vòng)

(cafein, coniin, aconitin, conessin, solanidin…)

4A.1 alkaloid khung pyrrol và pyrrolidin

N

H

N H

pyrrolidin

N Me

N Me

O

cuscohygrin

N Me

O

4A.2 alkaloid khung pyrrolizidin

CH2OH HO

4A.4 alkaloid khung pyridin và piperidin

O

isopelletierin

N Me

COOMe

arecolin

N Me

O O

lobelinN

N

4A.3 alkaloid khung tropan * N

tropanol (tropin) scopanol (scopin)

N

COOMe OOC Ph

(benzoyl)

CH2OH

Ph hyoscyamin

diester

4A.5 alkaloid khung indol, indolin (1)

NH2COOH

indol

indolin

tryptophan

N H

NH2HO

serotonin

N H

4A.5 alkaloid khung indol và indolin (2)

Me

N Me

N Me

N H

N

4A.5 alkaloid khung indol và indolin (3)

NH

4A.5 alkaloid khung indol và indolin (4)

O ajmalicin

kiểu yohimban

N H

N

OH OMe O

4A.6 alkaloid khung indolizidin

4A.8 alkaloid khung quinolein *

N

R

N HO

N

R

N HO

quinin (R = OMe)

cinchonin (R = H)

quinidin (R = OMe)cinchonidin (R = H)

N

acridin

N

quinolein

4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein** (1)

4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein** (2)

kiểu benzyl isoquinolein

MeO

OMe OMe

MeO

MeO

OMe OMe

N Me

4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein** (3)

4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein (4)

N

4A.9 Alkaloid khung iso-quinolein (5)

OMe MeO

Khung iso-Q còn các rất nhiều kiểu khác

- bisbenzyl iQ, - phtalid iQ,

- protopin, - benzophenanthridin

4A.10 Alkaloid khung quinazolin

α-dichroin

N N

O

N O

OH

N N

O

O HO

N

β-dichroin

4A.11 Alkaloid khung imidazol

N N H

N N H

Et Me

Chủ yếu là thực vật bậc cao, ngành hạt kín.

Ít gặp alk / ngành hạt trần, nấm & quyết thực vật

Hầu như không gặp alk / TV bậc thấp (Rêu, Địa y, Tảo)

Một số động vật, vi khuẩn cũng chứa alkaloid

G.A Cordell (2001): > 21.120 alk thực vật

alkaloid khung n alkaloid khung n

Psilocybe sp.

psilocybin

Panaeolus subalteatus

N H

N HPO4

H

• Từ chi Lycopodium L (= Huperzia, Dương xỉ)

→ annotinin, lycopodin và cernuin

• Từ loài Huperzia serrata và vài loài khác

→ huperzin A, J, K và L (có tác dụng / Alzheimer)

→ phlegmariurin và các ∆’ của phlegmariurin B

** Alkaloid từ ngành Dương xỉ (Polypodiophyta)

Huperzia serrata

Huperzin A

Thạch tùng răng cưa

6.1.2 Các bộ phận chứa alkaloid

Trong cây, alkaloid thường ở 1 số bộ phận nhất định

Hạt : Mã tiền, Cà dược Quả : Anh túc, Tiêu, Ớt

Lá : Trà, Thuốc lá Hoa : Cà dược

Thân : Ma hoàng Rễ : Ba gạc, Lựu

Vỏ thân : Canh ki na Củ : Bình vôi, Bách bộ

Thân hành : Nữ hoàng cung, Náng

Hạt thuốc phiện : không có alkaloid

Berberin có trong 27 chi thuộc >10 họ khác nhau :

Caffein có trong nhiều cây

1 Trà (Camellia sinensis L., Theaceae)

2 Cà phê (Coffea spp., Rubiaceae)

3 “Mate” (Ilex paraguariensis,

Ilex vomitoria, Aquifoliaceae)

4 “Guaraná” (Paullinia cupana, Sapindaceae)

5 “Cola” (Cola acuminata, Sterculiaceae)

6 Citrus (Citrus spp., Rutaceae; bao phấn)

~ 1500 chất

Samandarin / Kỳ nhông lửa (Salamander spp.)

Batrachotoxin / Ếch độc (Phyllobates aurotaenia)

Bufotenin / tuyến da Cóc (Bufo bufo)

(P)-castoramin / Hải ly (Castor fiber)

Tetrodotoxin / Cá cóc (Tetraodon spp.)

Morphin / Giun heo (Ascaris suum, 2000)

Glomerin / Sâu bi (Glomeris marginata)

Muscopyridin / Hươu xạ (Moschus moschiferus)

serotonin bufoteninbufotenidin

samanin samandarin

batrachotoxin

pumiliotoxin

Phyllobates aurotaenia

Salamanders Bufo bufo

Dendrobates pumilio

Tetraodon spp

SaxitoxinSaxidomus giganteus

• Đa số [C,H,O,N] →→→ rắn / tO thường

- bay hơi được,

- bền nhiệt,

- cất kéo được(nicotin, coniin)

- mùi : thường không mùi

- vị : thường đắng

(piperin, capsaicin cay; aconitin không đắng !!!)

- màu : thường không màu (trừ n.∆)

(berberin, palmatin vàng, chelidonin, colchicin vàng nhạt, pyocyanin xanh, ibogain đỏ, jatrorrhizin đỏ cam)

Trong tự nhiên, các alkaloid thường có

CHIẾT XUẤT ALKALOID

Alkaloid là các base yếu, trong cây có thể ở dạng

- alk muối với acid hữu cơ, vô cơ

- alk phức hợp bền với tannin

1 Nguyên tắc chung

• Chiết xuất alkaloid dưới dạng base:

• Chiết xuất alkaloid dưới dạng muối:

Chiết xuất alkaloid

dm hữu cơ

dm phân cực

+ NH 4 OHđđ (vừa đủ ẩm) + CHCl 3

Bột dược liệu

Dịch chiết CHCl 3 (alk baz)

Dịch chiết CHCl 3 (alk baz)

+ NH 4 OH đđ  pH 10 + CHCl 3

Chiết xuất alkaloid

Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất alkaloid ???

• Nhược điểm

- tốn nhiều dung môi, dung môi độc hại.

- khó áp dụng ở quy mô lớn (thiết bị, thời gian).

Chiết xuất alkaloid

PP1 thích hợp cho kiểm nghiệm

• Ưu điểm

- áp dụng phổ biến với hầu hết alkaloid.

- có tính chọn lọc, alk base thu được khá sạch.

Dịch chiết CHCl 3 (alk baz)

Dịch chiết nước acid

(alk Muối)

+ H 2 SO 4 2%

Định tính bằng SKLM

Định tính bằng TT chung Loại tạp

Chiết alkaloid dạng muối

Alkaloid dạng Muối

Alkaloid dạng baz

• Nhược điểm

- nhiều tạp.

- có thể tạo nhũ khi chuyển dạng

Chiết xuất alkaloid

PP2 thích hợp cho qui mô trung bình  lớn

• Ưu điểm

- áp dụng phổ biến với hầu hết alkaloid.

- dung môi rẻ tiền, ít độc hại.

- không gây ô nhiễm môi trường

dược liệu + kiềm

hơi nước sôi

nhiệt kế và

bộ tiếp nước

Alk base ngưng tụ

H +

loãng

Cất kéo theo hơi nước 3

3 Chiết dạng alk base bay hơi

- làm ẩm bột dược liệu vừa đủ với kiềm thích hợp

- chiết bằng phương pháp cất kéo theo hơi nước

- thường dùng cho định tính, định lượng ngay

- Sản phẩm khá tinh khiết; có khi là 1 chất duy nhất.

- Ph pháp này dễ thực hiện, rẻ tiền, sản phẩm sạch.

- có tính chọn lọc cao nhưng không phổ biến.

thăng hoa

ống ly tâm chứa nước đá

3 Vi thăng hoa

4 Chiết các alk base thăng hoa

- làm ẩm dược liệu vừa đủ với kiềm thích hợp

- làm khô dược liệu, đun bằng nhiệt khô

- thu tinh thể alk base vừa thăng hoa, tinh chế, kết tinh

- Phương pháp này dễ thực hiện, rẻ tiền, sản phẩm khá tinh khiết và có tính chọn lọc cao nhưng không phổ biến.

Ví dụ : Chiết Cafein từ bột Trà cám, trà vụn

thuốc thử thành phần tạo tủa vô định hình màu

Bouchardat KI + I2 nâu, nâu đỏ

Marmé KI + CdI2 trắng → vàng (tinh thể)

Valse-Mayer KI + HgI2 bông trắng → vàng ngà

Bertrand acid silicotungstic trắng → trắng ngà

Tannin acid tannic trắng (tan / cồn, AcOH, NH3)

(++)

12.1 Trên vi phẫu (phản ứng hóa mô)

vi

phẫu

rửa bằng cồn tartric

3 có rửa không còn tủa nâu → có alkaloid.

- alk và protein đều cho tủa với th’ thử Bouchardat

- alk tan / cồn tartric; protein không tan / cồn tartric.

12.2.1 Bằng SKLM

• Bản mỏng : Si-gel F254, RP-18 (Merck …)

• mẫu chấm : alk base ∑ (ít tạp) / CHCl3 (chấm vạch)

• dung môi : thường thêm kiềm (hữu cơ, vô cơ) yếu *

• phát hiện : UV 254 nm / Dragendorff / th’ thử khác

* Thêm kiềm đến pH # (pKa + 2)

→

→ làm gọn vết alkaloid (tránh kéo vệt).

* Kỹ thuật thêm kiềm

- tẩm vào giấy bão hòa bình sắc ký.

- tẩm vào pha tĩnh

- thêm vào pha động.

Nguyên tắc chung

alk muối / dược liệu

alk base / d.môi

alk muối / d.môi

13.1 Phương pháp cân : Áp dụng khi

- không đ.lượng = acid-base được (alk kiềm quá yếu)

- alkaloid chưa rõ về cấu trúc hóa học

- hỗn hợp phức tạp của nhiều alkaloid

- muốn đánh giá sơ bộ về ∑ alkaloid

Mức độ tin cậy

- kém chính xác (alk% quá ít; tạp thừa)

- khắc phục = ph pháp cân gián tiếp

P lớn (dễ cân)

P bé (khó cân)

13.1 Phương pháp cân

chiết dạng alk acid hoặc base

đổi pH nhiều lần (chuyển dạng)

loại tạp (chất béo, tannin …)

alk base acid thừa

kiềm (HCl, H2SO4 loãng)

với các chỉ thị màu vùng pH acid :

- methyl đỏ (4.2 đỏ → 6.3 vàng)

- methyl cam (3.0 đỏ → 4.4 vàng) (có thể + methylen xanh)

13.2 Phương pháp thể tích

* Ph.pháp thể tích (môi trường khan)

13.3 Phương pháp đo màu

- màu tự nhiên (berberin, palmatin)

- màu do + th’ thử tạo màu (Dragendorff, oxy-hóa)

- màu huỳnh quang (quinin sulfat, berberin sulfat)

- đo trực tiếp màu dung dịch

(thường tính theo 1 alk đại diện)

- đo bằng cách quét vết màu (scanner / SKLM)

(thường chấm // alk chuẩn)

• Thực hiện

• Là những chất chuyển hóa thứ cấp, chất bài tiết hoặc là

sản phẩm cuối trong quá trình chuyển hóa của thực vật

• Là những chất dự trữ Nitơ, tham gia vào chu trình Nitơ

trong thực vật

• Đôi khi là những chất tích lũy dần từ thức ăn (Kiến lấy

alk từ lá cây; Ếch, Cóc ăn kiến → Ếch, Cóc có alk.)

• Là những chất bảo vệ, chống các sinh vật ăn thực vật

• Là vũ khí hóa học trong tự vệ, cần trong quá trình

sinh tồn nhất là ở động vật (Cá, Cóc, Kỳ nhông )

Alk thường có hoạt tính sinh học mạnh đến rất mạnh

• khá nhiều chất được sử dụng trong y học

• một số chất dùng làm chất độc dùng trong săn bắn

(tubocurarin / Curaré)

• một số chất quá độc, không dùng trong y học

(Gelsemin trong Lá ngón)

• nhiều chất có thêm tác động nguy hại đến xã hội

(gây nghiện, ma túy, ảo giác)

If Nature had any sense, She wouldn’t make alkaloids !

(John Comforth)

Khi thực vật có nhóm alkaloid, thì tác dụng của dược liệu

thường do nhóm alk (trong đó thường do 1 alk chủ yếu)

• Trên hệ thần kinh

- kích thích TKTW : cafein, strychnin

- ức chế TKTW : morphin, codein

- kích thích giao cảm : ephedrin

- liệt giao cảm : yohimbin

- kích thích đối giao cảm : pilocarpin

- liệt đối giao cảm : atropin

- Gây tê : Cocain - Giảm đau : Morphin

- Giảm ho : Codein - Giảm co thắt : Papaverin

- Trị sốt rét : Quinin - Diệt giun sán : Arecolin

- Diệt khuẩn : Berberin, Emetin - Hạ huyết áp : Reserpin

- Trị ung thư : Taxol, Taxotère

Vincristin, Vinblastin, Vincamin

• Trên các cơ quan khác

Tham khảo thêm: G.A Cordell et als., (2001)

Phytotherapy Research, 15, pp 183-205

• Paclitaxel (Taxol*), Docetaxel (Taxotère*)

và các ∆’ trong cây Cần sa (Cannabis sativa)

thì không thuộc nhóm alkaloid

cocain, heroin, rượu

Huperzin A Huperzia serrata

(Lycopodium serratum) Alzheimer’s

Camptothecin Camptotheca

acuminata

antitumour Irinotecan*, Topotecan*

Caffein Neonatal apnoea

Nicotin Ulcerative colitis, Tourette’s syndrome

Capsaicin Post-herpetic neuralgia

Colchicin Fimilial Mediterranean Fever

Eserin Alzheimer’s

Galanthamin Alzheimer’s

Scopolamin Nausea, Vomiting

Theophyllin Anti-inflamatory (De Smet, 1997)