Tìm hiểu thành phần hợp chất thứ cấp trong cây lược vàng Callisia fragvan (Lindl). Wood

Công nghệ Sinh học thực vật ra đời đã và đang mở ra những triển vọngmới đối với việc bảo tồn và phát triển nguồn cây thuốc dồi dào của nhân loại.Thực sự là trong hơn 20 năm qua, bằng phư

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ1.1.Đặt vấn đề:

Từ ngàn xưa, con người đã biết tìm cây cỏ trong tự nhiên để chữa bệnh vàtăng cường sức khỏe Qua trải nghiệm từ cuộc sống, kho tàng cây dược liệu củacon người càng ngày càng phong phú, đa dạng và trở thành một phần không thểthiếu trong cuộc sống của con người

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, được sự ưu đãi của thiên nhiênnên thuận lợi cho sự phát triển của nhiều loại thảo mộc Nếu như trước đây, nhữngnghiên cứu trên cây thuốc chủ yếu theo hướng phân lập, tách chiết và thử nghiệmhoạt chất, thì hiện nay xu thế mới là tìm phương pháp để nâng cao hiệu quả sảnxuất các hoạt chất nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu khoa học và cải thiện, nângcao chất lượng cuộc sống và bảo vệ môi trường Đây chính là vấn đề đặt ra chongành Công nghệ Sinh học thực vật

Công nghệ Sinh học thực vật ra đời đã và đang mở ra những triển vọngmới đối với việc bảo tồn và phát triển nguồn cây thuốc dồi dào của nhân loại.Thực sự là trong hơn 20 năm qua, bằng phương pháp nuôi cấy huyền phù tế bàotrong các hệ thống bioreactor, hàng trăm loại hoạt chất có giá trị được tổng hợpvới giá thành thấp hơn, khắc phục nhiều nhược điểm của phương pháp tổng hợphóa học Bằng phương pháp tái sinh cây trực tiếp hoặc gián tiếp qua mô sẹo, tếbào và phôi mà nhiều loài cây thuốc quí được bảo tồn và khai thác hiệu quả, phụcvụ đắc lực cho cuộc sống của con người

Cây Lược vàng (Callisia fragrans) có nguồn gốc từ Mexico và hiện nay

đang được trồng nhiều ở Việt Nam, đặc biệt là ở Thanh Hóa và Hà Nội Đây làmột loại cây thuốc mới được biết đến trong thời gian gần đây và đã gây xôn xao

dư luận về tính năng “thần dược” cũng như những tác dụng phụ mà nó mang lại

Chính vì lý do đó mà việc tìm hiểu và xác định các hợp chất thứ cấp cótrong cây Lược vàng là rất cần thiết Được sự đồng ý của Bộ môn Công nghệ Sinhhọc – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ và dưới sự hướng dẫn của thầy BùiVăn Thế Vinh, tôi đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp: “Tìm hiểu thành phần hợp

chất thứ cấp trong cây Lược vàng (Callisia fragrans L.).

1.2.Mục đích và yêu cầu:

- Tổng quan về một số hợp chất thứ cấp có nguồn gốc từ thực vật

- Tìm hiểu thành phần các hợp chất thứ cấp có trong cây Lược Vàng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT THỨ

CẤP CÓ NGUỒN GỐC THỰC VẬT2.1 Khái niệm chung về các chất hoạt tính sinh học (HTSH)

Về nguyên tắc chung tất cả sinh chất tùy điều kiện cụ thể điều là cácchất có hoạt tính sinh học (cả theo có lợi và không có lợi) Sinh chất thường đượcphân loại thành nhóm chất sơ cấp và thứ cấp Nhóm chất sơ cấp là những chất cơbản nhất cần thiết để duy trì sự sống Đó là protein, nucleic acid, carbonhydrat,lipid Chúng thường là các polyme sinh học có trong lượng phân tử (MW) cao, làcác polyme sinh học Nhóm chất thứ cấp thường có MW nhỏ Đa số chúng đượctổng hợp de novo, nhưng cũng không ít chất sinh học là sản phẩm phân rã hoặc ởdạng dẫn xuất từ các chất sơ cấp hay từ những đơn vị tạo thành chất sơ cấp Đó lànhóm chất phenol, isoprenoid, các dẫn suất chứa nitơ (trong đó alkaloid) cácpeptid, kháng sinh, vitamin Là những chất thể hiện hoạt tính sinh học giúpchuyển hóa vận động hoạt động sống, giúp lập quan hệ sinh thái của cơ thể sốngvới môi trường sống xung quanh

2.2.Alkaloid:

2.2.1.Khái niệm:

Alkaloid từ tiếng Ả rập là al-qali có nghĩa là kiềm, là nhóm chất hữu cơ cóhoạt tính sinh học, chủ yếu ở thực vật; Ở động vật, nấm tảo không phổ biến lắm;Không thấy có ở vi khuẩn Có thể nói alkaloid là nghiên cứu đầu tiên của conngười về hóa các hợp chất tự nhiên

Alkaloid là nhóm hợp chất tự nhiên hiện diện khá nhiều trong các họ thựcvật với cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học rất đa dạng Trên thực tế có rất

hạn với ý nghĩa thực tiễn, một cây được xem là có alkaloid phải chứa ít nhất0,05% alkaloid so với mẫu không (Phạm Thanh Kỳ, 2002).

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa dị vòng Nitơ, có tính bazơ Dođó, nó là nhóm các hợp chất không thuần khiết về mặt hoá học

Hiện nay, người ta đã tìm được khoảng gần 6000 ankaloid và chủ yếu làcác chất ít tan trong nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ, nhiều chất cóhoạt tính sinh học cao như: Quinin, Ephedrin, Codeine…

2.2.2.Nguồn gốc:

- Alkaloid là hợp chất có chứa Nitơ nguồn gốc thực vật Hàm lượng alkaloid cóthể đạt đến 10% trong các loại rau quả thông dụng như khoai tây, chè, cà phê…

- Hầu hết các alkaloid hiện diện trong cây có hoa, loại 2 lá mầm, nhưng người

ta cũng thấy alkaloid trong động vật, côn trùng, sinh vật biển…

2.2.3.Phân loại:

Alkaloid được phân loại theo một số cách khác nhau: Phân loại theo loàithực vật chứa alkaloid, theo bản chất hóa học tự nhiên hoặc theo tác động sinh lýcủa chúng

2.2.3.1.Phân loại theo bản chất hóa học:

Do cách phân loại dựa vào cấu trúc nhân cơ bản không đáp ứng được sốlượng alkaloid rất nhiều và đa dạng, nên để tiện lợi, các alkaloid được chia thành

ba loại: alkaloid thật, protoalkaloid và giả- alkaloid (Pseudoalkaloid):

+ Alkaloid thật là những hợp chất có hoạt tính sinh học, luôn có tính base,thường có chứa nguyên tử nitơ vòng dị hoàn, thường được sinh tổng hợp từ aminoacid, phân bố giới hạn trong thực vật và hiện diện trong cây dưới dạng muối của

một acid hữu cơ, ngoại trừ: colchicin, acid aristolochic, alkaloid thứ cấp Cácalkaloid loại này thường được chia thành nhóm theo nguồn gốc sinh tổng hợp củachúng (ornithin, lysin, phenylalanin, tryptophan, histidin, acid antranilic…) hơn làtheo vòng dị hoàn.

+ Các protoalkaloid được xem là những amin có hoạt tính sinh học kể cảmescalin và N, N-dimetyltryptamin Chúng là những amin đơn giản, được tổnghợp từ các amino acid, trong đó nguyên tử nitơ không ở trong vòng dị hoàn

+ Các giả-alkaloid, là những hợp chất không bắt nguồn từ những amino acid,bao gồm hai nhóm hợp chất lớn là alkaloid steroid và alkaloid terpenoid

Các alkaloid thông thường được phân loại theo đặc trưng phân tử chungcủa chúng, dựa trên kiểu trao đổi chất được sử dụng để tạo ra phân tử

+ Khi không biết nhiều về tổng hợp sinh học của các alkaloid thì chúng đượcgộp nhóm theo tên gọi của các hợp chất đã biết

+ Khi người ta biết nhiều hơn về một alkaloid cụ thể nào đó, thì việc gộp nhómđược thay đổi để phản ánh các kiến thức mới, thông thường lấy theo tên của aminquan trọng về mặt sinh học và nổi bậc nhất trong tiến trình tổng hợp

Các nhóm alkaloid hiện nay gồm có:

- Nhóm Pyridin: Piperin, Coniin trigonellin, Avecaidin, Guvacin, Pilocarpin,Cytisin, Nicotin, Spartein, Pelletierin

- Nhóm Quinolin: Quinin, Quinidin, Dihydroquinin, Dihydroquinidin,

Strychnin, Brucin, Veratrin, Cevadin

- Nhóm Isoquinolin (Các Alcaloid gốc thuốc phiện): Morphin, Codein,

Thebain, Papaverin, Narcotin, Sanguinarin, Narcein, Hydrastin, Berberin

- Nhóm Phenethylamin: Mescalin, Ephedirin, Dopamin, Amphetamin.

- Nhóm Indol:

+ Các Tryptamin: N-metyltryptamin, Psilocybin, Serotoni

+ Các Ergolin (Các alkaloid từ ngũ cốc /cỏ): Ergin, Ergotamin, Acidlysergic…

+ Các beta-cacbolin: Harmin, Harmalin, Gohimbin, Reserpin, Emitin

+ Các alkaloid từ chi Ba gạc (Rauwolfia): Reserpin,

- Nhóm Purin: Các Xanthin: Caffein, Theobromin, Theophyllin

- Nhóm Terpenoit:

+ Các alkaloid Aconit: Aconitin

+ Các Steroit: Solanin, Samandari (các hợp chất amoni bậc 4: Muscarin,Cholin, Neurin)

+ Các alkaloid từ dừa cạn (chi Vinca) và các họ hàng của nó: Vinblastin,

Vincristin

Chúng là các chất chống ung thư và liên kết các nhị trùng (dime) Tubulintự do, vì thế phá vỡ cân bằng giữa trùng hợp (polyme hóa) và phản trùng hợp viquản, tạo ra sự kiềm hãm các tế bào trong pha giữa của quá trình phân bào

2.2.3.2 Phân loại theo loài thực vật chứa alkaloid và theo tác động sinh lý a) Nhóm morphin:

Morphin là alkaloid chủ yếu trong nhựa quả anh túc (Papaver

somniferrum) còn xanh cùng với các chất gây nghiện khác như papaverin, Codein,

tebain… Morphin ở dạng tinh sạch lần đầu thu được vào năm 1806 Cấu trúc hóahọc được xác định vào năm 1927 Cấu trúc lập thể được xác định vào năm 1955.

(Diệp Quỳnh Như, 2008)

Morphin được tổng hợp từ tiền chất ban đầu là naphtochinone

dimethoxy-o-Hình 2.1: Cấu trúc một số chất tiêu biểu thuộc nhóm chất Morphin.

Morphin có tác dụng giảm đau, gây cảm giác lâng lâng dễ chịu Morphintác động lên hệ thần kinh trung ương tạo thói quen sử dụng và phụ thuộc vào nó.Nó ảnh hưởng lên một số thụ thể đặc hiệu nằm trên vỏ bán cầu não lớn Một sốneuropeptide như enkephalin và endorphin cạnh tranh thụ thể trên với Morphin

Nhóm alkaloid phổ biến thứ hai là Codein-dẫn xuất methyleste củaMorphin Hàm lượng của nó trong thuốc phiện dao động từ 0,2 đến 6% Codein cótác dụng giảm ho

Alkaloid thứ ba là tebain không có tác động kích thích gây nghiện nhưnglại gây co giật

Một điểm thú vị là một dẫn xuất của Morphin gọi là nalorphin lại có tínhkháng tác động với Morphin, và được sử dụng trong cai nghiện và cấp cứu ngộ độc

ma túy

Nhóm chất gây nghiện khác Morphin về cấu tạo hóa học là papaverin cótác dụng giãn mạch làm tăng sử dụng oxy cơ tim, được sử dụng trong điều trị bệnhtim mạch Hiện papaverin và một số dẫn suất của nó như no-spa và narcotin đượcsử dụng để chữa ho chủ yếu ở dạng bột tổng hợp hóa học

Hiện nay người ta cũng đã tổng hợp được nhiều chất có tác dụng giống nhưMorphin nhưng ít độc hơn nhiều để sử dụng trong y tế

b) Nhóm chất cocain:

Là nhóm chất alkaloid có trong lá cocain (Erythroxylon coca L) hiện trồng

phổ biến ở nhiều nơi, đặc biệt là khu vực các nước Nam Mỹ Nó được tổng hợp lầnđầu vào năm 1909 và được sử dụng làm thuốc giảm đau Giống như Morphin,cocain cũng có tác dụng gây cảm giác khoan khoái (gây nghiện) và tạo thói quensử dụng Hiện dẫn suất cocain như novocain được sử dụng rộng rãi trong chữa trị

Hình 2.2: Cấu trúc một số chất tiêu biểu thuộc nhóm chất Cocain.

c) Nhóm chất atropin:

Atropin là dẫn xuất của tropin có trong cây thuộc họ cà Solanaceae như cà độc dược Atropabelladonna hay Datura stamonium Chúng có tác dụng an thần và

được sử dụng làm thuốc giảm đau cục bộ, làm thuốc an thần

d)Nhóm quinine:

Là nhóm chất alkaloid từ lâu được sử dụng làm thuốc chống sốt rét

Quinine có trong vỏ cây qiunine Cinchona officinalis có nguồn gốc ở Peru,

Bolivia Sau này cây quinine được di thực sang nhiều vùng trong đó có cả ViệtNam Cấu trúc hóa học của quinine được xác định vào năm 1907 và được tổng hợphóa học vào năm 1945 Quinine ức chế quá trình sao chép DNA và phiên mã tạoRNA ở tác nhân gây bệnh sốt rét

Hình 2.3: Cấu trúc một số chất tiêu biểu thuộc nhóm chất Quinine.

e)Nhóm chất cophein:

Alkaloid cophein có mặt chủ yếu trong lá, đặc biệt trong hạt cà phê Nó làdẫn suất của xanthin (dihydroxypurine) Cophein có tác dụng kích thích, làm giảmmạch, tăng cường hoạt động của tim Trong thực hành y tế người ta sử dụng nhữngchất có tác dụng tăng cường hoạt động của tim giống cophein, nhưng mạnh hơn làvalidol (dịch 30% mentol trong methyeste isovalerianic acid), camphor

Hình 2.4: Cấu trúc một số chất tiêu biểu thuộc nhóm chất cophein.

g)Nhóm colchicin:

Có mặt trong các loại cây thuộc họ cochicum Nó có tác dụng tạo cây đabội thể, được sử dụng nhiều trong công nghiệp tạo giống cây trồng

2.2.4.Tính chất vật lý:

- Phân tử lượng từ 100 đến 900 kDa

- Các alkaloid không chứa các nguyên tử oxi trong cấu trúc thông thường làchất lỏng ở nhiệt độ phòng (ví dụ: nicotin, spartein, coniin) Các alkaloid với cácnguyên tử oxi trong cấu trúc nói chung là các chất rắn kết tinh ở điều kiện nhiệt độphòng (ví dụ: berberin)

- Hầu hết các alkaloid base gần như không tan trong nước nhưng tan trong cácdung môi hữu cơ như CHCl3, eter, các ancol dây cacbon ngắn

- Một số alkaloid do có thêm nhóm phân cực như –OH, nên tan được một phầntrong nước hoặc trong kiềm (ví dụ: Morphin, Cephalin)

- Ngược lại với base, các muối alkaloid nói chung tan được trong nước vàancol, hầu như không tan trong dung môi hữu cơ

- Có một số ngoại lệ như Ephedrin, Colchixin, Ecgovonin, các base của chúngtan được trong nước, đồng thời cũng khá tan trong dung môi hữu cơ, còn các muốicủa chúng thì ngược lại

- Alkaloid có N bậc 4 và N-oxid khác tan trong nước và trong kiềm, rất ít tantrong dung môi hữu cơ

- Các muối của chúng có độ tan khác nhau tùy thuộc vào gốc acid tạo ra chúng

2.2.5.Tính chất hóa học:

- Alkaloid là các base yếu, đa số làm quì tím hóa xanh

- Với acid thường tạo ra muối tan trong nước và kết tinh

- Tính kiềm phụ thuộc vào khả năng sẵn có của các cặp điện tử đơn độc trênnguyên tử Nitơ và kiểu khác (dị) vòng cùng các phần thay thế

- Tính base giảm dần theo thứ tự muối amoni bậc 4, amoni bậc 1, amoni bậc 2,amoni bậc 3

- Muối của alkaloid rất bền, nhưng chúng bị phân hủy bởi tia sáng mặt trời hoặctia tử ngoại

- Phần lớn alkaloid vị đắng

- Chúng tạo tủa với các dung dịch acid phosphotungstic, phosphomolipdic,picric…

- Ngoài tính base, các alkaloid có phản ứng tương tự như nhau đối với mộtthuốc thử, gọi tên chung là các thuốc thử alkaloid

2.3.Coumarin:

2.3.1 Khái niệm và nguồn gốc:

Coumarin là những dẫn chất α- pyron có cấu trúc C3-C6

Benzo α- pyron là chất coumarin đơn giản nhất tồn tại trong thực vật được

biết từ năm 1820 trong hạt của cây Dipteryx odorata Willd, thuộc họ Đậu Cây này

mọc ở Brazil, có trồng ở Venezuela và còn có tên địa phương là“Coumarou”, do

đó mà có tên coumarin Benzo α -pyron còn có trong lá cây Asperula odorata L, họ Cà phê; Trong một số cây thuộc chi Melilotus họ Đậu Chất này có mùi thơm

dễ chịu, được dùng làm hương liệu Trong kỹ nghệ, benzo α-pyron được tổng hợptừ aldehyd salicylic, anhydrid aetic và natri acetat.

Người ta có thể coi α -pyron là một lacton (este nội) của acid cinnamic vì khi có tác dụng acid vô cơ lên acid hydroxycinnamic, như HCl thì sẽđóng vòng lacton Ngược lại, vòng lacton sẽ bị mở vòng khi tác dụng với kiềm Sựmở và đóng vòng có tính thuận nghịch

hydroxy-Qua hầu hết các chất thuộc nhóm coumarin luôn có nguyên tử oxy nối vàoC-7 nên có thể coi tất cả các dẫn chất coumarin đều xuất phát từ umbelliferon

Coumarin thuộc nhóm các hợp chất phenol nhưng phần lớn các nhóm OHphenol được ether hóa bằng nhóm CH3 hay bằng một mạch terpenoid có từ 1-3đơn vị isoprenoid

Trong tự nhiên, coumarin ít tồn tại dạng glycosid, nếu có thì mạch đườngthường đơn giản, hay gặp là glucose

Coumarin có mặt trong nhiều họ thực vật như: Apocynaceae(Nerium), Apiaceae (Angeliaca, Coriandrum, Daucus, Ferula, Pimpinella, Peucedanum,

Selinum), Araliaceae (Eleutherrococcus),Ateraceae (Artemisea, Eupatorium, Helianthus), Euphorbiaceae (Euphorbia), Fabaceae (Melilotus, Glycyrrhiza),

Lamiaceae (Mentha, Salvia), Loganiaceae (Gelsemium), Malvaceae (Althea), Oleaceae (Fraxinus), Orchidaceae (Dendrobium), Rosaceae (Crataegus, Prunus), Rubiaceae (Randia), Papaveraceae (Papaver), Poaceae (Hordeum, triticum, Zea), Polypodiaceae (Polypodium), Rutaceae (Citrus, Murraya, Ruta), Saxifragaceae (Dichroa, Hydrangea), Scrophulariaceae (Digitalis), Solanaceae (Atropa,

Capsicum, Datura, Lycium, Nicotiana, Scopolia, Solanum), Thymelaceae

(Daphne), Tiliaceae (Tilia).

2.3.2.Phân loại:

Cho đến nay người ta được biết hơn 200 chất coumarin khác nhau Có thểphân coumarin thành các nhóm sau: Nhóm coumarin đơn giản, oxy coumarin, 6,7-furanocoumarin (furocoumarin), pyranocoumarin

2.3.2.1 Coumarin đơn giản:

Gồm có Coumarin, Umbelliferon, Skimmin, Neohydrangin, Aesculin,Cichoriin, Daphnetin, Daphnin, Herniarin, Scopoletin, Scopolin, Fabiatrin,Hydragetin, Hydranetin, Scoparon, Ayapin, Limetin, Aurapten, Umbelliprenin,Collinin, 7-nethoxy-5-ge-ranoxycoumarin, Fraxinol, Fraxetin, Fraxin fraxidin,Isofraxxidin, Calycanthosid, 6,7,8 trimethoxy

Hình 2.5: Cấu trúc Coumarin đơn giản.

2.3.2.2 Furanocoumarin (furocourmarin):

a) Nhóm 6:7 furanocoumarin (hay còn gọi là nhóm psoralen) gồm có:

Psoralen, Bergaptol, Bergapten, Xanthotoxol, anthotoxin, Imperatorin,Isoimperatorin, Prangenin, Oxypeucedanin, Isopimpinellin, Phellopterin,

Byakangelicol, Byakangelicin, Bergamottin, Ostruthol, Auraptin, Oxypencedaninhydro, Peucedanin.

b)Nhóm dihydro 6:7 furanocoumarin gồm có: Nodakenetin, Nodakenin,

Marmesin, Marmesinin

c)Nhóm 7:8 furanocoumarin (angelicin) gồm có: Angelicin, Isobergapten,

Sphondin, Pimpenellin, Oroselon, Oroselol

d)Nhóm 7:8 flanocoumarin gồm có: Athamantin, Archangellicin, Edultin,

b)Nhóm dihydro 6:7 pynocoumarin gồm có: Decursin, Xanthalin.

c)Nhóm 7:8 pyranocoumarin: đại diện duy nhất là Seselin.

d)Nhóm dihydro 7:8 pyranocoumarin gồm có: Xanthogalin, Kellacton,

Provismin, Samidin, Visnadin

e)Nhóm 5:6 pyranoncoumarin: nhóm này ít gặp trong cây Có 2 đại diện

chính là: chất Alloxanthoxyletin và Avicennin

Hình 2.7: Cấu trúc Pyranocoumarin.

2.3.3.Lý tính:

Coumarin là những chất kết tinh không màu, một số lớn dễ thăng hoa cómùi thơm Ở dạng kết hợp glycosid thì có thể tan trong nước, ở dạng aglycon thì dễtan trong dung môi kém phân cực Các dẫn chất coumarin có huỳnh quang dướiánh sáng tử ngoại Cường độ huỳnh quang phụ thuộc nhóm oxy của phân tửcoumarin cũng như pH của dung dịch Khả năng cho huỳnh quang mạnh nhất lànhóm OH ở C-7

2.3.4.Hóa tính:

Coumarin có vòng lacton nên bị mở vòng bởi kiềm tạo thành muối tantrong nước, nếu acid hóa thì sẽ đóng vòng trở lại Kiềm còn có tác dụng cắt cácnhóm acyl trong các dẫn chất acylcoumarin Nếu thủy phân các aylcoumarin bằng

H2SO4trong cồn thì thường kèm theo sự dehydrat hóa và có sự biến đổi cấu trúc

Coumarin gắn được một mol brom ở nhiệt độ lạnh tạo thành dibromid.Chất này dễ bị cắt bởi HBr và cho dẫn chất 3-bromcoumarin.

Do hiệu ứng liên hiệp của dây nối đôi ở vị trí 3-4 với nhóm carbonyl nêntạo ra trung tâm ái điện tử ở cacbon β Do đó coumarin có thể tác dụng với một sốchất lưỡng cực

Benzen khi có mặt AlCl3 không tác dụng với các coumarin nhóm 1, cònvới các furocoumarin thì xảy ra sự mở vòng furan và tạo thành dẫn chất 6:7hydroxy coumarin

2.3.5.Tác dụng và công dụng:

Tác dụng đáng chú ý của các dẫn chất coumarin là chống co thắt, làm giãnnở động mạch vành mà cơ chế tác dụng tương tự như papaverin Hàng loạt cácchất coumarin tự nhiên cũng như tổng hợp đã được thí nghiệm Người ta nhận thấyrằng đối với coumarin nhóm 1, nếu OH ở C-7 được acyl hóa thì tác dụng chống cothắt tăng, gốc acyl có 2 đơn vị isopren (ví dụ geranyloxy) thì tác dụng tốt nhât Đốivới nhóm psralen, nếu nhóm hydroxy, methoxy hay isopentenyloxy ở vị trí C-5hay C-8 thì tăng tác dụng Đối với nhosmangelicin, nếu có methoxy ở C-5 hay C-5và C-6 cũng tăng tác dụng Những dẫn chất acyldihydrofuranocoumarin vàacyldihydropyranocoumarin thì tác dụng chống co thắt rất tốt, nhóm acly ở đây tốtnhất có 5 carbon, nếu kéo dài mạch carbon thì tác dụng bị hạ thấp

Một số dược liệu được ứng dụng để khai thác tác dụng nêu trên như: Rễ

một loại Tiền hồ - Peucedanum morisonii Bess, hạt cà rốt – Saucus sativus, Ammi

visnage (L).

Tác dụng chống đông máu của coumarin cũng được biết từ lâu Nhưng chú

ý rằng tính chất này chỉ có đối với các chất có nhóm thế OH ở vị trí 4 và có sự sắp

xếp kép của phân tử Ví dụ chất dicoumarol lần đầu tiên được phát hiện khi chấy

này sinh ra trong khi ủ đống cây thuộc chi Melilotus và khi súc vật ăn thì bị bệnh

chảy máu do làm giảm sự tổng hợp prothrombin Hiện nay discoumarol được chếtạo bằng con đường tổng hợp

Tác dụng như vitamin P (làm bền và bảo vệ thành mạch), ví dụ bergapten,aesculin, fraxin

Tác dụng chữa bệnh bạch biến hay lang trắng và bệnh vẩy nến Tính chấtnày chỉ có những dẫn chất furanocoumarin như: psoralen, angelicin, xanthotoxin,imperatorin

Tác dụng kháng khuẩn: Nhiều dẫn chất coumarin có tác dụng khángkhuẩn, đặc biệt chất novobiocin là một chất kháng sinh có phổ kháng khuẩn rộngcó trong nấm Streptomyces niveus

Một số có tác dụng chống viêm, ví dụ calophyllolid có trong cây mù u,

Calophyllum inophyllum có tác dụng chống viêm bằng 1/3 oxyphenbutazon còn

các chất calanolid là các dẫn chất coumarin trong cây mù u – calophyllum

lanigerum thì gần đây được phát hiện thấy có tác dụng ức chế HIV.

Ta cũng cần chú ý rằng các chất aflatoxin là những coumarin độc có trong

mốc Aspergillus flavus có thể gây ung thư.

2.4.Flavonoid:

2.4.1.Khái niệm:

Flavonoid (hoặc bioflavonoid) là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trongtrong thực vật Flavonoid là nhóm chất thứ cấp gồm khoảng hơn 5.000 chất có cấutạo chủ yếu là C15

Chúng thường được cải biến bằng cách gắn thêm các gốc OH) hoặc OCH3) và thường ở dạng phức với glucose và acid hữu cơ Trong số này có nhữngnhóm chất phổ biến như flavonone, anthocyanin, flavon, catechine và rotenon…Chỉ riêng hai nhóm flavon, flavonone với các nhóm thế là OH và OCH3thì theolý thuyết có thể gặp 38.627 chất (Ngô Văn Thu, 1998).

(-Phần lớn các Flavonoid có màu vàng (Flavonoid do từ flavus có nghĩa làmàu vàng) Tuy nhiên một số có màu xanh, tím, đỏ, một số khác lại không cómàu Trong thực vật cũng có một số nhóm hợp chất khác không thuộc flavonoidnhưng lại có màu vàng như carotenoid, anthranoid, xanthon… Flavonoid là dẫnxuất của phenol có hầu hết ở người, động thực vật và vi sinh vật do đưa trực tiếpvào từ nguồn thức ăn Bản thân con người không có khả năng tự tổng hợp đượcphenol Flavonoid tham gia vào tất cả các quá trình trao đổi chất, sinh tổng hợp vàquá trình enzym

Hình 2.8: Cấu trúc một số chất tiêu biểu thuộc nhóm Flavonoid.

Về mặt cấu tạo người ta sắp xếp vào nhóm Flavonoid những chất có cấutạo khung theo kiểu C6-C3-C6 hay nói cách khác là khung cơ bản gồm 2 vòngbenzen A và B nối với nhau qua mạch 3 carbon

Hình 2.9: Cấu trúc Flavonoid.

2.4.2.Nguồn gốc:

Trong thực vật Flavonoid tập trung chủ yếu vào ngành hạt kín ở lớp 2 lá

mầm Ví dụ trong các chi Carthamus, Coreopsis, Dahlia, Gymnosperma,

Cho đến nay có khoảng 4.000 chất đã được xác định cấu trúc Chỉ riênghai nhóm Flavon và Flavonol với nhóm thế là OH hoặc OCH3thì theo lý thuyết cóthể gặp 38.627 chất (Ngô Văn Thu, 1998)

Trong thực vật bậc thấp, flavonoid ít được gặp.Trong ngành rêu, chỉ pháthiện được rất ít chất Trong dương xỉ, số lượng flavonoid ít nhưng đều có mặt cácnhóm anthocyanin, flavanon, flavon, flavonol, chalcon, dihydrochalcon

Ngành hạt trần có khoảng 700 loài, 20 họ, số lượng flavonoid cũng khôngnhiều, nhưng cũng đủ các nhóm anthocyanidin, leucoanthocyanidin, flavanon,flavon, flavonol, isoflavon Nét đặc trưng của ngành hạt trần có khác thực vật bậtthấp và ngành hạt kín ở chỗ sự hiện diện của nhiều dẫn chất biflavonoid

Flavonoid tập trung chủ yêu vào ngành hạt kín ở lớp 2 lá mầm, có rấtnhiều họ chứa flavonoid và đủ các loại flavonoid Tuy nhiên cũng có một vài nétđặc trưng cho một số họ ví dụ họ Asteraceae là một họ lớn với 15.000 loài, 1000chi, có rất nhiều dẫn chất thuộc nhóm khác nhau Tuy nhiên, một số chi có nét đặc

trưng riêng của nó, ví dụ trong chi Carthamus, Coreopsis, Cosmos, Dahlia thì hay gặp các chất dẫn chất chalcon và auron Chi Gymnosperma, Ageratum thì gặp các

dẫn chất flavon và flavonol có nhiều nhóm thế có oxy (có thể đến 8 nhóm) HọFabaceae thì hay gặp các chất thuộc nhóm isoflavonoid Họ Rutaceae thường gặpcác flacon và flavonol có nhiều nhóm methoxy Họ Theacea hay gặp các flavan-3-ol Họ Ranunculaceae và Paeoniaceae hay gặp các dẫn chất flavonol 3,7

diglycosid Họ Rosaceae chi Rubrus và Prunus ở trong quả hay gặp các anthocyanin có mạch đường phân nhánh Họ Polygonaceae ở chi Hydropiper hay

gặp các flavon và flavonol sulfat

Lớp một lá mầm có 53 họ nhưng cho đến nay chỉ khoảng trên 10 họ tìmthấy có flavonoid: Amaryllidaceae, Araceae, Cannaceae, Commelinaceae,Iridaceae, Lemnaceae, Liliaceae, Musaceae, Orchidaceae, Poaceae

2.4.3.Phân loại:

Sự phân loại Flavonoid dựa vào vị trí của gốc aryl (vòng B) và các mức độoxy hóa của mạch 3 C Người ta chia ra: Euflavonoid có gốc aryl ở vị trí C-2,isoflavonoid có gốc aryl ở vị trí C-3, neoflavonoid có gốc aryl ở vị trí C-4 Người

ta còn phân biệt biflavonoid là những flavonoid dimer, triflavonoid cấu tạo bởi 3monomer flavonoid, flavolignan là những flavonoid mà phân tử có một phần cấutrúc lignan

Bao gồm các nhóm: anthocyanidin, flavan, flavan 3-ol, flavan 4-ol, flavan3,4-diol, flavanon, 3-hydroxy flavanon, flavon, flavonol, dihydrochalcon, chalcon,auron

a)Anthocyanidin (2-phennylbenzopyrilium): Đây là sắc tố rất quan trọng trong

thực vật Từ “anthocyanin” được Marquart đưa ra năm 1895 để chỉ sắc tố màu

xanh của cây Centaurea cyanus Từ anthocyanin do chữ anthos = hoa, kyanos =

xanh, về sau dùng để chỉ những sắc tố thuộc nhóm flavonoid có màu xanh, đỏhoặc tím Trong cây hầu hết các sắc tố này đều ở dạng glycosid (anthocyanin =anthocyanosid) nằm trong dịch tế bào Khi đun anthocyanin trong dung dịch HCl20% thì phần đường trong phân tử (thường nối vào OH ở C-3) bị cắt và cho phầnaglycon được gọi là anthocyanidin Cấu trúc của anthocyanidin là 2-phenylbenzopyrilium (= flavilium) là cation, ở trong dung dịch aid (pH từ 1-4) tạomuối có màu đỏ, ở môi trường kiềm (pH>6) là anion cũng tạo được muối với cácchất kiềm có màu xanh, nếu tăng thêm kiềm vòng C sẽ mở vòng tạo thànhchalcon

Dung dịch anthocyanidin mất màu bởi bisulfit kiềm và dễ bị oxy hóa nên

ít được dùng làm phẩm màu

Ba đại diện điển hình là pelargonidin, cyanidin, delphinidin Tùy theo mứcđộ methyl hóa các OH trong vòng B của 3 chất trên mà có các dẫn suất khác nhau,

ví dụ: malvidin (3’,5’ dimetyl ether delphinidin), petuinidin (5’ methyl etherdelphinidin), peonidin (3’ methyl ether cyanidin), đây là những chất khá phổ biếntrong thực vật Nói chung màu tăng khi số lượng nhóm OH trong vòng B tăng dođó delphinidin có màu đậm hơn cyanidin và chất này lại đậm hơn pelargonidin.Ngoài ra, do cyanidin và delphinnidin có chưa các nhóm OH kế cận nên cho màu

xanh đậm với muối sắt ba Ở trong cây, màu sắc các anthocyanin không chỉ phụthuộc vào cấu trúc phân tử, pH của dịch tế bào mà còn phụ thuộc vào dạng muốihoặc dạng phức với các cation kim loại, hoặc phụ thuộc vào hỗn hợp màu với cácsắc tố khác.

Các anthocyanin có thể kết hợp với một số kim loại như Fe, Mg dưới dạngphức càng cua (chalate), đây là các chất metalloanthocyanin

Số lượng các chất anthocyanin đã được biết cấu trúc cho đến nay đã cókhoảng 300, hầu hết gặp trong nghành hạt kín và chủ yếu là ở hoa, đóng vai tròhấp dẫn côn trùng cho sự thụ phấn.Rất hiếm trong nghành hạt trần

b)Favan 3-ol: Tùy theo nhóm thế đính vào 2 vòng A và B mà có những chất

flavan 3-ol khác nhau Catechin và những đồng phân của nó cũng nhưgallocatechin và những đồng phân của chất này là những dẫn chất flavan 3-ol gặptương đối phổ biến trong thực vật ví dụ như trong lá trà

Hình 2.10: Cấu trúc Catechin, Gallocatechin.

Các dẫn chất flavan 3-ol đều có cacbon bất đối ở C-2 và C-3.Mỗi dẫn chấtcó 4 đồng phân Đồng phân 2R và 3R được gọi tên bằng cách thêm tiếp đầu ngữ

Các dẫn chất flavan 3-ol có thể ở dạng ester galat, benzoat, cinnamat.Ngoài ra người ta cũng gặp một số dẫn chất flavan 3-ol ở dạng glucosid.

Trong cây còn gặp những dẫn chất flavan 3-ol ở dạng dimer, trimer,tetramer, pentamer và được gọi là Proanthocyanidin hay như người ta thường gọilà tanin ngưng tụ

c) Flavan 3,4-diol (leucoanthocyanidin): Các dẫn chất flavan 3,4-diol đều

không màu, có tính quang hoạt, khi đun với acid thì dễ chuyển thànhanthocyanidin có màu đỏ Vì dễ bị oxy hóa và trùng hiệp hóa nên việc phân lậpchất tinh khiết gặp khó khăn Phần lớn các flavan 3,4-diol cũng ở dạng dimer vàcũng được gọi là protoanthocyanidin Các đơn phân được xác định gọi tên bằngcách chuyển thành các dẫn chất anthocyanidin tương ứng Chúng được gọi tênbằng cách tiếp đầu ngữ leuco trước tên dẫn chất anthocyanidin mà nó chuyểnthành

Hình 2.11: Cấu trúc Flavan 3,4-diol và Leucofisetinidin.

d)Flavanon: Khác với flavon ở chỗ không có nối đôi ở vị trí 2-3, có carbon

bất đối ở C-2 nên có tính quang hoạt Hầu hết các chất sau khi phân lập đều làracemat nhưng nếu chiết trong điều kiện nhẹ nhàng (nhiệt độ thấp, tránh dùng

kiềm và acid) thì thu được dẫn chất có tính quang hoạt Chất điển hình làhesperitin, carbon ở C-2 có cấu hình S và quay trái Người ta cho rằng các chấtflavanon khác cũng có cấu hình và tính quang hoạt như hesperitin.

Flavanon là những chất không màu nhưng khi làm phản ứng cyanidin thìcho màu rõ hơn flavon, ngoài ra flavanon có điểm chảy thấp hơn flavon tương ứng,dựa vào đây có thể sơ bộ nhận xét: Nhóm chức 4-carbonyl thể hiện rõ, tạo đượcoxim; nhóm CH2 ở vị trí 3 là nhóm hoạt động Vòng dihydropyron của flavanonkém bền nên dễ bị mở vòng bởi kiềm hoặc acid để chuyển thành chalcon màuvàng đậm Trong cây người ta thường gặp chalcon bên cạnh flavanon tương ứng vídụ: liquiritin và isoliquiritin trong cam thảo

Hình 2.12: Cấu trúc Flavanon và Chalcon.

e) 3-Hydroxyflavanon (dihydroflavanol hay flavanonol): Dihydroflavanol có 2

carbon bất đối ở C-2 và C-3 Có thể tồn tại 6 đồng phân: 2d, 2l và 2dl Phần lớncác chất dihydroflavanol ở dạng aglycon, cũng có một số ở dạng glycosid.Dihydroflavanol phân bố tương đối rộng từ dương xỉ đến thực vật hạt trần và hạtkín

Một số hợp chất được biết nhiều như: Dihydrokaempferol,dihydroquercetin, dihydromyricetin… Trong đó những dẫn chất của taxifolin haygặp nhất Đặc biệt chất taxifolin 3-rhamnosid với đồng phân (2S, 3S) có vị ngọt

dihydroflavonol trong môi trường acid thì có sự chuyển đồng phân và tính quanghoạt có thể mất.

Silybin, silychristin, silidiamin là những chất có trong quả của cây Silybum

marianum Gaertn Hỗn hợp các chất trên gọi là “Silymarin” là những chất có tác

dụng bảo vệ tế bào gan rất tốt Đây là những dẫn chất do sự kết hợp một phân tửalcol conyferilic (một dẫn chất lignan) với một flavonoid nên được gọi làflavolignan

Hình 2.13: Cấu trúc Dihydroflavanol và Silybin.

g)Flavon: Flavon khác flavanon ở chổ có nối đôi ở vị trí 2-3 Các dẫn chất

flavon rất phổ biến trong thực vật, kết tinh không màu đến màu vàng nhạt.Chỉ kểnhững flavon có nhóm thế OH hoặc OCH3 thì hiện nay đã biết có 300 chất Chấtflavon đơn giản nhất không có nhóm thế đã được phân lập từ cây anh thảo

(Primula) Hai flavon hay gặp nhất trong cây là apigenin và luteolin Các dẫn chất

của apigenin là genkwanin, scutellarein Các dẫn chất của luteolin là chrysoeriol

Ngoài những flavon có nhóm thế OH và OCH3 còn có những nhóm thếkhác như –OCH2O, -CH3, -CHO, nhóm isoprenoid có 5 carbon

Isoflavonoid bao gồm nhiều nhóm khác nhau isoflavan, isoflav-3-ene,isoflavan-4-ol, isoflavanon, isoflavon, rotenoid, pterocarpan, coumestan, 3-arylcoumarin, coumaronochromen,, coumaronochromon, dihyroisochalcon, homo-isoflavon, isoflavonoid thường gặp trong họ Đậu – Fabaceae

2.4.3.3.Neoflavonoid:

Chỉ có giới hạn trong một số loại thực vật ví dụ: chất brasilin có trong cây

tô mộc-caesalpinia sappan, calophillolid trong cây mù u-calophyllum inophyllum

2.4.3.4.Biflavonoid và Triflavonoid:

Những flavonoid dimer và trimer đã có nói đến trong phần flavan-3-ol vàflavan-3,4 diol Những chất đó được gọi là proanthocyanidin Ở đây là nhữngbiflavonoid tạo thành từ flavon, flavanon, dihydroflavonon, chalcon,dihydrochalcon, auron, isoflavon

Biflavon mà cấu trúc gồm 2 đơn vị flavon được biết từ rất lâu Chất điểnhình là amentoflavon tạo thành từ 2 phân tử apigenin nối theo dây nối C-C ở vị trí3’, 8”

Ngoài biflavon còn có biflavanon, bidihydroflavonol, bidihydrochalcon,biauron, biisoflavon Người ta cũng phân lập được nhiều biflavonoid được cấuthành do 2 đơn phân khác nhóm như flavon-flavanol, dihydrofavonol-flavanon,flavanon-chalcon, flavanon-auron, chalcon-dihydrochalcon, flavon-isoflavon Dâynối giữa các đơn phân với nhau cũng có thể theo dây nối C-C hoặc C-O-C

Ngoài ngành hạt trần mà chủ yếu là họ Cupressaceae, người ta còn tìmthấy các biflavonoid trong ngành rêu Đối với cây có 2 lá mầm thì gặp trong một

số họ như: Anacardiaceae, Clusiaceae, Euphorbiaceae, Hypericaceae Đối với cây

1 lá mầm thì gặp trong họ Iridaceae

2.4.4.Lý tính:

Các dẫn chất flavon có màu vàng rất nhạt có khi không màu (trường hợpcác nhóm OH đã methyl hóa), flavonol vàng nhạt đến vàng, chalcon và auronvàng đậm đến đỏ cam Các chất thuộc nhóm isoflavon, flavanon, isoflavanol,leuco-anthocyanidin, flavan-3-ol do không có nối đôi liên hiệp giữa vòng B vớinhóm carbonyl nên không màu

Các dẫn chất anthocyanidin thì màu thay đổi tùy theo pH của môi trường.Tuy nhiên khi các flavonoid ở trong các bộ phận của cây thì còn phụ thuộc vàohỗn hợp với các sắc tố khác

Độ tan không giống nhau, thường flavonoid glycosid và flavonoid sulfat lànhững hợp chất phân cực nên không tan hoặc ít tan trong dung môi hữu cơ, tanđược trong nước tốt nhất là là cồn nước Các aglycon flavonoid thì tan được trongdung môi hữu cơ, không tan trong nước Các dẫn chất Flavonoid có nhóm 7-hydroxy thường dễ tan trong dung dịch kiềm loãng

isoflavon màu không thay đổi Tuy nhiên nếu thực hiện trong ống nghiệm vớidung dịch alkali thì một số dẫn chất flavan-3-ol lại cho màu dễ bị oxy hóa, cònflavanon dễ bị isomer hóa thành chalcon nên nếu để một lúc lại cho màu vàngđậm đến đỏ.

- Tác dụng với NaOH đậm đặc và đun nóng (phân hủy kiềm): Đun flavonoidvới dung dịch NaOH 30% thì sẽ mở vòng C rồi đến tạo thành dẫn chất acid thơmvà dẫn chất phenol Tùy theo nhóm thế và vị trí nhóm thế vào vòng A và B mà cócác dẫn chất acid thơm và phenol khác nhau Có thể xác định các dẫn chất nàybằng phương pháp sắc ký đối với chất mẫu, kết quả thu được dùng để góp phầnbiện luận cấu trúc Ví dụ khi phân hủy chất Chrysin thì thu được phloroglucin, acidbenzoic

- Tác dụng với H2SO4 đậm đặc: Acid H2SO4 khi nhỏ lên các dẫn chất flavon,flavanol thì cho màu vàng đậm Đối với chalcon và auron cho màu đỏ, đỏ thắm, đỏtươi Flavanol cho màu đỏ cam rồi đỏ thắm

- Tác dụng với antimoin pentachlorid (Phản ứng Martini Bettolo): SbCl5 trongCCl4 cho màu từ đỏ đến tím với chalcon, vàng đến vàng cam với flavon.Dihydrochalcon thì mất nối đôi liên hiệp giữa nhóm carbonyl và vòng B nênkhông cho màu với SbCl5hoặc với H2SO4

- Phản ứng của cyanidin (Phản ứng Shinoda hay Willstater): Đây là phản ứngkhử hay được sử dụng nhất để tìm sự có mặt của dẫn chất flavonoid Dung dịchflavonoid trong ethanol, thêm bột Mg rồi nhỏ từ từ HCl đậm đặc Sau 1 đến 2 phútsẽ có màu đỏ cam, đỏ thẩm hoặc đỏ tươi với các chất flavon, flovanol, flavanonol,flavanon Màu sắc đôi khi có sự thay đổi tùy theo loại, số lượng, vị trí nhóm thế

Ví dụ: các dẫn chất methoxy flavon (Tangeretin, Nobiletin) thì âm tính Để phânbiệt giữa flavonoid glycosid và aglycon của chúng, Bryant đem lắt dung dịch có

màu với octanol, nếu màu ở lớp dưới lên hết ở lớp octanol, chất thử là aglycon,nếu lớp octanol không màu, chất thử là glycosid Cũng cần lưu ý rằng các dẫn chấtxanthon, ví dụ: mangiferin (có trong lá xoài) cũng dương tính với thuốc thửcyanidin.

- Tác dụng với chì acetat trung tính hoặc kiềm: Phản ứng thực hiện trên giấythấm Nhiều dẫn chất flavonoid tạo thành muối hoặc phức có màu khi nhỏ thêmdung dịch chì acetat trung tính hoặc kiềm Màu phụ thuộc vào các dẫn chấtflavonoid

- Phản ứng ghép đôi với muối diazoni: Các dẫn chất flavonoid có nhóm OH ở vịtrí 7 có thể phản ứng với muối diazoni để tạo thành chất màu azonic vàng cam đếnđỏ

2.5.Glycosid steroid (glycosid tim)

2.5.1.Khái niệm:

Glycosid steroid có tác dụng đặc biệt lên tim Ở liều điều trị có tác dụngcường tim, làm chậm và điều hòa nhịp tim Các tác dụng trên được gọi là tác dụngtheo quy tắc 3R do 3 chữ cái đứng đầu của 3 từ tiếng Pháp là renforcer = làmnhanh, ralentir = làm chậm, regulariser = điều hòa) của Potair Nếu quá liều thìgây nôn làm chảy nước bọt, mờ mắt, tiêu chảy, yếu các cơ, loạn nhịp tim, nhĩ thấtphân ly, ngoại tâm thu, giảm sức co bóp của tim và cuối cùng là làm ngưng tim ởthời kỳ tâm thu trên tim, giảm sức trương trên tim động vật máu nóng

Glycosid steroid còn được gọi làglycosid digitalic vì glycosid của lá câydigital (Digitalis) được dùng đầu tiên trên lâm sàng để chữa bệnh tim

2.5.2.Nguồn gốc:

Người ta tìm thấy Glycosid steroid trong các họ thực vật: Apocynaceae,Asclepiadaceae, Celastraceae, Cruciferac, Euphorbiaceae, Leguminosac, Lili-aceae, Meliaceae, Moraceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae, Sterculiaceae,Tiliaceae

Glycosid steroid có trong mọi bộ phận của cây: lá, hoa, vỏ, rễ, thân rễ, dò,nhựa mủ

ở vị trí α-βâ Những aglycon nào có vòng lacton này thì có 23 carbon và được xếpvào nhóm “cardenolid” Loại thứ hai có vòng lacton 5 carbon và có 2 nối đôi(vòng α -pyron hay coumalin), những aglycon nào có vòng nối đôi này thì có 24carbon và được xếp vào nhóm “bufadienolid” (tên gọi do chữ bufo = cóc, dien = 2