2T E€EVMC: Purchase from www.A-PDF.com to remove the
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÂN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MƠN HĨA HỌC
@e-w)cs 9@
NGUYEN DINH BAO
XAC DINH THANH PHAN KHOI L LUOQNG CAC NHOM HOP CHAT
O CO DO PHAN CUC KHAC NHAU TRONG HAT CAU
LUAN VAN DAI HOC
Chuyén Nganh: Hoa Hoc
Mã số: 2064700
Trang 2
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này là lần đầu tiên tơi được đem những kiến thức mình đã học
đi vào thực tế Điều đĩ giúp cho tơi đánh giá lại được phần nào đĩ mức độ hiểu
biết cũng như khả năng học tập của bản thân mình, để từ đĩ cĩ được những
định hướng cho cơng việc cũng như đường hướng, cách thức học tập của chính mình trong tương lai Từ trong tim mình, tơi:
Xin cảm ơn những hy sinh của ba mẹ đã dành cho con
Xin chân thành cảm ơn Ts Lê Thanh Phước đã giao cho tơi đề tài này và những gì thầy đã hướng dân cho tơi
Xin tri ân thây Võ Hồng Thái, cơ Bùi Thị Bửu Huê, và các thầy cơ trong bộ mơn Hố khoa Khoa học tự nhiên đã hồ trợ tơi rât nhiêu trong
quá trình làm luận văn
Cũng với tâm tình đĩ xin cảm ơn các thầy cơ phân mơn Hố hữu cơ, bộ mơn Hố khoa Sư phạm đã giúp đỡ rất nhiều cho tơi về trang thiết bị trong quá trình làm luận văn
Trang 3MỤC LỤC
PHAN I:
GIỚI THIỆU CHUNG 2-5 5s s5 25s s se sssese se see DAT VAN DE ccssccescesccnscescesceeccsscseseesccsecescesseecenecs MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU - -.- - << - <s 5+ ==- PHẢN II: TĨNG QUAN TÀI LIỆU - - - - -‹ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÉ CÂY CAU ‹-
L Sơ lược về cây cau
©eoooeooo©odooo©odooeoooeodooeeodooeooooeodoooeeooooeooeoeodooeodooeodooeooooeedoooeooooeeooooeodooeodooeodoooeoeoeoe©eodoeooeoeeooeoeeeoee
HI.1 Một số acid béo cĩ trong trái cau
HI.2 Một số alkaloid của trái cau
Trang 4II Khả năng kháng oxi hĩa -.- -c on n0 n1 non 1 SG 17
Trang 7
PHÁN]
Trang 9DAT VAN DE
Alkaloid là những hợp chất hữu cơ cĩ chứa nitơ, đa số cĩ nhân dị vịng, cĩ tính
kiềm, thường gặp trong thực vật và đơi khi trong động vật, thường cĩ tác dụng dược lý và cho phản ứng hĩa học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid
Trong cây các alkaloid luơn tồn tại ở dạng các muối với các acid hữu cơ và mỗi họ cây thường cĩ một dãy alkalold cùng nhĩm, trong đĩ cĩ nhĩm chính và nhĩm phụ Hàm lượng của chúng phụ thuộc vào giống cây, mùa vụ và địa lý
Thơng thường để phân lập alkaloid thường dùng phương pháp tủa phân đoạn theo pH Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này để phân lập alkaloid thơ từ hạt cau thì gặp nhiều khĩ khăn Do trong hạt cau hàm lượng tannin chiếm tỉ lệ cao và bị tủa theo trong quá trình tủa phân đoạn alkaloid Do đĩ, việc phân lập alkaloid thường di
cùng việc loại bỏ tannin, là một cơng đoạn thường sử dụng nhiều hố chất độc hại và
lượng tannin đĩ khơng được khảo sát tiếp
Vì vậy, đề tài “Xác định thành phần khối lượng của các nhĩm hợp chất cĩ độ
phân cực khác nhau trong hạt cau” là bước khảo sát ban đầu cho việc định hướng
Trang 10PHAN I: GIOI THIEU CHUNG
MUC TIEU NGHIEN CUU
Trang 11
PHAN II
Trang 12PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
CHUONG I
GIOI THIEU VE CAY CAU
I Sơ lược về cây cau
L1 Tên gọi
Tén khoa hoc Areca catechu L Tén goi khac: binh lang, tan lang
Thuộc họ Cau (Palmae) Họ cau cĩ tên khoa học là Arecaceae
Tên nước ngồi: Areca palm, betel-nut palm, areca-nut palm, catechu palm, penang palm (Anh); aréquier, noix d° Arec (Pháp)
L2 Đặc điểm, hình dạng
Cây cau là một cây cĩ thân mọc thắng cao chừng 15-20 m, đường kính 10-15
cm Tồn thân khơng cĩ là mà cĩ nhiều vết lá cũ mọc, chỉ ở ngọn cĩ một chùm lá to
rộng xẻ lơng chim Lá cĩ bẹ to Mo ở bơng mo sớm rụng Trong cụm hoa, hoa đực ở trên hoa cái ở giữa Hoa đực nhỏ màu trắng, sáu nhị Hoa cái to, bao hoa khơng phân hĩa Nỗn sào thượng 3 ơ Quả hạch hình trứng to bằng quả trứng gà Quả bì cĩ sợi,
hạt cĩ nội nhũ xếp cuốn Hạt hơi hình nĩn cụt, đầu trịn giữa đáy hơi lõm, màu nau
nhạt, vị chát
Trang 13
Hinh 2: Trai cau Hinh 3: Hoa cau 1.3 Phân bĩ, trồng hái
Cây cau được trơng ở khắp nơi trong nước đê lầy quả ăn trâu và xuât cảng
Trồng bằng quả thường sau 5-6 năm mới thu hoạch
Người ta phân biệt cau rừng (sơn binh lang) và cau nhà (gia binh lang) Cau
rừng hạt nhỏ, nhọn và chắc hơn Loại sơn binh lang cĩ nhiều ở Nghệ Tĩnh và Thanh
Hĩa
Trước đây (vào năm 1930) diện tích trồng cau ước lượng chừng 2500 hecta ở miền Bắc Việt Nam chủ yếu là Hải Hưng, sau đến Kiến An, Quảng Ninh và cuỗi cùng
đến Nam Hà, Thái Bình Tại miền trung, diện tích trồng trước đây ước chừng 1400
hecta Tại miền nam Việt Nam nhân dân cũng trồng nhiều ở Mỹ Tho, Bến Tre, Rạch
Trang 14PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
Bộ phận dùng gồm cĩ: hạt cau, vỏ quả cau, rễ cau, lá cau, Quả cau già được
thu hai dé lay hạt và vỏ quả Hạt phơi hoặc sấy đến thật khơ Khi đùng đem hạt khơ
ngâm nước 2-3 ngày cho mềm Vớt ra để ráo nước, thái mỏng, phơi hoặc sấy ở nhiệt
độ 40-50°C tới độ 4m đưới 10% (khơng được sao) Vỏ quả đem rửa sạch, ủ mềm một
đêm, xẻ tơi, phơi hoặc say tới độ âm dưới 10%, tâm rượu sao, cĩ thể nấu thành cao
đặc
L4 Cơng dụng của cây cau 1.4.1 Y hoc dan gian
Hat cau cĩ vi cay, dang, chát, tính âm, cĩ tác dụng tiêu tích, hành thuỷ sát trùng, trừ giun sán, trị bệnh sán xơ mít, giun đũa, sản lá, thuỷ thũng cước khí, dùng kích thích
tiêu hố, chữa viêm ruột ia chảy, ly, chốc đầu Thường dùng 0.5-1 g/ngày, dạng thuốc
sắc; với liều cao, dùng trục sán
Vỏ quả cau cĩ vị ngọt, hơi the, tính âm, cĩ tác dụng thơng khí, hành thuỷ, thơng đại tiểu trường Vỏ quả cau dùng trị thuỷ thũng cước khí, bụng đầy trướng, bí tiểu tiện,
phụ nữ cĩ thai phù thũng
Rễ cau nổi cĩ tác dụng bố dương 1.4.2 Y hoc hién dai
Arecoline, hoat chat chinh trong hat cau là một chất cường đối giao cảm (parasympathomimetic) như muscarine No lam tăng sự tiết dịch và làm co đồng tử
Với liều thấp, nĩ kích thích thần kinh; với liều cao, nĩ làm liệt thần kinh Nĩ làm tăng nhu động ruột, làm tê bại cơ sán như kiểu nicotine
Arecoline và hạt cau cĩ những tác dụng diệt giun san: đối với sán lợn và sán bị, arecoline và hạt cau cĩ tác dụng làm liệt cơ qua tác dụng ức chế các hạch thần kinh và
khớp thần kinh-cơ, làm cho sán khơng bám được vào thành ruột nên bị tống ra ngồi cùng với phân
Trang 15Đối với thần kinh trung ương cĩ tác dụng giống choline Các thành phần tan
trong nước, hexane, ethanol của hạt cau đã được chứng minh là cĩ tác dụng chống trầm uất, chúng ức chế men monoamine oxidase (MAO) Trong đĩ thành phan tan trong nước cĩ tác dụng mạnh nhất Arecoline cịn cĩ tác dụng làm hạ nhãn áp
Tác dung khang nam, kháng virus: nước ngâm hạt cau thí nghiệm trong ống nghiệm co tac dung we chế một s6 nam gay bénh ngoai da Dich chiết nước và nước sắc từ hạt cau cĩ tác dụng ức chế virus cúm tuýp A
Một số tác dụng khác: ức chế men 5“-nucleotidase, cĩ tác dụng chống u bám Ehrlich (Ehrlich ascites carcinoma) được truyền cấy qua xoang bụng chuột nhất trắng Dạng chiết thơ và chất polyphenol chiết từ hạt cau cĩ tác dụng làm vết thương mau lành, cịn arecoline khơng cĩ tác dụng này
II Tình hình nghiên cứu cây cau ở trong và ngồi nước
Từ năm 1886 đã cĩ những nghiên cứu về alkaloid trong hạt cau, sáu alkaloid
trong hạt cau đã được phát hiện ra là: arecoline, arecaldine, guvacIne, guvacoline,
isoguvacine và arecolidine Năm 1991, Iwamoto M và cộng tác viên (Nippon, Nhật
Bản), từ hạt cau đã tách được 2 chất mới 5-nucleolidase cĩ tác dụng chế sự phát triển cua vi khuan gay sau rang Streptococcus mutans
Năm 1997, D K Holdsworth, R A Jones va R Self (Anh), xac nhan sy hién
diện của 8 hop chat: methyl nicotinate, methyl N-methylpiperidine-3-carboxylate,
ethyl N-methylpiperidine-3-carboxylate, ethyl nicotinate, arecoline, guvacoline, ethyl N-methyl-1,2,5,6-tetrahydro-pyridine-3- carboxylate, nicotine
Trang 16PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
Năm 1998, K K Lee và J D Choi (Hàn Quốc), nghiên cứu tác dụng kháng
viêm và kháng nẫm của cao chiết ethanol của Areca catechu L Cao chiết EtOH của Areca catechu L chỉ ra cĩ hiệu lực kháng oxi hĩa, khử gốc tự do và hoạt tính kháng hyaluronidase Hoạt tính kháng oxi hĩa của cao EtOH Areca catechu L (IC59: 45.4 mg/mL) thi thap hon butylated hydroxytoluene (ICs9: 5 mg/mL) nhưng nĩ tương
duong voi tocopherol va cao hon ascorbic acid Đặc biệt, cao EtIOH Areca catechu L
tỏ ra hoạt tính khử gốc tự do tương đối cao (ICsạ: 10.2 mg/mL) khi so sánh với đối chứng Nghiên cứu này chỉ ra răng cao EtOH Areca catechu L kháng viêm/kháng nẫm cĩ hiệu quả và cĩ thê sử dụng như một mỹ phâm mới
Năm 1998, Iwamoto M, Tonosaki Y, Fukuchi A (Planla Mcd), đã tách thêm được những chất mới 5-nucleotidase ký hiệu: NPF-861A, NPF-86IB, NPF-86IIA,
NPF-86IIB Những chất này cĩ tác dụng chống khối u
Nam 2000, Dar A., Khatoon S (Dai hoc Karachi, Pakistan) từ dịch chiét dichloromethan hạt cau đã chiết được 2 alkaloid: arecaidine va arecoline
Năm 2005, Penpun Wetwitayaklunga et al (Thai Lan), nghién cứu tìm ra hoạt tính kháng oxI hĩa của hạt cau ở các độ tuơi khác nhau va những bộ phận khác nhau của cây cau, cùng với mối quan hệ của hoạt tính kháng oxi hĩa với hàm lượng % tannin và hàm lượng phenol tơng của chúng, đồng thời tìm ra loại dung mơi cho hoạt tính kháng oxi hĩa cao nhất
Năm 2008, Senthil Amudhan M.and Hazeena Begum V (Ân Độ), nghiên cứu in-vitro về hoạt tính ức chế alpha-glucosidase và hypoglycemic của cao chiết ethanol của hạt cau trên chuột
II Thành phần hĩa học của hạt cau
Trong hat cau co tannin Tỉ lệ tannin trong hat non khoang 70% nhưng khi chín chỉ cịn 15-20% Ngồi ra cịn cĩ các acid béo, các chất đường: sacaroza, mannan,
Trang 17HI.1 Một số acid béo cĩ trong trái cau se Lauric acid Dang ran màu trắng, nĩng chảy ở 44°C, sơi ở 298.9°C CTPT: Ci.H 402 KLPT: 200.3 g/mol Độ hịa tan trong nước 0.481 g/100 mL 0 AWA ce e Myristic acid Dạng rắn màu trắng, nĩng chảy ở 58.8°C, sơi ở 250.5°C (& 100 mmHg) CTPT: C¡aHgO› KLPT: 228.37 g/mol Oo OH >3} e L3.3 Oleic acid Là một acid béo cĩ một nối đơi omega-9 được tìm thấy trong nhiều động và thực vật
CTPT: C¡sH;x4O; (hay CH;(CH;);CH=CH(CH;);COOH) Theo IUPAC, tên của
oleic acid là c/s-9-octadecenoic acid, và tên ngắn gọn là 18:1 cis-9 KLPT: 282 g/mol
Trang 18PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
HI.2 Một số alkaloid của trái cau
Hoạt chất chính là 4 ancaloit: arecaidine C;H¡¡NOs, guvacinne CzHẹNO; va
guvacoline C7H,;,;NO, (methyl ester cua guvacine, arecoline (hay CH; arecaidine)
CsH¡zNO; chiếm khoảng 0,1- 5,0%
`" + N COOH
mwœ NO Cy
\ h
Arecoline Arecaidine Guvacine
Tác dụng dược lý của arecoline:
Tác dụng của arecoline gần giống các chất petetierine, pilocacpine và muscarine
Arecoline gây chảy nước bọt rất nhiều Nĩ cịn làm tăng tiết vi, dich trang va làm co nhỏ đồng tử
Dung dịch 1% arecoline bromhydrat làm co nhỏ đồng tử sau khi nhỏ từ 3 đến 5
phút Sự co nhỏ đơng tử kéo dài từ nữa giờ đến 2 giờ Cĩ thể dùng làm giảm áp nhãn
trong bệnh glơcơm
Arecoline cịn làm tim đập chậm trừ khi cĩ mặt của canxi, tắng nhu động ruột, ở liều lượng nhỏ sẽ kích thích thần kinh, tuy nhiên, liều lớn lại gầy liệt thần kinh
Dung dịch hạt cau cĩ tác dụng độc đối với thần kinh của sán, làm cho tê bại các cơ trơn của sản, 20 phút sau khi thuốc vào tới ruột, con sán bị tê liệt và khơng bám vào
thành ruột được nữa
Trang 19CHUON
G Il
TONG QUAN VE TANNIN
I Tinh chat va vai tro cilia tannin
Tannin là các hợp chất polyphenol, thơng thường những hợp chat tannin cĩ độ dính cao nên người ta cịn gọi nĩ là nhựa phenol (phenolic resin), tannin cĩ khối lượng phân tử từ 500 đến 3000 Các dung mơi dùng để ly trích tannin rat phong phú từ khơng phân cực như PE, toluene cho đến phân cực (tùy theo cơ cầu) Tannin đĩng rất nhiều vai trị trong cây, cĩ thể là những chất tạo khung cầu trúc cho cây (nhĩm này được gọi là lignin), những chất tạo màu cho hoa, sinh trưởng, truyền dẫn tín hiệu, v v , nhưng quan trọng nhất cĩ lẽ là hoạt
tính chống oxy hĩa của chúng (phần này sẽ được đề cập ở phía sau của bài
viết)
Người ta phan loai tannin thành hai nhĩm là:
Tannin ngung tu (condensed tannin hay proanthocyanidin - mét nhom những hợp chất màu tan tốt trong nước và cĩ màu thay đổi tùy theo pH) cau
thành từ những monomer cĩ dạng bộ khung của flavonoid với 2 đơn vị cấu
trúc cơ sở gặp nhiều nhất trong tự nhiên là catechin và epicatechin
catechin epicatechin
Hai đồng phân epim (đồng phân đa tâm lập thể chỉ sai khác nhau ở một trung tâm duy nhất, ví dụ: 2R34S là epimer so với 2R3.545) này liên kết với nhau qua C4 và C8 (liên kết qua Cĩ và C8 cũng đã được biết đến) tạo nên những tannin cơ bản,
Trang 22PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU OH OH HO Oo OH OH OH HO - oO OH OH 45 OH OH OH HO - 0O “oH OH Sorghum procyanidin epicatechin-[(48—-8)-epicatechin],5(46 —» 8)-catechin
Thật ra, một cách tơng quat hon chung la mot hé di vong dang flavonoid duoc
sinh tổng hợp từ phenylalanine (B) và quá trình polyketide (cũng là tên gọi của một
nhĩm hợp chất) Dưới đây là một sơ đồ thực nghiệm để chứng tỏ sự đổi màu dễ dàng của nĩ theo pH: OH OH HO É ) Oo É) NaBH, HO ° butanol, HGI, lainh Cha&é maa chéa bieé ae —— atl J lira 550 nm OH O OH OH apiferol, Amax= 275 nm phaa hug 60 nhie&inogphoag + H 2M HCl,
đun nóag, 15 phưù
Trang 24PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
Nhĩm thứ hai là tannin thủy phân duoc (hydrolyzable tannin) tao thanh tr
những đơn vị cơ bản là acid galic, nhĩm này liên kết chủ yếu với đường (cĩ thể là đường 5Š hoặc 6) OH H HO OH 0 galic acid OH OH OH 0 OH OH HO Oo oO, | oO OH HO oO Oo 0 oO Oo OH o oO OH O H H O B-1.2,3,4,6-Pentagalloyl-O-D-glucose
Tất nhiên một khi đã cĩ sự phan loai tannin thi han 1a sẽ cĩ những
phương pháp thích hợp để chia tách, đồng thời xác định tannin đĩ thuộc dạng nào Tuy nhiên tiến trình này địi hỏi những điều kiện thực nghiệm khắc khe
mà hiện tại, cĩ vẻ như chúng ta chưa làm được Giải thích ngắn gọn là do tat
cả các bước trong quy trình phân tích
Trang 27II Kha nang khang oxi héa
Con người hay sinh vật nĩi chung, cùng tơn tại trong mơi trường oxy hĩa, bên cạnh đĩ là quang năng của mặt trời và khơng khí mà sinh vật hơ hấp luơn mang theo
trong đĩ những gốc hĩa học được tạo thành do năng lượng kích ứng từ những bức xạ
bước sĩng ngắn của mặt trời (tiêu biểu nhất là gốc tự do của oxygen), khi gốc tự do vào cơ thê người nếu khơng cĩ những chất kháng oxy hĩa, gồm 4 nhĩm chất chính là
vitamin C (thân nước); vitamin E, A (thân đầu); flavonoid và polyphenol (mà tannin là
một đại điện) gốc tự do oxygen sẽ phản ứng với những acid béo khơng no của màng tế bào (quan trọng nhất là arachidonic acid và linolic acid) ——= —— OOH Arachidonic acid O OOO OOO Linoleic acid
Kết qua của quá trình này là làm thay đổi chức năng của màng tế bào Tuy nhiên, tác động mạnh nhất của gốc tự do được nhận thấy là khi nĩ phản ứng với H thuộc nhĩm —OH thường là của phần đường của DNA hoặc RNA (sự phân cắt những liên kết bền vững hơn như C-C, C-N, và C-O cũng đã được biết đến) Đây là nguyên nhân chính của những điều mà chúng ta quen gọi là sự lão hĩa, hay thậm chí là bệnh
tật (ung thư)
Tamnin, hay nĩi chung, tất cả những nhĩm hoạt chất kháng oxy hĩa khác điều cĩ một đặc điểm chung là dễ bị oxy hĩa Rất khĩ dé bao quản nhĩm hợp chất này một khi đã ly trích chúng ra khỏi cơ thể sinh vật Do đĩ, chúng thường khơng cĩ giá trị về mặt tơng hợp, nhưng việc ly trích để nghiên cứu hoạt tính của chúng lại cực kỳ quan trọng Hĩa học, ở đây, chỉ đĩng vai trị là mở đường cho cơng nghệ sinh học (cơng nghệ gene) sẽ đi tiếp con đường này
Trang 28
PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
Tiếp theo, xem xét cơ chế hoạt động của chất kháng oxy hĩa, lẫy tannin làm đại diện, cĩ thê giải thích ngắn gọn hoạt tính kháng oxy hĩa của tannin bằng các hình bên dưới đầy:
SÁ ) =<) =<)
Rat dé dé co thé nhận thấy răng một chất được gọi là chất kháng oxy hĩa khi
mà nĩ dễ bị oxy hĩa, nhưng sản phẩm oxy hĩa của nĩ lại tương đối bên, đủ để khơng
gây ra những phản ứng cĩ hại phía sau (đối với cơ thể sinh vật) (cĩ thê thấy rõ điều
này qua việc xét cơng thức cộng hưởng của catechnn ở trên)
Hiển nhiên, như mọi hoạt chất khác, sự tiêu dùng quá nhiều tannin trong chế độ
dinh dưỡng hàng ngày cũng cĩ những bắt lợi riêng của nĩ, một bất lợi cĩ thể dễ dàng nhận thấy là co thé sé dé bị thiếu sắt nếu dùng nhiều tannin trong sinh hoạt hàng ngày
II Khảo sát sự hiện diện của các hợp chất tannin
III.1 Thuốc thử chì acetate
Chỉ acetate pha bão hịa trong nước
Dấu hiệu nhận biết: Cho kết tủa màu vàng nhạt
HI.2 Dung dịch FeC]:
Pha FeCl; 1 trong nước
Dấu hiệu nhận biết: tạo phức màu đen
Trang 29CHUONG III
TONG QUAN VE ALKALOID
A lkaloid là nhĩm hợp chất thiên nhiên quan trọng về nhiều mặt Đặc biệt trong lĩnh vực Y học, chúng cung cấp nhiều loại thuốc cĩ giá trị chữa bệnh cao và độc đáo
Chức năng chính của alkaloid trong cây là để bảo vệ cây và quả khỏi sự tấn cơng của
nắm, vi sinh vật cũng như các lồi thú ăn thực vật, đặc biệt, một số lồi thực vật cĩ
những alkaloid rất độc, chỉ với một liều lượng nhỏ cũng cĩ thê gây chết như brucine
trong mã tiền (hoặc alkaloid trong cây cà độc được .V V )
Về mặt hĩa học, sự phong phú và đa dạng của alkaloid đã đưa nĩ trở thành một
chuyên ngành chiếm một vị trí quan trọng Đối với chúng ta việc nghiên cứu alkaloid cịn cĩ ý nghĩa quan trọng hơn, bởi vì chúng ta cĩ hệ thực vật nhiệt đới rất phong phú là nguồn cung cấp alkaloid chủ yếu
I Tính chất của alkaloid
Về mặt cấu trúc, alkaloid là những phân tử mà chúng cĩ ít nhất một nguyên tử
N trong phân tử Sự cĩ mặt của nguyên tử ẤN trong cấu trúc quyết định tính base của
alkaloid Nhưng độ kiềm của alkaloid khơng giống nhau do ảnh hưởng khác nhau của lớp điện tích của nguyên tử N gây ra và ảnh hưởng của các nhĩm chức khác Nĩi chung tính base giảm dần theo thứ tự ammoni bậc 4, amine 1, amine 2, amine 3 Tinh base phản ảnh ở pKa khác nhau của các alkaloid Các base yếu (trị số pKa thấp) sẽ cần
mơi trường acid mạnh hơn để tạo thành muỗi trong dung dịch nước Vì vậy ở mơi trường acid yếu một số alkaloid cĩ tính base mạnh cĩ thê chuyển thành muối trong khi
các base yếu vẫn tồn tại trong dung dịch dưới dạng base Đặc tính này được ứng dụng trong việc tách các nhĩm alkaloid cĩ trị số pKa khác nhau khỏi hỗn hợp của chúng
Hầu hết alkaloid base thực tế gần như khơng tan trong nước nhưng tan trong các dung mơi hữu co nhy CHCl, ether và các alcol bậc thấp (MeOH, EtOH, PrOH, BuOH) Một số alkaloid đo cĩ thêm các nhĩm phân cực nên tan được một phần trong
nước hoặc kiêm
Trang 30PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
Ngược lại với base, các muơi alkaloid nĩi chung tan được trong nước và alcol; hầu như khơng tan trong dung mơi hữu cơ như CHC¿, ether, benzene
Ngoai ra, base cua alkaloid co N-bac 4 va N-oxit khác tan trong nước và trong
kiềm và rất ít tan trong dung mơi hữu cơ Các muối của chúng cĩ độ hịa tan khác nhau tùy thuộc vào gốc acid tạo ra chúng Vì vậy cĩ thê chiết chúng bằng dung dịch kiềm và
kết tủa dưới dạng muốỗi cĩ độ hịa tan thấp nhất
Một số đặc tính cần chú ý trong quá trình chiết xuất alkaloid:
Trong cây, alkaloid tơn tại dưới dạng muơi của các acid hữu cơ nhưng một sơ
kêt hợp với tannin (nhât là những cây cĩ nhiêu tannin) vi vay doi voi cac duoc liệu
chứa nhiêu tannin thì cân dùng dung mơi cĩ độ phân cực mạnh hơn hoặc chiết nĩng đê
tach alkaloid ra khoi tannin và hồn tan vào dung mơi
Ngược lại, một số alkaloid tồn tại trong cây dưới dạng glycoalkaloid thì cần cĩ giaI đoạn thủy phân
Nĩi chung, alkaloid là một chất tương đối bền vững so với nhiều hợp chất tự nhiên khác Nhưng một số hợp chất thuộc dẫn xuất indol rất dễ bị phần hủy hoặc biến chất bởi ánh sáng hoặc các tác nhân oxi hĩa-khử khác nên cần chú ý khống chế các yếu tố cĩ thể làm hỏng alkaloid trong quá trình chiết tách
Đại đa số các alkaloid là chất kết tỉnh khơng màu và cĩ điểm nĩng chảy xác định, chỉ cĩ một số ít alkaloid cĩ màu vàng
H Phân bố alkaloid
Cromwell (1955) ước tính alkaloid phân bố khoảng 1/7 trong tơng số họ thực vật cĩ hoa Một ước tính khác (Hegnauer, 1963) cho rằng alkaloid cĩ từ 12-20% trong tổng số cây cĩ nhựa Cịn Willaman và Schubert (1955) trong hơn 300 họ của ngành
hat kin thi 1/3 họ cĩ chứa alkaloid Nhiều tơng kết cho thấy đại đa số cây cĩ chứa
alkaloid là cây hai lá mầm Chỉ một số ít cây một lá mâm và ngành hạt trần cĩ chứa
alkaloid Theo thống kê đến nay thì cây bụi và cây thuộc thảo cĩ nhiều alkaloid hơn
cây gỗ, và trọng lượng phân tử của alkaloid trong cây gỗ thường bé hơn so với cây
thuộc thảo Cây một năm cĩ nhiều alkaloid hơn cây lưu niên (Levin 1976) Alkaloid khơng cĩ trong các lồi sống ở nước, ngoại trir ho sen (Nympheaceae, Mc Nair 1943)
Trang 31Thực ra, rất nhiều lồi cĩ alkaloid nhưng ở mức độ vết hoặc ở tỷ lệ phần Vạn, mƯỜi
van Dé giới hạn với ý nghĩa thực tiễn, một cây được xem là cĩ alkaloid phải chứa ít nhất là 0.05% khối lượng so với được liệu thơ
Mỗi liên quan giữa alkaloid với các hợp chất khác trong cùng một cây cũng đã
được nghiên cứu Cây cĩ chứa alkaloid điều vắng mặt tính đầu và ngược lại Hiện
tượng này đưa đến ý kiến cho rằng chức năng của hai nhĩm hợp chất này đối với cây cỏ là giống nhau
III Dinh tinh alkaloid
Đề nhận dạng sự cĩ hay khơng alkaloid trong thực vật ta cĩ thê sử dụng thuốc
thử dé phân tích sơ bộ thơng qua sự tạo kết tủa, hoặc là màu đặc trưng Cĩ rất nhiều
thuốc thử để nhận danh alkaloid, ở đây chỉ giới thiệu một số loại cơ bản và phù hợp
với điều kiện thí nghiệm
HI.1 Thuốc thử Dragendorff
Hịa tan 8 gram Bitmut nitrat kiềm trong 20 mL HNO¿, hịa tan 27.2 gram KI trong 50 mL nước Pha hai dung dịch lại với nhau và thêm nước đến vừa đủ 100mL Phản ứng cho tủa màu vàng cam
Ngồi alkaloid, thuốc thử Dragendroff cịn cho phản ứng với một số hợp chất
base khác như cholin và một số chất khác khơng phải là base hữu cơ như các hợp chất cĩ nhĩm carbonyl liên hợp như pyroll, cinnamaldehyde, ninhydrin, tuy nhiên, đối với các amino acid Dragendoff khơng cho phản ứng với bất kỳ amino acid nào
HI.2 Thuốc thir Mayer
Hịa tan 1.36gram HgCl; trong 60 mL nước, 5 gram KĨ trong 10 mL nước, hỗn
hợp hai dung địch lại thêm nước vừa đủ 100 mL Dấu hiệu nhận biết: xuất hiện kết tủa
màu trắng hoặc vàng nhạt
HI.3 Thuốc thử Wagner
Pha 1.27 gram Iod và 2 gram KI trong 20 mL nước, thêm nước vừa đủ 100 mL Phản ứng cho kết tủa nâu
HIL4 Thuốc thử Bouchardat
Trang 32
PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU
2.5 g lod và 5.0 g KI hồ tan trong 10 mL nước cất Dẫu hiệu nhận biết: xuất hiện kêt tủa màu nâu hoặc màu vàng đậm
Một điều cần lưu ý nếu thuốc thử khơng cho trắc nghiệm dương tính thì
cũng khơng thể kết luận là khơng cĩ alkaloid trong mẫu
IV Những phương pháp ly trích alkaloid
Dé ly trích alkaloid người ta cĩ thể sử dụng các đung mơi sau đây: rượu, nước
(rất hạn chế), và CO; siêu tới hạn, chloroform (chỉ chuyên biệt trong quá trình chiết
thu phân đoạn từ cao tổng, được sử dụng nhiều trong ly trích để phân tách alkaloid ra khỏi cao tổng, chỉ cĩ giá trị về mặt phân tích tìm hiểu cấu trúc của alkaloid, khơng cĩ giá trị về mặt sản xuất vì khơng thân thiện với mơi trường)
Trong các dung mơi trên thì rượu là dung mơi tối ưu nhất (hiệu suất thu cao
nhất) Tuy nhiên, khuyết điểm lớn nhất của rượu là tính chọn lọc hầu như khơng cĩ
Dung mơi thứ hai cĩ thể dùng làm dung mơi ly trích alkaloid là nước, nhưng trong
thực tế chỉ rất ít alcaloid cĩ thể thu được bằng nước (riêng trong trường hợp alkaloid của hạt cao thì sự chiết bằng nước vẫn cho kết quả tốt) Dung mơi cuối cùng, CO; siêu tới hạn, là dung mơi mà ngày nay được sử dụng rất nhiều trong ly trích alkaloid, cĩ thể giải thích điều này như sau:
- Thứ nhất, CO› siêu tới hạn cĩ độ khuếch tán cao (do kích thước phân tử nhỏ
gọn và lực tương tác giữa các phân tử đung mơi rất yếu) nên dễ đi sâu vào trong tế
bào, trong thực tế người ta thường pha CO; siêu tới hạn chung với rượu - thường là
methanol lượng rượu khơng quá 5% thẻ tích
- Thứ hai là độ chọn lọc đối với alkaloid tương đối tốt
- Và lý do cuối cùng là rất dễ tách loại và thân thiện với mơi trường
Nĩi chung, alkaloid cĩ thể chiết từ dược liệu khơ tán bột Để hạn chế bớt khĩ
khăn trong quá trình chiết tách, đối với được liệu nhiều chất béo (như trái cau) nên cĩ
giai đoạn loại béo sơ bộ Cĩ hai cách:
- Ngâm bột với ether dầu hỏa hoặc ether trong một ngày
- Chiết liên tục bằng Soxhlet hồn lưu với ether dầu 1-2 giờ
Trang 33Bột loại béo xong để khơ tự nhiên
Cĩ hai phương pháp chính để chiết xuất alkaloid: chiết bằng dung mơi hữu cơ
và chiết bằng dung địch nước-acid hoặc alcol Đĩ là:
- Chiết bằng dung mơi hữu cơ
Bột dược liệu được tâm dung dịch kiềm như vơi, NaOH, NH ,OH dé chuyén
alkaloid dang muỗi thành dạng base Dung mơi cĩ thể dùng cho hau hét alkaloid 1a chloroform, ether, benzene,
- Chiết bằng dung dịch nước-acid
Khác với phương pháp trên, phương pháp này dùng dung dịch acid vơ cơ hoặc hữu cơ để chiết alkaloid dưới dạng muỗi hịa tan Acid thường dùng là acid acetic, acid tartric, acid sulfuric, Cách chọn acid tùy thuộc vào độ hịa tan của alkaloid trong nước
Dung dịch nước-acid là dung mơi rẻ tiền nhất và thích hợp nhất cho sản xuất
alkaloid hiện nay Nhưng cĩ một nhược điểm cơ bản là nước khĩ bay hơi vì vậy khĩ cơ đặc dung dịch dé két tua alkaloid dạng base được triệt đề
Trang 34PHAN HI: THỰC NGHIỆM
PHAN III
THỰC NGHIỆM
Trang 35
CHUONG I PHUONG TIEN VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU I Phuong tién nghién ciru 1.1 Dung cu va thiét bi
- Phéu chiét - Hé théng socklet
- Phéu loc - Erlen
-Cân điện tử - Ơng đong
- Ti say - Dia thuy tinh
- May cơ quay - Bếp điện
- Cốc thuý tỉnh - Máy UV
I.2 Hĩa chất
- Ethyl acetate (TQ) - FeCl;
- Petroleum ether (TQ) - Pb(CH3;COO),
- Methanol (TQ) - H,SO, dam dac
- Ethanol (TQ) - Tollens
- Acetone (TQ) - Thuốc thử Mayer
- NaOH 10% - Thuốc thir Dragendorff - Thuốc thử Wagner - Silicagel KG 60 F254
pha
thường cỡ hạt 0.040-0.063 L3 Nguyên liệu
Trái cau được thu mua tại chợ Cái Khé, Quận Ninh Kiều, thành phố
Cần Thơ vào ngày 06/03/2010, được rửa sạch, tách lay hat say khơ và xay nhỏ
Khối lượng hạt tách ra được là 7.5 kg tươi, khỗi lượng sau khi phơi khơ cịn lại
2.74 kg
Trang 37II Nội dung và phương pháp nghiên cứu
H.1 Nội dung nghiên cứu
Tìm một đường hướng để ly trích alkaloid trong trái cau dưới dạng thơ, giống như tất cả các quy trình tách alkaloid khác, sự tách cũng dựa trên nguyên tắc là tủa alkaloid theo phan doan, tuy nhiên để việc kết tủa alkaloid là tối ưu thì đi kèm với đĩ là phải loại tannin đi (20—70%% tùy theo hat non hay gia)
H.2 Phương pháp nghiên cứu
Đối với hạt cau, thành phần quan trọng nhất và được ly trích chủ yếu là những alkaloid của nĩ Tuy nhiên, đi kèm với cơng việc đĩ lại thường là sự loại bỏ tannin
trong hạt Điều này thật sự rất đáng tiếc bởi vì tannin vẫn cĩ những vai trị nhất định
đối với chúng ta Mục tiêu của đề tài này là muốn thu alkaloid đồng thời cùng với việc khao sat song song do tannin cua hat cau Một vài phương pháp đã được thực hiện,
phần này sẽ được trình bài chỉ tiết trong phần thực nghiệm
Trang 38
PHAN HI: THỰC NGHIỆM
CHƯƠNG II
THỰC
NGHIỆM
Cũng giống như tất cả các loại hạt khác, hạt cau cũng chứa một lượng lớn chất béo Vì vậy, khơng thể ly trích các hoạt chất trong hạt cau khi mà bề mặt ky thủy của hạt ngăn cản quá trình khuếch tán của dung mơi vào trong tế bào Do đĩ cơng việc đầu tiên của quá trình này là loại béo tiến hành như sau: lấy 100 g bột hạt cau xay nhuyễn cho vào túi vải đặt vào hệ thống Shocklet, cho 500 mL PE vào, dịch thu dưới bình cĩ màu vàng nhạt, cho dung mơi hồn lưu vài lần, mở hệ thống lấy vài giọt PE ở phần trên của hệ thống cho thấm vào giấy, để khơ giấy tự nhiên, nếu giấy đồng nhất khơng cho vết bĩng của dầu
thì kết thúc quá trình loại béo Tháo hệ thống, cho tất cả dịch PE vào bình cầu
đem cơ quay đuổi dung mơi thu được chất lỏng màu vàng, đem cân, xác định
được phần khối lượng chất béo trong hạt là 7.635 g
Vậy phần trăm lượng chất béo trong 100 g cau là 7.63%
Bột cau sau đĩ được làm khơ tự nhiên ngồi khơng khí, tiếp theo cho bột vào hệ thơng Shocklet với ethanol 96°, cho ethanol héi lưu 5 lần, thể tích ethanol con lai sau Shocklet la 785 mL
Lay 10 mL dịch cồn đem cơ quay đến cắn, khối lượng căn thu được là
0.618 g
Tổng khối lượng cao tổng thu được là: 0.618 x 78.5 = 48.513 g
Sau đĩ lay lần lượt 1 mL dịch cơn cho vào ống nghiệm, lần lượt cho vào từng ống một lượng nước cất tăng dần, thê tích nước cất khảo sát được cho
ở bảng I, cho tất cả vào một tờ giấy lọc đã sấy khơ, đợi cho giấy lọc khơ thì đem vào tủ say, say khơ rồi đem cân, khối lượng răn thu được trên giấy lọc được
tinh bằng hiệu số của giấy lọc (đã sấy khơ) sau và trước khi lọc Cơ sở lý thuyết
của phần thực nghiệm này là sự kết tinh của chất tan khi độ phân cực của
dung mơi thay đổi Mục đích của quá trình này là theo dõi khả năng loại tannin ra khỏi dung dịch Một câu hỏi ở đây 1a: lam thé nao dé dam bảo là chỉ cĩ tannin tủa mà alkaloid lại khơng tủa? Cĩ thê trả lời câu hỏi này bằng
Trang 40PHAN HI: THỰC NGHIỆM ƒ Hình 9: Giá trị pH của dịch cao ethanol ban đầu
Hình 10: Gía trị pH của dich cao ethanol khi thém nước
Gia tri pH 5.22 là giá trị của dịch ethanol, khi thêm nước vào thi gia tri pH này giảm cịn 3.98, điều này cho thấy là khơng cĩ cơ sở đề nĩi rằng alkaloid sẽ kết tủa theo khi mà điều kiện pH rõ ràng tán trợ cho sự tạo thành ion N” (hơn nữa, như đã nĩi ở phân trên của bài viết là những alkaloid trong trái cau tan tốt trong nước ở vùng pH acid),