Tìm hiểu hợp chất quinin

Ngày nay không ai có thể phủ nhận được tầm quan trọng của công nghệ sinh họcđối với nền kinh tế quốc dân nước ta nói riêng và thế giới nói chung. Thế kỷ 21 đượccoi là thế kỷ của ngành công nghệ sinh học, được coi là thời điểm lịch sử mà con tầuvũ trụ mang tên “ công nghệ sinh học” đã rời khỏi bệ phóng để bay đến tầm caomới.Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, rất thuận lợi cho sự phát triển củathực vật và đây được coi là một kho tàng vô giá về nguồn hợp chất tự nhiên và nguồnnguyên liệu để phát triển ngành công nghệ sinh học nước nhà.Ngày nay không ai có thể phủ nhận được tầm quan trọng của công nghệ sinh họcđối với nền kinh tế quốc dân nước ta nói riêng và thế giới nói chung. Thế kỷ 21 đượccoi là thế kỷ của ngành công nghệ sinh học, được coi là thời điểm lịch sử mà con tầuvũ trụ mang tên “ công nghệ sinh học” đã rời khỏi bệ phóng để bay đến tầm caomới.Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, rất thuận lợi cho sự phát triển củathực vật và đây được coi là một kho tàng vô giá về nguồn hợp chất tự nhiên và nguồnnguyên liệu để phát triển ngành công nghệ sinh học nước nhà.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 8

TỔNG QUAN 8

1.1 Giới thiệu về cây Canh-ki-na 8

1.1.1 Danh pháp khoa học 8

1.1.2 Phân loại 8

1.1.3 Mô tả cây 8

1.1.4 Thành phần hóa học 9

1.2 Giới thiệu về Quinin 10

1.2.1 Nguồn gốc, lịch sử 10

1.2.3 Tính chất lý hóa 10

CHƯƠNG 2 12

CÁCH CÔ LẬP, CHIẾT XUẤT 12

2.1 Cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na 12

2.2 Quy trình cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na 14

CHƯƠNG 3 15

CÁC ĐẶC TRƯNG PHỔ 15

3.1 Phổ NMR 15

3.1.1 1H – NMR 15

3.1.2 13C – NMR 15

3.2 Phổ MS 16

3.3 Phổ IR 17

3.4 Phổ Raman 17

CHƯƠNG 4 18

HOẠT TÍNH SINH HỌC, ỨNG DỤNG 18

4.1 Hoạt tính sinh học 18

4.2 Ứng dụng 18

4.2.1 Sản xuất dược phẩm 18

4.2.2 Một số chế phẩm khác 19

4

KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hoa của Canh-ki-na 9

Hình 1.2 Quả của Canh-ki-na 9

Hình 1.3 Vỏ cây Canh-ki-na 9

Hình 2.1 Sơ đồ cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na 14

Hình 3.1 1H - NMR của Quinin trong CDCl 3 15

Hình 3.2 13C - NMR của Quinin trong CDCl 3 15

Hình 3.3 Phổ MS của Quinin 16

Hình 3.4 Phổ IR của Quinin 17

Hình 3.5 Phổ IR của Quinin 17

Hình 4.1 Một số dược phẩm có chứa Quinin 19

Hình 4.2 Một số chế phẩm khác có chứa Quinin 19

MỞ ĐẦU

Ngày nay không ai có thể phủ nhận được tầm quan trọng của công nghệ sinh học đối với nền kinh tế quốc dân nước ta nói riêng và thế giới nói chung Thế kỷ 21 được coi là thế kỷ của ngành công nghệ sinh học, được coi là thời điểm lịch sử mà con tầu

vũ trụ mang tên “ công nghệ sinh học” đã rời khỏi bệ phóng để bay đến tầm cao mới.Việt Nam là nước nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, rất thuận lợi cho sự phát triển của thực vật và đây được coi là một kho tàng vô giá về nguồn hợp chất tự nhiên và nguồn nguyên liệu để phát triển ngành công nghệ sinh học nước nhà

Trong những năm gần đây, công nghệ tách chiết các hợp chất từ thực vật đã không ngừng phát triển và bước đầu đạt được những thành quả đáng kể Trên thế giới

từ rất lâu người ta đã ứng dụng những công nghệ này để sản xuất các chất có hoạt tính sinh học, phục vụ cho nghiên cứu, sản xuất và phục vụ lợi ích của con người Những nghiên cứu về hợp chất có hoạt tính sinh học thực vật phát triển từ những năm 1950

Có khoảng hơn 30.000 hợp chất được chiết xuất từ thực vật có hoạt tính và rất có giá trị đối với cuộc sống Những hợp chất này như các alcaloid, terpenoid, phenolic được biết đến như là các hợp chất thứ cấp Các hợp chất này thường ch được tạo ra một

số loại tế bào nhất định như các tế bào rễ tơ, biểu mô, hoa, lá Mặc dù, hóa học tổng hợp hữu cơ đạt nhiều thành tựu quan trọng nhưng nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học (thường gọi là các chất thứ cấp) vẫn còn khó tổng hợp hoặc có thể tổng hợp được nhưng chi phí rất đắt Chẳng hạn, một số hỗn hợp phức tạp như tinh dầu hoa hồng là không thể tổng hợp hóa học được

Ngày nay, những hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây cỏ

đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp và chăm sóc sức khoẻ con người Chúng được dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm v.v Mặc dù công nghệ tổng hợp hoá dược ngày nay đã phát triển mạnh mẽ, tạo ra các biệt dược khác nhau sử dụng trong công tác phòng, chữa bệnh, nhờ đó giảm tỷ lệ tử vong rất nhiều song những đóng góp của các thảo dược cũng không vì thế mà mất đi chỗ đứng trong

Y học Nó vẫn tiếp tục được dùng như là nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp những chất đầu cho công nghệ bán tổng hợp nh m tìm kiếm những dược

phẩm mới cho việc điều trị các bệnh thông thường cũng như các bệnh nan y Xuất phát

từ thực tế trên, tôi đã tiến hành tìm hiểu đề tài: “Tìm hiểu về Quinin”

Đề tài này được trình bày theo các mục chính sau:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Cách cô lập, chiết xuất

- Chương 3: Các đặc trưng phổ

- Chương 4: Tổng hợp

- Chương 5: Hoạt tính sinh học và ứng dụng

- Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây Canh-ki-na

1.1.1 Danh pháp khoa học

Tên khoa học: Cinchona

Tên thường gọi: Canh-ki-na

Bảng 1.1 Phân loại khoa học cây Canh-ki-na

(không phân hạng) Angiospermae (không phân hạng) Eudicots (không phân hạng) Asterids

L 1753

1.1.2 Phân loại

Có nhiều loài Canh-ki-na:

x Cinchona succirubara Pavon (Canh-ki-na đỏ)

x Cinchona calisaya Wedell (Canh-ki-na vàng)

x Cinchona officinalis L (Canh-ki-na xám)

x Cinchona ledgeriana Moens (Canh-ki-na lá thon)

Thường ta dùng vỏ thân của Cinchona calisaya Wedell (Canh-ki-na vàng), Cinchona ledgeriana Moens (Canh-ki-na lá thon) vì chúng có hàm lượng alcaloid khá cao

1.1.3 Mô tả cây

Canh-ki-na là một chi của khoảng 25 loài trong họ Thiến thảo (Rubiaceae), có

nguồn gốc vùng nhiệt đới Nam Mỹ Chúng là các loại cây bụi lớn hay cây thân gỗ nhỏ cao từ 5–15 mét với lá xanh quanh năm

Các lá của chúng mọc đối, hình tròn hay hình mũi giáo, dài từ 10–40 cm Hoa của chúng màu trắng, hồng hay đỏ, tạo thành các chùy hoa Quả là loại quả nang nhỏ chứa nhiều hạt

Hình 1.1 Hoa của Canh-ki-na

Hình 1.2 Quả của Canh-ki-na

1.1.4 Thành phần hóa học

Các loài cây trong chi này là nguồn của nhiều loại ancaloit khác nhau, trong đó quan trọng nhất là quinin (ký ninh), một chất dùng làm thuốc hạ sốt đặc biệt hữu ích trong phòng chống bệnh sốt rét Phần quan trọng về mặt y học của loại cây này là vỏ cây, được người ta róc ra từ thân cây, sấy khô và tán thành bột

Hình 1.3 Vỏ cây Canh-ki-na

1.2 Giới thiệu về Quinin

1.2.1 Nguồn gốc, lịch sử

Quinin lần đầu tiên được phân lập vào năm 1820 từ vỏ của cây Canh-ki-na bi Pierre Joseph Pelletier và Joseph Caventou

Năm 1854, Strecker thành lập các công thức thực nghiệm của quinin

Năm 1907, Rabe đề nghị các kết nối chính xác của quinin

Năm 1944, Prelog xác định các mối quan hệ lập thể của trung tâm bất đối Bromo Quinine là thương hiệu thuốc cảm có chứa quinin, sản xuất b i Grove

Laboratories Chúng lần đầu tiên được bán trên thị trường vào năm 1889 và ít nhất có sẵn cho đến những năm 1960

1.2.2 Công thức cấu tạo, tên gọi

Công thức cấu tạo của Quinin:

Tên gọi:

- IUPAC: (R)-(6-Methoxyquinolin-4-yl)[(1S,2S,4S,5R)-5-vinylquinuclidin-2-

yl]methanol

- Tên gọi thương mại: Qualaquin, Quinate, Quinbisul

1.2.3 Tính chất lý hóa [5],[7],[8]

a Tính chất vật lý

Nó là một stereoisomer của quinidin Là chất rắn, nóng chảy 1770C, nó có thể kết tinh ngậm 3 phân tử nước và nóng chảy 570C, dễ tan trong rượu và ete Dung dịch quinin có vị đắng

Quinin chứa hai nguyên tử N trong vòng và có 3 nguyên tử O: C20H24N2O2

Phân tử khối: 324,42 g.mol-1

b Tính chất hóa học

x Có tính bazơ mạnh Làm xanh giấy quỳ tím

x Có thể phản ứng tạo muối với axit

x Phản ứng oxy hóa, tách hydramin

x Tác dụng với CrO3

x Sự hấp thụ tia cực tím của đ nh quinin khoảng 350 nm trong UVA Đ nh huỳnh quang phát xạ tại khoảng 460 nm (màu xanh nhạt/màu lam)

Một số phản ứng của Quinin

CHƯƠNG 2 CÁCH CÔ LẬP, CHIẾT XUẤT

2.1 Cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na

Mô tả quy trình

a Chuẩn bị nguyên liệu

Vỏ Canh-ki-na chặt nhỏ, đem phơi khô hoặc sấy khô 50 – 700 C đem xay thành bột khô

b Kiềm hóa

Bột vỏ Canh-ki-na được trộn đều với dung dịch nước sữa vôi và dung dịch NaOH 30%, trộn kỹ cho ngấm đều và khối bột tr thành dạng bột nhão Vun thành đống rồi ủ khoảng 24 giờ Sau đó đảo, trộn làm tơi và làm khô trong khay men

c Chiết xuất

Nguyên tắc chiết: Có thể chiết b ng phương pháp ngược dòng liên tục hoặc ngược dòng gián đoạn tùy điều kiện thiết bị cho phép Nếu chiết bằng phương pháp ngược dòng liên tục thì phải tính toán tốc độ di chuyển của dược liệu và dung môi phù hợp để có thể chiết kiệt được quinin trong dược liệu

Nếu chiết bằng phương pháp ngược dòng gián đoạn thì phải xác định số liệu chiết, lượng dung môi chiết cho một lần và cho rút dịch chiết một đem xử lý thu quinin còn các dịch chiết sau được sử dụng để chiết các mẻ tiếp theo

d Tinh chế

x Acid hóa tạo muối bisulfat tan trong nước của các alcaloid

Cho dung dịch H2SO4 3% vào thiết bị phân ly có khuấy đựng dịch chiết vừa rút

ra Khuấy 10 phút để hai pha tiếp xúc tốt với nhau Để yên cho phân lớp (cho tới khi hai lớp trong lại là được) Gạn riêng dung môi thu hồi dung môi để chiết cho mẻ sau (xử lý b ng cách kiềm hóa, khuấy kỹ, pH = 6 – 7, để lắng gạn bỏ cặn) Pha nước chứa alcaloid tách ra được xử lý thu các alcaloid Canh-ki-na

x Kiềm hóa tạo tủa quinin sulfat

Lớp nước acid trên được trung hòa bằng dung dịch Na2CO3 bão hòa nhiệt độ cách thủy Vừa nhỏ từ từ dung dịch kiềm vừa khuấy kỹ cho đến khi pH = 6.5 Để nguội cho kết tinh hết (khi đó ch muối của quinin kết tinh còn muối của các alcaloid

khác tan trong nước cái) Lọc lấy tinh thể quinin sulfat bằng chân không qua phễu Buchner (có thể vẩy ly tâm để lấy tinh thể) Hút hết nước cái rồi tiến hành rửa bằng nước cất ngay trên phễu lọc

Rửa quinin sulfat 3 lần, mỗi lần bằng một lượng nước sao cho vừa đủ ngập tinh thể

x Tẩy màu bằng than hoạt tính

Để tẩy màu trước tiên phải chuyển quinin sulfat basic khó tan trong nước sang dạng quinin bisulfat dễ hòa tan trong nước Cho quinin sulfat và một lượng nước vừa

đủ, thêm H2SO4 3%, ch nh pH = 4, khuấy đều cho tủa tan hết, nâng nhiệt độ dung dịch lên 90 – 1000C, thêm than hoạt khuấy 15 – 20 phút, lọc loại than hoạt thu dịch lọc

x Tạo sản phẩm là quinin sulfat basic

Dịch lọc được đun nóng, vừa khuấy vừa nhỏ dung dịch Na2CO3 vào ch nh pH = 6.5

Để nguội kết tinh, lọc lấy tủa rửa b ng 3 lần nước cất Loại nước cái, hút kiệt, đem sấy khô 60 – 800 C trong khoảng thời gian 2 – 3 giờ Chú ý thỉnh thoảng đảo tơi lên để sấy cho nhanh khô Sau đó đóng gói , cho trong lọ kín và tránh ánh sáng Cuối cùng đem đi kiểm nghiệm

2.2 Quy trình cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na

Hình 2.1 Sơ đồ cô lập Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na

3.1 Phổ NMR

3.1.1 H – NMR

CHƯƠNG 3 CÁC ĐẶC TRƯNG PHỔ

3.1.2 C – NMR

Hình 3.1 H - NMR của Quinin trong CDCl 3

Hình 3.2 13 C - NMR của Quinin trong CDCl 3

Hình 3.3.

3.2 Phổ MS

3.3 Phổ IR

Hình 3.4 Phổ IR của Quinin

3.4 Phổ Raman

Hình 3.5 Phổ IR của Quinin

CHƯƠNG 4 HOẠT TÍNH SINH HỌC, ỨNG DỤNG

4.1 Hoạt tính sinh học

Quinin là một chất độc đối với tế bào, tác dụng lên đơn bào, amip, kí sinh trùng sốt rét…Trước đây tuy tác dụng chữa sốt rét của Canh-ki-na dựa theo kinh nghiệm dân gian Mãi đến năm 1880, sau khi Laveran phát hiện độc tính của quinin đối với kí sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum người ta mới hiểu cơ chế chữa sốt rét của quinin Quinin tác dụng chủ yếu lên các dạng vô tính và dạng non, ít tác dụng đối với các gamet Vì vậy cần uống phòng quinin vào giữa 2 cơn sốt rét

Quinin còn có tác dụng ức chế đối với những trung tâm sinh nhiệt của những người sốt do đó quinin được dùng làm thuốc giảm sốt, nhưng đối với người bình thường thì quinin liều điều trị không có tác dụng làm hạ nhiệt

Ngoài tác dụng hạ sốt, chữa sốt rét, quinine còn có tác dụng chống nhiễm trùng,

và chữa cúm, và hơi có tác dụng an thần

Người ta dùng quinin dưới dạng uống, tiêm bắp hay tiêm tĩnh mạch Quinin gây cứng và loét nơi tiêm, kích ứng mặt trong mạch máu Quinin loại trừ qua đường tiểu tiện

Với liều cao, quinin làm giảm thần kinh trung ương dó đó có thể gây những hiện tượng như ù tai, chóng mặt, hoa mắt

Nó làm chậm nhịp tim, kích thích cơ trơn, quinin còn là một thứ thuốc giục đẻ, nhưng có tác dụng hiệp đồng Quinin có tác dụng kích thích cơ tim, dùng chống rung tim và điều hòa nhịp tim

4.2 Ứng dụng

4.2.1 Sản xuất dược phẩm

Hiện nay, người ta chiết quinin nói riêng và các hoạt chất trong vỏ Canh-ki-na nói chung và bào chế thành rất nhiều loại chế phẩm dược dụng: viên nén, viên nhộng, thuốc tiêm, cồn thuốc,

Hình 4.1 Một số dược phẩm có chứa Quinin 4.2.2 Một số chế phẩm khác

Bên cạnh đó, một số nước trên thế giới, canhkina còn được sử dụng trong công nghiêp thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác: sản xuất nước uống, dầu gội, kem xả,

Hình 4.2 Một số chế phẩm khác có chứa Quinin

KẾT LUẬN

Sau khi tìm hiểu và hoàn thành bài tiểu luận này em đã tích lũy được thêm nhiều hiểu biết:

- Tìm hiểu và nắm được nguồn gốc, bản chất và ứng dụng của hợp chất Quinin

- Nắm được cấu tạo, thành phần hóa học và quy trình chiết Quinin từ vỏ cây Canh-ki-na

Dù rất cố gắng nhưng do điều kiện về thời gian cộng với kiến thức có hạn do đó không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự chỉ dẫn của thầy

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Internet

1 http://elib.tdmu.edu.vn/tailieuvn/download/document/MTUwNjI1NTEyMjI1O Tg=.MTIyMjU5OA==.html

2 http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_id/7332120

3 http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi

4 http://wang.scbb.pkusz.edu.cn/UploadFiles/pdf/GroupMeeting/2011/10/302213 04837e69a950ab8294cb69afdf72624348fe0.pdf

5 https://en.wikipedia.org/wiki/Quinine#Synthesis

6 https://vi.wikipedia.org/wiki/Canh_ki_na

Sách

7 Lê Văn Đăng, Chuyên Đề Một Số Hợp Chất Thiên Nhiên, NXB Đại học Quốc

gia TP.HCM

8 Nguyễn Diệu Liên Hoa – Phạm Đình Hùng (2015), Hóa Học Các Hợp Chất Tự

Nhiên, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM