BÀI GIẢNG HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN

HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN NỘI DUNG • • • • • • • • • Chương 1: MỞ ĐẦU Chương : PHENOL-AXIT PHENOL VÀ DẪN XUẤT Chương : FLAVONOIT Chương 4: TINH DẦU-HỢP CHẤT LACTONTECPENOIT Chươmg 5: STEROIT Chương 6: SAPONIN Chương 7:GLYCOZIT TIM VÀ GLYCOZIT XIANOGEN Chương 8: ANKALOIT VÀ CAROTENOIT Chương 9: SASCARIT- AMINOAXIT- PROTEIN -AXIT NUCLEIC Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN 1.1.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU • Hợp chất thiên nhiên sản phẩm hữu • • • • trình trao đổi chất thể sống Ngành hóa học nghiên cứu tính chất cấu trúc hợp chất thiên nhiên gọi hóa học hợp chất thiên nhiên Lịch sử nghiên cứu Thời xa xưa Thế kỷ 19: Một cơng trình có giá trị ‘’qui tắc isopren’’ cấu tạo tecpenoit (Wallch, 1887) Thế kỷ 20:Xác định cấu trúc hợp chất thiên nhiên có tiến vượt bậc nhờ kỹ thuật đại, phương pháp phổ 1.1.2 PHÂN LOẠI CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN 1.1.2.1 Dựa vào tính thiết yếu đối động thực vật: người ta chia thành nhóm • Chất trao đổi sơ cấp : Là chất thiên nhiên cần thiết cho sống gồm cacbonhidrat, protein, axit nucleic, lipit dẫn xuất chúng Các hợp chất sản sinh từ thể sống, khơng phụ thuộc vào lồi Q trình chất trao đổi sơ cấp tạo thành gọi trình trao đổi sơ cấp • Chất trao đổi thứ cấp: Là hợp chất thiên nhiên không hẵn không cần thiết cho sống động thực vật Các chất trao đổi thứ cấp thường phụ thuộc nhiều vào loài Các hợp chất thứ cấp bao gồm : tecpenoit, steroit, flavonoit, ankaloit….Chúng sản phẩm trình trao đổi thứ cấp • Trong hợp chất thiên nhiên thường có nhóm chức bản: + Hợp chất hidrocacbon chưa no + Ancol- phenol – ete +Andehit- xeton + Axit hữu dẫn xuất + Amin + Dị vòng + Hợp chất tạp chức … 1.1.2.2 Dựa vào khung cacbon, nhóm chức theo tính phổ biến hợp chất: Các hợp chất thiên nhiên thường phân loại thành: + Chất béo- lipit + Hidratcacbon- Gluxit ( monosacarit, oligosacarit, polisacarit) + Axit amin- Protit + Tecpenoit (monotecpen,sesquitecpen, ditecpen, tritecpen…) + Steroit + Coumarin + Flavonoit + Ankaloit + Tanin + Chất kháng sinh + Vitamin… 1.2 PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT 1.2.1 NGUYÊN LIỆU 1.2.2 TÍNH PHÂN CỰC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN 1.2.3 DUNG MÔI 1.2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT 1.2.1.NGUYÊN LIỆU • Trong điều kiện cho phép nên dùng nguyên liệu tươi Nguyên liệu thu hái xong nên ổn định cách nhúng vào cồn hay nước đun sơi vài phút, sau để nước hay làm khơ tự nhiên khơng khí Hết sức tránh dùng nhiệt độ cao để làm khô nguyên liệu • Phải sơ xử lý nguyên liệu ban đầu như: vứt bỏ ngun liệu có sâu bệnh, • Phải xác định tên khoa học Do thường thơng báo khoa học phải ghi địa người xác định, quan…để người đọc liên hệ tham khảo cần thiết 1.2.2 TÍNH PHÂN CỰC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN • • Trong cây, hợp chất hữu tồn dạng hòa tan nước, dầu béo tinh dầu - Các hợp chất hòa tan nước (dịch tế bào) hydratcacbon có phân tử lượng thấp (monosaccarit, số oligosacarit pectin, gôm); glycozit, muối ankaloit axit hữu cơ; aminoaxit, muối aminoaxit; hợp chất phenol hịa tan dạng glycozit Nói chung chất tan nước chất phân cực Các hợp chất có nguyên tử H liên kết trực tiếp với nguyên tố âm điện O, N, F, Cl…là nhóm phân cực, nhiều nhóm phân cực phân tử tính phân cực lớn 9.2.2 PEPTIT • Peptit polime aminoaxit chứa từ đến khoảng 50 gốc aminoaxit phân tử 9.2.2.1 CẤU TRÚC VÀ DANH PHÁP • Cấu trúc: gồm nhiều gốc aminoaxit kết hợp nhờ liên kết peptit • Trong phân tử peptit, đầu mạch chứa gốc NH2( NH3+) gọi “đầu N”, đầu chứa nhóm COOH (hoặc COO-) gọi “đi C” • Khi viết công thức cấu tạo peptit “đầu N” quy ước viết phía bên trái cơng thức phân tử cịn “đi C” quy ước viết bên phải công thức H3N - CH - C - NH - CH - C- NH -CH - COO R1 O aminoaxit dau N R2 O R3 aminoaxit duoi C b) Cách gọi tên: Gọi tên cách ghép tên gốc axyl aminoaxit tạo nên từ phân tử peptit theo trình tự xếp chúng từ đầu N sang phía C, riêng aminoaxit C giử nguyên tên: H3N - CH - C - NH - CH - C- NH -CH2 - COO alanylphenylalanylglyxin CH3 O CH2 O C6H5 (Ala-Phe-Gly) 9.2.2.2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ • Các peptit có khối lượng phân tử nhỏ chất kết tinh tan tốt nước • Các peptit có phân tử khối lớn chất rắn khơng định hình, tạo dung dịch keo với nước 9.2.2.3 TÍNH CHẤT HĨA HỌC a) Tính axit- bazo: có tính lưỡng tính tương tự amino axit b) Phản ứng thủy phân: • Thủy phân hồn tồn: axit nóng kiềm nóng cho sản phẩm cuối aminoaxit muối Thường thủy phân khoảng 24-72 nhiệt độ 1100C, xúc tác HCl 2N • Thủy phân khơng hồn tồn: tạo peptit nhỏ nhờ enzim đặc hiệu c-Phản ứng với 2,4-đinitrofluorobenzen: tương tự aminoaxit , đầu N phản ứng tạo thành dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl màu vàng d-Phản ứng màu biure: peptit có từ nhóm peptit trở lên phản ứng với dung dịch CuSO4 loãng kiềm cho phản ứng tạo thành dung dịch hợp chất phức có màu tím màu tím đỏ 9.2.2.4 TỔNG HỢP PEPTIT a) Bảo vệ nhóm amino: Thường dùng nhóm C6H5-CH2-O-CO- ( cịn gọi nhóm cacbobenzoxi- viết tắt Cbz) cách cho aminoaxit tác dụng với benzylclorofomiat C 6H5CH2-O-CO-Cl môi trường kiềm dùng nhóm benzyloxicacbonyl H2N-CH2-COOH + C6H5-CH2-O-CO-Cl NaOH, H2O C6H5-CH2-O-CO-NH-CH2COO H3O C6H5-CH2-O-CO-NH-CH2COOH benzyloxicacbonyl glyxin (Cbz-Gly) b)Bảo vệ nhóm cacboxyl: chuyển thành dẫn xuất benzyl hay metyl etyleste H2N-CH-COOH CH3 +PCl5 -POCl3-HCl H2N-CH-COOCl CH3 C6H5-CH2-OH -HCl NH2-CH2COO-CH2C6H5 benzyleste cua alanin c) Ngưng tụ dẫn xuất aminoaxit: • trình nhờ có chất xúc tác DDC (dixiclohexyl cacbođiimit- C6H11-N=C=N-C6H11) • Thí dụ CH3 C6H5-CH2-O-CO-NH-CH2COOH benzyloxicacbonyl glyxin + NH2-CHCOO-CH2C6H5 benzyleste cua alanin CH3 DDC -H2O C6H5-CH2-O-CO-NH-CH2CO- NH-CH COO-CH2C6H5 Cbz-Gly-Ala-CH2-C6H5 d) Hydro phân dẫn xuất peptit: 9.2.2.5 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC PEPTIT a) Xác định thành phần amino axit phân tử peptit • người ta thủy phân hoàn toàn peptit thành aminoaxit (thường thủy phân HCL 6N 110 0C 24-72 giờ), sau nhận biết aminoaxit phương pháp sắc ký b) Xác định trật tự xếp amino axit phân tử peptit - Xác định aminoaxit đầu N: có phương pháp chính: + Phương pháp Sanger + Phương pháp Edman: ( xem tài liệu) - Xác định aminoaxit C • Thủy phân peptit nhờ enzim cacboxipeptiđaza, aminoaxit xuất dung dịch ( nhận biết phương pháp sắc ký aminoaxit C - Thủy phân phần mạch peptit (nhờ enzim cắt liên kết peptit vị trí xác định) 9.2.3 PROTEIN 9.2.3.1 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TRÚC a) Phân loại a1) Dựa vào thành phần hóa học: chia thành nhóm: - Protein đơn giản: thủy phân hoàn toàn cho hỗn hợp aminoaxit -Protein phức tạp: thủy phân hoàn toàn, sản phẩm aminoaxit cịn có hợp chất khác khơng chứa aminoaxit gọi nhóm prothetic a2) Dựa vào hình dạng phân tử: chia thành nhóm: -Protein hình cầu: phân tử có dạng hình cầu , tan nước ( anbumin, globulin ) - protein hình sợi: b) Cấu trúc • Cấu trúc cấp (bậc 1): trật tự xếp gốc aminoaxit phân tử • Cấu trúc bậc 2: cấu dạng protein: Phân tử tồn hai dạng chủ yếu dạng xoắn  ( gọi keratin) cấu dạng gấp khúc β ( gọi dạng β-keratin) Các cấu dạng trì nhờ liên kết hydro N-H O=C< nhóm peptit với • Cấu trúc bậc 3: hình dạng mạch polipeptit cuộn lại khơng gian chiều, nhóm kị nước nằm phía cịn nhóm ưa nước nằm bề mặt phân tử Cấu trúc bậc trì nhờ tương tác Van der Vall, tương tác tác tĩnh điện, liên kết sufua –S-S-, nhóm este • -Cấu trúc bậc 4: tổ hợp nhiều đại phân tử polipeptit kết hợp với nhờ lực hút Van der Vall liên kết H nhóm nguyên tử phân bố bề mặt đại phân tử protein 9.2.3.2 TÍNH CHẤT a) Tính lưỡng tính: có tính lưỡng tính, điểm đẳng điện tương tự aminoaxit peptit b) Tính tan: Tính tan chúng phụ thuộc nhiều vào cấu tạo phân tử, chất dung môi, pH dung dịch, nhiệt độ c) Sự kết tủa biến tính: Khi thay đổi yếu tố nồng độ, nhiệt độ dung dịch keo protein bị kết tủa Có hai loại kết tủa: • Kết tủa thuận nghịch: • Kết tủa khơng thuận nghịch: • Sự biến tính:Trong trường hợp kết tủa khơng thuận nghịch, tính chất protein khác nhiều so với chất ban đầu nên gọi biến tính protein d) Phản ứng thủy phân: • Khi đun nóng dung dịch protein nhờ xúc tác axit, bazơ, nhờ men, phân tử protein bị thủy phân tạo thành sản phẩm cuối lad L--aminoaxit e) Một số phản ứng định tính định lượng protein: -Phản ứng định tính: + Phản ứng biure: phản ứng với Cu(OH)2 kiềm cho phức màu xanh tím + Phản ứng xangtoproteic: phản ứng với HNO3 đặc cho kết tủa màu vàng -Phản ứng định lượng: ... ảnh hưởng đến giá tr? ?? Rf a) Giá tr? ?? Rf • Trong sắc ký để bi? ??u thị di chuyển chất người ta dùng khái niệm Rf • Giá tr? ?? Rf số đặc tr? ?ng cho di chuyển chất điều kiện, ghi giá tr? ?? Rf phải ghi đầy... e) Cách khai triển: • Triển khai xuống: Ưu điểm phương pháp tốc độ chảy tương đối ổn định nhanh nhờ tác dụng tr? ??ng lực • Triển khai lên ( triển khai ngược): Phương pháp có ưu điểm triển khai đơn... đến 25cm ngừng lại • Triển khai ngang • Triển khai vịng • Triển khai nhiều lần triển khai cở giấy • Sắc ký hai chiều g) Phát vết • Phương pháp hóa học: Dùng chất màu đặc tr? ?ng cho loại hợp chất