Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp em luôn nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Hoàng Văn Lựu - chủ nhiệm bộ môn hoá hữu cơ ngời đã trực tiếp hớng dẫn em nghiên cứu và hoàn thành luận văn . Em cũng nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Lê Văn Hạc và tập thể các thầy cô giáo tổ hữu cơ Khoa Hoá Trờng ĐHV. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với tất cả sự giúp đỡ quý báu trên. Vinh, ngày 30 tháng 4 năm 2002. SV : Lê Ngọc Diệp 39 A Hoá . - 1 - Mục lục Trang Lời cảm ơn 1 Mục lục 2 Lời nói đầu 3 Phần I: Tổng quan 4 I. Đặc điểm về thực vật 4 I.1. Hình thái phân bố 4 I.2. Mô tả cây Từ Bi Biển 4 II. Thành phần hoá học 5 III. Vài nét về tinh dầu 7 III.1. Tính chất vật lý của tinh dầu 7 III.2. Thành phần hoá học của tinh dầu 8 III.3. Các phơng pháp tách tinh dầu 9 III.4. Bảo quản tinh dầu 12 IV. Cơ sở lý thuyết để xác định thành phần hoá học của tinh dầu. 12 IV.1. Một số nét cơ bản về lý thuyết sắc ký và phơng pháp sắc ký khí. 13 Phần II: Thực nghiệm 21 I. Hoá chất - dụng cụ - thiết bị. 21 I.1. Hoá chất. 21 I.2. Dụng cụ - thiết bị 21 II. Phơng pháp thực nghiệm 21 II.1. Phơng pháp lấy mẫu 21 II.2. Phơng pháp thực nghiệm 21 II.3. Xác định thành phần hoá học của dịch chiết metanol quả Từ Bi Biển bằng phơng pháp sắc ký khí khối phổ ký liên hợp: GC MS 22 Phần III: Kết quả và thảo luận 23 Phần IV: Kết luận 26 Phần V: Tài liệu tham khảo 27 - 2 - lời nói đầu Việc nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên nói chung và các hợp chất tách từ thực vật nói riêng đang là một lĩnh vực thu hút quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nớc. Bởi các hợp chất thiên nhiên có những hoạt tính sinh học quý giá; những tính chất hoá học và vật lý chọn lọc. Điều này mang đến rất nhiều lợi ích cho con ngời, phục vụ tốt cho các ngành dợc phẩm, công nghiệp mỹ phẩm, hơng liệu và hoá chất . Việc con ngời bắt ch- ớc thiên nhiên để điều chế các sản phẩm phục vụ cho con ngời đã thu đợc nhiều thắng lợi, tuy nhiên những sản phẩm từ thiên nhiên luôn mang tính u việt hơn, hoàn hảo hơn. Nên chúng ta vẫn cần những hợp chất lấy từ thiên nhiên. Nớc ta nằm trong khu vực Đông Nam á trong vành đai khí hậu nhiệt đới gió mùa vì vậy mà hệ thực vật phát triển rất phong phú và đa dạng Chúng ta cũng đã biết sử dụng tốt các sản phẩm lấy từ thiên nhiên để phục vụ cho lợi ích con ngời ví dụ: trồng và khai thác một số cây lấy tinh dầu có giá trị cao nh: bạc hà, quế , hồi . ngoài ra trong y học dân tộc ngời ta có sử dụng một số cây để làm thuốc chữa bệnh nh: hơng nhu, diếp cá, mã đề . và một số nơi nhân dân địa phơng còn sử dụng cây Từ Bi Biển (Màn kinh tử vitex trifolia L) làm thuốc chữa các bệnh : cảm sốt , tê thấp, giảm đau, làm thuốc an thần, lọc máu và cho phụ nữ mới sinh uống, chống sốt rét. Tuy nhiên cho đến nay vẫn rất ít công trình nghiên cứu thành phần hoá học của cây Từ Bi Biển. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài : Xác định thành phần hoá học của dịch chiết quả Từ Bi Biển bằng metanol . Với các nhiệm vụ chính sau: - Thu hái quả - Chiết bằng metanol Nghiên cứu thành phần hoá học bằng phơng pháp sắc ký khí khối phổ ký liên hợp GC-MS. - 3 - Phần I. Tổng quan Cây Từ Bi Biển ( Màn kinh tử ) hay còn gọi là kinh tử, vạn kinh, quan âm, đẹn ba lá ở một số nơi còn gọi là cây sài bỏng. Tên khoa học : vitex trifolia L. Thuộc họ cỏ roi ngựa (verbenaceae ). I . Đặc điểm về thực vật . I.1. Hình thái phân bố . Từ bi biển (Màn kinh tử) mọc hoang rất nhiều ở khắp các vùng bờ biển, cửa biển của các tỉnh Thanh Hoá,Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình .vv và một số tỉnh ven biển của các nớc Trung Quốc, Malayxia cũng có . I.2. Mô tả cây Từ bi biển.(Màn kinh tử -vitex trifolia L ) Từ bi biển.(Màn kinh tử ) là một cây nhỏ hay nhỡ, có mùi thơm thân có bốn cạnh lúc non có màu đỏ tía, có lông tơ bao phủ, thân có nhiều nhánh. Lá cây có hình bầu dục, mặt trên nhẵn mặt dới có lông bao phủ, lá mọc đối cuống gầy tròn (lá dài khoảng 3.5 ữ 4 cm, rộng 3 ữ 3.5 cm). Hoa có màu tím nhạt, mọc thành chùm dài ở đầu mỗi cành (dài khoảng 13 ữ 14 cm). Quả có hình bầu dục, có rãnh, đầu hơi dẹt có đờng kính chừng 6mm đợc che bởi đài hoa phát triển và tồn tại . - 4 - II. Thành phần hoá học - Theo Đỗ Tất Lợi trong Từ bi biển (Màn Kinh tử) có tinh dầu, trong tinh dầu có camphen,pinen(55%),ditecpen ancol(2%), tecpinyl acetat(10%) ngoài ra trong Từ bi biển còn có ankaloit và vitamin A. - TS Hoàng Văn Lựu đã nghiên cứu thành phần hoá học của dịch chiết từ lá Từ bi biển bằng ete dầu hoả đã nhận dạng đợc 28 chất. Trong đó có một số chất có hàm lợng tơng đối là : -pinen, sabinel, 1-8 cineol, - tecpinyl acetat, metyl-8,11,14 heptadeca trienoat, squalan. Thành phần hóa học của dịch chiết Từ bi biển bằng ete dầu hoả (mẫu lấy ở Cửa Lò, Nghệ An) đợc thể hiện ở bảng 1. II Bảng1: Các thành phần hoá học của tinh dầuTừ bi biển III ( Vitex trifolia L) chiết bằng ete dầu hoả. TT Thành phần hoá học TT Thành phần hoá học 1 -Thujen 18 Caryophylen oxit 2 -pinen 19 NI MW = 262 3 Sabinen 20 Cembren (MW=290) 4 -pinen 21- 22 NI(MW= 290) 5 Octal-3ol 23 1Axit(MW= 290) 6 Myrcen 24 Manool 7 1-8 Cineol 25 Etyl palmitat 8 () -Ocimen 26 NI(MW= 272) 9 () Sabinen hidrat 27 Abieta-8-11-13 trien(MW=270) 10 () Sabinen hidrat 28 Trans phytol 11 Borneol 29 Metyl8,11,14 heptadecatrienoat 12 Terpinel-4-ol 30 Etyl linoleat 13 -terpineol 31 NI(MW=290) 14 -terpinyl axetat 32 NI(MW=306) 15 -caryophyllen 33 Ferugiol 16 -humulen 34 Di(etylhexyl) phthalat 17 GermacrenD 35 Squalan - 5 - Zeng X đã tách đợc từ quả Từ bi biển các chất: axít 4-hyđroxybezoic; - sitosterol , - sitosterol -3-0- glucosid, casticin và 3,6,7 trimetyl quercetagetin. Từ cây Từ bi biển cũng đã tách đợc heptatriacontan, -pinen và (4R,5R)-caryophyllen oxyt. Sombat chowwannapoonpohm và Apiwat Baramec đã tách và lý giải cấu trúc của các chất heptatriacontan, -pinen và ( 4R,5R ) - caryophyllen oxyt bằng các phơng pháp phổ từ. Thạc sĩ Trần Thị Minh Hảo đã xác định đợc thành phần và hàm lợng phần trăm của các chất có trong tinh dầu cây Từ Bi Biển . Thành phần hoá học của tinh dầu cây Từ Bi Biển đợc thể hiện ở bảng 2. Bảng 2. Hàm lợng % của các chất có trong tinh dầu cây Từ Bi Biển. TT Thành phần hoá học Hàm lợng 1 -pinen 0,7 2 -pinen 1,4 3 1,8-cineol 2,7 4 Tecpinolen 0,4 5 Linalool 0,4 6 -tecpineol 0,5 7 Thymo hydro quinon đimetyl ete 1,3 8 Gecmacren D 1,4 9 -Murolen 0,8 10 -caryophyllen 4,5 11 -humulen 11,3 12 5 (2-butenyliden)4,6,6 trimetyl 3- xyclohexen-1-ol 11,3 13 Caryophyllen oxit 10,7 14 Abieta 8,11,13 trien 1,3 15 7-izopropyl-1,1,4a trimetyl- 1,2,3,4,4a,9,10,10 a- octahyđrophenantranten 4,2 16 Các chất khác 47,1 Ngoài ra khi nghiên cứu về dịch chiết quả Từ Bi Biển trong metanol thấy có hơn 13 hợp chất ( bằng phơng pháp sắc ký khí ) và bằng phơng pháp - 6 - phối phổ ký liên hợp thì chỉ nhận diện đợc ankaloit dẫn xuất của iso indol đó là : 1.H-iso indol-1,3(2H)-đion,2phenyl . Công dụng: Cây Màn Kinh Tử (Từ Bi Biển-Vitex trifolia LinnF) chữa cảm sốt, tê thấp, giảm đau, chữa nhức thái dơng, đau nhức mắt, nhức mũi, dùng làm thuốc an thần lọc máu và cho phụ nữ mới sinh uống, chống sốt rét. III . Vài nét về tinh dầu. Tinh dầu là những chất có mùi thơm, có nhiều trong: hoa, lá, thân, rễ, củ, quả của cây. Khác với chất béo, tinh dầu bay hơi cùng với nớc,nhỏ một giọt tinh dầu trên giấy lọc cho một vệt tròn trong suốt, dễ bay hơi vì thế mà tinh dầu còn đợc gọi là dầu bay hơi. Một số tinh dầu có giá trị trong y học, trong công nghiệp hơng liệu, công nghiệp mỹ phẩm và một số dùng làm dung môi: tinh dầu quế, tinh dầu bạc hà, tinh dầu long não, tinh dầu hoa hồng, hoa cam, hoa bởi vv . III.1. Tính chất vật lý của tinh dầu - ở điều kiện thờng tinh dầu ở trạng thái lỏng, có mùi thơm đặc trng thờng ít khi có màu, tuy nhiên những tinh dầu có chứa azullen có màu xanh. IV - Tinh dầu có d < 1, chỉ số khúc xạ cao và có năng suất quay cực. - Tinh dầu tan ít trong nớc, bay hơi cùng nớc nhng lại tan tốt trong các dung môi hữu cơ nh : ete, rợu, dầu hoả vv . nên ta có thể cất tinh dầu bằng phơng pháp cuốn hơi nớc và ta có thể dùng các dung môi hữu cơ để chiết các tinh dầu của thực vật. Vì tinh dầu là một hỗn hợp cho nên không có nhiệt độ sôi nhất định nhng nhiệt độ chỉ thay đổi trong phạm vi nhất định. Khi chng cất phân đoạn ta có thể lấy riêng các thành phần khác nhau trong tinh dầu. Tinh dầu cháy với ngọn lửa nhiều khói. III.2. Thành phần hoá học của tinh dầu Tinh dầu là những hợp chất hữu cơ phức tạp đợc tạo thành trong quá trình phát triển của thực vật và động vật. Một số tinh dầu chỉ có một hoạt chất nh tinh dầu hạt mơ, hạt đào, hạt cải. Nhng phần lớn là những hỗn hợp - 7 - của nhiều hoạt chất với tỉ lệ thay đổi, thành phần quan trọng nhất (về phơng diện thơm) có khi ở một tỉ lệ thấp. Thành phần hoá học của tinh dầu gồm những hidrocacbon,rợu tự do hay dới dạng este, phenol, ete phenoly, andehit, xeton,các axit ở dạng este, hợp chất chứa halogen, nitơ, lu huỳnh. Các hidrocacbon béo thờng ít gặp, phần nhiều là hidrocacbon loại tecpen. Trong các thành phần nói trên, thờng các monotecpen và secquitecpen chiếm tỉ lệ cao nhất, rồi đến các rợu, este và andehit. Sau đây là một số hợp chất chính hay gặp trong thành phần tinh dầu: - Hidrocacbontecpen-loại này chiếm nhiều nhất nh: oximen, myrxen, limonen, pinen, camphen, caryophyllen, sylvestren, humulen. - Hidrocacbon no: Heptan,parafin. - Rợu: metylic, etylic, xinnamic, xitronellol,geraniol,nerol, linalool, bocneol, mentol, tecpineol, santalol, xineol . - Phenol và este phenolic, anetol, eugenol, apinol. - Andehyt:xitral; xitronellat. - Xeton: menton, camphor, thujon , . - Axít(Dới dạng este ) axit axetic, butyric, benzoic, valerianic, xinnamic, salyxilic,foocmic . . . - Những hợp chất chứa lu huỳnh,nitơ,halogen,senolol (tức là este của axit iso thioxianic). - Curmarin: Becgapten, ombelliperon . . . Nhận xét: Từ thành phần hoá học của tinh dầu ta thấy : - Tinh dầu để lâu bị ôxi hoá chuyển thành nhựa và axit. - Những thành phần hoá học khác nhau vẫn có thể cho mùi giống nhau. Vì vậy ngời ta có thể chế các chất hoá học thay tinh dầu thiên nhiên hiếm có hoặc khó chiết xuất. - Do các chất cấu tạo trong tinh dầu mà nó dễ bị sức nóng và hơi nớc làm thay đổi thành phần hoá học dẫn đến thay đổi mùi. III.3. Các phơng pháp tách tinh dầu. - 8 - Tuỳ thuộc vào loại tinh dầu có trong nguyên liệu ở các trạng thái tự do hay kết hợp glucozid mà ngời ta sử dụng các phơng pháp khác nhau để tách chúng. Các phơng pháp tách tinh dầu cần phải đạt đợc các yêu cầu sau: - Giữ cho sản phẩm tinh dầu có mùi thơm tự nhiên ban đầu của nguyên liệu. - Quá trình kỹ thuật dùng để tách tinh dầu phải thuận tiện, nhanh chóng và có tính khả thi và kinh tế cao. - Phơng pháp tách tinh dầu phải tơng đối triệt để, khai thác đợc hết tinh dầu có trong nguyên liệu mà chi phí đầu t thấp. III.3.1. Phơng pháp chng cất lôi cuốn hơi nớc. Là phơng pháp không đòi hỏi thiết bị phức tạp lắm mà lại có khả năng lấy đợc triệt để tinh dầu có trong nguyên liệu, ngoài ra dùng phơng pháp này cho phép chúng ta dựa vào tính chất bay hơi của các cấu tử có trong tinh dầu để phân ly chúng ra những phần riêng biệt có độ tinh khiết hơn. Nguyên liệu để nguyên hay thái nhỏ vừa phải đợc cho vào nồi cất, sau đó cho một luồng hơi nớc chạy qua nguyên liệu hay cho nớc trực tiếp vào nguyên liệu rồi đun sôi tinh dầu và hơi nớc bay ra đợc dẫn qua hệ thống làm lạnh đọng lại thành chất lỏng. Chỉ một phần rất nhỏ tinh dầu tan trong nớc, còn lại tinh dầu nhẹ nổi lên trên mặt nớc. Dùng bình gạn lấy tinh dầu, phần còn lại cho vào nồi cất để chiết cho hết tinh dầu. Cuối cùng để lấy hết tinh dầu, thêm vào phần cất đợc một ít muối ăn để tỉ trọng của nớc tăng lên làm cho tinh dầu nổi lên trên nhiều hơn hoặc ngời ta có thể dùng một dung môi dễ bay hơi (ete, pentan) để chiết rồi bốc hơi hay cất tách dung môi. Phơng pháp này tơng đối tiết kiệm, đợc áp dụng trong công nghiệp. Đối với một số loại cây có tinh dầu thuộc thành phần khó kéo hơi nớc nh loại nhựa sáp, có thành phần hoá học không bền vững dễ bị phá huỷ hay làm thay đổi tính chất thì không đợc áp dụng phơng pháp này. - 9 - III.3.2. Phơng pháp ép. Là phơng pháp tơng đối đơn giản dùng để tách tinh dầu ở dạng tự do bằng cách tác dụng cơ học lên nguyên liệu vì loại nguyên liệu này tinh dầu phân bố ở lớp tế bào mỏng trong biểu bì ở phía ngoài với một số lợng tơng đối lớn,khi tác dụng một lực cơ học lên nguyên liệu thì các tế bào có chứa tinh dầu sẽ bị vỡ và chảy ra dễ dàng. Đối với một số vỏ quả nh vỏ chanh, quýt, cam, bởi . ngời ta hay dùng phơng pháp này. Tinh dầu khi mới ép thờng bị đục, dần dần sẽ trong trở lại. Hơng thơm đặc trng hơn tinh dầu chế bằng phơng pháp cất vì thành phần tinh dầu ít bị thay đổi do hiện tợng este hoá, xà phòng hoá tecpen hoá nhựa trong quá trình cất. Song phơng pháp này có nhợc điểm là không lấy đ- ợc hết các tinh dầu ra khỏi nguyên liệu, tinh dầu bị vẫn đục phải tinh chế lại, thờng bị lẫn vào tinh dầu nhiều chất nhầy, những mô và tạp chất khác. III.3.3 . Phơng pháp chiết bằng dung môi. Những dung môi đợc sử dụng là những dung môi hữu cơ dễ bay hơi (ete dầu hoả, sunfuacacbon, tetracloruacacbon,cồn .) hoặc dung môi không bay hơi (hỗn hợp mỡ bò, mỡ lợn và chất béo khác). Có thể hoà tan nóng hoặc nguội. - Hoà tan nóng: Cho nguyên liệu vào chất béo ở 50-55 0 khuấy liên tục trong 1 - 2 ngày cho tinh dầu hoà tan vào chất béo. Lấy nguyên liệu cũ ra, cho nguyên liệu mới vào cứ nh vậy cho đến khi chất béo no tinh dầu. Có thể đa dùng thẳng hoặc dùng một dung môi nh cồn cao độ để chiết lấy tinh dầu. - Hoà tan nguội: Tiến hành cũng nh trên nhng ở nhiệt độ thờng tinh dầu thu đợc có mùi thơm tự nhiên. Phơng pháp này đợc dùng để tách tinh dầu của hoa hồng,hoa cam, hoa nhài. nhng có nhợc điểm là dung môi chiết cả chất không thơm và những chất làm giảm mùi thơm của tinh dầu. III.3.4. Phơng pháp ớp. - 10 -