BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Báo cáo môn học “các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học” NHÓM CHẤT TERPENOID Học viện thực hiện: Nguyễn Đức Hoàng Vũ Thị Nga Nguyễn Thị Việt Phương Lớp: 11BCNTP GV Hướng dẫn: PGS Đỗ Thị Hoa Viên HÀ NỘI, 2012 MSHV: CB110286 MSHV: CB110287 MSHV: CB110288 NỘI DUNG TRÌNH BÀY - TỔNG QUAN - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT - KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC, DƯỢC HỌC VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG I TỔNG QUAN VỀ TERPENOID Giới thiệu Terpenoid Trong thiên nhiên, tecpenoid có mặt khắp nơi thiên nhiên, chủ yếu có loại thục vât Chúng có vai trò quan trọng chế bảo vệ việc sinh sản nhiều loại cây, phát mùi hương dẫn dụ côn trùng thụ phấn Các pertenoid tham gia vào trình trao đổi chất vitamin, tác dụng tác nhân điều tiết đóng vai trò bảo vệ chất kháng oxy hóa Con người sử dụng terpenoid dạng dịch chiết từ hoa, phận khác cây, chúng biết đến tinh dầu, chất thơm thực vật Vào năm 1818 người ta tìm số hợp chất xác định tỉ lệ nguyên tử C:H tinh dầu 5:8 Tiếp thep số hợp chất hidrocacbon không no, không vòng có vòng tách Chúng có công chung (C 5H8),(n≥2) đặt tên Terpen Terpenoid có nhiều tinh dầu thảo mộc tinh dầu thông, sả, quế, chanh, cam, hoa hồng, linh sam, bạc hà, long não, dẫn xuất chúng (các terpenoid) dùng làm hương liệu, sản xuất thuốc chữa bệnh, dầu bôi trơn, chất tuyển nổi, thuốc trừ sâu, vv… Sả Cam Cây thông Cây linh sam Bạc hà Terpen terpenoid gọi chung terpen, gọi isoprenoid để nhấn mạnh gồm mắt xích có khung cacbon giống với isoprene Terpenoid dẫn xuất chứa Oxi tecpen :ancol tecpen, andehit xeton tecpen, este tecpen cacboxylic, peoxit tecpen tách từ tinh dầu.Chúng thường có mùi thơm hấp dẫn hydrocacbon terpen Cấu trúc terpenoid - Phân tử terpenoid có cấu tạo mạch hở mạch vòng có chứa liên kết đôi C=C - Các cấu trúc dạng terpenoid: - Cấu trúc terpenoid tạo thành isoprene kết hợp với theo kiểu “ đầu nối với đuôi”, đuôi nối với đuôi Phân tử terpenoid có vòng nhiều vòng, vòng hở hay vòng kín liên kết phải tuân theo qui tắc isopren - Ví dụ: Myrcene β-Selinene Ocimene α - Pinene Như vậy: Terpenoid hợp chất chứa C,H,O mà khung cacbon gồm nhiều mắt xích giống với khung cacbon isopren, tức biểu diễn công thức (isoC5)n (n≥2) Phân loại terpenoid: có hướng phân loại * Dựa theo mạch cacbon để phân loại có: + Terpenoid mạch hở: Geraniol có tinh dầu hoa hồng Xitronelol có tinh dầu xả Các hợp chất có mùi thơm đặc trưng, đơn hương quý dùng công nghiệp hương liệu thực phẩm, + Và terpenoid mạch vòng: Mentol menton (có tinh dầu bạc hà) đưa vào kẹo bánh,kemđánh răng, mà dùng để điều chế thuốc chữa bệnh * Đăc điểm nhận diện terpenoid liên kết mắc xích isopren nên nghiên cứu người ta dựa vào số mắc xích isopren để phân loại terpenoid Loại terpenoid Monoterpen Secquiterpen Điterpen Triterpen Tetraterpen Khung cacbon (Iso-C5)2 (Iso-C5)3 (Iso-C5)4 (Iso-C5)6 (Iso-C5)8 Số lượng C 10 15 20 30 40 Thí dụ C10H16, C10H18O,C10H16O C15H24, C15H24O,C15H22O C20H32, C20H32O, C20H30O C30H50, C30H50O C40H56 Dựa vào loại mắc xích isoprene ta phân loại loại terpeniod, loại mắc xích có khung sườn cacbon định a) Khung sườn Monoterpen: (C 10 ) chia thành nhóm: mạch không vòng, mạch vòng, mạch vòng, mạch vòng - Các monoterpenoid không vòng phần lớn có khung 2,6- đimetyl octan Các loại monoterpenoid mạch hở là: + Myrcen : C10 H16 + Linalol OH + Geraniol: C10H18O CH2OH + Citronellal C 10H18O: thành phần tinh dầu bạch đàn chanh Được điều chế từ chưng cất tinh dầu sả tinh dầu bạch đàn chanh - Các monoterpen vòng: có chất tìm thấy tự nhiên: limonene, terpinolen, α - terpinen, γ - terpinen, α -phellandren, β -phellandren, methol Các chất thành phần tinh dầu vỏ cam, vỏ chanh bạc hà,… α - terpinen Limonene methol - Các monoterpen hai vòng:có loại hợp chất thuộc monoterpen hai vòng: Thuyan, Caran, Pinan ( α - pinen β - pinen), Camphan (boran), isocampha, Fernchan, Isofenchan Các chất dẫn xuất có tinh dầu bạch đàn, thông, tinh dầu kinh giới, oải hương,………… Cis thuyan α- pinen b) Khung sườn Sesquiterpen: Cadinan boran - Các Sesquiterpen: tuỳ theo số vòng phân tử chia thành nhóm Theo qui tắc isopren, đơn vị isopren liên kết với theo kiểu đuôi đầu tạo thành Sesquiterpen mạch thẳng với liên kết đôi Có dạng sau: + Sesquiterpen mạch hở: có chất Farnesene C 15H24O, Farnesol Nerolidod C15H26O α-Farnesene + Sesquiterpen vòng: nhóm có loại nhóm Sesquiterpen vòng với nhóm,có chất khác nhau: nhóm bisabolan, nhóm eleman, nhóm humulan,và nhóm germacran + Sesquiterpen hai, ba vòng: nhóm có cấu tạo phức tạp, thường gặp chất như: cadinan, eudesman,…… c) Khung điterpenoid: tạo thành từ đơn vị isoprene Nhóm gồm chất tiêu biểu như: Phytol, Vitamin A, axit nhựa, Vitamin A1 d) Các triterpenoid: triterpenoid thường gặp dạng este, glycozit trạng thái tự Triterpen điển hình Squalen : C30 H35 e) Tetraterpen: hay gọi caroteroid chất có màu vàng, có nguồn gốc từ động vật Chúng tạo nên màu cà chua, cà rốt, long đỏ trứng,… Gồm Tetraterpen mạch thẳng(Lycopene, Bixin) Tetraterpen vòng vòng ( Caroten, Xantophin, Cryptoxantin, ) Lycopene α-Carotene Xanthophyl Như vậy: Terpenoid là các chất hydrocacbon có nhiều Thực vật có cấu tạo hoá học isopren và được gọi là các chất terpen hay terpenoid đơn vị isopren là C5 H8 có mặt nhiều các loại tinh dầu đặc biết là các loại rau thơm, quan trong nhóm này là monoterpen như: Methol, eugenol, thymol, camphor và sesquiterpen artemisinin, zingelberol, các chất này được sử dụng và ứng dụng rộng rãi thực phẩm và dược phẩm Lý tính: Tecpenoit chất lỏng màu vàng, suốt nhẹ nước, không tan nước tan thể tích cồn 80 độ Khi xét lí tính Terpenoid ta thường xét đến lý tính loại terpenoid điển hình a) Monoterpenoid: + Methol: Là chất màu vàng nhạt,hơi giống pha lê Ở thể rắn nhiệt độ phòng.Tinh thể không màu, mùi bạc hà, có tính sát trùng Nhiệt độ nóng chảy: 42–45, ts0 = 212 °C , tính tan: ta + Myrcen: chất lỏng không màu Nhiệt độ sôi :166.00 - 168.00 °C 760.00 mm Hg Có tính phân cực: 18.85 ± 0.5 10-24cm3 Tính tan: Ít tan nước (25mg/l 250C),tan rượu, dung môi hữu Mùi hương có tính kích thích cao, khuyến cáo sử dụng nồng độ < 5% + Geranial: sôi 100-1120C, có vị dắng, có mùi thơm dễ chịu có tinh dầu sả, tinh dầu chanh + Vanilin: chất rắn, kết tinh hình kim, không màu,vị dắng, nóng chảy 82 0C b)Triterpenoid: - Squalen thường gặp dạng este, glycozit trạng thái tự Trọng lượng phân tử: 410.718 g/mol Nhiệt độ nóng chảy: -100 °C Nhiệt độ sôi ( 25mm Hg ) : 285 °C Không tan nước II CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT Nguyên tắc-cơ sở chiết: Dựa sở phân bố-hoà tan khác chất phân tích (hợp chất terpenoid) vào dung môi không trộn lẫn vào (Chất phân tích tan tốt dung môi này, lại không tan tốt dung môi kia) kết quả lấy chất cần phân tích khỏi pha mẫu ban đầu sau đó chuyển vào pha thứ (dung môi) mà mong muốnàxác định chất phân tích dung môi này bằng những phương pháp cụ thể Để tách chất khỏi thực vật tiến hành nhiều cách khác như: ép lấy dầu béo, lôi nước để tách tinh dầu, ngâm chiết 10 dung môi hữu cơ… Tuy nhiên có phương pháp phổ biến để tách chất khỏi thực vật Cách 1: Trước tiên, chiết dung môi rượu - nước để tách hầu hết chất khỏi thực vật Sau đó, chiết sang lọc dung môi từ không phân cực đến phân cực Các dung môi chiết chứa hợp chất hữu có độ phân cực gần cất đưổi dung môi Cách 2: Chiết phân lập chất mẫu thực vật loại dung môi từ không phân cực đến dung môi có độ phân cực tăng dần: n- hexan, clorofom, etylaxetat, n- butanol, methanol, etanol- nước Chiết monoterpen và sesquiterpen: Tương tự chiết tinh dầu Nguyên lý chung: Chiết bằng phương pháp cất kéo nước , sau đó chưng cất để thu tinh dầu ( chiết bằng các dung môi hữu : ete dầu hoả n hexan, benzen … hoặc định tính hay định lượng bằng các máy móc thiết bị hiện đại sắc ký khí (GC), sắc ký khí khối phổ (GC-MS) Ví dụ chiết lấy tinh dầu từ vỏ bưởi đoan hùng: Bưởi Đoan Hùng thu hoạch bổ tách lấy vỏ, lõi đem chế biến thành đồ uống hoạch dùng để ăn tươi, vỏ dùng dao lọc bỏ cùi trắng Vỏ lại đem thái nhỏ hình vuông xay nhuyễn chưng cất trực tiếp với nước với tỷ lệ 300g vỏ/ 500ml nước Sau chưng cất thu 0.61ml tinh dầu nguyên liệu thái nhỏ 1.62ml tinh dầu nguyên liệu xay nhuyễn Sau loại nước lại tinh dầu Na2SO4 khan làm đông lạnh để tách nước Xác định số vật lý tinh dầu theo TCVN 189-1993 với kết sau:Tỷ trọng d 200C: 0.8395, số khúc xạ: 1.4720, góc quay cực α: 840 32’ ,màu sắc tinh dầu: Màu trắng đục Để xác định cấu tử tinh dầu dung phương pháp sắc ký ghép khối phổ GC-MS thu 38 cấu tử, l- limonene: 62.04%, βmyrcene: 9.29%, Citral: 2.18%, α-terpineol: 1.89%, 2β-pinene: 1.82%, Z-Citral: 1.63%, Trans-geraniol: 1.38% 11 Chiết triterpen: (tương tự chiết saponin) Nguyên lý chung: Chiết nước nóng (trực tiếp hoặc bằng bộ soxhlet (chiết bằng EtOH 30-80%, chiết bằng Dicloromethan để loại tạp sau đó chiết bằng MeOH, cao chiết được chiết được chiết lại hệ dung môi n-Butanol:H2O Thiết bị bộ soxhlet dùng để chiết: TTB KT chiết có loại là: Các hệ chiết Soxhlet thường đơn giản, vận hành tay Các hệ chiết Soxhlet tự động (Auto-Soxhlet) vận hành tự động Kỹ thuật chiết thường sử dụng để chiết tách chất hữu nằm mẫu dạng rắn, hay dạng bột, hay mảnh nhỏ, hay vật liệu mẫu khô Chiết Tetraterpen( tương tự chiết carotenoid) Các dung môi thường được sử dụng là acetone, aceton: n-hexane (4:6), nhexane:isopropanol (3:2) Phương pháp phân tích định tính định lượng các hợp chất terpennoid: - Phân tích các tinh dầu bằng các thiết bị: GC, GC-MS 12 - Một số các hợp chất khác như: diterpen, triterpen, tetraterpen dùng sắc ký bản mỏng (TLC), sắc ký lỏng hiệu cao HPLC, sắc ký lỏng khối phổ LC-MS… * Các phương pháp xác định cấu trúc terpenoid Phương pháp hoá học: - Sau tinh chế, hợp chất xác định công thức phân tử phương pháp kinh điển: phân tích nguyên tố hoá học xác định khối lượng phân tử phương pháp khối phổ - Xác định số vật lí đặc trưng, tỉ trọng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, số khúc xạ suất quay cực Tính quang hoạt xem tính chất đặc trưng cho phân tử có cấu trúc bất đối xứng - Các tính chất hoá học đặc trưng nhóm chức trong phân tử hợp chất nghiên cứu thí nghiệm để xác định nhóm chức OH, CHO, C =O, liên kết đôi, ……… - Phương pháp oxi hoá giảm cấp công cụ hữu hiệu để xác định cấu trúc terpenoid Tác nhân oxi hoá thường dung ozon, KMnO 4, axit cromic HCrO3, NaOBr,… - Trong thời gian dài độ khúc xạ phân tử liên quan đến khung mạch cacbon tính toán dựa số khúc xạ để xác nhận giả thuyết cấu trúc - Sự tổng hợp toàn phần terpenoid cho phép khẳng định cấu trúc thiết lập Phương pháp vật lý: Sử dụng phương pháp vật lý đại, phổ tử ngoại, phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phổ khối cho phép xác định nhanh chóng nhóm chức có hợp chất 13 + Phổ cộng hưởng hạt nhân NMR cho phép tiếp cận chất hoá học nhóm –CH, -CH2, -CH3 , điiều giúp việc xác định cấu trúc xác, đồng thời phương pháp cho phép phân biệt đồng phân lập thể + Phổ khối lượng MS thường xuyên dùng để xác định cấu trúc terpenoid Phương pháp cho biết khối lượng phân tử mảnh phân tử nó, điều cho phép xác định công thức phân tử, chất nhóm vị trí tương đối lien kết đôi + Khi kết hợp phương pháp sắc ký khí phổ khối cho phép xác định thành phần hoá học cấu tử có hỗn hợp tinh dầu + Phương pháp nhiễu xạ tia X cho phép xác định xác cấu trúc hoá lập thể hợp chất terpenoid III ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC, DƯỢC HỌC VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Các terpenoid có chứa nhiều thực vật secpuiterpen, diterpen triterpen có chứa tinh dầu, nhựa thực vật bậc cao, polyterpen thành phần cao su tự nhiên.Chính dặc điểm cấu tạo chúng nên terpenoid có tác dụng làm thông mạch làm tăng độ đàn hồi tim thành mạch Các pertenoid tham gia vào trình trao đổi chất vitamin, tác dụng tác nhân điều tiết đóng vai trò bảo vệ chất kháng oxy hóa Con người sử dụng terpenoid dạng dịch chiết từ hoa, phận khác cây, chúng biết đến tinh dầu, chất thơm thực vật Các Triterpen: có giá trị y học, là các hoạt chất chính của nhân sâm triều tiên, sâm mỹ, việt nam… và tam thất , lá đinh lăng đều là các chất triterpen dưới dạng các saponin triterpen Các chất của cam thảo, rau má cũng là các chất saponin triterpen Các chất này có tác dụng chống oxi hoá rất mạnh và có tác dụng phòng và điều trị ung thư, đường tiêu hoá và ung thư tuyến tiền liệt Đang được ứng dụng rộng rãi đẩ sản xuất các sản phẩm bổ xung dinh dưỡng có tác dụng chống oxi hoá , chống lão hoá, tăng cường khả miễn dịch cho thể , nâng cao sức khoẻ 14 Các tecpen có nhiều ứng dụng trong: - Công nghiệp dược phẩm:thuốc chữa bệnh,băng dán cá nhân,dầu xức +Squalen (C30H50) có dầu gan cá +Retinol (vitamin A, C20H29OH) có lòng đỏ trứng, dầu gan cá… Công nghiệp thực phẩm:bánh ăn,sữa,nước giải khát kẹo,dầu - Caroten licopen (C40H56) sắc tố màu đỏ cà rốt cà chua chín - Công nghiệp mỹ phẩm:nước hoa,kem đánh - Công nghiệp sản xuất dược phẩm, dầu bôi trơn, chất tuyển nổi, thuốc trừ sâu, vv 15 Dầu bôi trơn dược phẩm Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Kim Phi Phụng (2007), Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM [2] Nguyễn Khắc Quỳnh Chứ (1999), Bài giảng chiết xuất dược liệu Bộ môn dược liệu ĐH Y-Dược TP Hô Chí Minh, 45-97 [3] Đỗ Thị Hoa Viên (2012), Bài giảng môn hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học Viện CNSH&TP-ĐH Bách Khoa Hà Nội [4] http://www.duoclieu.org/2011/11/gop-phan-nghien-cuu-thanh-phan-hoa-hoc.html [5] http://www.vinabook.com/ky-thuat-chiet-xuat-duoc-lieu-m11i30202.html 16 [...]... Tuy nhiên có 2 phương pháp phổ biến hơn cả để tách các chất ra khỏi thực vật Cách 1: Trước tiên, chiết bằng dung môi rượu - nước để tách hầu hết các chất ra khỏi thực vật Sau đó, chiết sang lọc bằng các dung môi từ không phân cực đến phân cực Các dung môi chiết chứa các hợp chất hữu cơ có độ phân cực gần nhau sẽ được cất đưổi dung môi Cách 2: Chiết và phân lập các chất trong mẫu thực vật bằng các. .. liệu tham khảo: [1] Nguyễn Kim Phi Phụng (2007), Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM [2] Nguyễn Khắc Quỳnh Chứ (1999), Bài giảng chiết xuất dược liệu Bộ môn dược liệu ĐH Y-Dược TP Hô Chí Minh, 45-97 [3] Đỗ Thị Hoa Viên (2012), Bài giảng môn các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học Viện CNSH&TP-ĐH Bách Khoa Hà Nội [4] http://www.duoclieu.org/2011/11/gop-phan-nghien-cuu-thanh-phan-hoa-hoc.html... thức phân tử, bản chất các nhóm thế và vị trí tương đối của các lien kết đôi + Khi kết hợp cả 2 phương pháp sắc ký khí và phổ khối cho phép xác định thành phần hoá học các cấu tử có trong hỗn hợp tinh dầu + Phương pháp nhiễu xạ tia X cho phép xác định chính xác cấu trúc và hoá lập thể của các hợp chất terpenoid III ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC, DƯỢC HỌC VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Các terpenoid có chứa nhiều trong... chóng các nhóm chức có trong hợp chất 13 + Phổ cộng hưởng hạt nhân NMR cho phép tiếp cận bản chất hoá học của các nhóm –CH, -CH2, -CH3 , điiều này giúp việc xác định cấu trúc được chính xác, đồng thời các phương pháp này cũng cho phép phân biệt được các đồng phân lập thể + Phổ khối lượng MS thường xuyên được dùng để xác định cấu trúc của các terpenoid Phương pháp này cho biết khối lượng phân tử và các. .. triterpen có chứa trong tinh dầu, nhựa của thực vật bậc cao, polyterpen là thành phần chính của các cao su tự nhiên. Chính vì do dặc điểm cấu tạo của chúng nên các terpenoid có tác dụng làm thông mạch và làm tăng độ đàn hồi của cơ tim và thành mạch Các pertenoid tham gia vào những quá trình trao đổi chất như các vitamin, tác dụng như các tác nhân điều tiết và đóng vai trò bảo vệ như những chất kháng... bằng phương pháp khối phổ - Xác định các hằng số vật lí đặc trưng, tỉ trọng và nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, chỉ số khúc xạ và năng suất quay cực Tính quang hoạt được xem như là một tính chất đặc trưng cho các phân tử có cấu trúc bất đối xứng - Các tính chất hoá học đặc trưng của các nhóm chức trong trong phân tử hợp chất nghiên cứu được thí nghiệm để xác định các nhóm chức OH, CHO, C =O, liên kết... hóa Con người sử dụng terpenoid dưới dạng các dịch chiết từ hoa, quả và các bộ phận khác của cây, chúng được biết đến như những tinh dầu, chất thơm của thực vật Các Triterpen: có giá trị trong y học, là các hoạt chất chính của nhân sâm triều tiên, sâm mỹ, việt nam… và tam thất , lá cây đinh lăng đều là các chất triterpen dưới dạng các saponin triterpen Các chất của cam thảo,... tính định lượng các hợp chất terpennoid: - Phân tích các tinh dầu bằng các thiết bị: GC, GC-MS 12 - Một số các hợp chất khác như: diterpen, triterpen, tetraterpen dùng sắc ký bản mỏng (TLC), sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC, sắc ký lỏng khối phổ LC-MS… * Các phương pháp xác định cấu trúc của terpenoid 1 Phương pháp hoá học: - Sau khi tinh chế, hợp chất được xác định công... tay 2 Các hệ chiết Soxhlet tự động (Auto-Soxhlet) vận hành tự động Kỹ thuật chiết này thường sử dụng để chiết tách các chất hữu cơ nằm trong mẫu ở dạng rắn, hay dạng bột, hay mảnh nhỏ, hay các vật liệu mẫu khô Chiết Tetraterpen( tương tự như chiết carotenoid) Các dung môi thường được sử dụng là acetone, aceton: n-hexane (4:6), nhexane:isopropanol (3:2) Phương pháp phân tích định tính. .. để xác định cấu trúc của terpenoid Tác nhân oxi hoá thường dung là ozon, KMnO 4, axit cromic HCrO3, và NaOBr,… - Trong một thời gian dài độ khúc xạ phân tử liên quan đến khung mạch cacbon đã được tính toán dựa trên chỉ số khúc xạ để xác nhận các giả thuyết cấu trúc - Sự tổng hợp toàn phần các terpenoid cho phép khẳng định cấu trúc đã thiết lập 2 Phương pháp vật lý: Sử dụng các phương pháp vật lý hiện ... mạch hở: có chất Farnesene C 15H24O, Farnesol Nerolidod C15H26O α-Farnesene + Sesquiterpen vòng: nhóm có loại nhóm Sesquiterpen vòng với nhóm ,có chất khác nhau: nhóm bisabolan, nhóm eleman, nhóm. .. chiết xuất dược liệu Bộ môn dược liệu ĐH Y-Dược TP Hô Chí Minh, 45-97 [3] Đỗ Thị Hoa Viên (2012), Bài giảng môn hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học Viện CNSH&TP-ĐH Bách Khoa... (n≥2) Phân loại terpenoid: có hướng phân loại * Dựa theo mạch cacbon để phân loại có: + Terpenoid mạch hở: Geraniol có tinh dầu hoa hồng Xitronelol có tinh dầu xả Các hợp chất có mùi thơm đặc