bài giảng hóa học các hợp chất thiên nhiên

BÀI GIẢNG
HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN
Đối tượng: CN Hóa học
GVGD: ThS. Phạm Thế Chính
Bộ môn Hóa hữu cơ – Khoa Hóa học – ĐH Khoa học –
ĐH Thái Nguyên
NỘI DUNG
Chương 1: Phương pháp nghiên cứu
Chương 2: Cacbohidrat
Chương 3: Tecpenoit
Chương 4: Steorit
Chương 5: Flavonoit
Chương 5: Flavonoit
Chương 6: Ancaloit
CHƯƠNG 1
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1 Lịch sử và đối tượng nghiên cứu
1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên
1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên
1.3 Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên
1.4 Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên
1.1 Lịch sử và đối tượng nghiên cứu
- Hóa học các hợp chất thiên nhiên hình thành từ cuối thế kỷ XIX
- Đối tượng nghiên cứu các lớp chất hóa học của sinh vật
Phân lập, nhận dạng, định đặc điểm
-Nhiệm vụ
Xác định cấu trúc
Tổng hợp các hợp chất phân tử nhỏ
Nghiên cứu hoạt tính sinh học
Nghiên cứu chuyên sâu
Xuất phát

-Nhiệm vụ
Phân lập, nhận dạng, định đặc điểm
Xác định cấu trúc
Tổng hợp các hợp chất phân tử nhỏ
Nghiên cứu hoạt tính sinh học
1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên
Phân loại
Hợp chất sơ cấp
Phân loại
Hợp chất thứ cấp
Hợp chất sơ cấp
Protein
Cacbohidrat
Protein
Lipit
Axit Nucleic
Lipit
Axit Nucleic
Lipit
Axit Nucleic
Hợp chất thứ cấp
Protein
Tecpenoit
Steorit
Lipit
Axit Nucleic
Lipit
Axit Nucleic
Ankaloit
Flavonoit

1.3 Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên
CO
2
+
H
2
O
quang hîp
Cacbohi®rat
COOH
OH
OH
HO
s
h
i
k
i
m
i
c
OH
COOH
O
CH
2
COOH
c
h
o

r
i
s
m
i
c
Tanin
amino
a
x
i
t

t
h
¬
m
axit
nucleic
PO
4
3-
phenylpropan
CH
3
COCOOH
axit pyrovic
s
h
i

k
i
m
i
c
c
h
o
r
i
s
m
i
c
CH
3
COOH
axetic
axit bÐo
polyketides
CH
3
C
OH
CH
2
COOH
CH
2
CH

2
OH
axit Mevalonic
tecpen
steroit
protien
polipeptit
ancanoit
Purines
amino
axit
N
2
chu tr×nh axit citric
a
x
i
t

t
h
¬
m
1.4 Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên
CHƯƠNG 2
CACBOHIDRAT
2.1 Đại cương về cacbohidrat
2.2 Monosaccarit
2.2 Monosaccarit
2.3 Oligosaccarit

2.4 Polysaccarit
2.1 Đại cương về cacbohidrat
Khái niệm: Cacbohidrat hay còn gọi là saccarit,
gluxit, là các hợp chất hữu cơ không màu, ít nhiều
có vị ngọt, dễ tan trong nước, dễ kết tinh, được tìm
thấy trong thực vật, động vật, đa số có công thức
chung
C
n
(H
2
O)
m
.
chung
C
n
(H
2
O)
m
.
Ngoài ra theo nghĩa rộng cacbohidrat có cả N,
S và không phải đều có vị ngọt.
Tên gọi các đường riêng biệt kết thúc bằng
đuôi ozơ (ose)
Phân loại: dựa theo thành phần và tính chất của
cacbohidrat
Cacbohidrat
Cacbohidrat đơn giản hay

monoscarit (không thể thủy
phân được).
VD: glucozơ, ribozơ, fructozơ
Cacbohidrat phức
tạp khi thủy phân
hoàn toàn cho các
monosaccarit.
Oligosaccarit tạo nên từ 2 -10
phân tử monosaccarit.
VD: Saccarozơ, lactozơ….
Polysaccarit (glycan) tạo nên
từ lớn hơn 10 đến hàng vạn
monosacarit: tinh bột,
xenlulozơ, glycogen…
-Chức năng:
+ Làm nhiên liệu cung
cấp tới 60% năng lượng cho cơ
thể sống.
+ Làm khung cấu trúc và
vỏ bảo vệ, thường có mặt ở các
vách
tế
bào
vi
khuẩn
và
thực
vật
vách
tế

bào
vi
khuẩn
và
thực
vật
cũng như ở mô nối và vỏ bảo vệ
động vật.
+ Liên kết với protein và
lipit màng, đóng vai trò làm
phương tiện vận chuyển tín hiệu
giữa các tế bào.
2.2 Monosaccarit
2.2.1 Phân loại
-Định nghĩa: Monosaccarit là hợp chất polyhidroxicacbonyl,
phân tử có nhiều nhóm –OH ở các nguyên tử cacbon kề nhau.
VD: glucozơ, fructozơ, ribozơ…
C
H
2
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH

C
H
OH
C
H
O
C
H
2
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
C
H
2
O
H
O
C
H
2
OH

C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
O
C
H
2
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H

O
C
H
2
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
C
H
2
O
H
O
-Phân loại
Monosaccarit
-Dựa theo nhóm C=O:
+ C=O là andehit: andozơ
+ C=O là xeton: Xetozơ
- Dựa theo số nguyên tử C:
+ 2C (biozơ), 3C (triozơ),
4C (tetrozơ) 5C (pentozơ),
+ C=O là xeton: Xetozơ

4C (tetrozơ) 5C (pentozơ),
6C (hexozơ), 7C (heptozơ)…
- Andozơ
- Xetozơ
C
H
2
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
OH
C
H
O
C
H
2
OH
C
H
OH

C
H
OH
C
H
OH
C
C
H
2
O
H
O
2.2.2 Cấu hình của monosaccarit
a, Công thức Fisher
Qui định cách viết công thức hình chiếu fisher của các
monosaccarit:
- Nhóm có nguyên tử cacbon số oxi hóa cao nằm trên
đỉnh của trục thẳng đứng (bắc-nam) (vị trí số 1).
- Nguyên tử cacbon bất đối (C
*
) không viết ra mà
chính là giao điểm của các trục thẳng đứng và nằm ngang.
- Các nguyên tử H và nhóm OH nằm ở các trục ngang
(trục đông-tây) (nguyên tử H có thể không viết ra).
VD: Biểu diễn phân tử glucozơ bằng công thức chiếu
Fisher
Nhóm nguyên tử
cacbon có số oxi
hóa cao

Nguyên tử
cacbon bất
đối C
*
b, Cấu hình tương đối D,L
- Để xác định cấu hình tương đối D,L của các monosaccarit
người ta xét cấu hình của nguyên tử cacbon chiral (C
*
) nằm
xa nhóm cacbonyl nhất (C4 ở pentozơ, C5 ở hexozơ). Sau đó
so sánh với cấu hình của C
*
trong phân tử glyxerandehit.
+ Có cấu hình D khi OH nằm ở bên phải của công
thức
chiếu
Fisher
.
thức
chiếu
Fisher
.
+ Có cấu hình L khi OH nằm ở bên trái của công thức
chiếu Fisher.
- Đồng phân D và L là một cặp đối quang, nên đồng phân D
là ảnh của đồng phân L qua gương và ngược lại.
- Đồng phân epimer là các monosaccarit chỉ khác nhau về cấu
hình của nguyên tử cacbon số 2 (C2)
Ví dụ về cấu hình
tương đối D,L của

monosaccarit
Nguyên tử
C
*
xa nhóm
CHO nhất
D, L- ảnh vật qua gương
-OH bên phải
-OH bên trái
Ví dụ về các cặp đồng phân epimer của các pentozơ
Cấu hình của C2 khác nhau
Cặp đồng phân epimer
Các cặp epimer của hexozơ
Cặp đồng phân epimer
- Cấu hình tuyệt đối R,S của monosaccarit được xác
định theo hệ thống danh pháp của Can, Ingol và Preloc,
nghĩa là độ phân cấp của các nhóm thế.
C
H
O
H
O
H
HO H
CH
2
OH
H
O
H

H OH
H OH
(2S, 3S, 4R, 5R)- Mannos
e
2.2.3 Cấu trúc vòng của monosaccarit
- Monosaccarit không tham gia được hết các phản ứng đặc
trưng cho nhóm cacbonyl. Điều này đã được Tollens giải
thích dựa trên phản ứng của nhóm cacbonyl với nhóm
hidroxy trong môi trường axit tạo ra hemiaxetal (I) và
axetal (II).
R
'
O
H

(
H
+
)
H
+
H
- Khi tạo vòng, nguyên tử C ở nhóm cacbonyl trở thành
nguyên tử cacbon bất đối C
*
, nó được gọi là nguyên tử C
anome.
R
CHO
R

'
O
H

(
H
+
)
R C
H
OH
OR'
(
I
)
R'OH (H
+
)
R C
H
OR'
OR'
(
I
I
)
a, Công thức Tollens
- Công thức Tollens biểu diễn các phân tử monosaccarit dưới
dạng hình chữ nhật:
+ Một cạnh chiều dài là công thức Fisher của

monosaccarit.
+ Cạnh chiều dài còn lại có trung điểm là nguyên tử
oxi
tham
gia
liên
kết
hemiaxetan
.
oxi
tham
gia
liên
kết
hemiaxetan
.
+ Hai cạnh chiều rộng là cách biểu diễn liên kết bình
thường.
- Trong trường hợp andohexozơ, sự kết hợp của OH ở C5 tạo
ra vòng 6 cạnh có tên là pyranozơ, OH ở C4 cho vòng 5 cạnh
gọi là furanozơ.