tổng hợp dẫn xuất của Quercetin và khảo sát tính kháng khuẩn kháng nấm của chúng.DOC

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, xu thế quay trở lại nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên đang phát triển mạnh
mẽ, đặc biệt ở Việt Nam nơi có một hệ động thực vật đa dạng, phong phú, có nhiều loại cây cỏ có tác dụng
sinh dược học mạnh.
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đối tượng nghiên cứu nhiều trong họ flavonoid là
Quercetin. Quercetin cũng là một loại flavonoid đang được nghiên cứu khá nhiều trên thế giới vì tác dụng của
nó lên nhiều loại bệnh khác nhau.
Tuy nhiên, hiện nay người ta đang quan tâm nhiều đến việc tổng hợp ra các dẫn xuất của Quercetin vì
một số dẫn xuất tổng hợp được đã chứng tỏ hoạt tính mạnh so với Quercetin.
Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài này để tổng hợp một vài dẫn xuất của Quercetin, xét
nghiệm tính kháng nấm,kháng khuẩn của chúng, từ đó có thể làm nền tảng để thực hiện những bước tổng hợp
các dẫn xuất khác tiếp theo trong những nghiên cứu sâu hơn sau này.
Quercetin là một hợp chất phenol được tìm thấy trong nhiều loài cây thiên
nhiên, trong nhiều sản phẩm thực phẩm, các loại thuốc nhuộm tự nhiên….
Các nguồn tự nhiên chứa nhiều Quercetin: [23]
- Hành : 284 – 486 mg/kg
- Cải : 110 mg/kg
- Táo : 21 - 72 mg/kg
- Rượu vang đỏ : 4 – 16 mg/l
➨ Quá trình trích chiết lâu dài và kém hiệu quả.

➨ Phương pháp khác hiệu quả hơn ?
❋ Phương pháp tổng hợp Quercetin cũng từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên, đó
là phương pháp thủy phân Rutin có trong nụ hòe Việt Nam.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Tách chiết Rutin.
- Tổng hợp quercetin.
- Nghiên cứu tổng hợp pentaacetyl quercetin.
- Nghiên cứu tổng hợp phức Zn-quercetin.
- Xác đònh tính kháng khuẩn, kháng nấm của rutin, quercetin và các dẫn xuất
của quercetin.

Sơ đồ 1: Sơ đồ nghiên cứu


Lựa chọn nguyên
liệu (nụ hòe)
Xử lý nguyên liệu
Chiết tách Rutin
Tinh chế Rutin
Thủy phân Rutin thành
Quercetin
Tinh chế Quercetin
Khảo sát quá trình
tổng hợp Pentaacetyl
Quercetin
Khảo sát quá trình
tổng hợp Zn-
quercetin
Tinh chế sản phẩm Tinh chế sản phẩm
Pentaacetyl
quercetin
Zn-
quercetin
Xác đònh tính chất
của sản phẩm
Đònh
tính,
đònh
lượng
Xác
đònh

cấu
trúc
Hoạt
tính
sinh
học
Đánh giá tính chất,
khả năng ứng dụng
I- LỰA CHỌN, XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU:
Sơ đồ 2: Xử lý nguyên liệu
Nụ hòe
Loại tạp
(cành, hoa, đất…)
Sấy khô (50-60
o
C)
Nghiền mòn
Nụ hòe
dạng
bột
II- RUTIN:
• Công thức phân tử : C
27
H
30
O
16
• Khối lượng phân tử : M = 610,51
• Công thức cấu tạo:
Hình 1: Công thức cấu tạo của Rutin

Ứng dụng của rutin hiện nay tại Việt Nam:
 Nhuộm giấy, vàng mã…
 Sử dụng trong nhuộm màu thực phẩm.
 Trong dược phẩm thì dùng để bao màu thuốc viên, dùng cho bệnh nhân cao
huyết áp. Rutin được chế thành thuốc viên, mỗi viên có 0,02g, ngày uống 3
lần, mỗi lần 1 hoặc 2 viên ( 0,06-0,12g/ngày ).
 Chưa có các chất đi từ Rutin được sản xuất trên thò trường Việt Nam.
O
O
OH
O
OH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
OH
OH
1'
2' 3'
4'
5'6'
O
OH

OH
O
O
H
3
C
OH
OHOH
HO
II- CHIẾT TÁCH RUTIN:
Rutin là một hợp chất có thể tan được trong nhiều dung môi:
+ nước nóng
+ ethanol
+ methanol
+ dung dòch NaOH loãng.
➨ Chọn phương án chiết Rutin từ nụ hoa Hòe bằng dung dòch NaOH loãng.
Điều kiện tiến hành :
+ Thời gian chiết : 75 phút
+ Nhiệt độ chiết : 75
o
C
+ Dung môi : dung dòch NaOH 0,15%
+ Tỷ lệ chiết : 1 : 20 ( gam nguyên liệu : ml dung môi )
+ Quá trình chiết được khuấy liên tục.
dd NaOH 0,15%


Nước lạnh Nước qua lọc
Sơ đồ 3: Quy trình chiết Rutin
Bột nụ hòe

Chiết Rutin
Lọc nóng
Dòch chiết
Làm lạnh
Acid hóa
(pH=5-6)
Lọc, rửa
Rutin thô
Bã
dd HCl 5%
Sấy
Tinh chế và đònh lượng Rutin:
 Rutin được tinh chế bằng ethanol .
 Phương pháp tiến hành đònh lượng:
Mẫu Rutin được tinh chế nhiều lần bằng ethanol được dùng như Rutin
chuẩn. Rutin chuẩn được pha thành nhiều nồng độ khác nhau và xây dựng
phương trình đường chuẩn thể hiện mối liên hệ giữa độ hấp thu A và nồng độ
của dung dòch.
Đồ thò 1: Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dòch Rutin chuẩn
tại 258 nm
Kết quả: độ tinh đạt được là 97.26% .
y = 0.009x + 0.1839
R
2
= 0.9901
0
0.2
0.4
0.6
0.8

1
0 20 40 60 80
Nồng độ (ppm)
Độ hấp thu A
Nhận danh Rutin:
- Dạng: bột mòn.
- Màu sắc: màu vàng nhạt có ánh xanh.
- Sắc ký lớp mỏng trên loại bản mỏng Polygram
R
Sil G
40x80mm của hãng Macherey-Nagel, Đức với dung môi khai triển: n-
butanol:acid acetic:H
2
O = 4:1:5 ( lấy phần trên ): cho một vệt màu vàng
nâu.
- Nhiệt độ nóng chảy (T
o
nc
) : 189 ÷ 192
o
C.
- Phổ UV-Vis (methanol): có hai mũi cực đại tại:
+ λ = 258nm
+ λ = 352nm.
- Phổ IR (KBr) cho kết quả: 3395; 2895; 1644; 1591; 1494;
1282 -1352; 1195 -1228cm
-1

II- QUERCETIN:
• Công thức phân tử : C

15
H
10
O
7
• Khối lượng phân tử : M = 302,23
• Công thức cấu tạo :
Hình 2: Công thức cấu tạo của Quercetin
O
O
OH
OH
OH
HO
OH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1'
2' 3'
4'
5'
6'

Hoạt tính và ứng dụng của Quercetin:
II
1) Trong dược phẩm và y tế:
III
 Quercetin làm giảm nguy cơ ung thư
 Quercetin giúp ngăn ngừa bệnh tim
 Là chất chống oxy hóa và đồng thời cũng là chất tăng cường sự oxy hóa
 Hoạt tính kháng viêm, kháng virus
 Một số nghiên cứu mới đây cho thấy Quercetin và một số dẫn xuất của nó
có khả năng ứng dụng trong việc ngăn ngừa và điều trò bệnh suy thoái
xương.
2) Sử dụng làm thuốc thử phân tích
3) Sử dụng trong bảo quản thực phẩm
4) Sử dụng làm phụ gia mỹ phẩm
5) Sử dụng làm chất màu
Kết luận:
 Quercetin có khả năng là nguyên liệu ban đầu trong các chương trình
nghiên cứu phát triển về thuốc.
 Ảnh hưởng tích cực của Quercetin lên các tế bào ung thư đã thúc đẩy nhiều
nghiên cứu tổng hợp cũng như thử nghiệm các dẫn xuất của Quercetin để
nhằm tìm kiếm các tác nhân chống ung thư hiệu quả nhất và đã đạt được
một số kết quả khả quan.
 Các kết quả tương tự có thể đạt được trong quá trình phát triển các tác nhân
chống tích tụ các tiểu huyết cầu, kháng virus, kháng viêm…dựa trên nền
tảng của Quercetin.
Phản ứng điều chế từ Rutin:
Quercetin được điều chế bằng phản ứng thủy phân Rutin trong môi
trường acid:
OH
O

O
O
C
6
H
10
O
4
O C
6
H
11
O
4
H
2
O/H
2
SO
4
C
6
H
12
O
6
C
6
H
12

O
5
Glucose
Rhamnose
+
+
OH
O
O
OH
HO HO
OH
OH
OH
OH
TỔNG HP QUERCETIN:
Điều kiện tiến hành :
+ Thời gian: 90 phút
+ Nhiệt độ : nhiệt độ sôi của dung dòch
+ Dung môi : dung dòch H
2
SO
4
2%
+ Tỷ lệ : 1 : 50 ( gam nguyên liệu : ml dung môi )
+ Quá trình thủy phân được khuấy liên tục.
Quy trình tổng hợp:
dd H
2
SO

4
2%

Sơ đồ 5: Quy trình thủy phân Rutin thành Quercetin
Rutin
Thủy phân
Lọc
Bã lọc
Sấy
Quercetin thô
Dòch lọc
Nước lạnh
Tinh chế và đònh lượng Quercetin:
 Tinh chế Quercetin bằng ethanol.
 Cách thực hiện quá trình đònh lượng tương tự như Rutin.
Đồ thò 2 : Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dòch chuẩn tại
255 nm
Kết quả: độ tinh đạt được là 97.32%.
y = 0.0166x + 0.6313
R
2
= 0.989
0
0.5
1
1.5
2
0 20 40 60 80
Nồng độ (ppm)
Độ hấp thu A

Nhận danh Quercetin:
Sắc ký lớp mỏng, T
o
nc
, UV-Vis:
- Dạng : bột mòn.
- Màu sắc: màu vàng chói.
- Nhiệt độ nóng chảy (T
o
nc
) : không xác đònh được, tới 300
o
C vẫn
chưa chảy.
- Sắc ký lớp mỏng: cho một vệt màu vàng sáng.
- Phổ UV-Vis (methanol): có hai mũi cực đại tại:
+ λ = 255nm
+ λ = 374nm.
Phân tích nguyên tố:
Bảng 1: Kết quả phân tích nguyên tố:

Tính toán Thực tế
C : 59,60%
H : 3,31%
C : 61,62%
H : 3,76%
Phoå IR cuûa Quercetin:
Khoái phoå cuûa Quercetin:
NMR của Quercetin:
Kết quả phân tích bằng NMR như sau:

Bảng 2:
1
H-NMR của Quercetin trong CDCl
3
Vò trí proton Độ dòch chuyển hóa học (δ, ppm)
H-6
H-8
H-5'
H-6'
H-2'
-OH
6,17 (1H, d, J=1,95Hz)
6,40 (1H, d, J=1,95Hz)
6,86 (1H, d, J=8,5Hz)
7,55 (1H, dd, J=2,1 và 8,5Hz)
7,67 (1H, dd, J=2,1Hz)
9,32 (1H, s)
9,37 (1H,s)
9,61 (1H,s)
10,79 (1H,s)
12,49 (H,s)
- Phổ
1
H-NMR cho thấy có 5 nguyên tử H ở các vò trí H
2
', H
6
', H
5
', H

8
và H
6
đặc trưng C-H của vòng thơm A, B và 5 nguyên tử H của 5 nhóm -OH.
Bảng 3:Kết quả phổ
13
C-NMR và DEPT của Quercetin
Vò trí
cacbon
Loại cacbon Phổ
13
C-NMR (δ, ppm)
Phổ DEPT của
Quercetin
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1'
2'
3'
4'
5'
6'
C tứ cấp

C tứ cấp
C tứ cấp (C=O)
C tứ cấp
C-H
C tứ cấp
C-H
C tứ cấp
C tứ cấp
C tứ cấp
C-H
C tứ cấp
C tứ cấp
C-H
C-H
145,43
122,45
176,22
156,56
98,62
164,28
93,79
161,13
113,45
136,16
115,53
148,06
147,15
116,05
120,43
Triệt tiêu

Triệt tiêu
Triệt tiêu
Triệt tiêu
Mũi dương
Triệt tiêu
Mũi dương
Triệt tiêu
Triệt tiêu
Triệt tiêu
Mũi dương
Triệt tiêu
Triệt tiêu
Mũi dương
Mũi dương
- Kết quả phổ
13
C-NMR và phổ DEPT cho thấy phân tử có 15 cacbon, gồm:
+ 10 cacbon tứ cấp ( 1 nhóm C=O )
+ 5 nhóm C-H
➨ Kết quả nhận được phù hợp với công thức của Quercetin:
O
O
OH
OH
OH
HO
OH
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
1'
2' 3'
4'
5'
6'
IV- PENTAACETYL QUERCETIN:
• Công thức phân tử: C
25
H
20
O
12
• Khối lượng phân tử: M = 512
• Công thức cấu tạo:
Hình 4: Công thức cấu tạo của Pentaacetyl Quercetin
O
O
O-C-CH
3
O-C-CH
3
H
3

C-C-O
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1'
2' 3'
4'
5'
6'
O
O-C-CH
3
O
O-C-CH
3
O
O
O
IV Ứng dụng:
V
• Có hoạt tính chống tăng sinh bằng hoặc hơn Quercetin, có độ bền về mặt
hóa học và dược học cho phép sử dụng trong điều trò bệnh ung thư ở người.
Khi thử nghiệm trên các dòng tế bào, thời gian chuyển hóa của sản phẩm

dài hơn thời gian cần thiết để chuyển hóa Quercetin.
• Pentaacetyl Quercetin có hiệu quả hơn Quercetin trong việc ngăn chặn
Aflatoxin B
1
, tác nhân gây nhiễm độc hệ gen.
• Phản ứng acetyl hóa cần thiết để bảo vệ các nhóm hydroxy khỏi bò ether
hóa trừ nhóm -OH ở vò trí 7 do nhóm hydroxy ở vò trí này đặc biệt có hoạt
tính. Sản phẩm có tính chống oxy hóa mạnh hơn so với Quercetin, làm tăng
khả năng tan của hợp chất trong dầu.
• Làm trung gian để tổng hợp các dẫn xuất của Quercetin có khả năng tan tốt
hơn trong nước, thích hợp sử dụng làm các thuốc hỗ trợ trong y dược.
VI Điều chế:
VII
OHO
OH O
OH
OH
OH
Quercetin
OH
3
COCO
O
OCOCH
3
OCOCH
3
OCOCH
3
Pentaacetyl quercetin

(Ac) O / C H N
H COCO
3
2
5
5
Khảo sát quá trình tổng hợp Quercetin thành Pentaacetyl
Quercetin:
pyridin


Sơ đồ 4: Quy trình tổng hợp Pentaacetyl Quercetin
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp:
- Thời gian phản ứng : 10, 12, 14, 16 và 18 giờ.
- Lượng dung môi tham gia phản ứng : 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6 ml
pyridin.
Quercetin
Hòa tan
Dung dòch
Nước đá
Lọc
Pentaacetyl
quercetin
(CH
3
CO)
2
O
Kết tinh
- Nhiệt độ phản ứng : 30, 40, 50, 60, 70

o
C.
Khảo sát về thời gian phản ứng:
- Khối lượng nguyên liệu: 0.0600g Quercetin
- Lượng dung môi tham gia phản ứng: 1 ml pyridin
- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ thường (30
0
C)
- Lượng (CH
3
CO)
2
O : 0.15 ml
Đồ thò 3: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo thời gian phản ứng
0.06
0.065
0.07
0.075
0.08
0.085
0.09
0 5 10 15 20 25
Thời gian (giờ)
Khối lượng (g)
Khảo sát về lượng dung môi tham gia phản ứng :
- Khối lượng nguyên liệu: 0.0600g Quercetin
- Thời gian phản ứng: 16 giờ
- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ thường (30
0
C)

- Lượng (CH
3
CO)
2
O : 0.15 ml
- Dung môi: pyridin
Đồ thò 4: Biểu diễn khối lượng sản phẩm theo lượng dung môi tham gia
phản ứng
0.07
0.073
0.076
0.079
0.082
0.085
0.088
0 0.5 1 1.5 2
Lượng dung môi (ml)
Khối lượng (g)