luận văn công nghệ hóa học Tìm hiểu về hoá chất Alkaloid

Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Các alkaloid tạo thành một lớp lớn các bazơ hữu cơ thiên nhiên. chúng có
thể rất khác biệt nhau về mặt hóa học và sinh học. Cho tới nay đã có trên 10.000
alkaloid với các dạng cấu trúc khác nhau được biết đến và định rõ các đặc điểm.
Đặc biệt lý thú là hoạt tính sinh học của các alkaloid. Một số alkaloid có tác
dụng dược lý rất mạnh do vậy trước đây các dược liệu chứa alkaloid hoặc các
dịch chiết, thuốc ngâm rượu của chúng được sử dụng khá phổ biến. Ngoài ra
alkaloid còn là những chất mẫu lý tưởng để phát triển vô số loại thuốc tổng hợp.
Ở nhiều nước, nơi mà việc sử dụng thuốc thảo mộc (các cây chứa alkaloid,
.v.v…) là phổ biến thì các kết quả trị liệu nhờ các chất tự nhiên để chữa một số
bệnh nhất định cho tới nay không có gì có thể vượt qua được.
Đối với các nước đang phát triển, việc quan tâm đến các thuốc thảo mộc có
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
xu thế ngày càng tăng. Đặc biệt các xí nghiệp dược phẩm hiện đại rất quan tâm
đến các hợp chất thiên nhiên mới có tiềm tàng khả năng chữa bệnh. Một số chất
thiên nhiên loại này cũng có thể là các mô hình tổng hợp thích hợp với triển
vọng đạt kết quả cao trong việc điều chế những hợp chất có cấu trúc tương tự
nhưng chứa đựng nhiều tính chất ưu việt trong ứng dụng và phù hợp với môi
trường hơn
Chính vì nhưng đặc tính quan trọng của alkaloid vừa nêu ở trên mà tôi đã
được thầy Nguyễn Tuấn Anh giao nhiệm vụ tìm hiểu về lớp chất Alkaloid có
hoạt tính sinh học
1.Khái Niệm chung về alkaloid
 Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng,
có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi có trong động
vật, thường có dược tính mạnh và cho những phản ứng hóa học với một
số thuốc thử chung của alkaloid.
 Các hợp chất alkaloid đơn giản nhỏ hơn 10 nguyên tử cacbon, các hợp

chất alkaloid phức tạp chứa trên 50 nguyên tử cacbon.
 Trong thành phần các alkaloid ngoài các nguyên tử cacbon, hydro, nito,
thường còn có oxy trong các nhóm hydroxyl, metoxyl, ester, ete, lacton,
cacboxyl.
 Hiện nay người ta đã biết khoảng 1000 alkaloid nhưng chỉ xác định được
cấu tạo của khoảng 200 chất.
2. Trạng thái thiên nhiên
Alkaloid phân bố ở cả trong động vật và thực vật. Phần lớn alkaloid có trong
thực vật.
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
Trong thực vật bậc cao có:
• Cây hai lá mầm: alkaloid tập trung ở một số họ như họ Cà phê, họ
Thuốc phiên, họ Mã tiền, họ Trúc đào, họ Cà…
• Cây một lá mầm: phần lớn alkaloid tập trung ở họ Hành tỏi
Trong thực vật bậc thấp alkaloid có trong một số loài nấm.
Alkaloid tập trung ở một số bộ phận nhất định của cây:
• Hạt: Mã tiền, Cà phê, Cola….
• Quả: Ớt, Hồ tiêu, Thuốc phiện….
• Hoa: Cà độc dược
• Lá: Chè, Thuốc lá….
• Thân, vỏ thân: Ma hồng, Canhkina…
• Rễ: Lựu, Ba gạc…
• Củ: Bình vôi, Ô dầu…
Trong cây thường chứa các hỗn hợp alkaloid, rất ít khi chỉ có một alkaloid
duy nhất.
Alkaloid tồn tại trong cây ở dạng muối với:
• Acid hữu cơ: xitrat, oxalate;
• Acid vô cơ
• Tanin

• Đường (dạng glycoalkaloid).
Hàm lượng alkaloid trong cây thường rất thấp cỡ 1%- 3% trừ một số trường hợp
như trong cây thuốc phiện hàm lượng cỡ 20%- 30%, trong cây Canhkina hàm
lượng cỡ 7%- 10%. Hàm lượng alkaloid trong cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như khí hậu, thổ nhưỡng, ánh sáng, giống cây, bộ phận của cây và thời kì thu hỏi
3.cấu trúc và phân loại
Cách phân loại tạm thời được chấp nhận là phân loại hóa học dựa trên cơ
sở cấu tạo của các nhóm chứa cacbon- nito trong phân tử alkaloid.
Phân loại alkaloid thành các nhóm sau:
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
• Alkaloid chứa nitơ ngoài vòng;
• Dẫn xuất của pyrrol
• Dẫn xuất 1- metyl pyrolizidin
• Dẫn xuất pyridine và pyperidin
• Các hợp chất chứa vòng nito 5 cạnh, 6 cạnh không ngưng tụ
• Các hợp chất chứa vòng nito 5 cạnh, 6 cạnh ngưng tụ (nhóm tropan)
• Hợp chất chứa 2 vòng pyperidin ngưng tụ
• Các hợp chất quinolin
• Các hợp chất izo-quinolin
• Các hợp chất indol
• Các hợp chất imidazol
• Các hợp chất chứa nhóm purin
• Các hợp chất alkaloid steroid.
3.1. Alkaloid không chứa nhân dị vòng.
Những alkaloid xếp vào nhóm này đều chứa Nito nằm ở mạch nhánh, nhóm này
gọi là “proto alkaloid”
Ví dụ:
• Hordenin trong mầm mạch nha
• Mescalin

• Ephedrin
• Colchicin
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid

Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2. Alkaloid có Nito ở dị vòng
3.2.1. Alkaloid chứa nhân pyrindin và piperidin
Ví dụ:
• Coniin trong conium maculatum
• Arecolin trong Areca catechu
• Lobelin trong Lobelia inflata
• Nicotin trong Nicotiana tabacum
• Aanabasin trong Nicotiana glauca
• Piperin trong piper nigrum
• Ricinin trong Ricinus communis

Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid

3.2.2. Alkaloid chứa nhân tropan
Ví dụ: Hyoscyamin, atropin, tropin, scopolamin… có trong các cây ở chi
Atropa, Datura, Hyoscyamus, Duboisia, Mandragora và Scololia, cocain
trong lá coca
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.3. Alkaloid chứa nhân Quinolin

Quinin, quinidin, cinchonin, cinchonidin…có trong vỏ các loài
canhkina, Remijia ssp, Cusparin trong vỏ cây cusparia, Graveonin,
Graveonilin trong Ruta greveolens


Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.4. Alkaloid chứa nhân isoquinolin
Nhóm này có nhiều alkaloid được sử dụng trong điều trị. Có thể chia ra
làm 9 phân nhóm.
3.2.4.1. Cấu trúc benzylisoquinolin
• Ví dụ Papaverin ó trong thuốc phiện
3.2.4.2. Cấu trúc tetrahydroisoquinolin
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
• Ví dụ anhalidin, anhanolidin trong anhalonium lewinii.
3.2.4.3. Cấu trúc ptalidíquinolin
• Ví dụ: Noscapin trong nhựa thuốc phiện hydrastin trong hydratis
canadensis
3.2.4.4. Cấu trúc protoperperin
• Ví dụ: perperin trong Hoàng liên, hồng bỏ, vàng đắng, palmatin,
Jatrrrzihin trong Jatrorrhiza palmata, Fibraurea recia, F.tinctotica
3.2.4.5. Cấu trúc protopin
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
• Ví dụ protopin, crypropin có trong thuốc phiện, muramin trong
papaver nudicaul var.amurense , coulteropin trong Roneya coulteri
3.2.4.6. Cấu trúc morphinan
• Ví dụ morphin, codein, thebain trong thuốc phiện
3.2.4.7. Cấu trúc benzophenanthridin

• Ví dụ: Chenidonin, chelerythrin, sanguinarin trong Chilidoniums
majus-papaveraceae
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.4.8. Cấu trúc Emetin
• Ví dụ: Emetin, cephenin trong Ipeca
3.2.4.9. Cấu trúc apomorphin
• Ví dụ: boldin trong lá peumus boldus, roemerin trong bình vôi,
nuciferin trong lá sen.
3.2.5.Ankaloid chứa nhân indol
Đây là nhóm rât quan trọng vì có nhiều alkaloid được sử dụng trong điều
trị . Cóthể chia ra 12 phân nhóm
3.2.5.1. Cấu indolalkylamin
• Ví dụ: Serotonin có trong các mô động vật và có trong cây
Gossypium hirstum, paneolus foenescii, P.campalunatus.
Bufotenin trong các loài cúc Bufo, trong Pitadenia macrocarpa
Lespedamin trong lespedeza bicolor var.Japonica
Psilocypin có trong nấm psilocybe aztecorum
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.5.2. Cấu trúc phisostigmin
• Ví dụ: physostigmin, Physovenin, Eseramin trong physostigma
venenosum
3.2.5.3. Cấu trúc Ergolin
• Ví dụ: Ergobasin, Ergotamin…. Trong Cựa khỏa mạch
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.5.4. Cấu trúc Harman
• Ví dụ: Harman, Harmin, Harmalin trong passiflora incarnata
3.2.5.5. Cấu trúc yohimbin

• Ví dụ: Yohimbin, Reserpin, Ressinnamin, Ajmalicin trong một số
loài ba gạc
3.2.5.6. Cấu trúc Sarpagin
• Ví dụ: - Trong một số loài ba gạc
- Vellosimin trong Vinca diffomis
- Akuamidin trong Picralima nitida
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.5.7. Cấu trúc Ajmalin
• Ví dụ: Ajmalin trong ba gạc , Vincarin và Vincamedin có trong một
số loài Vinca.
3.2.5.8. Cấu trúc ellipticin
• Ví dụ: Ellipticin có trong cây ochrosia elliptica. Olivacin có trong
cây Aspidosperma olivaceum
3.2.5.9. Cấu trúc Vidolinin
• Ví dụ: Vindolinin trong dừa cạn
Tuboxenin trong Pleiocarpa tubiciana
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.2.5.10. Cấu trúc Strychnin
• Ví dụ: Strychnin, Brucin, α- colubrin, β-colubrin, Novacin,
Vomicin trong Mã Tiền
3.2.5.11. Cấu trúc dime
Nhóm này là những nhóm alkaloid có 2 vòng indol hoặc 2 vòng
indolin hoặc 1 vòng indol và 1 vòng indolin gắn kết với nhau qua
liên kết C-C hoặc C-N.
Ví dụ: - Vinblastin, Vincrisitin trong cây dừa cạn
- Serpentinin trong rễ cây ba gạc Ấn Độ
- Folocanthin trong lá cây Calycanthus floridus
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page

Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
- C- toxifenin trong Strychnos floesii
3.2.5.12. Cấu trúc oxindol
• Ví dụ: - Gelsemin trong Gelseminum sempervirens
- Rotundifolin trong cây Mitragyna rotundifolia
- Mitraphyllin trong 1 số loài uncaria
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.3 Terpen-Alkaloid
• Cho tới nay mới thấy rất ít alkaloid có cấu trúc monoterpen và
sesquiterpen. Cấu trúc diterpen có nhiều hơn thường tập trung ở chi
Aconitum và Delphinium. Ví dụ: Napellin, aconitin, hypaconitin
trong một số loài Aconitum, delphinin, codelphin, ajaconin…có
trong một số loài Delphinium.
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
3.4. Steroid- alkaloid
• Các alkaloid có nhân Steroid thường có 1 hoặc 2 Nitơ trong mạch
nhánh đã đúng vòng ở vị trí C-17 hoặc C-3. Chúng là dẫn chất của
dãy cholestan ( khung có 27 cacbon) hoặc là dẫn chất của dãy
pregnan ( khung có 21 cacbon, ít khi có 22, 23 cacbon ). Đã biết có
hơn 200 alkaloid có cấu trúc steroid , chúng thường tập trung ở họ
cà (Solanaceae ), họ hành ( Liliaceae ), họ trúc đào
(Apocynaceae), họ hoàng dương (Buxaceae)
• Ví dụ: - Solasodin, sonalidin ở một số loài Solanum
- Funtumin, Funtumidin ở trong Funtumia latifolia
- Conessin có trong Halarrhena antidysenterica
- Buxantil trong buxus sempervirens
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid

4.Tính chất của các Alkaloid
4.1.Tính chất vật lý
 Các alkaloid chứa oxy thường là chất rắn, kết tinh được ví dụ: Morphin,
Strychnin, Quinine….
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
 Các alkaloid không có oxy thường là chất lỏng, bay hơi được và thường
bền ví dụ: Nicotin
 Thường không mùi, vị đắng, cay
 Không màu, một số ít có màu vàng
 Phần lớn alkaloid hoạt động quang học
 Độ tan của các alkaloid:
 Alkaloid bazơ: không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như
ether, chloroform, methanol, ethanol, benzene
 Alkaloid dạng muối: tan trong nước, hầu như không tan trong dung môi
hữu cơ
 Một số ngoại lệ: alkaloid bazơ tan trong nước như coniin, conxichin,
caffeine…. Và một số alkaloid chứa phenol tan trong kiềm như morphin.
4.2.Tính chất hóa học
 Hầu hết alkaloid có tính bazơ yếu, dễ bị giải phóng ra khỏi muối của
chúng bằng những kiềm mạnh hơn: NH
4
OH, Na
2
CO
3
…;
 Các alkaloid phản ứng với một số thuốc thử để tạo kết tủa dựng để định
tính alkaloid: Thuốc thử Mayer (K
2

HgI
4
) tạo kết tủa trắng, vàng nhạt;
Thuốc thử Dragendorff (KBil
4
) tạo kết tủa da cam đến đỏ.
5. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT VÀ PHÂN LẬP CÁC ALKALOID
5.1. phương pháp chiết
5.1.1 Chiết đơn
Gọi dung môi để chiết là pha A, dung môi đang hòa tan các chất tan C
1
và C
2
là
dung môi B; các chất tan trong hai dung môi này lần lượt có các hệ số phân bố
K
1
và K
2
. Ở điều kiện lý tưởng, coi như không có sự chi phối giữa hai chất ta C
1
và C
2
khi phân bố vào hai pha lỏng. Chúng ta có:
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
b =

K1
Trong đó b là hệ số tách

K2
Nếu b ³ 100 việc sử dụng chiết đơn có thể tách được riêng biệt C
1
và C
2
.
Đối với chất rắn việc chiết đơn được thực hiện bằng cách đun hồi lưu với
dung môi hoặc bằng một cách liên tục hơn là sử dụng các thiết bị chiết thấm
(percolator) của Soxhlet hay Thielepape.
 Ngâm chiết: chiết đơn giản chất lỏng một cách gián đoạn thì sử dụng phễu
chiết, chia lượng dung môi thành nhiều phần nhỏ và chiết nhiều lần. Chiết
liên tục có thể sử dụng thiết bị chiết phun (perforator), cho phép chiết cả
những chất với K < 1,5.
 Chiết Soxhlet:
Chiết bằng Soxhlet được sử dụng rộng rãi trong quá trình chiết xuất các
hợp chất trong cây vì có nhiều ưu điểm.
Bột cây được đặt trong một túi cellulose trong một ống chiết (4), ống chiết
này đặt trên một nồi cất (2). Một dung môi thích hợp được thêm vào nồi cất, sau
đó đun nóng nồi ở một nhiệt độ thích hợp. Dung môi bay hơi lên qua phần
chưng (3) thốt lên sinh hàn (9) sau đó ngưng tụ lại và rơi xuống ống chiết (4).
Tại ống chiết (4) các chất trong bột cây sẽ bị hòa tan vào dung môi sau rồi dịch
chiết này tràn sang xiphông (6). Khi dịch chiết trong xiphông đầy thì sẽ tràn
xuống nồi cất bên dưới.
Lợi thế của Soxhlet là nó là một quá trình liên tục gồm bay hơi dung môi,
ngưng tụ, chiết, dịch chiết đổ vào nồi cất, dung môi tuần hoàn liên tục và
nguyên liệu được chiết xuất liên tục trong ống chiết. Điều này làm cho chiết
Soxhlet ít tốn thời gian và ít tốn dung môi hơn chiết bằng phương pháp thông
thường
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid

Tuy nhiên, những bất lợi chính của Soxhlet là liên tục đun nóng ở nhiệt độ
sôi của dung môi được sử dụng, và điều này có thể làm hỏng các hợp chất không
bền nhiệt.
1. Thanh khuấy
2. Nồi cất
3. Phần chưng
4. Ống chiết
5. Chất rắn
6. Đỉnh xiphông
7. Lối thoát xiphông
8. Cổ nối
9. Sinh hàn
10. Nước lạnh vào
11. Nước ra
Sau quá trình chiết, để loại bỏ dung môi
khỏi dịch chiết hiện nay thường sử dụng máy
cô quay. Cấu tạo của máy cô quay:
1. Bình cơ.
2. Động cơ quay bình cơ.
3. Ống thủy tinh dẫn hơi dung môi bay lên và gắn vào trục xoay bình cơ.
4. Hệ thống bơm hút chân không làm giảm áp suất trong máy.
5. Bể nước nóng để làm nóng bình cơ.
6. Sinh hàn.
7. Bình hứng dung môi.
8. Cơ cấu nâng, hạ bình cơ.
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page
0
100
50
50

0
50
25
25
0
25
12,5
12,5
50
0
25
25
25
25
25
25
25
0
12,5
12,5
So
S1
S2
S3
Số lượng ết phân bố
1
2
3
4
0

1
2
3
n
U1
U2
U3
Đồ án môn học – Tìm hiểu về hợp chất Alkaloid
5.1.2 Chiết đa bậc
Còn có thể gọi phương pháp này là “phân bố gia tăng”. Được sử dụng khi
1 < b < 100. Sơ đồ kỹ thuật được mô tả như sau:
Lê Xuân Duy- lớp CN hóa dược-hóa chất BVTV.K53 Page