Nghiên cứu phân lập các hợp chất alkaloid từ cây hoàng liên ô rô (mahonia nepalensis)

Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới, có khí hậu nóng, ẩm. Độ ẩm cao
khoảng trên 80%, lượng mưa lớn, những điều kiện như vậy rất thích hợp cho
thực vật phát triển. Do vậy hệ thực vật Việt Nam vô cùng phong phú, đa dạng
với khoảng 12000 loài, trong đó có tới 4000 loài được nhân dân ta dùng làm thảo
dược. Hệ thực vật phong phú trên là một tiền đề cho sự phát triển ngành hoá học
các hợp chất thiên nhiờn ở nước ta.
Từ ngàn xưa cha ông ta đã sử dụng nhiều phương thuốc dân gian từ cây
cỏ để chữa bệnh, bồi bổ cơ thể, hay tạo mùi thơm… như lá Tía tô giải cảm, Thì
là, Xả tạo mùi thơm và Nhân sâm tăng cường sức đề kháng. Các phương thuốc y
học cổ truyền đã thể hiện những mặt mạnh trong điều trị bệnh là ít độc tính và
tác dụng phụ. Do đó ngày nay con người ngày càng quan tâm đến các hợp chất
có hoạt tính sinh học trong thực vật và động vật. Về lâu dài, đối với sự phát triển
các dược phẩm mới, các hợp chất có hoạt tính sinh học đóng vai trò rất quan
trọng, nó là chất khởi đầu cho việc tổng hợp nên các loại thuốc mới có tác dụng
tốt hơn.
Việc sử dụng các phương pháp hoá lý để nghiên cứu, khảo sát về thành
phần hoá học của các hợp chất thiên nhiên tách chiết từ loài cây thuốc có giá trị
cao của Việt Nam ngày càng trở nên đặc biệt quan trọng. Nó sẽ giúp cho việc
xác định chính xác cấu trúc hoá học của các hợp chất và tạo cơ sở khoa học cho
việc sử dụng chúng một cách hợp lí và có hiệu quả có tầm quan trọng đặc biệt.
Theo hướng nghiên cứu trên, Luận văn này tập trung khảo sát thành phần hoá
học và cấu trúc của một số alkaloid tách chiết từ cây hoàng liên ô rô, một cây
thuốc có giá trị, được sử dụng làm thuốc chữa bệnh trong dân gian.
Phùng Văn Minh

1

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Nội dung của khóa luận gồm
1. Sử dụng các phương pháp chiết và sắc ký để phân lập được các alkaloid
sạch từ cây hoàng liên ô rô.
2. Sử dụng các phương pháp phổ kết hợp để xác định cấu trúc hoá học của
các hợp chất đã phân lập được.

Phùng Văn Minh

2

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1. 1. Vài nét chung về chi hoàng liên Mahonia [3], [6], [7], [10]
1. 1. 1. Về thực vật
Hoàng liên có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào từng vùng địa lý khác
nhau. Do tính chất của khí hậu, đất đai và đặc biệt là chủng loại khác nhau. Sau

đây là một số phân loại chủ yếu đã được biết đến của loại cây này.
1. 1. 1. 1. Mahonia bealei (Fort. ) Carr
Là cây bụi cao tầm 2- 3m. Thân và dễ có màu vàng, lá kép lông chim, mọc
so le dài 15 đến- 35cm, có 7- 15 lá chét không cuống hình bầu dục hoặc hình
trứng lệch dài 3- 9cm, rộng 2, 5- 4, 5cm dày và cứng, lá chét tận cùng to hơn và
có cuống, gốc tròn hoặc hơi hình tim, đầu nhọn sắc, mép khía răng nông nhủ gai
sắc nhọn, gân chính 3 và gân phụ kết thành mạng nổi rõ.
Cụm hoa mọc thành bông ngắn hơn lá ở ngọn; lá bắc nhỏ; hoa nhiều màu
vàng; lá đài chín sếp thành ba vòng; cánh hoa sáu nhỏ hơn lá đài trong; nhị sáu,
bao phấn dài hơn chỉ nhị; bầu hình trụ.
Quả thịt chứa 1 hạt
Mùa hoa : Tháng 10- 11; mùa quả: tháng 12-2.

Mahonia Bealei

Phùng Văn Minh

3

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1. 1. 1. 2. Mahonia japonica (Thumb. ) DC
Là cây bụi cao khoảng 3- 5m. Thân rễ mầu vàng, cành màu nâu đen. Lá
kép lông chim mọc so le, dài 20- 45cm, có 9 đến 23 lá chét hình mác thuôn, dài
5- 15cm, rộng 2- 5cm, gốc tròn đầu nhọn như gai, mép khía răng nhọn sắc, gân

chính 3 và gân phụ thành mạng rõ.
Cụm hoa mọc đứng ở ngọn thành bông ngắn hơn lá; lá bắc thuôn; hoa màu
vàng nhạt; lá đài sếp 9 thành 3 vòng; cánh hoa 6 nhỏ hơn lá đài trong, đầu cánh
hơi lõm; nhị sáu, bao phấn dài bằng hoặc dài hơn chỉ nhị, bầu hình trụ.
Quả thịt, hình trứng, khi chín có màu tím đen.
Mùa hoa : tháng 9- 11; mùa quả: tháng 12-2.

Mahonia japonica

1. 1. 1. 3. Mahonia nepalensis DC. (M. Annamica Gagnep. )
Là cây bụi, có thể cao 6- 7m. Thân và rễ màu vàng. Lá kép lông chim lẻ,
mọc so le, dài 20- 40cm, lá chét dài hình trái xoan hoặc hơi thuôn, không cuống,
dài 6- 10cm, rộng 2- 4, 5cm, gốc tròn hoặc hơi hình tim, đầu nhọn như gai, mép
khía răng to sắc nhọn, gân chính 3 và gân phụ thành mạng rõ.

Phùng Văn Minh

4

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Cụm hoa mọc ở ngọn thành bông phân nhánh có khi dài hơn lá; lá khắc
hình bầu dục hoa nhiều màu vàng nhạt; lá đài 9 sếp thành 3 vòng; cánh hoa 6 có
tuyến ở gốc, nhị 6 đối diện với cánh hoa, bao phấn dài bằng nửa chỉ nhị; bầu
hình trụ.

Quả thịt hình cầu, khi chín màu xanh lơ, đầu quả có núm nhọn; hạt màu
nâu đen. Mùa hoa: tháng 2- 4; mùa quả: tháng 5- 6.

Mahonia nepalensis
1. 1. 2. Phân bố và sinh thái
Chi Mahonia Nutt gồm các đại diện là cây bụi hay gỗ nhỏ, phân bố ở vùng
ôn đới ấm hoặc cận nhiệt đới châu Á, bao gồm Trung Quốc, Nê Pan, Ấn Độ và
một số nước khác ở vùng trung Á. Ở Việt Nam có 3 loài (Nguyễn tập, 1996).
- Mahonia. bealei (Fort. ) Carr: Ở Quản Bạ (Hà Giang).
- Mahonia. japonica (Thumb. ) DC: Ở Quản Bạ, Đồng Văn (Hà Giang) : Sìn Hồ
(Lai Châu); Hà Quảng (Cao Bằng); Sa Pa (Lào Cai).
- Mahonia. nepalensis DC: Ở Lạc Dương (Lâm Đồng) và Lai Châu.
Phùng Văn Minh

5

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Nói chung cả ba loài đều là những cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể chịu bóng,
thường mọc dưới tán rừng kín thường xanh hay trong các trảng cây bụi trên núi
đá vôi với độ cao 1400- 1700m. Cây sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu ẩm
mát quanh năm, nhiệt độ trung bình 15- 160C, lượng mưa 1800- 2800mm/năm.
Độ ẩm không khí trên 80%. Ở những vùng có hoàng liên ô rô quanh năm có
sương mù.
Cây ra hoa quả nhiều hàng năm; quan sát loài Mahonia. japonica (thumb)

DC ở quản bạ (Hà Giang cho thấy, khi rừng bị mở tán (do khai thác gỗ) và
những cây mọc trong quần hệ cây bụi, bờ nương dẫy do dược chiếu sáng nhiều
nên lượng hoa quả trên mỗi cây nhiều gấp 2- 3 lần những cây mọc dưới tán rừng
bị che bóng. Mặc dù có lượng hoa quả nhiều (100- 150 quả trên cây) nhưng số
cây con mọc tự nhiên từ hạt rất ít. Cây có khả năng tái sinh cây trồi sau khi bị
chặt.
1. 1. 3. Tác dụng dược lý
Mặc dù trong hoàng liên ô rô có berberin, palmatin và một số alcaloid
khác, nhưng những nghiên cứu tác dụng kháng khuẩn ở Ấn Độ đã không thấy có
tác dụng, cũng chưa thấy có tác dụng kháng nấm, kháng virus. Thử độc tính cấp
cao khô chiết cồn hoàng liên ô rô đã xác định được LD50 = 175mg/kg khi tiêm
phúc mạc cho chuột cống trắng.
Trong dân gian cây hoàng liên ô rô được dùng để chữa rất nhiều bệnh, do
đặc tính mát, đắng của nó. Nó có tác dụng thanh nhiệt ở phế, vị, gan, thận. Quả
lợi tiểu và làm dịu kích thích. Cả cây hoàng liên ô rô chữa kiết lỵ, tiêu chảy viêm
ruột, ăn không tiêu, đau mắt đỏ viêm da dị ứng, mẩn ngứa mụn nhọt......
Dưới đây là một số bài thuốc trong dân gian có dùng cây hoàng liên ô rô:

Phùng Văn Minh

6

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

*Chữa viêm gan cấp tính: Dùng thân hoặc rễ hoàng liên ô rô 25g, rễ hoàng liên

gai 15g, nhân trần 15g. Sắc uống: Trường hợp hoàng đản dùng đinh lịch tử 4g,
long đởm thảo 4g, sơn chi tử 6g, nhân trần 6g, hoàng cầm 6g. Sắc uống.
*Thường dùng chữa ho lao, sốt cơn, khạc ra máu, lưng gối yếu mỏi, chóng mặt ù
tai, mất ngủ. Dùng lá khô hay quả 8- 12g sắc uống hay phối hợp với các vị thuốc
khác. Chữa viêm ruột, ỉa chảy, viêm da dị ứng, viêm gan vàng da, mắt đau sưng
đỏ, dùng rễ hay cây khô 10- 20g sắc uống, dùng riêng hay phối hợp với các vị
thuốc khác. Ở Ấn Độ, người ta dùng quả trị kiết lỵ. Nhân dân thường dùng chữa
lỵ, ăn uống không tiêu, vàng da, đau mắt.
*Chữa say nắng: Nếu kèm theo nôn mửa, tiêu chảy, tim hồi hộp khát nước dùng
hương nhu tía 10g, cát căn 10g, diếp cá 10g, cây ban 10g, hoàng liên ô rô 10g,
thạch xương bồ 6g, mộc hương 3g.
*Chữa lao phổi, ho ra máu hoặc khạc ra đờm lẫn máu: Mỏ quạ 40g, Dây Rung
rúc 30g, Bách bộ và Hoàng liên ô rô, mỗi vị 20g sắc uống.
*Chữa kiết lỵ, tiêu chảy, viêm ruột ăn không tiêu: Rễ, thân hoặc toàn cây hoàng
liên ô rô 15g, rễ cốt khí củ 15g, thái nhỏ sắc uống làm 2 lần trong ngày. Có thể
dùng dạng bột trong nhiều ngày.
*Chữa đau mắt đỏ, viêm gan vàng da: Rễ hoặc thân hoàng liên ô rô 20g, hạ khô
thảo 10g, sắc uống.
*Chữa viêm da dị ứng, mẩn ngứa, mụn nhọt: Rễ hoặc lá hoàng liên ô rô 15g, lá
khổ sâm 20g, nấu nước đặc để rửa.
1. 1. 4. Thành phần hoá học
Các loài M. Bealei, M. japonica chứa các Alkaloid nhóm benzyliso
quinolein gồm berberin, berbamin, oxyacanthin, isotetrandrin, palmatin và
jatrorrhizin. Loài M. nepalensis ngoài các Alkaloid trên trong dễ của chúng còn
Phùng Văn Minh

7

Lớp K32C – Khoa Hóa học

Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

có umbellatin (0. 48%) và neprotin (0, 02%) {Theo The Wealth of India T. VI,
226}.
Loài M. japonica có isotetrandrin 1, 566%, palmatin 0, 35% và
jatrorrhizin 0, 087%. Ngoài ra còn có magnoflorin và columbamin (Theo Trung
dược từ hải I, 262). Trong các loại hạt hoàng liên ô rô có berberin và jatrorrhizin
Một số hợp chất đã phân lập từ cây hoàng liên ô rô [11]

Berbamin

Oxyacanthin

Berberin

Isotetrandrin

Umbellatin

Palmatin

Magnoflorin

Jatrorrhizine

Columbamin

1. 2. Các hợp chất Ankaloid. [1], [2], [4], [5]
1. 2. 1. Khái niệm và định nghĩa

Phùng Văn Minh

8

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Alkaloid đã được biết đến từ rất lâu, nó có ý như là Alkali. Dược sỹ W.
Meissner đã đưa ra thuật ngữ Alkaloid năm 1819: Alkaloid là những hợp chất
bazơ có chưa nitơ có nguồn gốc từ thực vật, chúng có cấu trúc phân tử phức tạp
và chúng có hoạt tính dược lý. Còn theo Landenberg Alkaloid được xem như là
những hợp chất tự nhiên từ thực vật mà có đặc tính bazơ và chứa đựng ít nhất
một nguyên tử N trong những dị vòng trong phân tử và có hoạt tính sinh học.
Theo những miêu tả đặc trưng thì Alkaloid là những hợp chất có nguồn
gốc thực vật chứa N có hoạt tính quang học rất cao và chứa những nguyên tử
nằm ở các dị vòng mang hoạt tính sinh lý học.
Trong tất cả những khái niệm trên không hoàn
toàn là đúng cho tất cả các Alkaloid. Ví dụ:
- Colchicine: Được xem như là Alkaloid mặc
dù nó không phải là hợp chất dị vòng N và hầu
như không có tính bazơ:
- Thiamine: Là hợp chất dị vòng chứa N có tính
bazơ nhưng không phải là Alkaloid bởi vì nó

không được phân bố phổ biến trong vật thể
sống:
Một vài hợp chất được phân loại như là
Alkaloid nhưng chúng không chứa dị vòng
N, nhưng chứa N ở trong mạch nhánh ví dụ

Choline

hordenine

như Ephdrine, hordenine, betanine, choline,
Muscarine…..
Muscarine

Phùng Văn Minh

9

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Những hợp chất mạch thẳng xuất hiện trong tự nhiên có hoạt tính sinh lý
học nhưng không được phân loại là Alkaloid như là: Chlonine, aminoacid,
phenylethylamine.
- Piperine: Không có tính bazo hay hoạt tính sinh
lý học nhưng nó là Alkaloid.

- Những hợp chất thoả mãn những điều kiện nêu trên như là hoạt tính sinh lý, có
dị vòng N nhưng không được coi là Alkaloid ví dụ: Thiamine, caffeine, purine,
theobromine, xanthenes

Thiamin

Caffeine

Theobromine

Như vậy để định nghĩa Alkaloid thật chính xác là một việc rất khó thực
hiện. Người ta chỉ có thể nói tổng quát về Alaloid như sau:
Alkaloid là những hợp chất hữu cơ chứa Nitơ có ảnh hưởng dược lý lên cơ thể
con người và động vật.
1. 2. 2. Trạng thái thiên nhiên
Alkaloid có trong rất nhiều sinh vật bao gồm vi khuẩn, thực vật và động
vật. Trong động vật như loài có vỏ như trai, sò, tôm, cua…Trong thực vật có
nhiều ở khoai tây, cà chua, chè, cafe… Chúng thường có mặt dưới dạng những
muối của acid hữu cơ như là acid acetic, oxalic acid, malic, lactic, tartaric,

Phùng Văn Minh

10

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

tannic, aconitic acid và một số ít là với đường: Những nhóm solanum và
veratrum.
Trong thực vật theo từng bộ phận thông thường có những chất alkaloid
sau:
- Lá: Nicotine
- Vỏ cây: Cinchonine, Quinine
- Hạt: Strychnine, Nibidine
- Dễ: Rawelfinine, Glycyrrhirin, Punarnavine I & II.
1. 2. 3. Phân loại Alkaloid
Alkaloid được phân loại như sau:
- Phân loại cơ bản: Theo họ của chúng, ví dụ: solanaceous, papilionaceous
- Dựa trên tính chất dược lý: Chính là su hướng hay hoạt tính dược lý của chúng.
Ví dụ:
* Những alkaloid giảm đau
* Những alkaloid có tác dụng phụ trợ
- Dựa trên sự sinh tổng hợp: Chúng đựoc phân loại dựa trên nền tảng cơ bản là
những hợp chất tiền đề hay những hợp chất nền tảng xây dựng lên chúng đã
được thực vật sử dụng để tổng hợp hoá học các cấu trúc phúc tạp ví dụ:
Morphine, papaverine, narcotin.........
- Dựa trên những loài thực vật hay động vật mà chúng được phân tách ra
- Cách thông thường nhất alkaloid được phân loại là dựa trên những tiền phân tử
thông thường của chúng, được dựa trên con đường sinh học để xây dựng lên
phân tử. Còn khi không biết nhiều về sinh tổng hợp của những alkaloid chúng
được gộp thành nhóm dưới những tên của hợp chất đã biết. Thông thường lấy tên
một amine quan trọng sinh học nổi bật trong quá trình tổng hợp. Sự phân loại
Phùng Văn Minh

11

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

này còn gọi là phân loại hoá học, nó được chấp nhận rộng rãi và phụ thuộc vào
cấu trúc vòng cơ bản. Theo sự phân loại này nó được chia thành hai nhóm chính:
A. Alkaloid không chứa nhân dị vòng.
Trong nhóm này alkaloid không chứa bất kỳ một nhân dị vòng nào trong
cấu trúc ví dụ:
Hordinine, ephedrine….. Chúng còn được gọi là các alkaloid phenyl alkyl
amine. Những alkaloid này có nguyên tử nitơ ở mạch thẳng. Chúng được tạo
thành thuốc viên do chúng có khả năng kích thích thần kinh và làm tăng áp suất
máu.

ephedrine
B. Những Alkaloid chứa nhân dị vòng.
Sự phân loại này được phổ biến rộng rãi, dựa trên cấu trúc vòng của dị
vòng các alkaloid. Nó được chia nhỏ thành các loại sau đây:
1. Nhóm Pyrrolidine: Mang cấu trúc vòng của
Pyrrolidine, một dị vòng amin với 4 nguyên tử các
bon và một nguyên tử N.

Pyrrolidine

2. Nhóm Pyridine: Những alkaloid thuộc nhóm này chứa dị vòng Pyridine trong
phân tử. Một số loại alkaloid thuộc nhóm nay là: Piperine, coniine, trigonelline,
arecaidine, guvacine, pilocarpine, cytosine, nicotine, sparteine, pelletierine.

Pyridine
Phùng Văn Minh

12

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

3. Nhóm Tropanne: Những alkaloid này chứa vòng tropanne trong phân tử
thường xuất hiện trong những loại thực vật họ Erythroxylaceae (gồm cả cây
coca) và Solanaceae (gồm mandrake, henbane, deadly nightshade, datura, khoai
tây, cà chua). Gồm một số alkaloid sau: atropine, cocaine, ecgonine,
scopolamine, catuabine.
4. Nhóm Quinoline: Bao gồm những alkaloid mà trong
phân tử có chứa vòng của phân tử quinoline:
*Quinine: Là một chất tinh thể mầu trắng, có tác dụng hạ
sốt, chống sốt rét, giảm đau và chống viêm.

quinoline

Nó có vị hơi đắng, là một dạng đồng phân quang học của
quinidine. Quinine có chủ yếu trong cây Cinchona, loại cây
này có khoảng 25 loài trong họ Rubiaceae có ở vùng nhiệt
đới Nam Mỹ.

quinine

5. Nhóm Isoquinoline: Là những alkaloid trong phân tử có chứa dị vòng của
phân tử Isoquinoline là một dị vòng thơm chứa nitơ. Nó là những alkaloid thuốc
phiện gồm các alkaloid sau: Morphine, codeine, thebaine, Isopapa- dimethoxyaniline, papaverine, narcotine, sanguinarine, narceine, hydrastine, berberine.
Và một số alkaloid khác: emetine, berbamine, oxyacanthine.

Isoquinoline
6. Nhóm Phenethylamine: Gồm những alkaloid mà trong cấu trúc phân tử có
chứa dị vòng của phân tử Phenethylamine.

Phùng Văn Minh

13

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Những alkaloid thuộc nhóm này gồm: Mescaline, ephedrine,
dopamine, amphetamine.

Phenethylamine

*Mescaline (3, 4, 5- trimethoxyphenethylamine) là một alkaloid có tính chất tạo
ảo giác, làm tăng khẳ năng tập trung. Nó có trong tự nhiên ở loài xương rồng
Peyote (Lophophora williamsii), xương rồng San Padro (Echinopsis pachanoi),

Peruvian Torch (Echinopsis peruviana) và một số loại
xương rồng khác. Nó cũng được tìm thấy với hàm lượng nhỏ
ở Fabaceae (thuộc họ đậu).
Mescaline
7. Nhóm Idol: Là những alkaloid trong cấu trúc
phân tử có mang cấu trúc của phân tử Idol.
*Tryptamine: Là alkaloid amine tìm thấy trong
thực vật và động vật. Trong động vật nó có tác
dụng điều chỉnh và lan truyền thần kinh, tìm
thấy tryptamine ở dạng

Idol

vết trong não của động vật có vú. Trong thực vật nó có tác
dụng như là một loại thuốc sâu tự nhiên, nó có trong một
số loại cây keo.
Các dẫn xuất của của Tryptamine được tạo ra bằng cách

Tryptamine

thế các nguyên tử H của nó ở các vị trí khác nhau, chủ
yếu ở các vị trí như hình dưới. Khi R5, R4, RN1, RN2, Rα là
các nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau ta có các
dẫn xuất khác nhau của tryptamine:

Phùng Văn Minh

Dẫn xuất của
Tryptamine
14

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Truờng đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

8. Nhóm Purine: Những alkaloid thuộc nhóm này có chứa vòng Purine trong
phân tử:

Purine
Trong số những alkaloid thuộc nhóm này nổi bật là
những ankaloid từ dẫn xuất của Xanthine là một baso
Purine, nó là sản phẩm của sự phân huỷ Purine do
các enzyme tiến hành, có trong dịch lỏng và các mô
và những cơ quan khác của cơ thể.

Xanthine

Những alkaloid Xanthine, nổi bật là các dẫn xuất Methyl hoá của nó bao
gồm: Caffeine, paraxanthine, theophylline và theobromine là quan trọng nhất.
Chúng có tác dụng mang lại kích thích nhẹ, được sử dụng trong điều trị bệnh hen
xuyễn, bệnh về hô hấp.

Caffeine

Phùng Văn Minh

Theobromine

15

Theophylline

Lớp K32C – Khoa Hóa học


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

9. Nhúm Terpenoid: L nhng alkaloid trong phõn t
cha nhúm terpenoid, l nhng hp cht hu c
ging vi terpen, vi b khung c bn gm nhng

isopren

n v 5 nguyờn t cacbon isopren.
T b khung ca isopren chỳng lp rỏp v bin i bng rt nhiu cỏch to ra cỏc
hp cht Terpenoid kỏc nhau vớ d:

terpenoid isopentenyl pyrophosphate.

Geranyl pyrophosphate

Hu ht cỏc hp cht Terpenoid l cỏc hp cht a vũng. Chỳng cú cu trỳc khỏc
nhau khụng ch cỏc nhúm chc m cũn cỏc b khung cacbon. Núi chung
nhng alkaloid terpen l hn tp cỏc hp cht nhn c thụng qua cỏc sn
phm tng hp sinh hc khỏc nhau. Ngoi ra nú cũn tỡm thy rt nhiu trong cỏc

loi thc vt, nhng terpenoid ny c s dng rng dói bi tớnh thm ca nú.
1.3. ng dụng các ph-ơng pháp sắc ký trong phân lập
các hợp chất hữu cơ
Ph-ơng pháp sắc kí (chromatography) là một ph-ơng
pháp phổ biến và hữu hiệu nhất hiện nay, đ-ợc sử dụng
rộng rãi trong việc phân lập các hợp chất hữu cơ nói
chung và các hợp chất thiên nhiên nói riêng.
1.3.1.

Đặc điểm chung của ph-ơng pháp sắc kí

Sắc kí là ph-ơng pháp tách các chất dựa vào sự
khác nhau về bản chất hấp phụ và sự phân bố khác nhau
của chúng giữa hai pha động và pha tĩnh.

Phựng Vn Minh

16

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

Sắc kí gồm có pha tĩnh và pha động. Khi tiếp xúc
với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa
pha động và pha tĩnh t-ơng ứng với tính chất của chúng
(tính bị hấp phụ, tính tan). Các chất khác nhau sẽ có

ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh. Trong quá
trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc kí hết lớp
pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác, sẽ lặp đi lặp lại
quá trình hấp phụ và phản hấp phụ. Kết quả là các chất
có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua
hệ thống sắc kí so với các chất t-ơng tác yếu hơn với
pha này. Nhờ đặc điểm này mà ng-ời ta có thể tách các
chất qua quá trình sắc kí.
1.3.2. Cơ sở của ph-ơng pháp sắc kí
Ph-ơng pháp sắc kí dựa vào sự phân bố khác nhau
của các chất giữa hai pha động và pha tĩnh. điều
kiện nhiệt độ không đổi, định luật mô tả sự phụ thuộc
của l-ợng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh với nồng độ của
dung dịch (hoặc với chất khí là áp suất riêng phần)
gọi

là

định

luật

hấp

phụ

đơn

phân

tử

đẳng

nhiệt

Langmuir:
n=nbC/(1+bC)
n - l-ợng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh lúc đạt
cân bằng.
n - l-ợng cực đại của chất có thể bị hấp phụ lên
một chất hấp phụ nào đó.

Phựng Vn Minh

17

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

b - hằng số.
C - nồng độ của chất bị hấp phụ.
1.3.3. Phân loại các ph-ơng pháp sắc kí
Trong ph-ơng pháp sắc kí pha động là các l-u thể
(các chất ở trạng thái khí hay lỏng), còn pha tĩnh có
thể là các chất ở trạng thái lỏng hoặc rắn. Dựa vào

trạng thái tập hợp của pha động, ng-ời ta chia sắc kí
thành hai nhóm lớn: Sắc kí khí và sắc kí lỏng. Dựa vào
cách tiến hành sắc ký, ng-ời ta chia ra thành các
ph-ơng pháp sắc ký chủ yếu sau.
1.3.3.1. Sắc kí cột
Đây là ph-ơng pháp sắc kí phổ biến nhất, chất hấp
phụ là pha tĩnh gồm các loại silica gel (có kích th-ớc
hạt

khác

nhau)

pha

th-ờng

và

pha

đảo

YMC,

ODS,

Dianion Chất hấp phụ được nhồi vào cột (cột có thể
bằng thuỷ tinh hoặc kim loại, phổ biến nhất là cột
thuỷ tinh). Độ mịn của chất hấp phụ hết sức quan

trọng, nó phản ánh số đĩa lý thuyết hay khả năng tách
của chất hấp phụ. Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì
số đĩa lý thuyết càng lớn, khả năng tách càng cao, và
ng-ợc lại. Tuy nhiên nếu chất hấp phụ có kích th-ớc
hạt càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm. Trong một số
tr-ờng hợp nếu lực trọng tr-ờng không đủ lớn thì gây
ra hiện t-ợng tắc cột (dung môi không chảy đ-ợc), khi

Phựng Vn Minh

18

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

đó ng-ời ta phải sử dụng áp suất, với áp suất trung
bình (MPC), áp suất cao (HPLC).
Trong sắc kí cột, tỷ lệ đ-ờng kính cột (D) so với
chiều cao cột (L) rất quan trọng, nó thể hiện khả năng
tách của cột. Tỷ lệ L/D phụ thuộc vào yêu cầu tách,
tức là phụ thuộc vào hỗn hợp chất cụ thể. Trong sắc
kí, tỷ lệ giữa quãng đ-ờng đi của chất cần tách so với
quãng đ-ờng đi của dung môi gọi là Rf, với mỗi một
chất sẽ có một Rf khác nhau. Nhờ vào sự khác nhau về
Rf này mà ta có thể tách từng chất ra khỏi hỗn hợp. Tỉ
lệ chất so với tỉ lệ chất hấp phụ cũng rất quan trọng

và tuỳ thuộc vào yêu cầu tách. Nếu tách thô thì tỉ lệ
này thấp (từ 1/5 1/10), còn nếu tách tinh thì tỉ lệ
này cao hơn và tuỳ vào hệ số tách (tức phụ thuộc vào
sự khác nhau Rf của các chất), mà hệ số này trong
khoảng 1/20-1/30.
Trong sắc kí cột, việc đ-a chất lên cột hết sức
quan trọng. Tuỳ thuộc vào l-ợng chất và dạng chất mà
ng-ời ta có thể đ-a chất lên cột bằng các ph-ơng pháp
khác nhau. Nếu l-ợng chất nhiều và chạy thô, thì phổ
biến là tẩm chất vào silica gel rồi làm khô, tơi hoàn
toàn, đ-a lên cột. Nếu tách tinh, thì đ-a trực tiếp
chất lên cột bằng cách hoà tan chất bằng dung môi chạy
cột với l-ợng tối thiểu.
Có hai cách đ-a chất hấp phụ lên cột:

Phựng Vn Minh

19

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

- Cách 1: Nhồi cột khô. Theo cách này, chất hấp phụ
đ-ợc đ-a trực tiếp vào cột khi còn khô, sau đó dùng
que mềm để gõ nhẹ lên thành cột để chất hấp phụ sắp
xếp chặt trong cột. Sau đó dùng dung môi chạy cột để

chạy cột đến khi cột trong suốt.
- Cách 2: Nhồi cột -ớt, tức là chất hấp phụ đ-ợc hoà
tan trong dung môi chạy cột tr-ớc với l-ợng dung môi
tối thiểu. Sau đó đ-a dần vào cột đến khi đủ l-ợng cần
thiết.
Khi chuẩn bị cột phải l-u ý không đ-ợc để bọt khí
bên trong (nếu có bọt khí gây nên hiện t-ợng chạy rối
trong cột và giảm hiệu quả tách) và cột không đ-ợc
nứt, gẫy, dò.
Tốc độ chảy của dung môi cũng ảnh h-ởng đến hiệu
quả tách. Nếu tốc độ dòng chảy quá lớn sẽ làm giảm
hiệu quả tách. Còn nếu tốc độ dòng chảy quá thấp thì
sẽ kéo dài thời gian tách và ảnh h-ởng đến tiến độ
công việc.
1.3.3.2. Sắc kí lớp mỏng
Sắc kí lớp mỏng (SKLM) th-ờng đ-ợc sử dụng để
kiểm tra và định h-ớng cho sắc kí cột. SKLM đ-ợc tiến
hành trên bản mỏng tráng sẵn silica gel trên đế nhôm
hay đế thuỷ tinh. Ngoài ra, SKLM còn dùng để điều chế
thu chất trực tiếp. Bằng việc sử dụng bản SKLM điều
chế (bản đ-ợc tráng silica gel dày hơn), có thể đ-a

Phựng Vn Minh

20

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

l-ợng chất nhiều hơn lên bản, và sau khi chạy sắc kí,
ng-ời ta có thể cạo riêng phần silica gel có chứa chất
cần tách rồi giải hấp phụ bằng dung môi thích hợp để
thu đ-ợc từng chất riêng biệt. Có thể phát hiện chất
trên bản mỏng bằng đèn tử ngoại, bằng chất hiện màu
đặc tr-ng cho từng lớp chất hoặc sử dụng dung dịch
H2SO4 10%.
1.4.

ng dụng một số ph-ơng pháp hoá lý để xác định

cấu trúc của các hợp chất hữu cơ
Cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ đ-ợc xác
định nhờ vào các ph-ơng pháp phổ kết hợp. Tuỳ thuộc
vào cấu trúc hoá học của từng chất mà ng-ời ta sử dụng
ph-ơng pháp phổ cụ thể nào. Cấu trúc càng phức tạp thì
yêu cầu phối hợp các ph-ơng pháp phổ càng cao. Trong
một số tr-ờng hợp, để xác định chính xác cấu trúc hoá
học của các hợp chất, ng-ời ta phải dựa vào các ph-ơng
pháp bổ xung khác nh- chuyển hoá hoá học, kết hợp với
các ph-ơng pháp sắc kí so sánh
1.4.1.

Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy, IR)

Phổ hồng ngoại đ-ợc xây dựng dựa vào sự khác nhau
về dao động của các liên kết trong phân tử hợp chất

d-ới sự kích thích của tia hồng ngoại. Mỗi kiểu liên
kết đ-ợc đặc tr-ng bởi một vùng b-ớc sóng khác nhau.
Do đó dựa vào phổ hồng ngoại, có thể xác định đ-ợc các
nhóm chức đặc tr-ng trong hợp chất, ví dụ nh- dao động

Phựng Vn Minh

21

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

hoá trị của nhóm OH tự do trong các nhóm hydroxyl là
3300-3450

cm-1,

của

nhóm

cacbonyl

C=O

trong

khoảng

1700-1750 cm-1
1.4.2.

Phổ khối l-ợng (Mass spectroscopy, MS)

Nguyên tắc của ph-ơng pháp phổ này là dựa vào sự
phân mảnh ion của phân tử chất d-ới sự bắn phá của
chùm ion bên ngoài. Phổ MS còn cho các pic ion mảnh
khác mà dựa vào đó ng-ời ta có thể xác định đ-ợc cơ
chế phân mảnh và dựng lại đ-ợc cấu trúc hoá học các
hợp chất. Hiện nay có rất nhiều loại phổ khối l-ợng,
những ph-ơng pháp chủ yếu đ-ợc nêu ra d-ới đây:
-

Phổ

EI-MS

(Electron

Impact

Ionization

mass

spectroscopy) dựa vào sự phân mảnh ion d-ới tác dụng

của chùm ion bắn phá năng l-ợng khác nhau, phổ biến là
70eV.
-

Phổ

ESI-MS

(Electron

Spray

Ionization

mass

spectroscopy) gọi là phổ phun mù điện tử. Phổ này đ-ợc
thực hiện với năng l-ợng bắn pha thấp hơn nhiều so với
phổ EI-MS, do đó phổ thu đ-ợc chủ yếu là pic ion phân
tử và các píc đặc tr-ng cho sự phá vỡ các liên kết có
mức năng l-ợng thấp, dễ bị phá vỡ.
- Phổ FAB (Fast Atom Bombing mass spectroscopy) là phổ
bắn phá nguyên tử nhanh với sự bắn phá nguyên tử nhanh
ở năng l-ợng thấp, do đó phổ thu đ-ợc cũng dễ thu đ-ợc
pic ion phân tử.

Phựng Vn Minh

22

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

- Phổ khối l-ợng phân giải cao (High Resolution Mass
Spectroscopy), cho phép xác định píc ion phân tử hoặc
ion mảnh với độ chính xác cao.
- Ngoài ra, hiện nay ng-òi ta còn sử dụng kết hợp các
ph-ơng pháp sắc kí kết hợp với khối phổ khác nh-: GCMS (sắc kí khí -khối phổ), LC-MS (sắc kí lỏng-khối
phổ). Các ph-ơng pháp kết hợp này còn đặc biệt hữu
hiệu khi phân tích thành phần của hỗn hợp chất (nhất
là phân tích thuốc trong ngành d-ợc).
1.4.3.

Phổ cộng h-ởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic

Resonance Spectroscopy, NMR)
Phổ cộng h-ởng từ hạt nhân là một ph-ơng pháp phổ
hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay. Với việc sử dụng
kết hợp các kỹ thuật phổ NMR một chiều và hai chiều,
các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc
của hợp chất, kể cả cấu trúc lập thể của phân tử.
Nguyên lý chung của các ph-ơng pháp phổ NMR (phổ
proton và cacbon) là sự cộng h-ởng khác nhau của các
hạt nhân từ (1H và

13

C) d-ới tác dụng của từ tr-ờng

ngoài. Sự cộng h-ởng khác nhau này đ-ợc biểu diễn bằng
độ chuyển dịch hoá học (chemical shift). Ngoài ra, đặc
tr-ng của phân tử còn đ-ợc xác định dựa vào t-ơng tác
spin giữa các hạt nhân từ với nhau (spin coupling).
- Phổ

1

H-NMR: Trong phổ

1

H-NMR, độ chuyển dịch hoá

học () của các proton đ-ợc xác định trong thang ppm

Phựng Vn Minh

23

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

Khúa lun tt nghip

từ 0-14ppm, tuỳ thuộc vào mức độ lai hoá của nguyên tử
cũng nh- đặc tr-ng riêng của từng phần. Dựa vào những
đặc tr-ng của độ chuyển dịch hoá học và t-ơng tác spin
mà ta có thể xác định đ-ợc cấu trúc hoá học của hợp
chất.
cacbon.

Phổ

13

C-NMR:

Phổ

nguyên

tử

Mỗi

này

cho

cacbon

tín

sẽ

hiệu

cộng

vạch

h-ởng

ở

phổ
một

tr-ờng khác nhau và cho tín hiệu phổ khác nhau. Thang
đo của phổ

13

C-NMR là ppm, với dải thang đo rộng 0-

230ppm.
1.4.4.

Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by

Polarisation Transfer)
Phổ này cho ta các tín hiệu phân loại các loại
cacbon khác nhau. Trên phổ DEPT

, tín hiệu của các

cacbon bậc bốn biến mất. Tín hiệu của CH và CH3 nằm về
một phía và của CH2 về một phía trên phổ DEPT 135O.
Trên phổ DEPT 90O chỉ xuất hiện tín hiệu phổ của các
CH.
1.4.5.

Phổ 2D-NMR

Đây là các kỹ thuật phổ hai chiều, cho phép xác
định các t-ơng tác của các hạt nhân từ của phân tử
trong không gian hai chiều. Một số kỹ thuật chủ yếu
th-ờng đ-ợc sử dụng nh- sau:

Phựng Vn Minh

24

Lp K32C Khoa Húa hc


Trung i hc s phm H Ni 2

-

Phổ

HMQC

Khúa lun tt nghip

(Heteronuclear

Multiple

Quantum

Coherence): Các t-ơng tác trực tiếp H-C đ-ợc xác định
nhờ vào các t-ơng tác trên phổ này. Trên phổ, một trục
là phổ 1H-NMR, còn trục kia là 13C-NMR. Các t-ơng tác
HMQC nằm trên đỉnh các ô vuông trên phổ.
-

Phổ

1

H-1H

COSY

(HOMOCOSY)

(1H-1H

Chemical

Shift

Correlation Spectroscopy): Phổ này biểu diễn các t-ơng
tác xa của H- H, chủ yếu là các proton đính với cacbon
liền kề nhau. Nhờ phổ này mà các phần của phân tử đ-ợc
nối ghép lại với nhau.
-

Phổ

HMBC

(Heteronuclear

Multiple

Bond

Connectivity): Đây là phổ biểu diễn t-ơng tác xa trong
không gian phân tử. Nhờ vào các t-ơng tác trên phổ này
mà từng phần của phân tử cũng nh- toàn bộ phân tử đ-ợc
xác định về cấu trúc.
- Phổ NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy):
Phổ này biểu diễn các t-ơng tác xa trong không gian
của các proton không kể đến các liên kết mà chỉ tính
đến khoảng cách nhất định trong không gian. Dựa vào
kết quả phổ này có thể xác định cấu trúc không gian
của phân tử.
Ng-ời ta còn sử dụng hiệu ứng NOE bằng kỹ thuật
phổ NOE differences để xác định cấu trúc không gian
của phân tử. Bằng việc đ-a vào một xung đúng bằng từ
tr-ờng cộng h-ởng của một proton xác định thì các

Phựng Vn Minh

25

Lp K32C Khoa Húa hc