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 cứuChương 2: CacbohidratChương 3: TecpenoitChương 4: SteoritChương 5: FlavonoitChương 5: FlavonoitChương 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 nhiên1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên1.3 Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên1.4 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 vụXác 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

CO2 + H2O

quang hîp

Cacbohi®ratCOOH

OH

OH

HO

shikimicOH

COOH

O

CH2

COOH

chorismic

Tanin

aminoaxit th¬m

axitnucleic

PO43-

phenylpropan

CH3COCOOHaxit pyrovic

shikimic chorismic

CH3COOHaxetic

axit bÐopolyketides

CH3C

OH

CH2COOH

CH2CH2OH

axit Mevalonictecpensteroit

protienpolipeptitancanoit

Purines

aminoaxit

N2

chu tr×nh axit citric

axit th¬m

1.4 Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên

CHƯƠNG 2

CACBOHIDRAT

2.1 Đại cương về cacbohidrat2.2 Monosaccarit2.2 Monosaccarit2.3 Oligosaccarit2.4 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 nhiềucó vị ngọt, dễ tan trong nước, dễ kết tinh, được tìmthấy trong thực vật, động vật, đa số có công thứcchung Cn(H2O)m.chung Cn(H2O)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 bằngđuôi ozơ (ose)

Phân loại: dựa theo thành phần và tính chất củacacbohidrat

Cacbohidrat

Cacbohidrat đơn giản haymonoscarit (không thể thủyphân được).VD: glucozơ, ribozơ, fructozơ...

Cacbohidrat phứctạp khi thủy phânhoàn toàn cho cácmonosaccarit.

Oligosaccarit tạo nên từ 2 -10phân tử monosaccarit.VD: Saccarozơ, lactozơ….

Polysaccarit (glycan) tạo nêntừ lớn hơn 10 đến hàng vạnmonosacarit: tinh bột,xenlulozơ, glycogen…

-Chức năng:

+ Làm nhiên liệu cungcấp tới 60% năng lượng cho cơthể sống.

+ Làm khung cấu trúc vàvỏ bảo vệ, thường có mặt ở cácvách tế bào vi khuẩn và thực vậtvách tế bào vi khuẩn và thực vậtcũng như ở mô nối và vỏ bảo vệđộng vật.

+ Liên kết với protein vàlipit màng, đóng vai trò làmphương tiện vận chuyển tín hiệugiữa 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…

CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CHO CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

C CH2OH

O

CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CHO

CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CHO CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

C CH2OH

O

-Phân loạiMonosaccarit

-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

CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CHO CH2

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

C CH2OH

O

2.2.2 Cấu hình của monosaccarita, Công thức Fisher

Qui định cách viết công thức hình chiếu fisher của cácmonosaccarit:

- Nhóm có nguyên tử cacbon số oxi hóa cao nằm trênđỉnh của trục thẳng đứng (bắc-nam) (vị trí số 1).

- Nguyên tử cacbon bất đối (C*) không viết ra màchính 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 chiếuFisher

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 monosaccaritngười ta xét cấu hình của nguyên tử cacbon chiral (C*) nằmxa nhóm cacbonyl nhất (C4 ở pentozơ, C5 ở hexozơ). Sau đóso sánh với cấu hình của C* trong phân tử glyxerandehit.

+ Có cấu hình D khi OH nằm ở bên phải của côngthức chiếu Fisher.thức chiếu Fisher.

+ Có cấu hình L khi OH nằm ở bên trái của công thứcchiếu Fisher.

- Đồng phân D và L là một cặp đối quang, nên đồng phân Dlà ảnh của đồng phân L qua gương và ngược lại.

- Đồng phân epimer là các monosaccarit chỉ khác nhau về cấuhình của nguyên tử cacbon số 2 (C2)

Ví dụ về cấu hìnhtương đối D,L củamonosaccarit

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 xácđịnh theo hệ thống danh pháp của Can, Ingol và Preloc,nghĩa là độ phân cấp của các nhóm thế.

CHO

HO H

HO H

CH2OH

HO H

H OH

H OH

(2S, 3S, 4R, 5R)- Mannose

2.2.3 Cấu trúc vòng của monosaccarit- Monosaccarit không tham gia được hết các phản ứng đặctrưng cho nhóm cacbonyl. Điều này đã được Tollens giảithích dựa trên phản ứng của nhóm cacbonyl với nhómhidroxy trong môi trường axit tạo ra hemiaxetal (I) vàaxetal (II).

R'OH (H+) H + H

- Khi tạo vòng, nguyên tử C ở nhóm cacbonyl trở thànhnguyên tử cacbon bất đối C * , nó được gọi là nguyên tử C

anome.

RCHOR'OH (H+)

R CHOH

OR'

(I)

R'OH (H+)R C

HOR'

OR'

(II)

a, Công thức Tollens

- Công thức Tollens biểu diễn các phân tử monosaccarit dướidạng hình chữ nhật:

+ Một cạnh chiều dài là công thức Fisher củamonosaccarit.

+ Cạnh chiều dài còn lại có trung điểm là nguyên tửoxi tham gia liên kết hemiaxetan.oxi tham gia liên kết hemiaxetan.

+ Hai cạnh chiều rộng là cách biểu diễn liên kết bìnhthường.

- Trong trường hợp andohexozơ, sự kết hợp của OH ở C5 tạora vòng 6 cạnh có tên là pyranozơ, OH ở C4 cho vòng 5 cạnhgọi là furanozơ.

- C1 (andozơ), C2 (xetozơ) gọi là C-anome nên HO-C1 (C2) gọi là OH-anome.

- Với dãy đồng phân D:+ OH-anome nằm bên phải của công thức gọi là

đồng phân α+ OH-anome nằm bên trái của công thức gọi là

đồng phân β1

H OH

H OHO

CH2OH

HO H

H OH

1

2

3

4

5

6

α-D-glucopyranozơ

HO H

H OHO

CH2OH

HO H

H OH

1

2

3

4

5

6

β-D-glucopyranozơ

HO H

H OH

CH2OH

O

HO H

1

2

3

4

5

6H OH

β-D-glucofuranozơ

HOCH2 OH

H OH

HO H

1 2

3

4

56HOCH2 H

O

HOCH2HO

HHO

OHH

12

3

4

5 6HOCH2H

O

α-D-fructofuranozơ α-L-fructofuranozơ

- Với dãy đồng phân L: là ảnh qua gương của dãy D.

HO CH2OH

H OH

HO H

12

3

4

56HOCH2 H

O O

HOCH2H65

4

3

21

OHH

HHO

OHCH2OH

α-L-fructofuranozơ

β-D-fructofuranozơ β-L-fructofuranozơ

D, L- ảnh vật qua gương

b, Công thức Haworth

- Công thức Haworth biểu diễn cấu hình của monosaccarit rõràng hơn, được biểu thị bằng một hình 6 (pyranozơ) cạnhhoặc 5 (furanozơ) cạnh, nằm trên một mặt phẳng vuông gócvới mặt phẳng giấy với 1 nguyên tử oxi nằm ở phía sau.

O OO O

Furan Pyran

- Dãy đồng phân D: nhóm –CH2OH nằm ở phía trên mặtphẳng vòng:

+ Đồng phân α khi OH-anome nằm ở phía dưới mặtphẳng vòng (-CH2OH và OH-anome ngược chiều nhau).

+ Đồng phân β khi OH-anome nằm ở phía trên mặtphẳng vòng (-CH2OH và OH-anome cùng chiều).

- Dãy đồng phân L: là hình ảnh qua gương của dãy D.- Dãy đồng phân L: là hình ảnh qua gương của dãy D.

OOH

H

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OHO

H

OH

H

OHH

OH

OH

H

CH2OH

H

β-D-glucopyranozơ β-L-glucopyranozơ

α-D-xilofuranozơ

β-D-xilofuranozơ

D-Xilozơ

Quá trình hình thành vòng của đường 5

D-glucozơ

β-D-glucopyranozơ α-D-glucopyranozơ

Quá trình hình thành vòng của đường 5

OOH

H

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

OOH

H

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

β-D-glucopyranozơ β-D-mannopyranozơ

- Để có đồng phân L ta chiếu D qua gương, đơn giản nhất là chiếu theo phương của trục z

z

OH

OH

H

OHH

OH

OH

H

CH2OH

H

OH

OH

OH

HH

OH

OH

H

CH2OH

H

β-D-glucopyranozơ

β-L-glucopyranozơ

β-D-mannopyranozơ

β-L-mannopyranozơ

Gươngx

y

3

2

1

O

HOCH2 H6

5

4

3

2 1

HO H

H OH

HO CH2OH

O

CH2OH

HOCH2 OH

H OH

HO H

1 2

3

4

56HOCH2 H

O

α-D-fructofuranozơ β-D-fructofuranozơ

Công thức Tollens

* Mối quan hệ giữa các công thức biểu diễn monosaccarit

6

5

4

3

O CH2OH

OHOH

HOH

HH

CH2OH O OH

CH2OHOH

HOH

HH

CH2OH

1

2

34

5

61

2

34

5

6

HO H

H OH

H OH

CH2OH

α-D-fructofuranozơ β-D-fructofuranozơ

D-fructozơ

Công thức Haworth

Công thức Fisher

c, Công thức Reeves

- Công thức Reeves mô tả trạng thái thực của phân tử, cácpyranozơ được biểu diễn ở dạng ghế bền.

β-D-galactopyranozơ

Haworth Reeves

- Thực tế đa phần các monosaccarit tồn tại trong thực tế ởdạng công thức Reeves, kể cả các đường 5C.

β-D-ribopyranozơ (56%) β-D-ribopyranozơ (18%)

α-D-ribopyranozơ (20%) α-D-ribopyranozơ (6%)D-ribozơ<1%

2.2.4 Tính chất hóa học của monosaccarita, Phản ứng của nhóm cacbonyl

- Trong dung dịch kiềm các xetozơ dễ dàng chuyển hóathành andozơ, nên cả andozơ và xetozơ đều có phản ứngvới thuốc thử Fellinh và Tollens

1CH2OH CHOH CHO CHO

6

5

4

3

2

HO H

H OH

H OH

CH2OH

O

CH2OH

HO H

H OH

H OH

C

CH2OH

CHOH

OH

OH- OH- HO H

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H H OH

CH2OH

CHO

H OH

H OH

HO H+

D-Fructoz¬ D¹ng endiol D-Mannoz¬ D-Glucoz¬

-Phản ứng oxi hóa:

+ Các andozơ có phản ứng với Br2/H2O, đây là phảnứng dùng phân biệt andozơ và xetozơ.

+ Các monozơ khi bị oxi hóa bởi HIO4 tạo ra sảnphẩm là các andehit và axit cacboxylic tương ứng khi cắtliên kết 1,2-diol

HOCH2[CHOH]4CHOBr2, H2O

HOCH2[CHOH]4COOH

liên kết 1,2-diol

R CH

OH

CH

OH

R'HIO4

RCHO + R'CHO

HOCH2 CH

OH

CH

OH

CH

OH

CH

OH

CHO+ 5HIO4 5HCOOH + HCHO

-Phản ứng khử

H OH

CH2OH

CHO

H OH

H OH

HO H

D-Glucoz¬

HO H

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H

D-Mannoz¬

H OH

CH2OH

CH2OH

H OH

H OH

HO H

D-Sobitol

HO H

CH2OH

CH2OH

H OH

H OH

HO H

D-Mannitol

Na-Hg

H+

NaBH4

H+

HO H

H OH

H OH

CH2OH

O

CH2OH

H2Ni H2

Ni

D-Fructoz¬

-Phản ứng osazon

HO H

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H

D-Mannoz¬

H OH

CH2OH

CHO

H OH

H OH

HO H

D-Glucoz¬

+ 3C6 H

5 NHNH2

CH3 COOH

+3 C6H5NHNH2

COOHD-Mannoz¬D-Glucoz¬

HO H

H OH

H OH

CH2OH

O

CH2OH

HO H

H OH

H OH

H2

OOH

+CH3C

O

CH3COOH

+3 C6H5NHNH2(Osazon)

C

CH2OH

NNHC6H5

CH=NNHC6H5

b, Phản ứng của nhóm hydroxyl

- Phản ứng với Cu(OH)2

OHOCH2

H

H

HO

HO

H

H

OH

OH

H

H OH

OHOCH2

H

H

O

O

H

H

OH

OH

H

HO CH2OH

H

H

O

O

H

H

HO

OH

H

H

Cu

Cu(OH)2

1

2

3

45

6

12

3

4

5

6

- Phản ứng tạo ete

OOH

HHOH

H

OH

H

CH2OHCH3O

H

HCl (khan)

OOCH3

H

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

H

OH

HOH

H

OH (CH3 O)SO

2 , NaOH

CH3 I, NaOH

CH3O

OOCH3

H

OCH3

HOCH3

H

H H

CH2OCH3

- Phản ứng tạo este

(CH3CO)2O

CH3COO

OOCOCH3

H

OCOCH3

HOCOCH3

H

H H

CH2OCOCH3

OOH

H

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

O CH2OH

OHOH

HOH

HH

CH2OH

(CH3CO)2OO CH2OCOCH3

OCOCH3

HOCOCH3

HH

CH2CH3COO

CH3COO

- Phản ứng tạo axetal và xetal vòng

OH

OH

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

CH3 C CH3

O

HCl (khan)

OH

O

O

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

CCH3

O OH

HOH

HOH

HH

CHOH

CH2OH CH3

CH3

O H

H

OH

HH

CH

CH2O

OC

CH3

CH3

O

O CCH3

CH3

HCl (khan)

CH3 C CH3

O

2.3 Oligosaccarit

- Oligosaccarit là những cacbohydrat mà khi thủy phân hoàntoàn cho từ 2 đến 10 monosaccarit.

- Oligosaccarit hay gặp nhất là các disaccarit và trisaccarit.

2.3.1 Disaccarit

- Disaccarit là cacbohidrat được tạo ra từ 2 monosaccarit- Disaccarit là cacbohidrat được tạo ra từ 2 monosaccaritnghĩa là khi thủy phân hoàn toàn 1 phân tử disaccarit sẽ thuđược 2 phân tử monosaccarit.

- Các disaccarit thi nhiên quan trọng là: saccarozơ, mantozơ,lactozơ và xenlobizơ

- Hai phân tử monosaccarit được liên kết với nhau theo haicách:

+ Nhóm OH hemiaxetal của mỗi monosaccarit liên kếtvới nhau tạo ra disaccarit không khử.

+ Nhóm OH hemiaxetal của monosaccarit này kết hợpvới 1 nhóm OH khác của monosaccarit còn lại tạo ravới 1 nhóm OH khác của monosaccarit còn lại tạo radisaccarit khử.

a, Saccarozơ

- Là thành phần chính của cây mía (14-26%), thốt nốt, củ cảiđường (16-20%)… Còn được gọi với những tên khác: đườngmía, đường kính, đường phèn, đường củ cải…

- Có công thức phân tử: C12H22O11, tên hóa học là: 2-O-α-D-glucopyranozyl-β-D-fructofuranozit hay α-D-glucopyranozyl-(1→2)-β-D-fructofuranozit.

6

5

6

5

4

32

1 2

1

O H

CH2OHOHH

CH2OHO

H

HOH

H

OH

H

CH2OH

O

- Khi thủy phân saccarozơ trong dung dịch axit loãng hoặcenzim thu được một lượng bằng nhau D-(+)-glucozơ vàD-(-)-fructozơ. Sự thủy phân này gây ra sự đổi dấu quay cựctừ (+) sang (-), vì vậy quá trình này còn gọi là quá trìnhnghịch đảo đường, hỗn hợp trên được gọi là đường nghịchđảo.

4332 CH2OH

HOHOHH

b, Lactozơ

- Lactozơ hay còn gọi là đường sữa có vị ngọt kém hơnsaccarozơ, có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của trẻ em.Trong sữa người có từ 6-7% lactozơ, sữa bò chỉ có 4-5%lactozơ.

- Có CTPT: C12H22O11, tên hóa học: 4-O-β-D-galactopyranozyl-α-D-glucopyranozơ hay β-D-galactopyranozyl-α-D-glucopyranozơ hay β-D-galactopyranozyl-(1→4)-α-D-glucopyranozơ

OH

OH

HOH

H

H H

CH2OH

OH

O

OH

HOH

H

OH

H

H

CH2OH

HO

1

23

4

5

6

4

5

6

3 2

1

2.3.2 Trisaccarit

- Trisaccarit là olisaccarit có chứa 3 gốc monosaccarit.Trisaccarit phổ biến nhất và biết rõ hơn cả là rafinozơ, có tênhóa học: α-D-galactopyranozyl-(1→6)-α-D-glucopyranozyl-(1→2)-β-D-fructopyranozit

5

6

OHOH H

CH2OH

2

3 4

5

6

1

23

4

4

5

6

3 2

1

OH

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2

H

OH

HOH

H

OH

H

H

O

O H

CH2OHOH

HOH

H

CH2OH

O

1

2.4 Polysaccarit

- Polysaccarit là những polyme thiên nhiên, được cấu tạo từhàng trăm, hàng nghìn mắt xích là các monosaccarit, liên kếtchặt chẽ với nhau qua liên kết glucozit.

- Polysaccarit được tạo thành từ một loại monosaccaritđược gọi là homopolysaccarit, đại diện cho nhóm này là: tinhbột, glycogen, xenlulozơ.bột, glycogen, xenlulozơ.

- Polysaccarit được tạo thành từ hai loại monosaccarittrở lên được gọi là heteropolysaccarit, hay gặp nhất trongthiên nhiên là: pectin, aga, hemixenlulozơ…

2.4.1 Tinh bột

- Tinh bột là một loại polysaccarit rất phổ biến trong thiênnhiên. Là thức ăn quan trọng của cả người và động vật.

- Tinh bột được dự trữ trong các mô thực vật dưới dạng cácloại hạt, củ quả (gạo, mỳ, ngô, khoai , sắn, chuối, ngô…), tậpchung chủ yếu trong các loại ngũ cốc, gạo chứa 78-80% tinhbột, khoai tây có khoảng 16-19% tinh bột, mỳ khoảng 65-bột, khoai tây có khoảng 16-19% tinh bột, mỳ khoảng 65-70%...

- Hàm lượng tinh bột phụ thuộc loài, giống, thời vụ, địa lý vàthổ những khác nhau.

- Về mặt hóa học tinh bột là polyme sinh học được tạo thànhtừ các monome là α-D-glycopyranozơ liên kết với nhau qualiên kết 1,4 và 1,6-glucozit. Được chia làm 2 loại:

+ Amylozơ được tạo thành từ các monome là α-D-glycopyranozơ liên kết với nhau qua liên kết 1,4 –glucozit.

O

CH2OH

O

CH2OH

Là thành phần chính của gạo tẻ và các giống ngu cốc có độ tơixốp cao (độ bở lớn).

OH

OH

HOH

H

H H

OH

OH

HOH

H

H H

O OO

4 1 4 1

n

+ Amylopectin được tạo thành từ các monome là α-D-glycopyranozơ liên kết với nhau qua liên kết 1,4 và 1,6–glucozit.

O

OH

OH

HOH

H

H H

CH2OH

O

1

Là thành phần chính của gạo nếp và các giống ngũ cốc có độdẻo lớn

OH

OH

HOH

H

H H

CH2

OH

OH

HOH

H

H H

CH2OH

O OO

4 1 4 1

n

6

2.4.2 Glycogen

- Glycogen là polysaccarit dự trữ của cơ thể động vật, thườngtập trung trong gan (khoảng 20%) và trong cơ bắp (khoảng4%), còn được gọi là tinh bột động vật.

- Là chất rắn dạng bột, màu trắng vô định hình, dễ tan trongnước, phân tử khối khảng 1 trệu đvC, có cấu trúc tương tựamylopectin nhưng mức độ phân nhánh cao hơn.

CH2OH

OH

OH

HOH

H

H H

CH2

OH

OH

HOH

H

H H

CH2OH

O OO

O

OH

OH

HOH

H

H H

CH2OH

O

4 1 4 1

n

1

6

2.4.3 Xenlulozơ

- Xenlulozơ là một polysaccarit cao phân tử, không có tínhđường, là thành phần chính của màng tế bào thực vật, là cơ sởxây dựng cấu trúc gỗ của thực vật. Xenlulozơ có nhiều trongtất cả các loại gỗ (40-60%), trong bông lên tới 98%.

- Xenlulozơ được tạo thành từ các monome là β-D-glycopyranozơ liên kết với nhau qua liên kết 1,4 –glucozit.glycopyranozơ liên kết với nhau qua liên kết 1,4 –glucozit.

n

1414

O

OH

HOH

H

H H

CH2OH

H

O

OH

HOH

H

H H

CH2OH

H

OO O

2.4.4 Aga

- Aga là một polygalactopyranzit, có trong một số loài rong tảbiển và một số cơ thể vi sinh vật. Aga còn gọi là thạch trắng,được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm.

- Khi thủy phân aga người ta nhận được D-galactozơ, L-galactozơ và axit sunfuric theo tỷ lệ 9:1:1.

- Các mắt xích của aga là D-galactozơ được gắn với nhau quaC1 và C3. Đến mắt xích thứ 10 lại có L-galactozơ, ở vị trí số1 và 4 của L-galactozơ thì tạo thành mạch, còn ở vị trí số 6của nó bị este bởi axit sunfuric; mạch cứ kéo dài liên tục nhưvậy. (công thức là bài tập sinh viên tự vẽ).

CHƯƠNG 3

TECPENOIT3.1 Khái niệm 3.2 Monotecpenoit3.3 Secquitecpenoit3.4 Ditecpenoit3.4 Ditecpenoit3.5 Tritecpenoit 3.6 Tetratecpenoit3.7 Polytecpenoit

3.1 Khái niệm

- Tecpen hay còn gọi là tecpenoit là những hợp chất hữu

cơ chứa C, H và O tồn tại trong thiên nhiên mà có bộkhung cacbon gồm nhiều mắt xích giống với khung

cacbon của isopren, tức là có thể biểu diễn bởi công

thức (iso-C5)n với (n≥2).O

kh«ng theo qui t¾c ®Çu nèi víi ®u«iSqualen

Zerumbon

12

34

5

6

78

910

11

Oximenisopren

®Çu

®u«i

Loại tepen Khung cacbon Số lượng C

Monotecpen (iso-C5)2 10

Secquitecpen (iso-C5)3 15

- Để phân loại tecpen người ta căn cứ vào sốlượng đơn vị isopren hợp thành để phân biệt:

Secquitecpen (iso-C5)3 15

Đitecpen (iso-C5)4 20

Tritecpen (iso-C5)6 30

Tetratecpen (iso-C5)8 40

3.2 Monotecpenoit

3.2.1 Axiclic monotecpen

- Các monotecpen không vòng là dẫn xuất của 2,6-đimetyloctan, ở hầu hết các monotecpen này đều chứanhóm isopropyliden (a) (đồng phân β) và một số ít chứanhóm isopropenyl (b), (đồng phân α).nhóm isopropenyl (b), (đồng phân α).

2

6

(b)(a)2,6-®imetyloctan

a, Hidrocabon tecpen

- Đối với hiđrocacbon tecpen loại này, chỉ có haihiđrocacbon đáng được đề cập đến là Oximen và Mirxen,mỗi chất đều có 3 liên kết C=C. Chúng xuất hiện trong tinhdầu basil (Ocimum basilicum), và tinh dầu cây nguyệt quế(laurel oil). Cả hai đều có chứa nối đôi liên hợp, chúng chỉphân biệt được với nhau bởi vị trí của các nối đôi.phân biệt được với nhau bởi vị trí của các nối đôi.

MirxenOximen

b, Dẫn xuất ancol tecpen

-Ứng với 2 khung hiđrocacbon tecpen đó có những ancol tecpenchứa một hoặc 2 liên kết đôi, đều là những chất có mùi thơm đặctrưng, những đơn hương quý tách được từ tinh dầu hoa hồng, tinhdầu sả…

OHCH2OH

CH OH

Linalool là một ancol bậc 3 quang hạt, là thành phần của nhiềuloại tinh dầu, như tinh dầu cây oải hương và trong tinh dầu hạtmùi nó xuất hiện với hàm lượng khá cao.

Linalool

CH2OH

NerolGeraniolXitronellol

CH2OH

c, Dẫn xuất cacbonyl tecpen

Citronellal

CHO

Geranial (Citral a)

CHO

Neral (Citral b)

CHO

H

H+

*C CH

H

C

O

CH3

HC CH

H

C

O

CH3

C CH

H

C

O

CH3

OH-, H2O

(CH3)2CO

citral

C O

H

3.2.2 Monoxiclic monotecpen

- C¸c monoxiclic monotecpen ®Òu lµ dÉn xuÊt cña p-menthan. p-menthan xuÊt hiÖn d−íi hai d¹ng kh«ngquang ho¹t, c¸c ®ång ph©n cis vµ trans.

HH1

77

7

H

H

H

p-menthan cis-p-menthan trans-p-menthan

1

2

345

6

8

9 10

1 2

345

6

8

910

1 2

345

6

8

910

a, Hidrocacbon tecpen

- Trong sè 14 ®ång ph©n cña menthan®ien cã thÓ tån t¹i, chØ cã 6 ®ång ph©nd−íi ®©y ®−îc t×m thÊy trong tinh dÇu thùc vËt:

***

α-terpinen γ-terpinen terpinolen α-phellandrene β-phellandren limonen

(R)-(+)- vµ (S)-(+)- Limonen, C10H16 ®Òu xuÊt hiÖn trong c¸c tinh dÇu l¸ th«ng, mét sè loµi citrus (cam, chanh, bưởi…).

b, Ancol tecpen

-Menthanol hoÆc menthan-3-ol, C10−H20O, lµ ancol no cã ba trung t©mchiral trong ph©n tö, vµ kÕt qu¶ cã t¸m ®ång ph©n lËp thÓ. CÊu h×nht−¬ng ®èi gi÷a nhãm hi®roxi vµ nhãm isopropyl ®K ®−îc x¸c ®Þnh; ëneo-menthol vµ neo-isomenthol 2 nhãm nµy ®Þnh h−íng cis víi nhau,cßn ë mentol vµ isomenthol chóng lµ trans cña nhau.

HHHH

(±)-menthol (±)-Isomenthol (±)-Neomenthol (±)-Neoisomenthol

H

OH

HH

H

OH

HH

H

OH

HH

H

OH

HH

-α-Terpineol, C10H16O, mét trong sè c¸c ancol kh«ng no xuÊt hiÖn trong tinh dÇu b¹ch ®Ëu khÊu. Khi l¾c α-Terpineol víi dung dÞch axit sunfuric loKng cã thÓ thu ®−îc hi®rat cña 1,8-tecpin, C10H20O2.

O

(H2O )

(H*)

*

O H

H3C O H

(H+)H2O

H2O

O H

α-Terpineol 1,8-tecpin 1,8- Cineol

- Carvomenthol, C10H20O cã c«ng thøc nh− sau

OH

c, Cacbonyl tecpen

-Carvon, p-methan-6,8(9)-®ien-2-on, d¹ng (S)-(+)- cña nã ®−îc t×mthÊy trong tinh dÇu c©y Caraum vµ tinh dÇu th×a lµ, vµ cã mïi carum.

IsoPiperitenon

O

Piperitenon

O

Carvon

O

thÊy trong tinh dÇu c©y Caraum vµ tinh dÇu th×a lµ, vµ cã mïi carum.Carvon cã thÓ ®iÒu chÕ ®i tõ limonen.

NOHKOH

ClNOH

NOCl O

- Ba xeton mét lÇn kh«ng no (C10H16O) ®−îc nghiªn cøu kÜ lµpulegon, isopulegon vµ piperiton, tÊt c¶ chóng ®Òu cã nhãm xeto ëvÞ trÝ C3.

isopulengon

H

OH

Pulegon

O

Piperiton

O

- Menthon, p-menthan-3-on, C10H18O, chøa 2 nguyªn tö cacbon bÊt®èi xøng, vµ tån t¹i ë 4 ®ång ph©n quang ho¹t.

D,L-isomenthonD,L-menthon

OO

- C¸c xeton no víi nhãm chøc oxo trªn C2 nh− ë Carvomethon

Isocarvomenthol

OH

O

OH

O

Isocarvomenthon

Neoisocarvomenthol

Isocarvomenthol

OH

Neocarvomenthol

Carvomenthon

Carvomenthol

OH

3.2.3 Bixiclo monotecpen

- C¸c monotecpen hai vßng ®−îc ph©n lo¹i theo 7 nhãmvßng no nh−: thujan, caran, pinan, boran, isocamphan,fenchan, vµ isobornilan.

fenchan

IsobornilanIsocamphan

Thujan

Bornan (Camphan)Pinan

Caran

a, Nhãm pinan

- Hi®rocabon kh«ng no quan träng α vµ β - pinen lµ c¸c thµnh

phÇn chñ yÕu (80-90%) cña tinh dÇu th«ng.

α-Pinen (1560C) β-Pinen (1640C)α-Pinen (156 C) β-Pinen (164 C)

- Khi bÞ hi®rat hãa trong m«i tr−êng axit v« c¬ loKng c¶ α vµ β-pinen ®Òu më vßng 4 c¹nh, cho α-terpineol hoÆc 1,8-terpin hoÆchi®rat cña nã.

OH

OH

H2O

OH

H2O(H2SO4)

b, Nhãm camphan

- C¸c hi®rocacbon gèc cña nhãm nµy lµ camphan vµ isocamphan.

Tån t¹i tÊt c¶ 6 olephin lµ camphen, bornylen, isotricyclen, exo-isocaphen, vµ endo-isocamphen.

Camphan exo-Isocamphan endo-Isocamphan Camphen

- Trong tÊt c¶ c¸c olephin nãi trªn, camphen lµ chÊt quan trängnhÊt. Tõ camphen ng−êi ta ®iÒu chÕ ra campho (C10H16O, métxeton 2 vßng cã trong c©y long nKo).

Camphan exo-Isocamphan endo-Isocamphan Camphen

OCH3

H3C CH3H3C CH3

CH3O

Campho L-campho D-campho

CH3 CH3

CH3

O

3.3 Secquitecpen

3.3.1 Axiclic secquitecpen

Secquitecpen ancol farnesol vµ nerolidol, C15H16O, chóng ®Òucã 3 nèi ®«i C=C. Nerolidol ph©n biÖt víi farnesol ë vÞ trÝ nèi ®«iC=C vµ nhãm OH. C¸c ancol nµy quan hÖ víi nhau theo cïngc¸ch nh− gi÷a geraniol vµ linalool.

Farnesol NerolidolCH2

CH3 CH3

CH3OH

CH3

CH3 CH3

CH3

CH2OH

CH3

3.3.2 Xiclic secquitecpen- Hi®rocacbon bisabolen ®−îc t×m thÊy trong tinh dÇu váchanh vµ tinh dÇu l¸ th«ng, cadinen (tõ tinh dÇu cña c¸c loµib¸c xï vµ tuyÕt tïng) vµ β-selinen (c©y cÇn t©y).

OH

OHCH3H2O

H+

HOCH2

Farnesol Bisabolen Hernandulcin

Cadinen beta-selinen

- C¸c azulen ®−îc ph©n lËp tõ c¸c tinh dÇu, vÝ dô vetivasulen (tinhdÇu h−¬ng lau) vµ guaiazulen (tinh dÇu phong l÷), α-Santalen,C15H24, tõ tinh dÇu gç ®µn h−¬ng tr¾ng, vµ modhephen, C15H24,mét dÉn xuÊt cña [3.3.3]propellan ®−îc ph©n lËp tõ vi khuÈn quecã mµu vµng (Isocome wrightii)

HOCH

Farnesol Guaiazulen (xanh)

CH2

OH

Farnesol Vetivazulen (tÝm)

HOCH2

anfa-Santanlen

Modhephen

3.4 Ditecpen3.4.1 Axiclic ditecpenPhytol, C20H40O, chøa mét nèi ®«i C=C vµ hai trung t©m bÊt ®èixøng. CÊu h×nh tuyÖt ®èi cña phytol, [(2E)-(7R,11R)-3,7,11,15-tetrametylhexan®ec-2-enol] ®−îc x¸c ®Þnh mét tæng hîp ®Æc thï lËpthÓ.

3.4.2 Xiclic ditecpenPhytol

**(R)(R)

OH

- Vitamin A, cßn gäi lµ vitamin A1 hoÆc INN: retinol, C20H30O lµ mét®itecpen ancol bËc 1 kh«ng no. Nã ®−îc t×m thÊy tr−íc hÕt trong tinhdÇu gan c¸, ßng ®á trøng gµ vµ s÷a.

X=COOHVitamin A, axit

X=CH2OHVitamin A vßng-ß-ionon 11-cis-Retinal

11

CHO

X

- Axit abietic, C20H30O2, lµ chÊt ®itecpen 3 vßng quanträng nhÊt. Nã lµ thµnh phÇn chÝnh cña colophan, nhùath«ng. Nã chÞu sù ®ehidro hãa vµ ®ecacboxyl hãa ®Ó t¹othµnh reten khi bÞ ®un nãng víi l−u huúnh.

CH(CH3)2

CH3

CH

axit abietic Reten

CH3

CH(CH3)2

S

CH3

HCH3

HOOC

- Phorbol, C20H28O6, ®−îc t×m thÊy d−íi d¹ng mét 12, 13-®icacboxylat este ë trong dÇu ba ®Ëu tõ h¹t c©y Crotontiglum L., Euphorbiaceace; nã lµ chÊt ®ång g©y ung th−.

HO

OHOH

Phorbol

O OH

HHO

HH

CH2OH

3.5 TritecpenTÊt c¶ c¸c tritecpen mét vßng ®Õn n¨m vßng vµ c¸c hîp chÊtkh¸c b¾t nguån tõ squanlen, C30H50. Do vËy c¸c tritecpen cßngäi lµ c¸c squalenoit

HO H

H

H

H

H

Lanosterol

HO HHO H

Squalen

HOH

H

H

R

HOH

H

H

Hopan anfa-amyrin R=CH3 (beta-amyrin)R=COOH (axit oleanolic)

3.6 TetratecpenTetratecpen hay còn gọi là carotenoit lµ c¸c chÊt mÇu thùc phÈm, haycßn gäi lµ c¸c s¾c tè polyen. Caroten lµ hçn hîp cña 3 ®ång ph©n, α,β vµ γ- caroten, Lycopen g©y ra mÇu ®á thÉm cña cµ chua vµ nhiÒulo¹i qu¶ kh¸c.

*

anfa-caroten

beta-caroten

gama-caroten

Lycopen

3.7 Polytecpen- Polytecpen hay còn gọi là polypren, trong đó cao su thiên nhiên làmột sản phẩm quan trọng (chuçi của (Z)-1,4-prolyisopren cñapolyme all-cis).

- C¸c polyprenol cã c«ng thøc chung:

n/4

H CH2OH

n

CHƯƠNG 4

STEROIT4.1 Đại cương 4.2 Các sterol4.3 Các axit mật4.4 Các steroit vitamin4.4 Các steroit vitamin4.5 Các steroit hocmon

4.1 Đại cương- Bé khung cña c¸c steroit cÊu t¹o bëi bèn vßng cacbon dÝnh kÕt víinhau ®Ó t¹o thµnh penhi®ro xiclopenta [a] phenanthren, C17H28, haycßn gäi lµ gonan hoÆc steran.

27

262524

23

2221

20

19

18

A B

C D1

2 8

9

10

11

1213

14 15

16

1717

16

1514

1312

11

10

9

8

73

2

1 DC

BA

- §Æc ®iÓm dÝnh kÕt vßng. C¸c vßng A vµ B cã thÓ dÝnh kÕt víi nhauhoÆc theo cis hoÆc theo trans, vßng B vµ C lu«n trans, vßng C vµ Dth−êng trans, tuy nhiªn còng th−êng gÆp sù dÝnh kÕt cis, thÝ dô nh−c¸c cacdenolit vµ c¸c bufadienoit.

CholestanGonan

A B3

45

6

77

65

4

3BA

- Nhãm metyl ë nguyªn tö cacbon sè 10 ®−îc dïng lµm ®iÓm chuÈn.C¸c nhãm thÕ vµ c¸c nguyªn tö hidro ®−îc ®Þnh vÞ ë cïng phÝa trongph©n tö nh− nhãm nµy ®−îc chØ ®Þnh lµ c¸c nguyªn tö β; c¸c nhãmthÕ hoÆc nguyªn tö hi®ro ë phÝa ng−îc l¹i cña vßng lµ c¸c nhãm α.Hai ®ång ph©n lËp thÓ lµ 5-α-cholestan vµ 5-β-cholestan, c¸c vßngB/C vµ C/D ®−îc dÝnh kÕt trans.

171317

5-α-Cholestan 5-β-Cholestan(A-B: trans) (A-B: cis)

H

H

H

H

H

10

5

171314

1413

5

10

H

H

H

H

H

4.2 Các sterolCholesterol, C27H45OH, lµ thµnh phÇn chÝnh cña sái mËt,

thµnh phÇn chÝnh cña c¸c tÕ bµo, cholesterol xuÊt hiÖn d−íi d¹ng tùdo hoÆc d−íi d¹ng este trong tÊt c¶ c¸c tÕ bµo ®éng vËt vµ dÞch c¬ thÓ.

Ergosterol, (22E)-(24R)-24-metycholesta-5,7,22-trien-3β-ol,C28H43OH, ®−îc t×m thÊy trong men bia, lµ chÊt quang ho¹t. Khi bÞräi s¸ng, ergosterol chuyÓn sang vitamin D2.

Stigmasterol, (22E)-(24S)-24-etycholesta-5,22-®ien-3β-ol,C29H47OH, xuÊt hiÖn trong ®Ëu nµnh vµ chØ ph©n biÖt víi cholesterolC29H47OH, xuÊt hiÖn trong ®Ëu nµnh vµ chØ ph©n biÖt víi cholesterolb»ng m¹ch nh¸nh.

Ergosterol Stigmasterol

24

10

5

171314

3

H

HH

HO

H

H

22

77

22

H

HH

HO

3

1413

17

5

10

4.3 Các axit mậtVÒ mÆt hãa lËp thÓ c¸c axit mËt lµ c¸c dÉn xuÊt cña 5-β-

Cholestan. ChÊt nµy cã vßng A vµ B dÝnh kÕt cis ®−îc coi lµ hîp chÊtgèc cña c¸c axit mËt.

C¸c thÝ dô quan träng nhÊt lµ c¸c axit cholic (axit 3α, 7α,12α-trihi®roxi-5β-cholan-24-cacboxilic), axit deoxycholic (axit 3α,7α,-®ihi®roxi-5β-cholan-24-cacboxilic) vµ axit lithocholic (axit 3α-hi®roxi-5β-cholan-24-cacboxilic). TÊt c¶ c¸c axit nµy ®Òu quangho¹t.ho¹t.

Axit cholanic Axit cholic

12

73

COOH

H

H

HHO

H

OH

OH

2424 COOH

H

H

HHO

H

4.4 Các steroit vitaminVitamin D2, (Calciferol, ergocalciferol, vigantol),

C28H43OH. CÊu tróc cña vitamin D2 ®K ®−îc x¸c ®Þnh lµ(5Z,7E,22E)-(3S)-9,10-secocholesta-5,7,10 (19), 22-tetraen-3-ol. Vitamin D2 lµ chÊt quang ho¹t.

2317

22

Ergosterol Vitamin D2Ergosta-5,7,22-trien-3-ol

5

6

7

23

9

10

19 H

H

HO

hv10

5

171314

3

H

HH

HO 7

Vitamin D3 (Cholecalciferol, (5Z,7E)-(3S)-9,10-secocholesta-5,7,10(19)-trien-3-ol) xuÊt hiÖn cïng víivitamin A trong dÇu gan c¸ ngõ Califoni, c¸ b¬n halibut vµc¸ moruy. Calcitol ®−îc t¹o ra ë trong thËn tõ vitamin D3.

24

2317

22

7-§ehirocholesterol Vitamin D3

H

H

HO

H

HH

HO5

6

7

23

9

10

19

hv10

5

1314

37

4.5 Các steroit hocmonGåm 2 nhãm hocmon quan träng lµ c¸c hocmon giíi tÝnh vµ hocmontuyÕn th−îng thËn. Nhãm sau ®−îc gäi lµ c¸c coticoit.4.5.1 Hocmon giới tính nam (androgen)

C¸c hocmon ®Çu tiªn lo¹i nµy lµ an®rosteron, C19H30O2 vµ 5-®ehy®roandrosteron, C19H28O2. Hi®rocacbon gèc cña c¶ hai androgennµy lµ androstan (10,13-®imetlgenan), C19H32. C¶ hai hîp chÊt ®Òu cãmét nhãm xeto ë nguyªn tö cacbon 13.

Testosteron, C19H29O2, ®−îc ph©n lËp tõ tinh hoµn bß ®ùcTestosteron, C19H29O2, ®−îc ph©n lËp tõ tinh hoµn bß ®ùc(Lac¬, 1935), lµ mét androgen ho¹t ®éng.

An®rosteron Testosteron 16-An®rosten-3-on3-α-hi®roxi-5α-an®rostan-17-on 17-β-hi®roxian®rostan-4-en-3-on

CH3

CH3

O

CH3

H

H

H

CH3

O

OH

17

OCH3

H

H

H

CH3

HHO

4.5.2 Hocmon giới tính nữ-Ph©n biÖt hocmon nang trøng (follicular hormones) vµ c¸chocmon thai nghÐn (Pregnancy hormones).a, Hocmon nang trứng (các estrogen)- Hocmon nang trøng ®−îc kÕt tinh tõ n−íc tiÓu phô n÷ cãthai gäi lµ esteron, C18H22O2; 17β-estra®iol, C18H26O2; vµestriol, C18H24O3.

CH3OHCH3

OHH

OCH3

Estron 17-β-Estra®iol Estriol

- Hocmon ho¹t ®éng nhÊt lµ 17-β-estra®iol (estra-1,3,5(10)-trien-3,17β-®iol)

17 1817

CH3

H

HH

HO

OH

OH

CH3

H

HH

HO

H17

3

CH3

H

HH

HO

b, Các hocmon thể vàng (gestagen)- Hocmon n÷ giíi ®Æc tr−ng tõ thÓ vµng hay hocmon thai nghÐn lµ progesteron (poluton), C21H30O2.

CH3

H

CH3

HCH3

OCH3

H

CH3

H

H

H

CH3

OCH3

H

CH3

H

H

H

CH3

5β-Pregnan Progesterol Pregnenolon(®.n.c. 840C [357K]) (®.n.c. 1210C [394K]) (®.n.c. 1900C [463K])

(Pregna-4-en-3,20-®ion) (3β-Hi®roxipregna-5-en-20-on)

HH

HO

HH

O

HH

H

c, Các steroit tránh thai- C¸c gestagen bÞ thay ®æi, thÝ dô nh− 19-norethisternoxetat,khi phèi hîp víi c¸c estrogen cã thÓ ng¨n ngõa sù thô thai.

NCH3

CH3

H

CH3OH

C C CH3

OH

C CH

O COCH3

C

HH

CH

19-Norethisteronaxetat 17β-Ethynylosestra®iol RU 486 (Mifepriston)

O

H

HHO

HH

O

CHƯƠNG 5

FLAVONOIT5.1 Phenolic thiên nhiên 5.2 Hợp chất flavonoit5.3 Sinh tổng hợp flavonoit5.4 Hoạt tính sinh học của flavonoit5.4 Hoạt tính sinh học của flavonoit

5.1 Phenolic thiên nhiên- YÕu tè ®Æc tr−ng cho phenolic lµ cã mÆt Ýt nhÊt mét nh©n benzenliªn kÕt víi Ýt nhÊt mét nhãm OH ë d¹ng tù do hoÆc liªn kÕt trongmét nhãm chøc kh¸c: este, ete... ChÊt ®¬n gi¶n nhÊt của phenoliclµ phenol. C¸c flavonoit là 1 nhóm của lớp chất phenolic.

5.2 Hợp chất flavonoit

5.2.1 Khung cơ sở của flavonoit

- C¸c flavonoit cßn ®−îc gäi lµ dÉn xuÊt cña 2-phenyl chroman(flavan). §ã lµ c¸c hîp chÊt cã cÊu t¹o khung cacbon C6-C3-C6,gåm hai vßng benzen A, B vµ mét dÞ vßng C.

- Vßng A vµ vßng C kÕt hîp t¹o khung chromon. NÕu vßng B ®Ýnhvíi dÞ vßng C ë vÞ trÝ C3 th× ta cã c¸c iso flavonoit.

- DÞ vßng C cã thÓ lµ:- DÞ vßng C cã thÓ lµ:

- Hai flavonoit cã thÓ ng−ng tô víi nhau ®Ó t¹o ra biflavonoit.Ngµy nay nhiÒu flavonoit tù nhiªn ®K ®−îc biÕt vµ nghiªn cøu

5.2.2 Sù ph©n lo¹i c¸c nhãm flavonoit- C¬ së cña sù ph©n lo¹i c¸c nhãm flavonoit tuú theo møc ®é oxi ho¸vßng pyran là sù cã mÆt hay kh«ng cã nèi ®«i gi÷a C2 vµ C3 vµ nhãmcacbonyl ë C4.a, Nhóm flavon và flavonol

Ngµy nay ng−êi ta ®K biÕt kho¶ng 90 hîp chÊt cña nhãmflavon vµ flavonol. Chóng cã c«ng thøc cÊu t¹o chung nh− sau:

Sù ®a d¹ng cña nhãm chÊt nµy lµ do sè l−îng vµ vÞ trÝ nhãmhidroxy liªn kÕt víi c¸c nguyªn tö cacbon cña khung. C¸c nhãmhidroxy nµy cã thÓ bÞ ankyl hãa t¹o ra c¸c dÉn xuÊt kh¸c nhau.

b, Nhóm flavanonC¸c flavanon th−êng xuÊt hiÖn víi nhiÒu nhãm hidroxy

hoÆc metoxy vµ ®−îc ph©n lËp tõ c¸c hoa mµu tr¾ng. Chóng cãmét trung t©m kh«ng trïng vËt ¶nh (nguyªn tö cacbon bÊt ®èixøng C2) nªn cã tÝnh quang ho¹t, và luôn có một cân bằng hỗbiến.

c, Nhóm flavanonolFlavanonol-3 hay cßn gäi lµ flavanon-3-ol hoÆc

dihidroflavonol. Flavanonol gÇn gièng nh− flavanon nh−ng chØ kh¸clµ cã nhãm hidroxy ë vÞ trÝ C3. Flavanonol cã hai nguyªn tö cacbonbÊt ®èi xøng ë C2 vµ C3 nªn chóng cã tÝnh quang ho¹t. Flavanonol dÔbÞ oxi hãa dÓ cho flavonol t−¬ng øng, và ng−êi ta biÕt ®Õn kho¶ng 30hîp chÊt thuéc nhãm nµy, phÇn lín ë d¹ng aglycon, chØ cã vµi chÊt ëd¹ng glycozit.

d, Nhóm chalconChalcon kh¸c víi c¸c lo¹i flavonoit kh¸c lµ ph©n tö bao

gåm hai vßng benzen A vµ B nèi víi nhau bëi mét m¹ch hë gåmba cacbon.

Chalcon th−êng cã mµu tõ vµng sÉm, ®á da cam ®Õn ®átÝa. §èi víi ph¶n øng mµu xianidin, chalcon th−êng cho mµu rârÖt.

e, Nhóm auronKh¸c víi c¸c flavonoit kh¸c, auron cã vßng C lµ mét dÞ

vßng n¨m c¹nh. Auron cã mµu vµng ®Ëm vµ kh«ng t¹o ph¶n øngxianidin.

Trong tù nhiªn, c¸c chalcon-glycozit dÔ bÞ oxi hãa thµnhauron-glycozit nªn hai nhãm chÊt nµy tån t¹i c¹nh nhau. C¸cauron-glycozit hay xuÊt hiÖn trong c¸c c©y hä Cóc (Asteaceae).

f, Nhóm anthoxianinAnthoxianin th−êng gÆp trong tù nhiªn ë d¹ng glycozit dÔ

tan trong n−íc. Khi ®un anthoxianin trong m«i tr−êng axit (HCl20%) th× phÇn ®−êng g¾n vµo bÞ c¾t ra vµ cho ta phÇn aglycon lµanthoxianidin.

Anthoxianidin cã cÊu tróc 2-phenylbenzopyrilium hay cßngäi lµ cation flavylium.

Mµu s¾c cña anthoxianin thay ®æi theo pH. Trong dungdÞch axit v« c¬, anthoxianin cho muèi oxoni cã mµu Ýt nhiÒu ®á,cßn trong m«i tr−êng kiÒm, chóng t¹o thµnh c¸c anhidrobaz¬ víimét nhãm quinoit cho mµu xanh.

Tuy nhiªn, sù xuÊt hiÖn mµu kh¸c nhau cña cïng métanthoxianin ë trong c¸c c©y kh¸c nhau l¹i do sù t¹o thµnh c¸cchelat kim lo¹i kh¸c nhau. VÝ dô, xianidin clorua t¹o thµnh mµu®á cña hoa hång, tr¸i l¹i mét phøc xianidino nh«m s¾t (III) chomµu xanh cña hoa mua.

g, Nhãm leucoanthoxianinLeucoanthoxianin cßn ®−îc gäi lµ flavan-3,4-diol.

Khi ®un s«i víi n−íc hoÆc etanol cã mÆt axit HCl,leucoanthoxianin sÏ chuyÓn hãa thµnh anthoxianin.

C¸c chÊt thuéc nhãm nµy míi chØ t×m thÊy d−íi d¹ngaglycon, ch−a t×m thÊy ë d¹ng glycozit.

h, Nhãm catechinCatechin lµ c¸c dÉn xuÊt flavan-3-ol. Do cã hai trung t©m

kh«ng trïng vËt ¶nh, chóng tån t¹i d−íi d¹ng hai cÆp diastereome,vÝ dô c¸c cÆp catechin vµ epicatechin.

Trong sè bèn ®ång ph©n quang häc nµy cña catechin th×chØ cã (+)-catechin vµ (-)-epicatechin xuÊt hiÖn trong thiªn nhiªn.

Catechin cã nhiÒu trong c¸c qu¶ vµ l¸ chÌ, lµ hîp chÊtflavonoit phæ biÕn trong thiªn nhiªn.

i, Nhãm iso flavonoitIso flavonoit bao gåm c¸c dÉn xuÊt cña 3-phenylchroman.

VÒ mÆt cÊu tróc, iso flavanon kh¸c iso flavon ë chçkh«ng cã liªn kÕt ®«i gi÷a C2 vµ C3, lo¹i hîp chÊt nµy còngkh«ng cho ph¶n øng mµu xianidin.

5.3 Sinh tæng hîp c¸c hîp chÊt flavonoit- Ở c¸c flavonoit mét ®¬n vÞ C15 c¬ së bao giê còng cã mÆtnh− ®−îc thÓ hiÖn ë cÊu tróc sau:

- B»ng c¸c thÝ nghiÖm ®¸nh dÊu b»ng ®ång vÞ phãng x¹ ng−êita ®K x¸c ®Þnh ®−îc r»ng tiÓu ®¬n vÞ ArC3 cã nguån gèc tõshikimat vµ kiÓu ®¬n vÞ kia (nh©n th¬m A) cã nguån gèc tõpolyketit.- KiÓu kÕt hîp oxi cña vßng A ®−îc chØ ra ë h×nh trªn vµ vßngB cã kiÓu thÕ 4-hidroxy, 3,4-dihidroxy hoÆc 3,4,5-trihidroxy.

5.4 Ho¹t tÝnh sinh häc cña c¸c flavonoit- C¸c flavonoitcã t¸c dông chèng oxi hãa (antioxidant). §©y lµ méttrong nh÷ng c¬ së sinh hãa quan träng nhÊt ®Ó flavonoit thÓ hiÖn®−îc ho¹t tÝnh sinh häc cña chóng. Flavonoit cã kh¶ n¨ng k×m hKmc¸c qu¸ tr×nh oxy hãa d©y chuyÒn sinh ra bëi c¸c gèc tù do ho¹t®éng.- Tuy nhiªn, ho¹t tÝnh nµy thÓ hiÖn m¹nh hay yÕu phô thuéc vµo ®Æc®iÓm cÊu t¹o hãa häc cña tõng chÊt flavonoit cô thÓ.

CHƯƠNG 6

ANCALOIT6.1 Khái niệm và vai trò sinh học6.2 Phân lập ancaloit6.3 Phân loại và danh pháp6.4 Một số ancaloit tiêu biểu6.4 Một số ancaloit tiêu biểu

6.1 Khái niệm và vai trò sinh họca, Kh¸i niÖm

Ancaloit lµ mét nhãm hîp chÊt thiªn nhiªn mµ hÇu hÕtlµ c¸c dÞ vßng chøa nit¬, cã tÝnh baz¬, cã trong mét sè sinhvËt nhÊt ®Þnh.

133

12

O

O

N13

1211

10

9

8 7 6

5

4

3

OCH3

CH3ON+

O

OH

Beberin

4a'Nicotin

N

N

CH3

N

N

O

CH3

O

CH3

N

N

CH3

Cofein

b, Vai trò sinh học- Ancaloit h×nh thµnh ®Ó b¶o vÖ c©y, v× c¸c ancaloit

nãi chung ®Òu rÊt ®éc víi ®éng vËt.- Ancaloit cã vai trß g©y ph¸t dôc cho c©y.- Ancaloit lµ chÊt dù tr÷ dinh d−ìng nu«i mÇm c©y

cho thÕ hÖ sau.- Ancaloit lµ chÊt trung gian hay chÊt th¶i trong qu¸- Ancaloit lµ chÊt trung gian hay chÊt th¶i trong qu¸

tr×nh trao ®æi chÊt.Cã thÓ ancaloit cã c¶ bèn chøc n¨ng trªn.

6.2 Phân lập ancaloita, NghiÒn nhá nguyªn liÖu (l¸, th©n, rÔ…) thµnh bét råi

ng©m víi dung dÞch axit HCl (hoÆc ng©m trùc tiÕp b»ng dungdÞch Na2CO3) ®Ó chuyÓn ho¸ hoµn toµn ancaloit thµnh muèiclohidrat dÔ tan.

b, Läc lÊy dung dÞch muèi (bá bK ®Ó ®Ô xö lÝ giai ®o¹nsau), kiÒm ho¸ ®Ó ®Èy ancaloit hoµn toµn ra khái muèi.

c, CÊt cuèn h¬i n−íc (víi ancaloit dÔ bay h¬i cïngc, CÊt cuèn h¬i n−íc (víi ancaloit dÔ bay h¬i cïngn−íc) hoÆc chiÕt b»ng dung m«i h÷u c¬ nh− clorofom,benzen…

d, Ch¹y cét s¾c kÝ hoÆc s¾c kÝ b¶n máng ®iÒu chÕ…ph©n lËp riªng tõng ancaloit.

c, X¸c ®Þnh cÊu tróc c¸c ancaloit, thö ho¹t tÝnh sinhhäc, ®em s¶n phÈm thö nghiÖm, øng dông.

6.3 Phân loại và danh pháp6.3.1 Phân loại- C¸ch 1: Dựa theo thành phần nguyên tố hóa học, có thể chiaancaloit thành 4 nhóm chất như sau:

+ Nhãm 1 cã c¸c nguyªn tè C, H, N.+ Nhãm 2 cã c¸c nguyªn tè C, H, N, O.+ Nhãm 3 cã c¸c nguyªn tè C, H, N, S.+ Nhãm 4 cã c¸c nguyªn tè C, H, N, O, S.+ Nhãm 4 cã c¸c nguyªn tè C, H, N, O, S.

C¸c ancaloit nhãm 3 cã ®é ®éc cao nhÊt, th−êng cã trong nÊm ®éc.

- C¸ch 2: Theo cÊu t¹o vßng c¬ së cã chøa dÞ tè N, ph©nra thµnh c¸c lo¹i pirole, imidazole, piridin, quinolin,isoquinolin, tropan, indole…

8

7

6

5 4

3

21

6

5

4

3

21

5

4 3

21

5

4 3

2

1NN

N

N

H

N

H

8

7

6 5 4

3

21

87

65 4

3

21

8 11

7

6

5

43

21

Indole

N

HTropan

NCH3

Isoquinolin

N

Quinolin

N

PiridinImidazoleH

PiroleH

6.3.2 Danh pháp- ViÖc ®¸nh sè trong vßng ancaloit ®¬n gi¶n tu©n theoviÖc ®¸nh sè trong c¸c dÞ vßng ®K biÕt. ThÝ dô, c¸cancaloit lo¹i tropen ®¸nh sè theo kiÓu vßng bixiclo:

7

6

8

5 4

3

21

NCH3

Atropin

Tropan

9'

8'

7'

6' 5'

4'

3'2'

1'

3

NCH3

H

O C

O

CH

CH2OH

1 2

45

8

6

7

65 4

- Víi c¸c vßng phøc t¹p h¬n th× c¸ch ®¸nh sè hîp lÝ lµ theoc¸ch ®¸nh sè cña c¸c dÞ vßng, vßng th¬m, vßng no ®K biÕt.ThÝ dô: ®¸nh sè trong ph©n tö beberin theo kiÓu ®¸nh sè trongph©n tö pentaphen:

1

2

3 12

O

4

5

6

78

13

14 13

1211

10

9

8 7 6

5

4

3

OCH3

CH3ON+

O

OH

Pentaphen Beberin

4a'

-Víi c¸c vßng phøc t¹p h¬n th× ph¶i chän vßng c¬ së gÇn gièng víivßng ®K biÕt råi ®¸nh sè vßng c¬ së theo kiÓu ®¸nh sè vßng ®K biÕt,tiÕp ®Õn c¸c vßng kh¸c sao cho cã trËt tù hÕt vßng nµy ®Õn vßngkh¸c.-ThÝ dô: §¸nh sè trong ph©n tö mophin, mét ancaloit lo¹iisoquinolin, nÕu ®¸nh sè vßng tõ isoquinolin th× rÊt phøc t¹p, nªnRobinson ®K biÓu diÔn vµ ®¸nh sè theo kiÓu vßng phenantren:

HO 12

1

2

3

4

5

67

8

9

1011

1213

14

PhenantrenMophin kiÓu phenantren

O

HO

HO

N CH3

13

4

5

67

8

9

1011

12

1314 15

1617

Pilocacpin

CH3CH2

O

CH2 N

N

CH3

Coniin

N

H

CH2CH2CH3

N

CH

N

O

CH3 N CH3

6.4 Một số ancaloit tiêu biểu

NicotinNCH3

Quinin

N

CH3O

CHOHN

CH CH2

13

1211

10

9

8 7 6

5

4

3

21

N

OO

CH3O

OCH3OH

CofeinNO

CH3

N

Beberin

Tài liệu tham khảoTài liệu tham khảo

�� Carey F.A. Carey F.A. Organic chemistry Organic chemistry (5ed., MGH, (5ed., MGH, 20042004)(T)(C)(1335s).)(T)(C)(1335s).

�� M. C. Steven, J. M. Russell, M. C. Steven, J. M. Russell, Bioactive Natural Products, detection, Isolation and Structural Bioactive Natural Products, detection, Isolation and Structural

DeterminationDetermination. CRC Press, . CRC Press, 19931993

�� . J. A. March , M. B. Smith"Advanced Organic Chemistry. Reactions, Mechanisms and . J. A. March , M. B. Smith"Advanced Organic Chemistry. Reactions, Mechanisms and Structure (Fifth Edition), J. Wiley & Sons, Structure (Fifth Edition), J. Wiley & Sons, 20012001..

�� J. Clayden, N. Greeves, S. Warren and P. Wothers, J. Clayden, N. Greeves, S. Warren and P. Wothers, Organic ChemistryOrganic Chemistry, Oxford University , Oxford University Press, Oxford, Press, Oxford, 20002000Press, Oxford, Press, Oxford, 20002000

�� Ngô Thị Thuận, Đặng Như Tại, Hóa hữu cơ tập 2, NXB GD Ngô Thị Thuận, Đặng Như Tại, Hóa hữu cơ tập 2, NXB GD 20122012..

�� Phạm Thế Chính, Phạm Thế Chính, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKH, ĐHBài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKH, ĐHTNTN

�� Phan Tống Sơn, Phan Tống Sơn, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKHTN, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKHTN,

ĐHQGHN.ĐHQGHN.

�� Nguyễn Văn Đậu, Nguyễn Văn Đậu, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKHTN, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, ĐHKHTN,

ĐHQGHNĐHQGHN..

�� Phạm Văn Thỉnh, Phạm Văn Thỉnh, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên và hoạt tính sinh lý của chúng, Bài giảng Hoá học các hợp chất Thiên nhiên và hoạt tính sinh lý của chúng,

tài liệu nội bộ, ĐHSP, ĐHTN.tài liệu nội bộ, ĐHSP, ĐHTN.

�� Lê Huyền Trâm, Lê Huyền Trâm, Thực hành Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, Phòng TN Thực hành Hoá học các hợp chất Thiên nhiên, tài liệu nội bộ, Phòng TN

HCTN, ĐHKHTN, ĐHQGHN, 2006.HCTN, ĐHKHTN, ĐHQGHN, 2006.