Bài giảng Hóa học Bài Alkaloid Giảng viên Trần Thị Phụng

ALKALOID

Giảng viên: Trần Thị Phụng

1

Mục tiêu học tập:

• Sau khi học xong chương này sinh viên phải: Trình bày được

Định nghĩa, tính chất chung của alkaloid. Sự phân loại alkaloid theo cấu trúc hóa học.

2

1.Định nghĩa

Alkali: kiềm  Oid: Nhóm chất. 

Vậy alkaloid là những base hữu cơ, luôn luôn chứa nitrogen trong cơ cấu…

3

2. Lịch Sử: 1803: DESOSNE (dược sĩ người Pháp) trích ly từ cây Á phiện một muối kết tinh có phản ứng base được goi là muối á phiện.

1804: SEGUIN trích ly töø caây AÙ phieän moät muoái keát tinh tan trong acid, traàm hieän bôûi base. 1817: SERTURNER trích ly moät chaát töø caây AÙ phieän, ñaët teân laø Morphium vaø xaùc nhaän tính base cuûa morphium.

4

Công trình nghiên cứu đã phát minh hàng trăm chất base, trích ly từ cây cỏ khác, 

Sự phát minh ra alkaloid trong cây cỏ là tiếng vang rất lớn trong ngành Hóa ở thế kỷ XIX.

Là những nét nổi bật mạnh trong sự nghiên cứu dược thảo chống ung thư, chống lão hóa và kháng khuẩn của CATHARANTHUS và PACLITAXEL từ nửa sau thế kỷ XX. 

5

3. Nguồn gốc: 

Thông thường các Alkaloid, trích từ Dicotyledones,Monocotyledones, Cryptogames, các ẫn hoa có nhiều mạch như Lycopodiaceae chứa rất nhiều Alkaloid

 mọc ở vùng nhiệt đới. Sự tiêu hóa CO2 bởi cây cỏ là mạnh nhất và yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp các alkaloid.

6

Một cây chứa nhiều alkaloid rất ít ở dạng tự do mà luôn ở trạng thái hóa hợp với acid hữu cơ hoặc vô cơ. Cùng một cây alkaloid này đóng vai trò biến chất tính sinh lý đối với Alkaloid khác như brucine giảm độc tính của Strychnine trong hột mã tiền.

Hàm lượng alkaloid thay đổi nhiều hay ít tùy theo điều kiện bên ngoài (Khí hậu, ánh sáng, mùa thu hái.),đất đai (trạng thái vật lý và thành phần hóa học.),phân bón …

7

Theo Polonopski, protid của tế bào thực vật chứa amino acid như nhau

thì tại sao cây này lại tạo ra một kiểu alkaloid khác cây kia? Vì vậy vai trò alkaloid trong cây chưa xác định được.

 Chúng là những chất dự trữ, chất thãi hay đóng vai trò là chất kích thích tố…

8

4. Tính chất  Alkaloid là chất có trọng lượng phân tử

khá lớn.  Chứa oxigene thường là chất rắn, kết

tinh, không lôi cuốn bỡi hơi nước.

Alkaloid thường không màu, vị đắng và có tính triền quang . 

9

5. Danh pháp:  Gọi chúng theo tên riêng.  Tiếp vĩ ngữ in xuất phát từ: • - Tên chi hoặc tên của loài cây + in, ví dụ: Papaverin từ papaver somniferum; palmatin từ Jatrorrhiza palmate; cocain từ erythroxylum coca.

• - Tác dụng của alkaloid đó, ví dụ: morphine do từ morpheus ( gây ngủ)…

10

- Teân ngöôøi + in.

Ví duï Pelletierin do teân Pelletier; Nicotin do teân J. Nicot.

- Tieáp ñaàu ngöõ nor dieãn taû daãn chaát maát moät nhoùm metyl. Ví duï: Ephedrin (C10H15ON) norephedrin (C9H13ON).

11

6. Phân loại:  Pyridine  Pyrolidine – pyridine  Quinoline  Isoquinoline  Phenantrene  Indol.

12

6.1 Nhóm pyridine: Sườn cơ bản 4 5

3

6

2

N 1

N

13

Nhóm pyridine: Trigoneline (C7H7O2N) trong hạt Cà phê COO Ba(OH)2

CH3NH2

N Cl

CH3 HCl, P COOH CH3Cl N 14

Acid nicotinic ( acid piridin_3_carboxilic)

Tổng hợp trigoniline (PP HANTZSCH)

AgOH

MeI N

COOH

COOMe

COOH KOH, T

N I Me

T

COO

( H2O) N

OH

Me

N Me Trigonelin

15

Ricinine (C8H8O2N2) trong hạt Thầu dầu OMe CN N

O

Me 16

Những alkaloid có trong hạt Cau ( Areca cotechu ) như sau: COOH N H

Guvacine (acid1,2,5,6_tetrahidronicotinic) 17

COOCH3 N H Guvacoline (1,2,5,6_tetrahidronicotinatmetil)

18

COOCH3 N CH3

Arecoline (N_metil_1,2,5,6_tetrahidronicotinatmetil)

19

Những alkaloid có trong cây lựu (Punica granatum) họ Punicaece

N HO

Peletierine 20

N

CH2

H

C

CH3

O

Isopeletierine 21

Những alkaloid có trong hạt tiêu đen (piper nigrum) họ Piperaceae N O

C

C

H

H

C

C

H

C

H

O O

Piperine 22

Piper nigrum L.

23

4

Nhóm Pyridine:

5

3

6

2

N 1



N

Ricinine (C8H8O2N2)

Trigoneline (C7H7O2N)  Guvacine, Guvacoline, Arecoline

 Peletierine, Isopeletierine  Piperine 24

6.2 Nhóm Pirolidine_Pyridine.

Alkaloid có trong cây thuốc lá (nicotiana tabacum) họ Solanaceae

25

N N

CH3

Nicotine COOH COOH N Acid nicotinic ( Pyridine_3_carboxilic)

N

COOH

Acid picolic ( Pyridine_2_carboxilic)

N Acid isonicotine (Pryridine_4_carboxilic)

26

N

N N

Nicotyrine

CH3

N

H Nor _ Nicotine

Nicotine là chất kích thích của hệ đối giao cảm, dạng tiêm cho động vật, gây sự kích thích hệ thống thần kinh trung ương. Sự hấp thu khói thuốc lá gây ra nột số bệnh: Về tiêu hóa, tuần hoàn, thần kinh. Hút thuốc lá đưa dến các hiện tượng ngộ độc: Kích ứng đường phổi, nhiễu loạn về tim, về tuần hoàn , về tiêu hóa, về thần kinh. Sự đốt cháy điếu thuốc càng chậm, ngoài nicotine, còn các chất độc khác: HCN, CO2, CO. 100g thuốc lá chứa 2% nicotine.

27

6.3 Những alkaloid thuộc nhóm quinoline 

Alkaloid của vo ûcây quinquina (cinchona Rubiaceae): Có hai alkaloid quan trọng :

quinine và cinchonine..

5

4

6

3

7

2 8

N 1 28

29

Cinchona succirubra P. (Cây canhkina)

30

4

H

7

H3CO

6'

C 4'

8 3'

3

5

9

HO 5'

10

6

N

CH

11

CH2

2

1

2'

7' 8'

N 1'

31

32

33

C3 nhóm etilen C6’ nhóm metoxi • C9 9nhóm hidroxi Cơ cấu của quinine chứa 4 carbon phi đối xứng: C3,C4,C8,C9.

(3etilen-9-hidroxi-6’metoxiruban) 34

35

4

H

7

6'

C 4'

8 3'

3

5

9

HO 5'

10

6

N 1

2'

7' 8'

N 1'

Cinchonine

CH

4

11 7

CH2

5 9

2 6'

5'

7' 8'

8 4'

N 1'

6

N

3 2

1

3' 2'

Ruban 36

Cinchonine

37

38

39

Cơ cấu lập thể của quinine, quinidine Cinchonine, cinchonidine.

H2C CH

3

2

H2C CH

H

HO

H Q

HO

N

5

N

8

1

6

6

Q

C9

H Q' '

H

Với

Q=

H

4

C

Q' '

H3CO

Với

5

N1

8

3

2

H

H 6

CH 7

7

C9

HO

H

4

5

7 8

3

2

4

N1

H2C

Q’=

N 40

6.4 Alkaloid thuộc nhóm isoquinoline:

5

4

6

3

N

7 8

2

1

41

Papaver somniferum L. (Cây thuốc phiện )

42

43

Alkaloid được trích từ cây á phiện có nhân isoquinoline: Papaverine, laudanosine, laudanine

H3CO

H3CO

H3CO

N

N

H3CO

CH2 6' 5'

1'

CH3

N

H3CO

H3CO CH2 1'

CH2 2' 3'

4'

OCH3

OCH3

6' 5'

1'

6' 2' 3'

4'

OCH3

5'

CH3

2' 3'

4'

OH

OCH3

OCH3

44

Papaverine ( C20H21O4N )

45

Laudanosine

46

6.5 Những alkaloid thuộc nhóm phenantren: 

morphine là alkaloid quan trọng nhất trong cây Á phiện.

2

HO

3

1 11

4 12

O

HO

9

13

5

H H

10

N

14

6 15

CH3

16 8

7

(C17H19O3N)

47

Morphine

48

H3CO

H3CO

O

O N

H H

N

CH3

CH3

OCH3

OH

Codein (C18H21O3N)

The bain (C19H21O3N)

C* : C5, C6, C9, C13, C14 OH : C3, C6 Nhóm epoxi: C4 C5 Vòng 6 chứa N-CH3: C13 C9 Nối đôi : C7, C8

49

Codeine

50

6.6 Alkaloid thuộc nhóm Indol: 1 7

6

2 3 4

5

9

N

8

H 51

Alkaloid của chi Strychnos họ Loganiaceae: Strychnine, Brucine, Vomicine.

17

R1

2

16

1 6

I R2

4

IV

8

15 N

19

VI

III

VII

12

O

20 21

13 14

9 10

O

V

7

II 5

3

18

22

23

11

R1, R2 = H : Strychnine R1, R2 = OCH3 : Brucine

52

Trychnine

53

Trychnos ( háť? Loganiaceae)

54

Strychnos nux-vomica L. (Cây mã tiền)

55

Alkaloid của chi Rauwolfia, họ Apocynaceae: Ajmaline, Ajmalicine, Serpentine, Reserpine, Yohimbine.

6

9 8

10

7

5

13

H3CO

11 12

N

2

3

N

4

1

OCH3

H H3COOC

O OCH3

C O

Reserpine (C33H40O9N2)

OCH3 OCH3

56

Reserpine

57

58

Rauwolfia serpentina

59

Yohimbine ( C21H26O3N2) 6

9 8

10

7

5

13 11 12

N 1

H

3

2

N

4

H

H H

H3COOC OH 60

Yohimbine

C*: C3, C15, C16, C17, C20.

Nhóm amino nhị cấp amino tam cấp OH tại C17 carbometoxi tại C16

61

62

Yohimbine

63

7. Phương pháp ly trích: 

7.1. Alkaloid dễ bay hơi:

Sử dụng phương pháp lôi cuốn hơi nước. Base hiện diện trong cây ở trạng thái muối, cây được phơi khô và nghiền nát thành bột, trộn bột cây với chất kiềm vô cơ amoniac hoặc vôi ) thu được alkaloid dạng muối base tự do và sau đó được lôi cuốn bởi hơi nước

Ví dụ: nicotine ( trong cây thuốc lá ) 64

7.2 Alkaloid ổn định : Sơ đồ tổng quát ly trích alkaloid ổn định

65

8. Thuốc thử để nhận biết alkaloid: 8.1 Thuốc thử tạo tủa ( thuốc thử chung):

Thuốc thử này cho với alkaloid những muối đơn giản hoặc dang phức, chúng có thể tồn tại ở dạng kết tinh hoặc vô định hình, ít tan hoặc không tan trong nước, phản ứng thực hiện trong môi trường acid nghiã là cho thuốc thử tác dụng với muối alkaloid trong nước 66



   

Thuốc thử iodur  Thuốc thử Bouchardat: Iod 2,5g KI 5g Nước cất 100ml Cho trầm hiện màu nâu, tan trong lượng thừa thuốc thử, nó làm trầm hiện hoàn toàn dung dịch acid của alkaloid

67

Thuốc thử Mayer_ Valser * Thuốc thử Mayer HgCl2 6,8g KI 25g Nước cất 1000ml * Thuốc thử Valser HgI2 Lượng thừa KI 10g Nước cất 100ml Để yên và lọc 68

Iodur Bismuth và K Thuốc thử Dragendorff Bi(NO3)3 trung hòa HNO3 đậm đặc KI Nước cất

20g 30g 68 250ml

Hòa tan Bi(NO3)3 trong HNO3. Lọc thêm dung dịch KI (68g) trong 60ml nước cất . Để yên 24giờ. Lọc. Pha loãng thành 250ml với nước cất .

69



Thuốc thử làm trầm hiện dung dịch H2SO4 của alkaloid, trầm hiện màu đỏ, tan trong lượng thừa thuốc thử.

Thuốc thử Yvon Nitrat Bi KI HCl đậm đặc Nước cất

1,5g 7g 20 giọt 20ml 70

8.2 Thuốc thử tạo màu (thuốc thử riêng ) 

Đó là thuốc thử cho với mỗi alkaloid hoặc một nhóm alkaloid có cấu trúc gần giống nhau có một màu đặc trưng.

 IRDMAN (H2SO4đđ+HNO3)=a.sulfonitric.  MARQUIS = sulfoformol Morphine cho maøu ñoû tím.

71

 LAFON= sulfoselenieu Codein cho màu xanh cẩm thạch.

Thuốc thử HNO3: •Brucine cho màu đỏ máu; Ajmaline cho màu đỏ.…thuốc thử có thể là tác nhân  khử như H2SO4 đđ  Oxi hóa như H2O=,k2Cr2O7, HNO3, H2SO4.  Oxi hóa khử.  Đôi khi người ta dùng cả tác nhân trùng hợp hóa. 

72

73

74

Colchicum autumnale L.

Cây cà lá xẻ (Solanum laciniatum)

Chúc các SV đạt kết quả tốt với chương alkaloid.