Nghiên cứu phương pháp tách cafein từ nguyên liệu trong nước (chè, cà phê) và tổng hợp một số dẫn chất của cafein
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.19 MB, 56 trang )
g
I
BỘ Y TÊ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
NGUYỄN THỊ THANH HUYỂN
P H IÍÍ M Ì P H Á P T Á C H CAFEES TỪ
SGUTÊST L IỆ U T R O N G X Ư Ớ C (C H È , C À P H Ê )
V À T Ổ IV G H Ợ P M Ộ T S Ố
d
Ẩ st
c h ấ t của
CAFEEV
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP D ược s ĩ KHÓA 1998-2003
Người hướng dẫn : TS. Giang Thị Sơn
TS. Nguyễn Ngọc Anh
Nơi thực hiện
: Bộ môn Hóa Hữu Cơ
Thời gian thực hiện: Từ 3/2003- 5/2003
Hà Nội, s- 2003
a
V2
®ữl
4t]
Ẩiờĩ) @cÀM ƠQl ĩ
'C
f a u ếa l/ưírưý Uêri ỉiùn n ỹ/d ên cửu líc /t ctổc, /í/lá n tỉiử ĩn ỹ c à ìtỹ wói ầ€ể
/w e Qjồiửỉc
jVũi} iê i đu Ỉuìằ/H f/iẢ ìiÁ ẳ/íó'u /íiđ n tũ í Jỉ(ýfuêýt ctúiị{ý ỈJừĩi
ỹ ìm t ỸrM/ điiv/ị 'Vói lò n ỹ h ath f/ưwtỹ im Ậ iết ơn báu áắCy tô i x in c/ưzn MtwrJt cảm ớn
m
(ỗừvnỹ Õ7ù ữhi-t,
3ĨP. jVỹiMýễn tÂ/ỹỌc lỉđvtÂ
J\rAữriỹ rttyiMt tíiMty đ ã ừm ũ rd i íiư ớnỹ dẫn tm ỹ iù rd i rtiù ều Uìời ỹ ia rt cAỈ /lỏCy
ỹiảýt đ ã lô i ù m tỹ òuc% Ỹfm SìÌmÁ n ỹỉd ên cứa đ ê ỉưiàn {/ỉừvrdi CÔMM (tàrtii tấ t
n ỹ ỉiiê ịt n ày.
9 ô i xm ỹ ử i ũ ỉi cảm (ỉn tá i lỉú ỉt/ 3ĨP. c€m> lă n ỖT/tu ốể<9 m ón (€
ti fửĩn
ẩw
/wc Qtiổổc- £f€a t/Vồi; cừnỹ toàvt ỉ/tê cúc t/ưỉiýy Cũ ỹlúũy /iỹ Mbuăt wiền
ỈAmtỹ ểBâ m ôn ydổa y{Ịữu <xĩ, âBo m ôn ^ ên ỹ nỹỉiiêýệ Q>€ềơò đ ã n ỉd ê t ũ/rtÁ ỹiú ỷi
đơ nà ùw điêu Ỉỉiêìi cỉto tô i /wà/H (Aà/ĩỉẢ ù $
y(a JVoi) nỹày 20 tíưínỹ 5 Mwm 2003
SPln/ỉi niên
J\Tỹv(jễìi 3ĩu 37uỉ/yJi yíuyârt
MỤC LỤC
ĐẶT VÂN ĐỂ................................................................................................... 1
PHẦN 1. TỔNG QUAN................................................................................... 2
1.1. Sơ lược về lịch sử nghiên cứu về cây chè và cà phê............................ 2
1.2. Cấu trúc hóa học, tính chất chung và tác dụng của cafein............... 9
1.2.1. Cấu tạ o ............................................................................................. 9
1.2.2. Tính chất vật l ý ............................................................... .................9
1.2.3. Tính chất hóa h ọ c ......................................................... ...................9
1.2.4. Tác dụng sinh học của cafein........................................................ 10
1.3. Nghiên cứu về cafein và dẫn chất...................................................... 12
1.3.1. Tách cafein từ chè, cà phê.............................................................. 12
1.3.2. Tổng hợp dẫn chất của cafein........................................................ 12
PHẦN 2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ................................................. 18
2.1. Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm....................................... 18
2.1.1. Nguyên liệu và dụng c ụ ..................................................................18
2 . 1 .2 .Phương pháp thực nghiệm............................................................... 19
2.2. Kết quả thực nghiệm và nhận xét...................................................... 20
2.2.1. Tách, chiết cafein........................................................................... 20
2.2.2. Tổng hợp dẫn chất của cafein....................................... ................ 26
2.2.3. Xác định cấu trúc các chất............................................................. 30
2.2.4. Sơ bộ thăm dò tác dụng sinh học các dẫn chất của cafein............. 33
2.3. Nhận xét và đánh giá kết quả............................................................ 37
2.3.1. Tách, chiết cafein........................................................................... 37
2.3.2. Tổng hợp hoá học........................................................................... 37
2.3.3. Thăm dò tác dụng sinh học.............................................................37
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT........................................................... 38
PHỤ LỤC:....................................................................................................... 39
CHÚ GIẢI NHŨNG TỪVIÊT TẮT:
C H C I 3
: Cloroform
DMF
: Dimethyl formamid
MeOH : Methanol
SKLM : Sắc ký lớp mỏng
TT
: Thuốc thử
vsv
uv
: Vi sinh vật
IR
: Phổ hồng ngoại
: Phổ tử ngoại
ĐẶT VẤN ĐỂ
Chè, cà phê là loại nước uống được nhiều người ưa thích. Ngoài ra lá chè,
cà phê còn được sử dụng trong dân gian để làm thuốc kích thích, lọi tiểu, cầm
ỉa chảy, chữa lỵ, chữa phù thũng, dùng riêng hoặc kết hợp với một số vị khác.
Cây chè được đánh giá là nguồn dược liệu quý không những có công năng bảo
vệ sức khỏe mà còn có tác dụng điều trị giúp con người chữa được nhiều loại
bệnh [10,23].
Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu chiết, tách và tổng hợp cafein sử dụng
ở dạng riêng hoặc kết hợp với các chất khác tạo các chế phẩm có tác dụng
sinh học như: Optalidon, Coje.... Vì vậy hiện nay nhiều biệt dược trong thành
phần có chứa cafein ra đời, góp phần làm cho sản phẩm thuốc ngày càng trở
nên phong phú hơn [23,30,31,34].
Từ xa xưa loài người đã biết sử dụng cây cỏ, các chất vô cơ để phòng
bệnh và chữa bệnh. Nhưng khi xã hội loài người phát triển, có nhiều bệnh mới
xuất hiện, bên cạnh đó còn có tình trạng các vi khuẩn kháng thuốc do đó
thuốc sử dụng không còn tác dụng, nếu chúng ta chỉ sử dụng thuốc ở dạng
thảo dược thì không đáp ứng được nhu cầu về phòng và chữa bệnh. Vì vậy
việc phát triển ngành hoá học chiết xuất và tổng hợp hữu cơ rất cần thiết và
cần được quan tâm nhiều hơn, đó chính là nền tảng cho những thuốc bán tổng
hợp và tổng hợp ra đời.
Xuất phát từ nguồn nguyên liệu trong nước, những thông tin nghiên cứu
về cafein và để góp phần làm phong phú thêm các dẫn chất cũng như tác dụng
sinh học của cafein, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu với mục tiêu:
> Tách cafein từ chè, cà phê bằng những phương pháp khác nhau.
> Tổng hợp các dẫn xuất oxim, hydrazon, thiosemicarbazon của cafein và
thăm dò tác dụng sinh học của chúng.
1
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về lịch sử nghiên cứu về cây chè và cà phê
* Các nghiên cứu và ứng dụng của chè, cà phê [23].
Cây chè có tên khoa học là Calmelia sinensis o.ktze. Nước hãm của lá
chè là một loại thức uống phổ biến của hầu hết các dân tộc trên thế giới.
Người ta uống chè quanh năm, từ những vùng băng giá của Bắc cực đến vùng
có khí hậu khắc nghiệt như Châu Phi. Người Trung Quốc đã từng đánh giá:
“Chè là một loại nước uống bổ dưỡng, có giá trị sinh học cao nhờ chữa được
một số bệnh về tim mạch, về tiêu hóa, là loại thuốc lợi tiểu, phòng chống ung
thư và chống nhiễm xạ”.
Cây chè được phát triển mạnh từ thế kỷ 16, có nguồn gốc ở Bắc Ấn Độ và
nam Trung Quốc. Hiện nay chè được trồng nhiều nước trên thế giới. Việt Nam
cũng là một trong những quê hương của cây chè, được trồng ở trên 30 tỉnh
trong cả nước, cây chè và cà phê chủ yếu tập trung ở các tỉnh trung du và
miền núi: Thái Nguyên, Vĩnh Phú, Hòa Bình, Hà Giang, Tây Nguyên, Lâm
Đồng... [5,8,19].
Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra tác dụng chữa bệnh
phong phú của cây chè:
K.Lmai và Nakachi (Nhật Bản) ở trung tâm nghiên cứu ung thư Saitama
cho thấy số người thường xuyên sử dụng chè làm giảm tác dụng rõ rệt lượng
lipid trong máu đặc biệt là chất cholesterol.
Ông Sirving Keli thuộc viện nghiên cứu sức khỏe và môi trường Hà Lan
đã chứng minh uống chè thường xuyên sẽ giảm nguy cơ chứng viêm màng
não.
Giáo sư Hoffmane thuộc tổ chức Sức khỏe Hoa Kỳ đã chứng minh chè
có khả năng tiêu diệt mầm mông các khối u và phòng ngừa ung thư.
2
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học Việt Nam đặc biệt là các
chuyên gia của Viện Nghiên cứu chè Việt Nam đã nghiên cứu, đánh giá, phân
tích các thành phần hóa học trong chè đưa ra kết luận tỷ lệ cafein: 2 ,5 -4 ,5 %
chiếm tỷ lệ cao so với các alcaloid trong cây.
Cà phê cũng là một loại nguyên liệu có chứa cafein, có nguồn gốc ở vùng
rừng núi Etiopi, ngày nay được trồng ở khắp nơi. Trong đó Braxin, Columbia
là những nước cung cấp nhiều cà phê nhất. Ở Việt Nam cà phê được trồng ở
vùng đồi núi trung du của các tỉnh miền Trung và miền Bắc.
Có nhiều loại cà phê khác nhau:
- Cà phê chè: Coffea arabica L.Rutaceae
- Cà phê mít: Coffea exsela chev. Rutaceae
- Cà phê vối: Coffea robusta. Rutaceae
Chè và cà phê là nguồn nguyên liệu cung cấp cafein chủ yếu, ngoài ra
còn một số dược liệu chứa cafein: Kola (3% cafein), Cocoa (0,07-0,36%),
Guarana (2,5-5% trung bình 3,5%).
*Thành phần hoá học của chè [5,8,10]
Tùy thuộc vào giống, tuổi chè, đất đai, địa hình, kỹ thuật canh tác và bộ
phận trong cây mà tỷ lệ cafein khác nhau.
> Lá chè:
Có chứa các alcaloid như cafein (2,5-4.5%), theophylin, theobromin, các
flavoloid, chất catechin, lipid, dẫn chất phenol và nhiều vitamin, nguyên tố vi
lượng. Các thành phần này đều có tác dụng đối với cơ thể con người.
> Nụ chè:
Cafein 2-2,5%, nước 10%, muối vô và các men.
* Thành phần hóa học của cà phê [5,18].
> Hạt cà phê:
3
Hạt cà phê có nhiều hoạt chất trong đó cafein với tỷ lệ: 0,3-2,5% (hạt
khô), ngoài ra còn có theophylin, theobromin, chất béo, protein, trionellin,
đường và chất vô cơ...
> Lá cà phê chứa khoảng 1,25% cafein, trung bình từ 0,8-1,8 %.
Lượng cafein thay đổi từ 0,96-2,85% tùy theo nguồn gốc, loài...
* Các nghiên cứu về cafein
Cafein là một alcaloid có nhân purin được tìm thấy trong nhiều loài thực
vật như chè, cà phê, ca cao, cuarana... Là alcaloid chính trong các cây họ chè,
cà phê.
1. Một số công trình trên thế giới:
■ Năm 1821, Pelletier và Caventou đã nghiên cứu và chiết xuất cafein [3].
■ Năm 1902, Bamber đã tìm ra trong lá chè có chứa một số chất: cafein, tanin,
glucozid... và qua phân tích đã xác định được tỷ lệ cafein (thein): 1,1-3,6 %
trong đó lá non chứa hàm lượng cafein cao hơn do có các men oxy hóa.
■ Năm 1919, Cafein đã được tìm ra nhờ nghiên cứu của nhà khoa học Ruge.
2. Một số công trình ở Việt nam.
ở Việt Nam cũng có nhiều công trình nghiên cứu về chiết suất và định
lượng cafein bằng các phương pháp [23,25].
■ Sử dụng công nghệ C 0 2 để chiết cafein từ hạt cà phê.
■ GS.TS Lê Doãn Diên và cộng sự nghiên cứu chiết suất và định lượng Cafein
bằng các phương pháp khác nhau:
- Xác định cafein bằng phương pháp quang phổ.
- Xác định hàm lượng cafein theo phương pháp Bertrand.
- Chiết suất và định lượng cafein tổng số theo phương pháp
G.V.Lauzurevski.
■ Tác giả Nguyễn Kim cẩn và cộng sự định lượng cafein trong chè bằng
phương pháp quang phổ tử ngoại [7].
4
■ Đặng Văn Hòa đã nghiên cứu xác định hàm lượng cafein bằng phương pháp
sắc ký lỏng cao áp [15].
■ Ngoài các công trình trên, hiện nay vấn đề nghiên cứu ứng dụng và vai trò
của cafein đối với đời sống con người đang là một vấn đề được quan tâm.
Fujiki cùng nhiều nhà khoa học Nhật Bản, các nhà khoa học Viện Hàn lâm
Hoàng gia Anh đã công bố nước chè xanh ngăn chặn sự phát triển của các loại
ung thư gan, dạ dày... Do cafein và theobromin có trong chè xanh, chè khô đã
kích thích tế bào cơ thể sinh sản ra interferon trong máu. Chất này đã ức chế
sự phát triển và phân chia các tế bào ung thư.
Một số công trình nghiên cứu tổng hợp cafein từ nhiều nguyên liệu khác
nhau như [5,34]:
■ Trong công nghiệp Dược phẩm sử dụng nguyên liệu có nhân purin để điều
chế cafein.
■ Phương pháp Traube là phương pháp cổ điển sử dụng nguyên liệu là dẫn
chất của urê và acid cyanacetic
o
COOH
+
CN
o
o
NaOH
5
0
o
R -N ^ V ^
[H]
c A N"
I
^NH2
R -N
HCOOH
-H
0'
nh2
o
N H -C
NH2
R
o
H
R -J U *
NaOH
cr
N
"N
R
■ Ngoài ra cafein còn được điều chế bằng cách methyl hóa theobromin lấy từ
công nghiệp chế biến cacao và bán tổng hợp từ xanthin
°
H
JN
H -N '
o
N
N
H
L
H
ơ'
ọ
H3C—N
o
u
N
I
ch3
CH3X
h 3c - n
O ^ N '
ch3
ch3
<
ọ
N
X CC12 - c h 3ci
'N
I
o
ĩ
/
H3C
—
ch3
u
¥
0X
O'"
'N '
I
'N
ch3
Ọ
<
ch3
N
\
'/
"N
ch3
c
CC1
POCh
[H]
H3C—N
O'
u
N
I
c
N
'N
ch3
* ứng dụng của cafein và chè:
Từ ngàn năm nay, y học cổ truyền đã biết đến tác dụng của trà trong việc
chữa bệnh. Trà được dùng đơn giản như chế biến lá chè hay đóng gói dùng
dần ngoài ra kết hợp với các vị khác cho các tác dụng chữa bệnh khác nhau.
❖ Một số bài thuốc đông y sử dụng cây chè làm thuốc [10,22]
+ Công thức
1
(Chè dùng chế xiro Punch):
Chè 20g
6
Rượu Rhum (rượu cất từ mật mía)
Cồn thuốc tươi của chanh 5g
Đường 500g
Cam 2 quả
Acid xitric lg
Nước vừa đủ lOOOg
Được dùng làm thuốc bổ và tiêu hóa, có tác dụng thông tiểu tiện.
+ Công thức 2:
Chè xanh lOg
Thiên môn lOg
Được dùng để phòng chống ung thư vú, ung thư phổi.
Cafein từ lâu đã được sử dụng nhiều trong nghiên cứu, làm thuốc không
chỉ ở dạng thảo dược mà rất nhiều ở dạng các biệt dược khác nhau.
❖ Một số biệt dược sử dụng cafein làm thuốc (bảng 1.1) [30,31]
BẢNG
1 .1
MỘT SỐ BIỆT D ư ợ c THÀNH PHAN CÓ CAFEIN
Dạng
Biệt dược
Thành phần
Công dụng
bào
chế
Cafemol
Paracetamol 500mg
Cafein 30mg
Cảm cúm, nhức đầu, đau
răng, đau nhức bắp thịt, đau
bụng kinh.
Viên
nén
Dikaliglycyrrhizinat
91,lmg
Clopheniramin maleat
Coje
2 2 ,2 mg
Phenylpropanolamin
HC1 66,7mg
Trị hắt hơi, chảy mũi, ho,
ngạt mũi, nhức đầu liên quan
đến viêm mũi cấp tính hoặc
Siro
dị ứng.
Cafein khan 138,9mg
Optalidon
Noramidopirin 125mg
Cafein 25mg
Aspirin 250mg
dolor-NISIA
Paracetamol 200mg
Cafein 25 mg
Fnidol
Gynergene
Cafein
Aspirin 350mg
Cafein 25mg
Điều trị triệu chứng các cơn
đau, đau dây thần kinh, đau
thấp khớp cấp, đau cơ...
Hạ nhiệt, giảm đau: đau đầu,
đau răng, đau do cảm, cúm...
Điều trị triệu chứng đau.
Ergotamin tartrat lmg
Điều trị đau nửa đầu, và có
Cafein 25mg
liên quan đến đau đầu.
Viên
nén
Viên
bao
film
Viên
nén
Viên
bao
đường
1.2. Cấu trúc hóa học, tính chất chung và tác dụng của cafein
1.2.1. Cấu tạo [3,19,26]
Tên khoa học của cafein: 1,3,7- trimethyl-3,7- dihydro-lH purin - 2,6dion hoặc 1,3,7- trimethylxanthin. Ngoài ra có tên khác: guorin, theinum...
Công thức cấu tạo:
o
CH3
1,3,7- trimethylxanthin
1.2.2. Tính chất yật lý [1,3,5,33]
Cafein ở dưới dạng tinh thể hình kim trắng mịn hay bột kết tinh trắng,
không mùi, vị đắng, vụn nát ngoài không khí khô. Đun nóng ở 100°c cafein sẽ
mất nước và thăng hoa ở khoảng 200°c. Nóng chảy ở 234°C-239°C. Dung dịch
cafein có phản ứng trung tính với giấy quỳ. Chế phẩm ít tan trong nước lạnh
(1:80), dễ tan trong nước sôi (1:2), cloroform. Khó tan trong ethanol, tan trong
các dung dịch acid và trong các dung dịch đậm đặc của benzoat hay salicylat
kiềm. ít tan trong benzen.
1.2.3. Tính chất hóa học [5]
+ Cafein có tính kiềm yếu do có nguyên tử N ở vị trí 9. Chỉ tạo muối với
các acid mạnh và các muối này không bền dễ phân ly.
+ Do cafein có nhân purin nên cho phản ứng murexit:
Đun nóng các chế phẩm với chất oxh như H20 2,
H N O 3 ,
nước brom... Sau
đó cho tác dụng với dung dịch NH3 tạo sản phẩm màu đỏ tía, do tạo thành
muối amoni của acid purpuric). Màu đỏ tía mất khi thêm một vài giọt dung
dịch natri hydroxyd.
*PTPƯ:
H3C
HCI
?
OH
Ị
XN^ Ỵ —o—/ V
O ^N ^O
1 .
ch 3
/ CH3
nh3
C r^ N ^ X )
L
óh3
muối amoni của acid
tetra methylalloxa nti n
tetramethylpurpuric
+ Không tạo tủa với TT Mayer.
+ Dung dịch cafein cho kết tủa với dung dịch tanin nhưng tủa tan trong
thuốc thử quá thừa.
1.2.4. Tác dụng sinh học của cafein [4,10,12]
Theo nhiều tài liệu cho thấy cafein có tác dụng sinh học phong phú. Sau
đây là tác dụng của cafein đối với một số cơ quan của cơ thể.
* Tác dụng trên hệ thần kinh trung ương:
Cafein tác dụng kích thích thần kinh trung ương, kích thích chọn lọc trên
vỏ não, tăng nhận cảm giác quan, tăng khả năng làm việc trí óc, giảm mệt mỏi
và buồn ngủ.
* Trên tim mạch:
Tác dụng phức tạp theo cá thể, liều. Dùng cafein sẽ kích thích tim, làm
tăng lưu lượng máu qua tim, tăng nhịp tim, tăng sức co bóp cơ tim, tăng cung
lượng tim và cung lượng mạch vành. Trên huyết áp ít thay đổi. ở người bình
thường: cafein có khi làm chậm nhịp do phản xạ trung tâm phế vị phụ thuộc
vào từng cá thể.
* Trên hô hấp:
Kích thích hô hấp, làm giãn phế quản, giãn động mạch phổi, tăng không
khí phổi do tăng tần số, biên độ hô hấp.
vlf rà1
J•
_• A
* Trên tiẽt niệu:
Có tác dụng lợi tiểu do tăng khối lượng máu, giãn mạch, tim tăng co bóp,
tăng sức lọc cầu thận, giảm tái hấp thu.
* Trên cơ trơn:
Giảm trương lực cơ trơn, tác dụng rõ khi cơ trơn co thắt, giãn cơ trơn
mạch máu, mạch vành, giãn cơ trơn phế quản, cơ trơn đường tiêu hóa.
Chế phẩm được dùng làm thuốc hồi sức cấp cứu, chống mệt mỏi, giảm
chứng ngủ gà.
* Tác dụng lợi tiểu:
Cafein làm tăng sức lọc cầu thận vì vậy có tác dụng lợi tiểu nhưng tác
dụng này kém theophylin và theobromin.
* Cafein gây tăng phản xạ có điều kiện:
Bình thường cafein ít ảnh hưởng đến hành não khi ức chế có tác dụng
kích thích trung tâm hô hấp và vận mạch.
* Trên tiêu hóa điều trị tiêu chảy:
Được kết hợp với các thuốc khác để làm tăng tác dụng giảm đau.
* Các tác dụng khác:
Giảm nhu động ruột, gây táo bón. Tăng tiết dịch vị, dịch mật, ngoài ra
còn tăng chuyển hóa, tăng trao đổi chất.
* Tác dụng phụ:
Bồn chồn, hồi hộp khó ngủ, đánh trống ngực, ngoại tâm thu. Tăng tiêu
thụ oxy cơ tim. Liều cao gây co giật.
* Công dụng cafein:
Chữa Trụy tim, suy tim trái cấp, phù phổi cấp, phù ngoại vi, kích thích hô
hấp khi bị ức chế, dùng làm thuốc giảm đau, chữa suy nhược dây thần kinh,
đau dây thần kinh, ngoài ra cafein đã từng được sử dụng làm thuốc mê.
* c hống chỉ định:
Không được dùng cafein trong nhồi máu cơ tim, suy mạch vành, nhịp
nhanh và ngoại tâm thu.
1.3. Nghiên cứu về cafein và dẫn chất
1.3.1. Tách cafein từ chè, cà phê
1.3.1.1. Phương pháp thăng hoa
* Nguyên tắc:
Các chất thăng hoa có khả năng chuyển từ thể rắn sang thể hơi không
qua giai đoạn chảy lỏng ở nhiệt độ nhất định và khi hạ nhiệt độ xuống thấp
các chất này trở lại trạng thái rắn. Dựa vào tính chất cafein có khả năng thăng
hoa ở nhiệt độ 180-200°c để tách ra khỏi dược liệu và những chất không có
tính chất này
1.3.1.2. Phương pháp tách, chiết cafein bằng dung môi hữu cơ
* Nguyên Tắc:
Dựa vào tính chất vật lý của cafein: Cafein dễ tan trong nước sôi,
cloroform. Dùng dung môi là nước sôi để tách các alcaloid có nhân purin như
cafein, theobromin... sau đó dùng cloroform để tách riêng cafein.
1.3.1.3. Phương pháp chiết Soxlet:
Dựa vào khả năng hoà tan các chất và hồi lưu liên tục của dung môi để
chiết các chất ra khỏi dược liệu.
1.3.2. Tổng hợp dẫn chất của cafein
Công thức cấu tạo của cafein có nhóm carbonyl nên có khả năng cho
phản ứng cộng hợp ái nhân với tác nhân ái nhân như: H2N-B
1 .3 .2 .1 . C ơ c h ê p h ả n ứ n g
Nhanhw\
_n h _ b
h 2Q.
ĩ
C = N -B
^
OH
Thực chất đây là phản ứng cộng hợp ái nhân vào nhóm carbonyl tạo ra
sản phẩm trung gian rất không bền và bị tách nước ngay thành sản phẩm
ngưng tụ.
Đây là phản ứng thuận nghịch, cân bằng và tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào pH môi trường. Bước cộng hợp trong môi trường trung tính hoặc base đều
xảy ra nhanh và bước dehydrat hóa là bước quyết định tốc độ phản ứng. Bước
dehydrat hóa luôn được xúc tác bởi acid nên thêm acid sẽ làm tăng nhanh tốc
độ phản ứng.
I.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng ngưng tụ [6,24]
a. Yếu tố điện tử
Xét phản ứng cộng hợp ái nhân:
—
\
—
B + ;c = 0 l
ỵ V-/
^ ------ --
® I
B -C -
©
0
ỉ
B: Tác nhân ái nhân (amin bậc 1)
Có 2 yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
* Yếu tố 1: Điện tích dương riêng phần (ơ+) của carbon trong nhóm carbonyl
càng lớn thì tốc độ càng lớn và ngược lại.
Điện tích dương riêng phần của carbon bị ảnh hưởng trực tiếp của gốc R,
R’
Nếu các gốc R, R’ có gắn thêm những nhóm có hiệu ứng cảm ứng -I, sẽ
làm tăng khả năng phản ứng của nhóm carbonyl (các halogen, N 02). Ngược
lại nếu các gốc R, R có gắn thêm nhóm đẩy electron như CH3-, CH3CH2-,
chúng có hiệu ứng +1 thì sẽ làm giảm khả năng phản ứng của nhóm carbonyl.
* Yếu tố 2:
Phân tử H2N-B, ở nitơ có đôi điện tử tự do nên nitơ là tác nhân ái nhân.
Mật độ điện tử trên nitơ càng lớn thì phản ứng cộng hợp ái nhân càng dễ xảy
ra và ngược lại.
Mật độ điện tử của nitơ sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp của gốc -B. Nếu gốc -B
gây ra hiệu ứng đẩy điện tử (+1, +M ) sẽ làm tăng khả năng tham gia phản
ứng. Ví dụ gốc -B là alkyl...
Nếu gốc -B gây hiệu ứng hút điện tử (-1, -M) sẽ làm giảm khả năng tham
gia phản ứng. Ví dụ gốc -B có chứa ;-Br, Cl, -N02, -COOH...
* Yếu tố xúc tác:
- Xúc tác base:
0
B-NH2 + OH ---- ► B-NH + H20
0
x © +H20
/C = 0 +B -O T---- ^ ) c - 0
V
ỵc
NH-B
_
. -H20
OH + OH
V
=N“ B
NH-B
- Xúc tác acid:
\
/
\ ® _
,
C
=
0
••
+
^C-O H +B-NH2
\
I I
/
@
C = 0
\
/C - O H
NH2 -B
ế
“
\®
H
/ C
-H9O \© r> .
- O
H
-H+
x
/C -N H -B =5=^ / C = N “ B
Phản ứng tổng hợp oxim, hydrazon, imin thường sử dụng xúc tác là acid.
Có thể dùng acid hữu cơ như acid acetic đặc hoặc dùng acid vô cơ như HC1,
H2S04. Tuy nhiên phản ứng cũng có thể xảy ra ở môi trường trung tính hoặc
môi trường kiềm.
Đối với trường hợp dùng xúc tác là acid thì lượng acid dùng làm xúc tác
sẽ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng. Acid với vai trò là xúc tác sẽ làm tăng
nhanh quá trình proton hóa và cộng hợp sẽ xảy ra nhanh hơn.
Tuy nhiên phản ứng sẽ thuận lợi ở một pH nhất định. pH này thường gần
với trị số pKa của mỗi cặp carbonyl- tác nhân ái nhân.
Ở đó nồng độ [H2N-B].[ > c=0] là cực đại do đó tốc độ phản ứng là lớn
nhất.
Có thể biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào pH như sau:
(a): nồng độ ceton được proton hóa theo pH
(b): nồng độ amin dạng tự do theo pH
* Yếu tố dung m ô i:
Dung môi thường dùng là alcol ethylic tuyệt đối, methanol. Dung môi,
ngoài mục đích là hòa tan các chất tham gia phản ứng còn dùng với mục đích
làm tăng hay giảm tính phân cực của liên kết (>c= 0 ) để làm tăng nhanh tốc
độ phản ứng. Với ethanol và methanol có tác dụng tăng độ phân cực của chất
tham gia phản ứng.
♦ Các yếu tô'khác:
Ngoài các yếu tố trên ra còn một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới tốc
độ, hiệu suất phản ứng như:
♦ Gốc R, R càng cồng kềnh thì phản ứng càng khó xảy ra.
♦Tỷ lệ chất tham gia phản ứng:
Đây là phản ứng đồng mol giữa hợp chất có nhóm carbonyl và [H2N-B]
nếu cho dư một chất nào đó với số lượng quá mức cho phép sẽ gây ra các sản
phẩm phụ làm cho quá trình tinh chế khó khăn thậm chí giảm hiệu suất.
♦ Nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng:
- Nhiệt độ tăng làm tốc độ phản ứng tăng, tuy nhiên chỉ nên duy trì nhiệt
độ phản ứng ở mức độ phù hợp vì ở nhiệt độ cao có thể gây phân hủy sản
phẩm.
- Thời gian phản ứng nên chọn thời gian phù hợp làm sao cho phản ứng
gần như hoàn toàn mà không bị phân hủy sản phẩm.
1.3.2.3.
Tác dụng sinh học của dẫn xuất oxim, hydazon, thiosemicarbazon
Các công trình nghiên cứu về tác dụng dược lý của các dẫn chất oxim và
hydrazon mà chúng tôi tham khảo được cho thấy dẫn chất hyrazon có hoạt
tính sinh học rất đa dạng. Trong đó có một số tác dụng chủ yếu sau:
a.Tác dụng kháng khuẩn
Đây là tác dụng quan trọng của các hợp chất hydrazon. Tác dụng này gặp
ở nhiều dẫn chất khác nhau, Nhưng đáng chú ý nhất là tác dụng của dẫn chất
5-nitrofurfural có công thức chung.
0
2N
° ^ CH=N- R
Năm 1999, Nguyễn Quang Đạt, Đinh Thị Thanh Hải, Đặng Thị Kim Huệ
đã tổng hợp dẫn chất furfural với các hydrazin để tạo ra các hydrazon và thử
tác dụng sinh học và cho biết chúng có tác dụng kháng khuẩn mạnh [13].
b. Tác dụng chống phân bào
Trong quá trình nghiên cứu tìm thuốc chống ung thư, các khoa học thấy
một dẫn chất có cấu trúc hydrazon có tác dụng kìm hãm sự phát triển của tế
bào ung thư. Ví dụ:
I
ỵCH2-CH2-CỈ
II
CH= N -C H = N - n C
^
ch 2- ch 2- ci
Bis (2,2-dicloro ethyl hydrazon của 5- nitro furfuraldehyd)
c. Tác dụng chống lao:
Vi khuẩn lao là một loại vi khuẩn khó tiêu diệt, dễ kháng thuốc và bệnh
lao cũng khá phổ biến. Các nhà khoa học đã nghiên cứu tổng hợp nhiều dẫn
chất hydrazon với hy vọng tìm được các chất có tác dụng kháng lao tốt.
Năm 2000 Trần Vũ Hùng, Nguyễn Quang Đạt, Lê Thị Vân, Lê Thị Tập
đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất thiosemicarbazon và isonicotinoyl
hydrazon của isatin và 5-halogeno isatin đã cho kết quả là cả
2
dẫn chất này
đều có tác dụng ức chế mạnh đối với vi khuẩn lao.
d. Các tác dụng khác:
Ngoài tác dụng chính kể trên, một số hydrazon còn có tác dụng chống
viêm, chống virus, chống kí sinh trùng...
PHẦN 2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
2.1. Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm
2.1.1. Nguyên liệu và dụng cụ
a. Nguyên liệu:
> Cloroform
> n h 2o h .h c i
> NaOH(l) 10%
> Thiosemicarbazid
> h 2s o 4
> 2,4-diphenylhydrazin
10%
> NH3
> O-Toluidine
> H20 2 5%
> CH3COOH đậm đặc
> HC1 25%
> Chè Thái Nguyên
> Alcol ethylic tuyệt đối
> Bột hạt cà phê tán nhỏ
>
C H 3 O H
b. Dụng cụ:
- Dụng cụ để làm thăng hoa
- Dụng cụ để làm phản ứng tổng hợp
> Nồi cách thủy.
> Sinh hàn hồi lưu.
> Bình sắc ký.
> Phễu lọc Buchner.
> Máy khuấy từ có bộ phận nhiệt.
> Sắc ký lớp mỏng (SKLM) trên bản mỏng silicagel 60 F250(Merck).
> Đèn soi tử ngoại Vilber lour.
> Cân điện.
> Phổ tử ngoại ghi trên máy Cary IE UV-Visible Spectrophometer
Varian.
> Phổ hồng ngoại ghi trên máy Perkin Elmer với kỹ thuật làm viên
nén KBr trong vùng 4000 - 500cm'1.
> Điểm nóng chảy xác định trên máy đo nhiệt độ nóng chảy
Gallenkamp.
> Bình cầu dung tích 100ml.
* Sơ đồ dụng cụ tổng hợp:
Hìnhl. Sơ đồ dụng cụ thí nghiêm
2.1.2. Phương pháp thực nghiệm
2.1.2.1. Tách chiết cafein:
• Phương pháp thăng hoa
• Phương pháp dùng dung môi nước
• Phương pháp Shoxlet
2.1.2.2 Tổng hợp dẫn chất của cafein:
Trong đề tài nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp ngưng tụ
giữa một chất có nhóm carbonyl là cafein với các chất có nhóm -NH2 xúc tác
là acid.
* Sơ đồ phản ứng:
= 0 + H2N -B -£!-► / C = N - B + H20
B = - OH , -N H 2, -N H -A r
2.1.2.3.Xác định cấu trúc bằng phổ IR, u v
2.1.2.4.
Thăm dò tác dụng kháng khuẩn bằng phương pháp khuyếch tán
trên thạch
2.2. Kết quả thực nghiệm và nhận xét
2.2.1. Tách, chiết cafein
2.2.1.1. Tách cafein từ chè, càphê bằng phương pháp thăng hoa:
* Nguyên tắc:
Các chất thăng hoa có khả năng chuyển từ thể rắn sang thể hơi không
qua giai đoạn chảy lỏng ở nhiệt độ nhất định và khi hạ nhiệt độ xuống thấp
các chất này trô lại trạng thái rắn. Dựa vào tính chất cafein có khả năng thăng
hoa ở nhiệt độ 180-200°c để tách ra khỏi dược liệu và những chất không có
tính chất này.
* Tiến hành:
Trong một bát sứ cho khoảng 5g búp chè, khô tán nhỏ ở dạng bột. Đậy
một phễu thủy tinh có tua giấy bên trong. Đun cách cát bằng ngọn lửa đèn cồn
hay máy jenway 100. Đun nóng đến khi thấy xuất hiện khói mờ trên phễu. Để
nguội thấy xuất hiện các tinh thể hình kim óng ánh bám trên tua giấy. Hiệu
suất: 3%
20
2.2.I.2. Phương pháp tách, chiết cafein bằng dung môi hữu cơ
*Nguyên tắc:
Dùng nước sôi chiết suất các hợp chất hòa tan trong đó có cafein. Sau đó
tách riêng cafein bằng cloroform. Cất loại dung môi cloroform. Cân các tinh
thể còn lại trong bình từ đó tính được hàm lượng cafein có trong mẫu nghiên
cứu.
*Tiến hành:
Cân chính xác 30g bột lá chè khô đã nghiền nhỏ cho vào bình nón thể
tích 250 ml. Cho thêm 5ml magie oxit và 150ml nước cất. Đun sôi khoảng 15
phút, sau đó lọc dung dịch qua bông, bã còn lại tiếp tục được chiết khoảng 3-4
lần nữa cho đến khi thấy dịch chiết không còn phản ứng với thuốc thử
Dragendof. Dồn toàn bộ dịch lọc vào một bình nón khác và thêm từ từ từng
giọt H2S0 4 loãng cho đến khi thấy chuyển sang môi trường acid. Cô cạn dịch
lọc trên nồi cách thủy đến khi còn 1/3 thể tích ban đầu thì lọc qua giấy lọc.
Cho vào bình gạn và chiết 5 lần bằng chloroform mỗi lần 150ml, trước mỗi
lần chiết cho vào 5 ml kiềm loãng (NaOH 10% or dung dịch NH3 loãng), lắc
đều trong 30 phút, sau đó rửa cloroform bằng nước cất thu lấy dịch chiết
cloroform cho vào bình và thu hồi dung môi bằng hệ thống ống sinh hàn.
Dùng 20ml nước nóng để tinh chế cafein, loại nước và để khô trong không
khí. Thu được tinh thể cafein trắng bông. Sau đó sấy trong tủ sấy chân không
ở 60°c trong thời gian 6 giờ.
Hàm lượng cafein được tính như sau:
H=
(m 9 - m , )
1
m
______
xioo %
Trong đó:
H
: Hàm lượng cafein tính theo
dược liệu
m2 : Trọng lượng bình và tủa cafein saukhi loại dungmôi.
ĩĩìị : Trọng lượng bình lúc đầu.
khô (%).
![Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của axit asiatic phân lập từ cây rau má [centella asiatica (l ) urban] và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng](https://media.store123doc.com/images/document/13/ce/pq/medium_pqy1387792106.jpg)
