BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CƯÚ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, KỸ THUẬT CHIẾT
XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM HIỆU LỰC TRỪ SÂU TƠ CỦA
HOẠT CHẤT ROTENONE TỪ CÂY CÓC KÈN
(Derris trifoliata Lour)

Họ và tên sinh viên: TRẦN THỊ CẨM HÀ
Ngành: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
Niên khoá: 2004 - 2008

Tháng 10/2008


NGHIÊN CƯÚ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, KỸ THUẬT CHIẾT
XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM HIỆU LỰC TRỪ SÂU TƠ CỦA
HOẠT CHẤT ROTENONE TỪ CÂY CÓC KÈN
(Derris trifoliata Lour)

Tác giả

TRẦN THỊ CẨM HÀ

Khoá luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ hoá học

Giáo viên hướng dẫn:

Ts. Phan Phước Hiền
Cử nhân: Đoàn Văn Mục Nhi

Tháng 10 năm 2008
i


CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn và tri ân đến:
Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
Ban Chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ hoá học.
Quý thầy cô trong và ngoài khoa đã truyền đạt kiến thức trong những năm
học vừa qua, đồng thời cũng giúp đỡ tận tình trong thời gian thực hiện đề tài.
Đặc biệt xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Phước Hiền đã trực tiếp
hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng tôi trong suốt quá
trình thực hiện khóa luận này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Nhi và các anh chị Phòng hoá học của
Công ty cổ phần giám định và khử trùng FCC và các anh chị ở phòng sinh học
của Trung tâm nghiên cứu và phát triển nông dược Vipesco đã tận tình giúp đỡ
hướng dẫn chúng tôi thí nghiệm.
Xin cảm ơn gia đình chú Ba Lệnh tại thị trấn Chơn Thành, huyện Chơn
Thành, tỉnh bình Phước đã giúp đỡ chúng tôi trong việc thu mẫu.
Lời cảm ơn sau cùng xin gởi đến gia đình và các bạn bè đã giúp đỡ, động
viên trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài.
Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế và thời gian thực hiện đề tài còn hạn
chế nên chúng tôi không tránh được những sai sót. Rất mong sự chỉ bảo, góp ý
của quý thầy cô và các bạn.

ii



TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh học, kỹ thuật chiết xuất và thử nghiệm hiệu lực trừ
sâu tơ của hoạt chất rotenone từ cây cóc kèn (Derris trifoliata Lour) được tiến hành tại
Công ty cổ phần giám định và khử trùng FCC và Trung tâm nghiên cứu và phát triển
nông dược Vipesco, thời gian từ 01/05/2008 đến 01/10/2008. Thí nghiệm được bố trí
theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên.
Kết quả thu được:
-

Cây cóc kèn (Derris trifoliata Lour.) là một loại cây ưa ánh sáng, ưa ẩm, dễ
trồng, thường mọc thành bụi. Cây có nhiều công dụng hữu ích cho con người.
Là một loại cây có hoạt chất rotenone.

-

Hàm lượng rotenon trong rễ cây cóc kèn đạt 2% chất khô.

-

Hiệu lực đối với sâu tơ sau 24 giờ:
 Ở nồng độ 5% đạt 16,67%
 Ở nồng độ 7,5% đạt 23,33%
 Ở nồng độ 10% đạt 26,67%
 Ở nồng độ 12,5% đạt 36,67%

-

Hiệu lực đối với sâu tơ sau 48 giờ



Ở nồng độ 5% đạt 53,33%

 Ở nồng độ 7,5% đạt 56,67%
 Ở nồng độ 10% đạt 63,33%
 Ở nồng độ 12,5% đạt 83,33%

iii


MỤC LỤC
Trang tựa

i

Cảm tạ

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

iv

Danh sách các chữ viết tắt

vii


Danh sách các hình

viii

Danh sách các bảng

x

CHƯƠNG1.MỞ ĐẦU

1

1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục đích đề tài

1

1.3 Nội dung đề tài

2

1.4 Yêu cầu

2

CHƯƠNG 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU


3

2.1 Giới thiệu về cây cóc kèn

3

2.1.1 Mô tả

3

2.1.2 Phân bố

4

2.1.3 Thành phần hoá học

4

2.1.4 Độc tính

4

2.1.5 Tác dụng dược lý

5

2.1.6 Cách dùng trong dân gian

5


2.2 Hoạt chất Rotenone

5

2.2.1 Danh pháp và cấu trúc hoá học

5

2.2.2 Tính chất vật lý của rotenone

9

2.2.3 Tính chất hoá học của rotenone

10

2.2.3.1 Phản ứng oxy hoá

10

2.2.3.2 Phản ứng với chất kiềm

10

2.2.3.3 Phản ứng với acid

10

2.2.3.4 Phản ứng phân biệt Rotenone với deguelin


10

2.2.3.5 Phản ứng tạo phức

10

2.2.4 Hoạt tính sinh học của Rotenone

10
iv


2.2.5 Mối liên hệ giữa cấu trúc và tác dụng sinh học của rotenone

11

2.2.6 Sinh tổng hợp rotenone

11

2.3 Các nghiên cứu về hoạt chất rotenone

12

2.4 Một số cây có chứa rotenoid trên giới và Việt Nam

13

2.4.1 Nước ngoài


13

2.4.2 Trong nước

13

2.5Một số hợp chất trao đổi thứ cấp thảo mộc khác dùng làm thuốc trừ sâu

13

2.5.1 Nhóm cúc – Pyrethrum

13

2.5.2 Nicotine

14

2.5.3 Azadirachtin

14

2.5.4 Limonene

14

2.6 Các đặc tính sinh học của sâu tơ

15


2.6.1 Phân bố

15

2.6.2 Vòng đời sâu tơ

15

2.6.3 Hình thái sâu tơ

16

2.6.4 Đặc điểm sinh học, sinh thái

16

CHƯƠNG 3.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

18

3.1 Thời gian và địa điểm tiến hành

18

3.2 Vật liệu, hóa chất, thiết bị

18

3.2.1 Vật liêu và yêu cầu


18

3.2.2 Hóa chất và thiết bị

19

3.3 Phương pháp nghiên cứu

20

3.3.1 Phương pháp xử lý mẫu

20

3.3.2 Phương pháp xác định độ ẩm

21

3.3.2.1 Nguyên lý

21

3.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm

21

3.3.2.3 Tính kết quả

21


3.3.3 Phương pháp định lượng

22

3.3.3.1 Nguyên tắc:

22

3.3.3.2 Các bước thực nghiệm:

22

3.3.4 Phương pháp phân tích HPLC

25
v


3.3.4.1 Nguyên tắc hoạt động:

25

3.3.4.2 Ưu, khuyết điểm của phương pháp HPLC

26

3.3.4.3 Các bước tiến hành

26


3.3.5 Phương pháp thử độ độc của dịch chiết

27

3.3.5.1 Chuẩn bị dịch thử

28

3.3.5.2 Cách thử trên sâu tơ

28

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu thô của thí nghiệm

29

CHƯƠNG 4.KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

30

4.1 Kết quả khảo sát đặc điểm sinh học cây cóc kèn

30

4.1.1 Về đặc điểm hình thái

30

4.1.2 Về điều kiện sinh trưởng, phát triển và bảo quản


33

4.2 Kết quả đo độ ẩm rễ cây cóc kèn

35

4.3 Kết quả định lượng rotenon

35

4.4 Kết quả phân tích HPLC

36

4.4.1 Điều kiện chạy sắc ký

36

4.4.2 Kết quả phân tích rotenon trong rễ cây cóc kèn

37

4.5 Kết quả thử hiệu lực của sâu tơ

38

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

40


5.1 Kết luận

40

5.2 Đề nghị

40

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HPLC: high performance liquid chromatography
LC: liquid chromatography
CRD: completely random design
NT: Nghiệm thức

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cây cóc kèn

3

Hình 2.2: Hoa của cây cóc kèn


4

Hình 2.3: Quả của cây cóc kèn

4

Hình 2.4: Công thức cấu tạo của rotenon

6

Hình 2.5: Cấu trúc chromanochromanone

7

Hình 2.6: Rotenone và Sumatrol

7

Hình 2.7: Deguelin và Toxicarol

8

Hình 2.8: Ellipton và Malaccol

8

Hình 2.9: Eroson

8


Hình 2.10: Munduseron

9

Hình 2.11: Dolineno và Pachyrrhizon

9

Hình 2.12: Sâu tơ

15

Hình 3.1: Rễ cây cóc kèn (Derris trifoliata)

19

Hình 3.2 Bột rễ cây cóc kèn (Derris Trifoliata)

20

Hình 3.3 Bột mẫu ngâm trong CHCl3

22

Hình 3.4: Mẫu đã lọc và làm khan

23

Hình 3.5 Cô cạn dung môi


23

Hình 3.6: Đun hồi lưu tạo phức solvat

24

Hình 3.7: Màng lọc với lỗ lọc  = 0,45m.

27

Hình 3.8: Cột lọc RP - C18

27

Hình 3.9: Bột rễ ngâm trong aceton

28

Hình 4.1: Thân cây cóc kèn phân nhánh

30

Hình 4.2: Thân cây cóc kèn

30

Hình 4.3: Cây cóc kèn 14 tháng tuổi

31


Hình 4.4: Lá cây cóc kèn

32

Hình 4.5: Rễ cây cóc kèn 14 tháng tuổi

32

Hình 4.6: Rễ cây cóc kèn 18 tháng tuổi sau khi thu hoạch

33

Hình 4.7: Lá non cây cóc kèn dùng để chữa bệnh

34

Hình 4.8: Phức C23H22O6CCl4

36
viii


Hình 4.9: Sắc ký đồ của rotenon chuẩn

37

Hình 4.10: Sắc ký đồ của mẫu rễ cây rotenon

38


Sơ đồ: 2.1: Vòng đời sâu tơ

16

Sơ đồ 3.1: Các bước tiến hành xử lý mẫu

21

Sơ đồ 3.2: Các bước tiến hành phương pháp định lượng

25

Sơ đồ 3.3: Phân tích rotenon bằng RP-HPLC

27

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Công thức nguyên và một số đặc tính hoá lý của các rotenoid

6

Bảng4.1: Kết quả đo độ ẩm

35

Bảng 4.2: Hàm lượng rotenon trong mẫu 1 rễ cây cóc kèn


35

Bảng 4.3: Hàm lượng rotenon trong mẫu 2 rễ cây cóc kèn

35

Bảng 4.4: Hàm lượng rotenon trong mẫu 3 rễ cây cóc kèn

36

Bảng 4.5: Hàm lượng rotenon trong mẫu 3 rễ cây cóc kèn

37

Bảng 4.6: Kết quả đánh giá sự ổn định của hệ thống sắc ký trong phân tích
Rotenon

37

Bảng 4.7: Kết quả thử độ hiệu quả của dịch chiết sau 24giờ

38

Bảng 4.8: Kết quả thử độ hiệu quả của dịch chiết sau 48 giờ

39

x



Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
- Hằng năm, thiệt hại do sâu bệnh đối với sản xuất nông nghiệp trên thế giới lên đến
20% tổng sản lượng chung tương đương hàng trăm tỷ USD. Do vậy, trong nhiều năm
qua lượng thuốc sát trùng hóa học được tăng cường sử dụng đã hạn chế đáng kể các
thiệt hại đó, nhưng đồng thời cũng tạo ra nhiều hậu quả hết sức nghiêm trọng cho sức
khoẻ con người và hệ sinh thái môi trường.
- Để khắc phục tình trạng đó, trong thời gian gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu
các biện pháp hạn chế sử dụng các loại thuốc hoá học và tăng cường sử dụng các biện
pháp sinh học trong đó nghiên cứu sử dụng các hoạt chất thứ cấp từ thảo mộc có khả
năng trừ sâu bệnh là một trong giải pháp quan trọng. Trên thế giới, hàng chục ngàn
loài thảo mộc có chứa các loại hoạt chất này đã được phát hiện , trong đó có đến trên
1.000 loài với trên 200 loài nước ta đã được các nhà khoa học nghiên cứu khá rõ [20].
Các hoạt chất thứ cấp này có khả năng trừ sâu bệnh tương đương với các thuốc hoá
học mà hoạt chất rotenone trong cây Derris đã và sẽ có vai trò quan trọng.
- Tính chất trừ sâu của hoạt chất rotenone từ rễ cây Derris đã được nhiều nước trên thế
giới từ Châu Á đến Châu Âu, Châu Mỹ đầu tư nghiên cứu và sử dụng có hiệu quả để
diệt cá và trừ sâu hại cây trồng.
- Ở Việt Nam, vào những năm 80, một số nghiên cứu bước đầu sử dụng Derris làm
thuốc trừ sâu ở phía Bắc có kết quả tốt. Đến năm 1993 – 1994 ở phía Nam mới bắt
đầu có những nghiên cứu về đặc điểm sinh hóa và các phương pháp chiết xuất phân
tích định tính định lượng, quy trình công nghệ chế biến các chế phẩm từ rễ cây Derris.
Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ Hóa Học, dưới sự hướng dẫn của
TS. Phan Phước Hiền và cử nhân Đoàn Văn Mục Nhi, chúng tôi tiến hành: “Nghiên
cưú đặc điểm sinh học, kỹ thuật chiết xuất và thử nghiệm hiệu lực trừ sâu tơ của hoạt
chất rotenone từ cây cóc kèn (Derris trifoliata Lour).
1



1.2 Mục đích đề tài
Khảo sát điều kiện sinh trưởng phát triển, kỹ thuật chiết xuất hoạt chất rotenone
từ rễ cây Derris trifoliata và thử nghiệm hiệu lực tác dụng của hoạt chất này trên sâu
tơ.
1.3 Nội dung đề tài
- Khảo sát đặc điểm sinh học của cây Derris trifoliata Lour.
- Chiết xuất kết tinh rotenone từ cây Derris trifoliata Lour.
- Thử nghiệm hoạt tính của rotenone trên sâu tơ.
1.4 Yêu cầu
- Thực hiện quy trình kỹ thuật chiết xuất và thử nghiệm hoạt tính của rotenon trên sâu
tơ.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cây cóc kèn

Hình 2.1: Cây cóc kèn
Tên khoa học: Derris trifoliata Lour
Tên đồng nghĩa: Derris uliginosa Benth
Tên khác: Dây cóc, co kem (Thái), long kén.
Họ: Đậu (Fabaceae).
Còn có tên là Silasila (Philippines), cóc kèn, cóc kèn nước (Việt Nam).
2.1.1 Mô tả
Theo [24], cây thường nhẵn mượt, cây bụi bò, có thể cao đến 8 m. Lá kép, thường
có 3 - 5 (ít khi 7) lá chét xoan dài 5 - 10cm, rộng 2 - 4cm, chóp nhọn, gốc tròn, không
lông. Hoa mọc thành chùm đứng ở nách lá, không phân nhánh, dài 7 – 12cm. Hoa

trắng, ửng hồng, tụ họp dày đặc ở ngọn, đài hình đấu, cánh hoa có móng, cánh cờ hình
mắc chim, các cánh bên mảnh và nhỏ, nhị 10, bầu có lông [17]. Quả hình bầu dục, hơi
3


dẹt nhẵn, dài 3 – 4cm, rộng 2 – 2,8cm có màu xám, khi chín có màu vàng, có vân
mạng, đầu có một vòi cong, chứa 1 hạt màu vàng hung, rất dẹt. Ra hoa vào tháng 8.
[24].

Hình 2.3: Quả của cây cóc kèn

Hình 2.2: Hoa của cây cóc kèn
2.1.2 Phân bố

Theo [17], chi Derris Lour. gồm các loài hầu hết là dây leo gỗ hoặc cây bụi, phân
bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới Đông Nam Á. Một số loài có chất độc thường đựoc dùng
làm thuốc diệt côn trùng hay duốc cá.
Ở Việt Nam, chi này có 21 loài, trong đó cóc kèn được tìm thấy ở những bờ biển
lầy lội, dọc theo các dòng suối chịu ảnh hưởng của thuỷ triều, hoặc dọc theo sông rạch
nơi có nước mặn lợ… Cây mọc khá phổ biến ở Đông Châu Phi và Châu Á, qua
Malaysia đến Australia, Indonesia và Philippines…
2.1.3 Thành phần hoá học
Theo Power, trong cây có chứa một lượng đáng kể tanin và chất màu đỏ. Tanin
chứa 9,3% trong vỏ. Ngoài các chất nhựa và đường, thân chúng còn chứa một lượng
các muối hữu cơ và nitrat kali đáng kể. Cây có khà năng diệt cá là do có chứa một số
các cấu tử trong nhựa hoà tan được trong chloroform không phải tanin mà chính là
rotenone.[24]
2.1.4 Độc tính
Rễ Derris chứa hoạt chất chính là rotenon, có tác dụng độc đặc biệt với cá và côn
trùng nên thường được nhân dân dùng để làm cho cá bị say để dễ bắt cá nên được dân

quen gọi là dây thuốc cá. Cơ chế gây độc của rotenon qua khả năng ức chế sự oxy hoá,
ngăn chận hoạt động của glutamate và pyruvate gây ngạt cho cá. Trong cơ thể rotenon
4


nhanh chóng được chuyển hoá qua gan. Ở ngoài trời rotenon có đặc điểm bị phân hủy
nhanh ngay khi tiếp xúc với ánh sáng và không khí.[24]
2.1.5 Tác dụng dược lý
Cây được dùng chữa sốt rét kinh niên, huyết ứ, đàm ngưng sinh ra thũng trướng,
trị ho và kiết lỵ. Lá có tác dụng cầm máu, lợi tiểu. Quả chữa đau răng, bạch đới hạ. Rễ
dùng sát trùng vết thương và làm thuốc diệt ruồi.
Rotenon có trong rễ là chất được dùng rộng rãi trong các sản phẩm gia dụng và
thuốc diệt sâu rầy. Người ta giã nát hay băm nhỏ rễ sau đó ngâm vào nước ao, hồ,
sông, suối để thuốc cá, cá bị ngộ độc sẽ nổi lên. Ngoài ra, rễ còn được dùng để diệt sâu
bọ, côn trùng, trừ sâu dùng trong cây trồng nông nghiệp.
Tại Mã lai rễ cây tươi là một loại độc dược được người ta dùng để tự tử.[24]
2.1.6 Cách dùng trong dân gian
Thường dùng dây sắc uống. Lá dùng ngoài giã đắp. Quả tán bột chữa đau răng,
sắc uống thì chữa bạch đới hạ. Bột rễ rang nóng tẩm rượu bọc vùng đau nhức của vết
thương trầy sứt không chảy máu. Bột rễ trộn với nước cơm dùng diệt ruồi muỗi. Nhân
dân dùng lá phơi khô đặt trong các chum vại và mảng trữ thóc để trừ mọt. [24]
2.2 Hoạt chất Rotenon
2.2.1 Danh pháp và cấu trúc hoá học
Rotenon được E.Geoffroy tách chiết ra lần đầu tiên từ cây Derris năm 1892.
Năm 1911, Lens phát hiện một tinh thể từ cây Derris Elliptica ở New Guinea gọi là
derrin. Đến năm 1912, Nagai đã cô lập được nó từ cây Derris chinensis mà dân bản xứ
gọi là roten và ông đặt tên là rotenon. Mãi đến năm 1932 cấu trúc hoá học đầy đủ của
rotenon mới được làm rõ. [22]

5



H
H2C 7, , ,
5

,

H3C

,

8

,

1

O

6a

4'

6

E

7


8

6

O

5

O

9

D

C

B

10
11

4

12

A

O

H


12a 1

3

O CH 3

2

OCH 3

Hình 2.4: Công thức cấu tạo của rotenone
Danh pháp của rotenone là: 6a, 12a, 4’, 5’, -tetrahydro – 2,3 – dimethoxy – 5’ –
isoprenyfurano – (3’, 2’, 8, 9) – 6H – rotenone – 12 – one. [23]
Những tên thường dùng của rotenone: Theo BSI, ISO: derris (JMAF), nicouline
và tubotoxin.
Bảng 2.1: Công thức nguyên và một số đặc tính hoá lý của các rotenoid
Tên

Công

thức Công thức cấu Nhiệt độ nóng Độ quay cực

phân tử

tạo

chảy

[]D


Rotenone

C23H22O6

3a

163

-2250

Deguelin

C23H22O6

4a

170

-230

Ellipton

C20H16O6

5a

179

-180


Sumatrol

C23H22O7

3b

200

-1840

Toxicarol

C23H22O7

4b

127

-660

Malaccol

C20H16O7

5b

227 (250a)

+670


Munducerone

C19H22O6

7

162

+1030b

Pachyrrhizone

C20H14O7

8b

272

+980b

Dolineone

C19H12O6

8a

235

+1350b


Erosone

C20H16O6

6

218

+2340

Amorphin

C34H40O15

9

155

-1240c

(Nguồn Metcalf,1955)
a

: điểm nấu chảy lại

0b

: trong chlorofrom


6

0c

: trong methanol


Cấu trúc chính của mỗi rotenoid trên đều gồm một hệ thống bốn vòng
chromanochromanone:
O

O

O

Hình 2.5: Cấu trúc chromanochromanone
OCH3
CH3O

H

O
H

R

O

O


O

C
H

CH3

4a R = H: Rotenone
4b R = OH: Sumatrol
Hình 2.6: Rotenone và Sumatrol

7

CH2


OCH3
CH3O

R

R’ O

O
H

O

O
CH3

CH3

5a R,R’ = H: Deguelin
5b R = OH; R’ = H: Toxicarol
Hình 2.7: Deguelin và Toxicarol
OCH3
CH3O

H

O
H

O

R

O

O

6a R = H: Ellipton
6b R = OH: Malaccol
Hình 2.8: Ellipton và Malaccol
OCH3
CH3O

H

O

H

O

O

Hình 2.9: Eroson

8

O


OCH3
CH3O

H

O
H

O

O

OCH3

Hình 2.10: Munduseron

O

O
H

O
H

O

O

O
R

9a R = H: Dolineon
9b: R = OCH3: Pachyrrhizon

Hình 2.11: Dolineno và Pachyrrhizon
2.2.2 Tính chất vật lý của rotenon [5]
- Công thức nguyên: C23H22O6
- Trọng lượng phân tử: 394,3
- Dạng tinh thể trắng không màu, nóng chảy ở 162-163,4oC nhưng nếu ở dạng lưỡng
tính thì nóng chảy ở 185-186oC.
- Hoà tan rất ít trong nước (15mg/l ở 100oC) nhưng tan dễ dàng trong các dung môi
hữu cơ như chloroform (1/3), acetone (1/12), benzene (8,5%), clorua metylen (58,2%),
… và dầu.

9


2.2.3 Tính chất hoá học của rotenon

2.2.3.1 Phản ứng oxy hoá
Rotenon dễ dàng bị oxh hoá dưới ánh sáng. Quá trình này sẽ tăng lên trong môi
trường kiềm. Rotenon bị khử hydro thành dehydrorotenone (C22H20O6) và rotenonon
(C23H18O7). Dehydrorotenon rất dễ bị thuỷ phân trong alcoholic hydrocid kali thành
acid derrisic (C23H24O8). Acid derrisic tiếp tục bị oxy hoá trong môi trường kiềm tạo
thành acid derric (C12H14O7).[5]
2.2.3.2 Phản ứng với chất kiềm
Trong môi trường kiềm rotenon bị khử oxy thành derritol (C21H22O6) hay rotenol
(C12H14O6).

Trong

alcoholic

hydrocid

kali

rotenone

bị

phá

huỷ

thành

phenolbenzofuramic, acid tubaic chất kiềm làm giảm khả năng quay cực và giảm hoạt
tính của rotenone.

2.2.3.3 Phản ứng với acid
- Rotenon phản ứng với HCl hay với HBr cho những sản phẩm cộng Clo hay Brom tại
nối đôi.
- Rotenon phản ứng với acid chromic hay acid nitric sẽ biến thành rotenonol
(C23H18O7).
- Rotenon phản ứng với acid đậm đặc tạo thành isorotenon.
2.2.3.4 Phản ứng phân biệt Rotenone với deguelin
- Rotenon và deguelin khi bị oxy hóa dưới ánh sáng tạo thành dehydrorotenon và
dehydrodeguelin.

Cho

phản

ứng

với

chất

xúc

tác

palladium

được

dihydrodehydrorotenon bị hòa tan bởi kiềm, trong khi dehydrorotenon không bị biến
đổi và hòa tan bởi kiềm.

2.2.3.5 Phản ứng tạo phức
- Rotenon tạo phức với ion kim loại: Al3+, Fe3+, Mg2+, Pb2+, Zn2+, …, các phức này có
độ bền khác nhau trong HCl.
- Rotenon phản ứng với FeCl3 tạo phức xanh (nâu, lá, đen).
- Rotenon phản ứng với dung dịch acetat chì tạo tủa màu vàng.
2.2.4 Hoạt tính sinh học của Rotenone [13]
- Rotenon là tác nhân ức chế hệ thống các enzyme hô hấp giữa NAD+ (một coenzyme
oxy hóa khử trong quá trình trao đổi chất) và coenzyme Q (một loại enzyme hô hấp có
10


nhiệm vụ chuyên chở các điện tử trong chuổi chuyền điện tử) làm cho hệ thống hô hấp
ngừng trệ.
2.2.5 Mối liên hệ giữa cấu trúc và tác dụng sinh học của rotenone [13]
Người ta thấy độc tính của rotenoids liên quan đến chức ceton (-C=O) và hai
nhóm metoxyl (-OCH3). Tất cả những sự thay đổi trong công thức rotenon đều dẫn đến
sự giảm độc tính.
- Sự mở vòng của nhân pyron gây giảm hoạt tính (acid derrisic).
- Sự tham gia nối đôi vào nhân pyran kéo theo sự mất hoàn toàn độc tính
(dehyrorotenon).
2.2.6 Sinh tổng hợp rotenone
Các nghiên cứu gần đây cho biết:
Dùng C14 nuôi dưỡng cây thuốc cá Derris Elliptica thì C14 có hầu hết ở C6 và
nhóm metoxyl (-OCH3), 87% tính chất phóng xạ có ở C6a. C6 của rotenon được cung
cấp từ 0,47 đến 0,51 lần C14 so với nhóm metoxyl.
Nghiên cứu về nguồn gốc carbon của vòng dihydroruan và C6 trong tổng hợp
rotenon. Acetate-2-C14, acid mevalonic-2-C14 lacton và methionine-metyl-C14 được
cung cấp cho cây Derris. Sự phân phối của C14 trong rotenon được đánh dấu để theo
dõi sự phân hủy. Khi acid mevalonic-2-C14 lacton được phân phối trong rotenon, tính
chất phóng xạ được tìm thấy ở những carbon C7’ và C8’ cho thấy các carbon này có

nguồn gốc từ C2 của acid mevalonic-lacton. Khoảng 80% hoạt tính phóng xạ từ
methionine-metyl-C14 vào nhóm 2-metoxy nhưng hầu như không có hoạt tính phóng
xạ nào được tìm thấy từ acetate-2-C14. Methionine là phần đầu tiên hữu hiệu của nhóm
metoxy. Methionine cũng có thể là chất đầu tiên của C ở C6. Theo [13].
Dimethyl ally pyrophosphate bắt nguồn từ mevalonic lacton có thể kết hợp với vòng D
trước khi hình thành vòng dihydrofuran (vòng E).
Rotenon, nhiệt độ nóng chảy 1980C, có được từ sự phối hợp của acid mevalonic2-C14 lacton được oxy hóa với ozone trong 15ml acid acetice, 1ml nước được thêm
vào hỗp hợp phản ứng và dung dịch được chưng cất. Sản phẩm chưng cất được thêm
vào dung dịch dimedone (300mg) sẽ cho 30mg formaldehyde dimedone. Phần còn lại
của chưng cất được chiết ra bởi CHCl3 sau đó xử lý với 1ml nước, 0,3ml dioxan, 1,2
ml NaOH 3N và dung dịch Iod/KI hơi dư sẽ cho 21mg CH3I, điểm nóng chảy 1200C.
11


Rotenone (530mg) có được từ methionine-metyl-C14 được phản ứng với 1200mg bột
kẽm trong 15ml etanol sau đó xử lý với 5ml KOH 20%, acid hóa với acid HCl và chiết
với NaOH. Cuối cùng sẽ cho derritol, điểm nóng chảy 1600C và rotenol, điểm nóng
chảy 117-1190C.
Sinh tổng hợp retenoids: chứng minh sự di chuyển của 1-2 aryl và cấu trúc
isoflavonoid của vòng A, C và D trong rotenon.
Cây thuốc cá Derris Elliptica được nuôi dưỡng bằng phenylalanine-1-C14-2-C14
và -U-C14. Rotenon chiết xuất có hoạt tính phóng xạ cho thấy:
- 90% phenylalanine-1-C14 được đánh dấu ở vị trí C12.
- 91% phenylalanine-2-C14 được đánh dấu ở vị trí C12a. phenylalanine-1C14 được đánh dấu ở vị trí C12
Phenylalanine-U-C14 được đánh dấu ở acid risic và acid tubaic (những sản phẩm
phân hủy của rotenone) theo tỷ lệ 8:1. Những phát hiện cho thấy rằng suốt quá trình
hình thành rotenon trong tự nhiên, vòng thơm A được biến đổi từ 1,2 shift thành 12aposition trong rotenon (có nguồn gốc 2-position trong phenylalanine). Như vậy quá
trình hình thành hệ thống A,C,D theo cấu trúc isoflavonoid được xây dựng theo nghiên
cứu của Grishbach. Một đề nghị trước đây liên quan đến sự di chuyển của nhóm
benzoyl bị loại.

2.3 Các nghiên cứu về hoạt chất rotenone
- Theo Fukami [23], trong nhiều thế kỷ, các thổ dân vùng Viễn Đông đã sử dụng rất
nhiều loại nguyên liệu có nguồn gốc rất khác nhau để đánh bắt cá và săn bắn thú rừng.
Những cây này được gọi là “toeba” hay “tuba” ở vùng Malay và đã được xác định là
thuộc họ Leguminoseae. Trong đó, giống Derris là cây có hiệu quả trừ sâu và diệt cá
mạnh nhất.
- Từ lâu, cây Derris đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Đến đầu năm 1948, Oxley đưa
ra một loại rễ có tên “toba root” trừ được sâu cắn lá, và vào năm 1847 rễ này đã được
người Trung Quốc sử dụng để chế biến thành thuốc trừ sâu. Sau đó, năm 1932, Roak
đã xuất bản một bài viết đặc sắc về cây Derris và công dụng của nó trong suốt 84 năm
từ 1747 đến năm 1931 [23].

12


2.4 Một số cây có chứa rotenoid trên giới và Việt Nam
2.3.1 Nước ngoài [15], [16]
- Derris malaccensis (Benth), họ Fabaceae (cóc kèn Mã Lai), rễ chứa rotenon.
- Longchocarpus nicou, họ Fabaceae (cube, nicou), có nguồn gốc ở Nam – Trung Mỹ,
là nguồn nguyên liệu chính để Hoa Kỳ chiết xuất rotenon.
- Tephrosia, họ Fabaceae, trong rễ ngoài rotenon còn tìm thấy tephrosin,
dehydrodeguelin, allotephrosin và isodeguelin.
2.3.2 Trong nước [15], [16]
- Derris trifoliata Lour, họ Fabaceae, còn có tên là Silasila (Philippines), cóc kèn, cóc
kèn nước (Việt Nam), rễ chứa rotenon.
- Derris Indica, họ Fabaceae (nim, dây lim), rễ và hạt chứa Rotenon.
- Derris brepvipes (Benth), họ Fabaceae (Baker, cóc kèn chân ngắn, tìm thấy ở Phú
Yên – Khánh Hòa, Việt Nam.
- Derris Thyriflora (Benth) / Mellitelia thyriflora Benth, họ Fabaceae, xuất hiện ở rừng
còi bình nguyên.

- Pachyrhizus erosus L, họ Fabaeae, còn có tên là cây củ sắn, củ đậu, sắn nước, hạt
chứa Rotenon.
- Milletia ichthyochtona Drake, họ Fabaceae (cây hột mát, thàn mát), hạt chứa rotenon.
- Antheroporum pierri Gagnep, họ Fabaceae (cây hạt mát, cây xa, thàn mát), lá chứa
rotenon.
- Milletia sp, họ Fabaceae (cây cổ giải), vỏ thân chứa rotenon.
2.5 Một số hợp chất trao đổi thứ cấp thảo mộc khác dùng làm thuốc trừ sâu [2],
[12]
Ngoài rotenon ra, chúng ta biết rằng nguyên liệu để sản xuất thuốc trừ sâu thảo
mộc có thể được sản xuất từ nhiều loại hoạt chất thứ cấp chiết xuất từ các loài thực vật
khác. Đó là:
2.6.1 Nhóm cúc – Pyrethrum
Pyrethrum được tách chiết từ hoa cúc Chrysamthemum cineariaefolium mọc ở vùng
Kenya và Ecuador. Đây là một trong những loại thuốc trừ sâu an toàn và ra đời lâu

13


nhất hiện nay đang còn được sử dụng. Bột hoa cúc này đã được sử dụng như một loại
thuốc trừ chầy rận trong cuộc chiến tranh Napoleon từ những năm đầu thế kỷ 19.
Cơ chế tác dụng: Pyrethrum là một chất độc thần kinh. Chất độc thần kinh là loại
chất độc tác động lên quá trình chuyền các xung điện dọc theo trục dây thàn kinh, tác
dụng mở rộng và kéo dài lên thân các tế bào neuron. Pyrethrum cũng như DDT và một
số pyrethroids có hiệu lực trừ sâu mạnh hơn trong điều kiện nhiệt độ thấp. Chúng tác
động lên cả hệ thống thần kinh ngoại vi và trung ương của sinh vật.
2.6.2 Nicotine
Nicotine được chiết xuất từ lá cây thuốc lá, có tác động chống lại hầu hết các loại sâu
hại, nhưng đặc hiệu nhất là đối với rệp, nhện và những loài sâu hại thân mềm. Nicotine
là một alkaloid, là một nhóm chất hóa học có cấu trúc dị vòng có những đặc điểm sinh
lý học nổi bật.

Cơ chế tác dụng: Nicotine có tác dụng tương tự như acetylcholine (Ach) tại các
khớp nối của dây thần kinh cơ trong các loài động vật có vú. Tạo ra sự co giật, rối
loạn, rồi chết rất nhanh.
2.6.3 Azadirachtin
Dầu Nem được ép từ hạt của cây Neem chứa hoạt chất azadirachtin, một loại terpenoid
thuộc nhóm lemonoids. Azadirachtin được xem như một loại thuốc trừ sâu, trừ nấm và
vi khuẩn khá mạnh. Azatin (r) trong thị trường được xem như một chất điều hòa sinh
trưởng, còn Align (r) và Nemix (r) được coi như một thuốc trừ sâu đường ruột.
Cơ chế tác dụng: Azadirachtin làm cho quá trình tăng trưởng không thể diễn ra
bình thường bằng cách ức chế sinh tổng hợp hoặc trao đổi chất hormon kích thích
trưởng thành hay lột xác của sinh vật, hormon sâu non.
2.6.4 Limonene
Đây là loại thuốc trừ sâu thảo mộc xuất hiện sau cùng. Nó được chiết xuất từ vỏ của
các loại cam, quýt có khả năng chống lại các laọi sâu bệnh ngoài da của các loại động
vật nuôi trong gia đình bao gồm fleas, lice, mites, và ticks, và hoàn toàn không độc đối
với động vật máu nóng.
Cơ chế tác dụng: Cơ chế tác dụng của Limonene tương tự như pyrethrum. Nó
tác động lên hệ thần kinh cảm quan của hệ thống thần kinh ngoại vi.

14