alkaloid

• Lịch sử:

  • Paracelsus: khái niệm về chất tinh tuý
  • Scheele: base hữu cơ trong động vật -> cản trở nghiên cứu
  • Serturner 1805: người đặt nền móng, chống lại quan niệm của Scheele, proncipium opii
  • 1817: gay lusaac -> morphinium
  • 1817-1826: pelletier caventou: quinin
  • Meissner 1819: alkali oid -> hợp chất hữu cơ có tính kiềm, chứa nito được lấy ra từ thực vật
  • Konig: chứa nhân pyridin
  • Ladenburg: nito dị vòng
  • Polonovski 1910: đúng đắn & quan trọng nhất: chứa nito, đa số có nhân dị vòng, phản ứng kiềm, gặp ở thực vật, dược lực tính mạnh, cho phản ứng thuốc thử chung
• dược lực tính mạnh của alkaloid: dưới 2mg đổ xuống

  các chất chứa nito:

  • tổng hợp: không được xem là alka: promethazin, quinolon
  • cấu trúc tương tự-> alkaloid: homatropin, procain
  • alkaloid kiềm rất yếu hoặc không còn: ricinin, cafein, theobromin, colchicin
  • alkaloid trong động vật: muscopiridin, samandarin, samanin, bufotenin, bufotenidin
  • VK: pseudomonas
• tên gọi alka = gốc từ + in

  VD: papaver -> papaverin

  chú ý:

  • nicotin, cinchonin
  • atropin
  • febrifugin 


  các alka có cấu trúc tương tự trong 1 cây gọi theo alkaloid chính trong cây đó: idin, inin, ilin, icin, amin, alin

  đồng phân: pseudo, iso, epi, allo, neo, nor, homo
• sinh nguyên alkaloid:

  tổng hợp từ các tiền chất là acid amin -> thứ cấp

  một số đi từ đơn vị acetat

  acid amin bị decarboxyl hoá (mất gốc acid, giữ amin), gắn thêm nhóm thế đơn giản tạo protoalkaloid

  protoalkaloid ghép với acetat/ mevalonat tạo cấu trúc phức tạp hơn là alkaloid

  một số chất đi từ khung terpenoid rồi gắn thêm nito tạo pseudoalkaloid
• pyrrolidin: vòng 5 cạnh chứa nito; tiền chất acid aspartic, ornithin

  pyrrolizidin: 2 vòng 5 cạnh chứa nito; tiền chất ornithin

  tropan: 2 vòng 5 cạnh chứa cầu nối nito; ornithin

  quinolizidin: 2 vòng 6 cạnh chứa nito; lysin

  piperidin: vòng 6 cạnh chứa nito; lysin, acetat

  isoquinolein: 2 vòng benzen, nito số 4 vòng phải: tyrosin, phenylalanin

  quinolein: 2 vòng benzen, nito số 5 vòng phải: tryptophan, acid anthanilic

  indol: 1 vòng 6, 1 vòng 5 chứa nito; tryptophan
• cách phân loại alkaloid:

  theo CTHH:

  • chia thành nhóm có khung cơ bản nhưng không phản ánh đúng mối liên hệ giữa các alkaloid
  • sinh nguyên: phải có chất đánh dấu, thấy được bằng chứng tiến hoá, nhưng nhiều loại acid amin tổng hợp ra 1 khung
  • => kết hợp giữa sinh nguyên & cấu trúc hoá học: đảm bảo tính chất tự nhiên về nguồn gốc
• protoalkaloid:

  • sản phẩm của decarboxyl hoá acid amin & dẫn chất

  alkaloid thực:

  • STH từ acid amin & dẫn chất
  • có nito dị vòng

  Pseudoalkaloid:

  • tiền chất không phải acid amin
  • nito được đưa vào sau
• protoalkaloid:

  • thường có nito ngoài mạch nhánh, cũng được xem là amin thơm
  • hoạt tính sinh lý mạnh
  • noradrenalin & serotonin
  • phenylalanin:
  • mescalin: trong xương rồng, gây hưng phấn
  • ephedrin: kt giảm cân, gây nghiện
  • capsaicin: tính cay của ớt
  • indol: tryptamin, serotonin, gramin, abrin: hạt độc
  • tropolon: colchicin cây ngọt nghẽo, tạo đa bội thoi vô sắc -> ko hạt
• alkaloid thực:

  • nito trong dị vòng
  • tiền chất là acid amin
  • hyoscyamin (tropan) phá huỷ este gây mất hoạt tính
  • pyrrolizidin: gây độc gan
  • spartein (quinolizidin): chống loạn nhịp
  • arecolin (pyperidin): hưng phấn TK
  • isopelletier (piperidin): tẩy giun sán
  • nicotin: pyridin, giãn mạch, hưng phấn
  • lobelin: sdung cai thuốc lá
• đặc điểm chung alkaloid:

  • sinh nguyên:
  • chất chuyển hoá bậc II có nito
  • phần lớn tổng hợp từ acid amin
  • cấu tạo:
  • M: 100 - 900
  • công thức cấu tạo chung: CxHyNz(Ow)
  • đa số có oxy
  • một số có S, Cl, P
  • cấu trúc:
  • 1-2 nguyên tử nito, có thể hơn
  • ít vòng, 2-5 vòng
  • không vòng không alkaloid
  • không được xem là alka: các chất đã xếp vào nhóm khác: vitamin B1, histamin, acid amin; base động vật trừ serotonin; các chất tổng hợp trừ dẫn chất của alka
  • nguyên tử N: thường nhất là bậc III, N liên kết với oxy -> genalkaloid = alkaloid N -> oxid
• tính chất vật lý:

  • đa số ở dạng alkaloid base thể rắn, dễ kết tinh:
  • có oxy: chất rắn kết tinh
  • lỏng: arecolin, pilocarpidin
  • không có oxy: lỏng, sánh, mùi mạnh: nicotin, coniin, spartein khó tinh chiết, chưng lôi cuốn hơi nước
  • rắn: conessin, sempervirin
  • alka dạng muối ở thể rắn, dễ kết tinh
  • không màu, không mùi, vị đắng
  • ngoại lệ:
  • alka có màu: berberin, palmatin, chelidonin, jathr...
  • thể lỏng, mùi mạnh
  • vị cay, nóng: piperin, capsaicin, aconitin
• Phổ học: hầu hết UV 250-310 nm thay đổi dung môi, pH, dạng alka có thể thay đổi cường độ hấp thu; 1 số alka hấp thu ở sóng dài hơn (có màu) berberin 263 nm -> 430 nm
• Tính chất vật lý 2

  Điểm chảy: điểm chảy cao & rõ, 1 vài alka có thể thăng hoa ở áp suất khí quyển: cafein, ephedrine

  Năng suất quay cực: phần lớn là đồng phân quay trái, ngoại lệ: cinchonin, quinidin, aconitin, pilocarpine, tubocurarine; 1 số chất dạng racemic: atropin, atropamin; không quay cực: piperin, papaverin, narcein, berberin, palmatin, jatrorrhizin

  Dạng quay trái có dược lực mạnh hơn
• Phổ IR

  Dao động C-N, phổ khối alka có số khối lẻ khi số N lẻ
• Phổ huỳnh quang

  Định lượng, phân biệt alkaloid
• tính tan dạng base:

  alkaloid base: DMPC kém đến TB và alcol: CHCl3, C2H5OH, CHCl2, aceton, methanol

  • một số alka base phân cực mạnh (bậc IV, dạng lỏng, nhiều nhóm thế phân cực) tan trong alcol, hh alcol-nước hay cả nước nóng (cafein 1/20; colchicin)
  • alka nhóm OH phenol, carboxylic tan trong kiềm dưới dạng muối
• tính tan dạng muối:

  • alkaloid tác động với acid thông thường tạo muối tan trong DMPC mạnh: ethanol, methanol, hh alcon-nước, nước (nước acid)
  • KN tan trong muối phụ thuộc vào bản chất của alka + bản chất của acid
  • muối của alka kiềm mạnh dễ tan trong nước hơn alka có tính kiềm yếu
  • muối với acid hữu cơ dễ tan hơn vô cơ
  • muối S, P dễ tan hơn muối Cl, NO3
  • muối trung tính acid đa bậc dễ tan hơn muối acid tương ứng
  • muối alkaloid kiềm yếu có thể tan lại 1 phần trong DMHC
  • acid đặc biệt: acid tannic, acid picric, styphic, acid phức phân tử lượng lớn -> thuốc thử chung 


  tính chất

  
• tchat vật lý: các TH đặc biệt

  • bậc IV:
  • base: tan trong nước và DMHC phân cực
  • muối: trong nước
  • chức phenol, carboxylic: tạo muối với kiềm & tan trong DMPC
  • lỏng: base tan trong nước, có thể cất lôi cuốn
  • muối + tt chung => ĐT
• TCHH (1):

  Tính kiềm:

  • do cặp điện tử tự do trên N tạo muối với acid -> pH acid
  • có thể bị đẩy ra khỏi muối bởi các base mạnh hơn
  • tính kiềm phụ thuộc vào mức độ linh động của điện tử trên N
  • càng linh động càng dễ tạo cặp
  • nhóm đẩy điện tử -> tăng tính kiềm
  • hút điện tử: liên hợp, siêu liên hợp, giảm linh động, giảm tính kiềm
  • Alkaloid có N dị vòng tính kiềm tăng dần 3<2<1<4
  • phần lớn có tính kiềm yếu hơn NH4OH
  • 1 số có tính kiềm rất yếu
• TCHH (2):

  khả năng tạo muối và độ bền của muối alkaloid:

  • base/acid mạnh -> tạo muối bền
  • CaOH, NH4OH đẩy alkaloid ra khỏi muối
  • alkaloid yếu bị đẩy ra khỏi muối với Bicarbonat

  sự phân ly của muối alkaloid trong dung dịch:

  • muối alkaloid không phân ly hoàn toàn mà chừa 1 phần để tạo sự cân bằng phân ly
  • alka càng acid -> cân bằng chuyển dịch về không phân ly
  • pH muối alka với acid <4.5
  • pH càng thấp càng dịch chuyển về phía tạo muối pH<pH phân ly 2 đơn vị -> dạng muối
• TCHH (3):

  Alkaloid nhiều N:

  • có nhiều bậc kiềm
  • tạo ra nhiều muối
  • chuyển về dạng base chọn kiềm có pKa > pKa của các nito

  độ tan alkaloid: phụ thuộc bản chất của alkaloid & acid

  • vô cơ: tan trg nước
  • hữu cơ: tan tốt trong nước
  • phức: muối phức khó tan
  • acid tannic: kém tan trong nước. VD: trà đậm đặc gây độc, tannin cao -> alka giảm => ngăn chất độc lan ra
• TCHH (4): thuốc thử chung:

  xác định có hay không

  • kết tủa dạng vô định hình
  • một số có thể tạo thành tinh thể nếu để thời gian dài

  thuốc thử chung chứa iod: Meyer, Bouchardat (Wagner), Dragendoff, Marme

  • Meyer:
  • K2[HgI4], acid acetic, EtOH, MeOH
  • trắng -> vàng
  • thừa có thể gây tan tủa
  • Bouchardat:
  • KI3
  • tủa nâu tới tủa nâu đỏ
  • ĐT alkaloid vi phẫu
  • Dragendoff:
  • K[Bil4]:
  • tủa đỏ cam
  • nhạy, dùng cho SKLM
  • tan trong dd có EtOH, MeOH (thừa)
  • Marme: K[CdI3]
• TCHH (5)

  thuốc thử chung là acid phức

  • Bertrand: acid silicowolframic
  • nhạy & ổn định -> áp dụng ĐL bằng pp cân
  • Scheiber: phosphowolframic
  • Sonnenchein: phosphomlypdic
  • Reineck: phổ biến hơn, cho màu hồng, muối phức, điểm chảy đặc trưng để định danh alkaloid
  • tủa tan trong aceton 50% (mẫu chuẩn, khó bay hơi hơn CHCl3), pp so màu
  • Cobalthiocyanite: pp so màu
• TCHH (6)

  tt chung là thành phần khác:

  • acid tannic: tannin cho tủa bông
  • cồn, CH3COOH hay NH4OH có thể làm tan tủa -> - giả
  • protein gây tủa -> + tính giả
  • đặc điểm chung thuốc thử chung:
  • phức chất có KLPT lớn
  • pứ với alkaloid tạo đại phân tử khó tan trong nước
  • dễ bị phân huỷ trong môi trường kiềm => nên dùng acid để đổi thành dạng muối
• thuốc thử tạo tủa tinh thể:

  • cho alkaloid dạng muối không tan dưới dạng tinh thể
  • có màu & nhiệt độ nóng chảy đặc trưng
  • cho tủa vô định hình -> cho tinh thể -> lọc & kết tinh lại trong cồn
  • dd vàng cloric: không dùng nhiều Au
  • platin clorid: không dùng nhiều lun, Pt
  • acid picric (TT hager): 2-4-6-trinitrophenol
  • tủa kết tinh vàng -> đỏ cam
  • dạng tinh thể khác nhau
  • acid picrolonic & acid styphnic: cho tủa vàng -> đỏ cam
• phản ứng oxy- khử:

  • genalkaloid: oxh bằng dd H2O2. alka + oxy -> N oxid & trở về ban đầu khi được khử hoá; tan nhiều trong nước & ít độc hơn
  • oxh bởi chất oxh mạnh: thuốc thử đặc hiệu -> sp có màu
  • oxh bởi không khí: bị xúc tác bởi nhiệt độ & UV -> khó phân lập; dạng base dễ bị oxh hơn & dạng tinh thể bền hơn ( cấu trúc chặt chẽ, khó bị tấn công) => chiết xuất bảo quản dưới dạng kết tinh
• các phản ứng khác của alkaloid:

  Oh phenol/ Carboxylic -> pứ đặc trưng của nhóm này

  các alka có nhóm ester dễ bị thuỷ phân trong mtrg kiềm & mất hoạt tính (tropan)

  dạng base có thể tạo phức với chất màu acid tạo màu tan trong DMHC có thể dùng định lượng

  +CHCl3/Aceton -> hợp chất cộng
• Định tính alkaloid:

  phản ứng hoá mô: trực tiếp

  thuốc thử chung

  thuốc thử đặc hiệu

  SKLM

  sàng lọc alkaloid
• Định tính trên vi phẫu:

  • xác định sự hiện diện & vị trí
  • sử dụng bouchardat: sau khi rửa cồn -> alkaloid bị cuốn đi chỉ còn protein nên nếu có tủa giống ban đầu thì ko có alka

  Định tính trên dược liệu:

  • trực tiếp trên mặt cắt
  • protoberberin trong vàng đắng bằng cách oxh với javel
  • brucin trong mã tiền bằng HNO3 đặc
• ĐỊNH TÍNH BẰNG THUỐC THỬ CHUNG:

  • chiết bằng pp & dm thích hợp
  • loại tạp bằng cách chuyển qua lại giữa dạng base & muối
  • chuyển thành dạng muối trong dd nước acid (loại tạp kém phân cực)
  • hàm lượng alkaloid thấp -> khó chiết & phát hiện
• định tính bằng tt vô định hình:

  • xuất hiện tủa bông
  • alka nồng độ cao: tủa lắng xuống
  • chỉ dựa vào mức độ kết tủa
  • lưu ý:
  • phải là alka dạng muối; môi trường nước, trung tính hoặc acid
  • peptid, protein dễ cho dương tính giả
  • độ nhạy khác nhau -> nhạy nhất bertrand & bouchardat => chiết lại dược liệu lớn hơn tránh âm tính giả
  • có alkaloid nếu hàm lượng > 1/10000
  • có thể tan lại trong thuốc thử thừa nếu chứa MeOH, CH3COOH, cồn
  • nhạy vs tt chung 1/1000
  • cafein nhạy với dragendoff hơn
  • morphin nhạy với meyer hơn quinin
• Định tính bằng tt tạo tủa tinh thể (hager):

  thường để so sánh màu, dạng tinh thể & nhiệt độ nóng chảy

  ít dùng
• định tính bằng thuốc thử đặc hiệu:

  • màu sắc đặc trưng giúp phân biệt ở 1 số alakloid nhất định
• đặc điểm chung ĐT:

  thường là tác nhân oxh mạnh

  môi trường khan

  DM khan nước hay trên cắn

  => cho màu khá chuyên biệt -> chiết dạng base

  thường kém bền & thay đổi nhanh
• ĐT = pp SK:

  • SKLM: phổ biến, đơn giản (pha thuận); cơ chế hấp phụ ; mẫu thử alk base/CHCl3, nên tinh chế loại tạp
  • pha động: kết hợp 2-3 dung môi TB - kém pcuc, nhiều Dm để thăm dò
  • alk phân cực mạnh Rf thấp, kéo đuôi. -> thêm kiềm vào pha động/ Bh bình SK = kiềm/ Thêm kiềm vào silicagel
  • alk base mạnh khó tách -> DMPC & nước acid => cơ chế phân bố
• 
  

  • pha đảo: hệ DM thường là hh MEOH, nước, butanol, aceton, CHCl3

  phát hiện: tắt quang ở UV 254: bản mỏng, tắt quang, huỳnh quang: tự phát

  • sdung thuốc thử: o đặc hiệu: dragendoff (ko phát hiện được protoalkaloid)
  • ninhydrin phát hiện proto
  • thử tinh khiết: chấm VS- H2SO4
• bằng HPLC:

  độ phân giải cao

  dạng muối

  dùng trong đt so sánh chất phức tạp

  đt điểm chỉnh

  tinh khiết MS FID

  SK khí:

  • cơ chế pha đảo: không có oxy ko bay hơi

  Điện di mao quản: tách thành từng cụm do sự khác biệt về điện tích, dùng ĐT ĐL do có nhìu điểm ,đẹp, dễ tách UV MS
• sàng lọc alka:

  tìm trên luợng lớn dược liệu, kiếm sự có mặt: tt chung, chieest đơn giản, đánh giá 0...
• Định lượng alkaloid:

  4 bước:

  chiết kiệt

  loại tạp: chuyển đổi muối - base

  chọn pp phù hợp

  tính toán kết quả
• Chiết kiệt alkaloid:

  • chiết nhiều lần, biết kiệt hay không dùng bertrand
  • 1 số TH chỉ chiết 1 lượng DM & DL quy định để ss kqua

  Loại tạp chất ảnh hưởng:

  • không được hao hụt alka
  • loại tạp càng dài càng dễ sai
  • loại tối đa tạp chất ah

  Chọn pp phù hợp: PP KL, V, phổ, SK, SV

  Tính toán: cần M của alka chính trong dược liệu, kết quả biểu thị bằng kl (%/%)