CHƯƠNG 1:
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT
HỢP CHẤT TỰ NHIÊN
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỢP CHẤT TỰ NHIÊN
Vào thời tiền sử, con người phải kiếm cây cỏ và động vật hoang dại để làm thức ăn.
Qua chọn lọc và thử thách, con người dần dần xác định được thực vật, động vật nào ăn
được hoặc không ăn được. Tính chất chữa bệnh của một số thực vật, động vật dần dần
được tích lũy thành kinh nghiệm.
Thuốc phòng bệnh và trị bệnh hầu hết được điều chế từ 2 nguồn: nguyên liệu và hóa
dược. Riêng dược thảo, theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới, con số lên tới 20.000
loài, không chỉ các nước Á Đông mà các nước phương Tây cũng tiêu thụ một lượng rất
lớn nguyên liệu. Trong những năm gần đây, xu hướng trên thế giới dùng thuốc thảo mộc
tự nhiên ngày càng nhiếu, nhiều biệt dược, Đông dược của Trung quốc, Ấn Độ được tiêu
thụ mạnh ở các nuớc châu Âu.
Nhiều hoạt chất quan trọng như: quinin, morphin, vincaleucoblastin, strychnin,
emetin,… đều phải chiết xuất ra từ nguyên liệu và chúng có thể đi bằng con đường tổng
hợp. Hiện nay, con người vẫn còn tiếp tục nghiên cứu các hoạt chất có cấu trúc mới từ
nguyên liệu thiên nhiên rồi từ đó bán tổng hợp ra các dẫn xuất có hiệu quả hơn.
II. CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TRONG CHIẾT XUẤT HỢP CHẤT TỰ
NHIÊN
Dựa vào chức năng sinh học, người ta chia các hợp chất trong cây thành 2 nhóm lớn:
- Chất trao đổi bậc 1 (chất biến dưỡng nhất cấp: primary metabolite)
- Chất trao đổi bậc 2 (chất biến dưỡng thứ cấp: secondary metabolite)
Chất trao đổi bậc 1 là các chất tham gia vào quá trình sinh trưởng của cây như hydrat
carbon, lipid và acid amin.
1
Chất trao đổi bậc 2 là các chất mà vai trò chủ yếu của chúng không phải là để nuôi
sống và phát triển của cây cỏ. Vai trò của chúng còn nhiều vấn đề chưa hiểu biết hết,
chúng có thể chỉ hiện diện trong một loài đặc trưng hoặc một nhóm sinh vật, chúng có thể
đóng vai trò là chất gây chán ăn cho một số loài động vật như chất dẫn dụ côn trùng; như
tác nhân kháng sinh hoặc có khi không có vai trò rõ rệt nào cả…

nối liên kết hydro thì gọi là nhóm phân cực.
Các nguyên tử mang điện tích âm có thể là: O, N, S, F, Cl… Như vậy các nhóm như:
-OH, -CO, -NO
2
, -NH
2
, -COOH, -SO
2
, và các Halogen đều là những nhóm phân cực. Các
phân tử càng có nhiều nhóm phân cực thì tính phân cực càng mạnh, nhưng nếu mạch
carbon càng dài thì độ phân cực sẽ giảm.
Thí dụ: các glycosid là những chất phân cực mạnh do phần đường của chúng có nhiều
nhóm phân cực (-OH), mạch đường càng dài thì độ phân cực càng cao. Nếu glycosid bị
thủy phân cắt mất phần đường, chỉ còn lại phần aglycon thì tính phân cực của aglycon sẽ
giảm hẳn.
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến vấn đề chiết xuất là các enzym có trong cây. Trong
quá trình chế biến, nếu không khống chế hoạt động của các enzym thì các glycosid có thể
bị thủy phân một phần hoặc toàn phần làm thay đổi tính phân cực, do đó thay đổi độ hòa
tan của các hợp chất đối với dung môi.
III. XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU
Việc lựa chọn, thu hái, xác định nguyên liệu mẫu cây cần nghiên cứu là những giai
đoạn đầu tiên cần phải tiến hành trong quá trình khảo sát hóa thực vật.
Khi thu hái mẫu cây, cần kết hợp với nhà thực vật học để xác định tên khoa học (vì
cây thường được gọi bằng tên địa phương rất dễ gây nhầm lẫn). Phải ghi rõ cây thu hái ở
vùng nào, thời gian thu hái, độ tuổi của cây. Phải ghi rõ người hái hoặc cơ quan giám định
cây, và cây hiện được lưu mẫu ở đâu. Khi thu hái nguyên liệu phải chú ý loại bỏ các cây
sâu bệnh. Đối với các bộ phận vỏ, thân, rễ chú ý xem xét kỹ, tránh thu hái cây có mang
3
những sinh vật ký sinh. Nhiều trường hợp đã có kết luận sai về thành phần hóa học vì cây
có mang những loại nấm ký sinh.

- Hằng số điện môi của nước ở 20
o
C là 80,4 trong khi ether ethylic là 4,34.
- Nguyên tử hydro của phân tử nước có khả năng liên kết với một nguyên tử mang
điện tích âm của một hợp chất khác, hình thành dây nối liên kết hydro trong dung
dịch nước, trong khi ether ethylic không có sự liên kết này. Dây nối hydro hình
thành ảnh hưởng lớn đến tính hòa tan của hợp chất đối với dung môi.
- Nước vừa có tác dụng như một acid, vừa là một baz, còn ether là một baz rất yếu
không hoạt động như một acid.
Do những đặc điểm trên, nước được xem như một dung môi phân cực mạnh, còn ether
ethylic là một dung môi không phân cực.
Độ phân cực của các dung môi thường dùng được sắp xếp tăng dần theo chỉ số phân
cực ghi ở bàng 1.
Bảng 1: Các dung môi thường dùng được sắp xếp tăng dần tương đối theo chỉ số
phân cực.
Dung môi
Nhiệt
độ sôi (
o
C)
Hằng
số điện
môi ε ở
25
o
C
Chỉ số
phân cực
Độ
nhớt

Acid acetic 118 6,2 6,2 1,26 100
Dimethyl sulfoxid 189 4,7 7,2 2,0 100
Nước 100 78,5 9,0 1,0 100
III.1. Chất tan trong nước và dung môi phân cực
- Các chất điện ly như muối vô cơ đều tan trong dung môi phân cực.
- Chất phân cực: các hợp chất hữu cơ nói chung không ion hóa nhưng nếu chúng có
chứa các nhóm hoặc nguyên tử mang điện tích âm có thể hình thành dây nối hydro
với nước thì chúng sẽ tan được trong nước.
Những nhóm có khả năng tạo dây nối hydro như: -OH, CO, NO, NH
2
và các Halogen
gọi là nhóm phân cực.
Càng có nhiều nhóm phân cực thì phân tử ấy càng dễ hoà tan trong nước. Nhưng nếu
mạch hydro carbon của phân tử càng dài thì độ hòa tan càng giảm. Thực nghiệm cho thấy,
1 nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình thành liên kết hydro với phân tử nước sẽ
làm cho phân tử ấy tan được trong nước nếu mạch carbon của phân tử không có quá 5
nguyên tử carbon hoặc không quá 6 nếu phân tử có thêm mạch nhánh. Nhưng nếu phân tử
có nhiều nhóm phân cực (2 nhóm trở lên) thì tỉ lệ này giảm xuống: 1 nhóm phân cực ứng
với 3 hoặc 4 carbon trong mạch thì phân tử ấy tan được trong nước.
III.2. Chất tan trong ether ethylic và dung môi không phân cực
Các hợp chất hữu cơ không chứa nhóm phân cực gọi là các chất không phân cực.
Thông thường các chất không phân cực đều tan trong ether ethylic và dung môi không
phân cực, không tan trong nước và các dung môi phân cực khác. Hầu hết các chất hữu cơ
tan trong nước đều không tan trong ether ethylic.
6
Nếu một chất vừa tan trong nước, vừa tan trong ether thì chất đó phải là chất không
ion hóa, có số carbon không quá 5, có 1 nhóm phân cực tạo dây nối hydro nhưng không
phải là nhóm phân cực mạnh.
V. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT
Phương pháp chiết xuất bao gồm việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và cách chiết.

thay thế bằng dung môi mới. Tuy vậy người ta không thực hiện liên tục mà mẫu cây được
ngâm trong dung môi khoảng 1-2 ngày, cho dung môi bão hòa chảy ra rồi mới cho dung
môi mới vào tiếp tục thực hiện quá trình trích ly. Để khảo sát sự chiết xuất hoàn toàn
chưa, người ta thường theo dõi bằng cách lấy dịch trích ly thử với các thuốc thử đặc trưng
của hoạt chất cần trích.
V.2. Chiết bằng phương pháp ngâm dầm (Maceration)
Phương pháp ngâm dầm không hiệu quả gì hơn phương pháp ngấm kiệt, chỉ là ngâm
bột cây trong bình chứa bằng thủy tinh hoặc thép không rỉ có nắp đậy. Rót dung môi phủ
lớp bột cây, để yên ở nhiệt độ phòng, dung môi sẽ ngấm dần vào nguyên liệu và hòa tan
các chất tự nhiên. Có thể gia tăng hiệu quả chiết xuất bằng cách khuấy bột cây hoặc dùng
máy lắc nhẹ.
Sau 24 giờ, dung môi trong bình được rót ra và đổ dung môi mới vào.
V.3. Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt ngược dòng
Đây là sự kết hợp giữa phương pháp ngấm kiệt và phương pháp ngâm dầm. Bột cây
được cho vào nhiều bình chiết khác nhau, ví dụ có 3 bình A, B, C. Cho dung môi vào
bình A, ngâm và lấy ra dung dịch A
1
, lấy dung dịch A
1
để riêng. Cho dung môi mới vào
bình A, ngâm và lấy ra được dung dịch A
2
. Lấy dung dịch A
2
làm dung môi đầu cho bình
B, tương tự như trên có được dung dịch B
1
và dung dịch B
2
. Dung dịch B

Ethanol-nước.
9
V.6. Chiết bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước
Đây là phương pháp đặc biệt dùng để ly trích tinh dầu và những hợp chất dễ bay hơi
có trong cây. Dụng cụ gồm một bình cầu lớn để cung cấp hơi nước, hơi nước sẽ được dẫn
sục vào bình có chứa mẫu cây, hơi nước xuyên thấm qua mẫu cây và lôi theo những cấu
tử dễ bay hơi; hơi nước tiếp tục bay hơi và được ngưng tụ bởi một ống sinh hàn, ta thu
được hỗn hợp nước-tinh dầu. Dùng ether dầu hỏa hay ether ethyl để ly trích tinh dầu ra
khỏi hỗn hợp trên hoặc để yên một thời gian trong bình lóng sẽ có sự tách giữa 2 pha tinh
dầu – nước.

10
11

Trích ngấm kiệt
(Vận tốc dung môi chảy vào bình đựng bột
cây bằng vận tốc chảy ra)
Trích lỏng – lỏng
Hai loại dung môi không hòa tan vào nhau
12
13
Trích bằng lôi cuốn của hơi nước
Kiểu cải tiến (Dyne Stake)
14
VI. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT
Khi chiết xuất các hợp chất tự nhiên trong cây, người ta thường trích luôn các tạp chất
hay có trong cây như chất béo, chất màu. Những tạp chất này sẽ làm cản trở quá trình cô
lập tinh chế các hoạt chất muốn khảo sát.
 Chất béo (lipid)
- Thường được loại bằng những dung môi không phân cực, nhưng chúng

Chất hấp thụ dùng trong sắc ký cột như alumin có thể gây nên phản ứng ngưng tụ,
phản ứng chuyển, phản ứng cộng nước hoặc phản ứng khử nước, silicagel cũng có thể gây
nên phản ứng oxy hóa.
VII. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT THEO HÓA HỌC XANH
16