Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội 2
Khoa Hóa học
*************

Phạm thị thu thủy

Nghiên cứu phân lập và
xác định cấu trúc hóa
học
của một số hợp chất
dibenzocyclooctadiene lignan
từ cây na rừng
(Kadsura coccinea)
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: hóa hữu cơ

Hà nội – 2009

Phạm Thị Thu Thủy

1

Lớp K31B – Khoa Hóa Học


Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội 2
Khoa Hóa học

môn Hóa hữu cơ, Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 và các cán bộ công nhân
viên phòng xúc tác hữu cơ, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã ủng hộ và tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện thuận
lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Mặc dù bản thân em đã cố gắng nỗ lực rất nhiều trong quá trình thực hiện
khóa luận và được sự quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các
thầy cô giáo nhưng khoá luận vẫn còn nhiều hạn chế, thiếu sót. Vì vậy em kính
mong nhận được sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn
sinh viên quan tâm.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2009
Sinh Viên

Phạm Thị Thu Thủy


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan các kết quả trong khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu
phân lập và xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất
dibenzocyclooctadiene lignan từ cây Na rừng (kadsura Coccinea)” là của tôi
thực hiện, không sao chép của bất kỳ một đề tài nào đã công bố trước đây.


Mục lục
Trang
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục những chữ viết tắt
Danh mục các sơ đồ, hình và bảng biểu
Mở đầu

7
8
9
10
11
11
12
13
16
16
16


2.2.1. Điểm nóng chảy
2.2.2. Độ quay cực
2.2.3. Phổ khối lượng
2.2.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
2.3. Dụng cụ và thiết bị
2.3.1. Dụng cụ và thiết bị tách chiết
2.3.2. Dụng cụ và thiết bị xác định cấu trúc
2.4. Hóa chất
2.5. Phân lập các hợp chất
2.5.1. Phương pháp phân lập các hợp chất
2.5.2. Quy trình phân lập các hợp chất
2.6. Hằng số vật lí và các dữ kiện phổ của các hợp chất
2.6.1. Hợp chất 1 – Binakadsurin A.
2.6.2. Hợp chất 2 – Isovaleroylbinakadsurin A
Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận
3.1. Xác định cấu trúc hóa học của hợp chất 1 Binakadsurin A.
3.2. Xác định cấu trúc hóa học của hợp chất 2Isovaleroylbinakadsurin A


Độ quay cực ( Specific Optical Botation)

13

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13

C-NMR

( Cacbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
1

H-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
( Proton Magnetic Resonance Spectroscopy)

2D-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2 chiều
Two – Pimensional NMR

CC

Sắc ký cột

TLC

Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography)


IR

Phổ hồng ngoại

Me

Nhóm metyl

NOESY

Nucler Overhauser Effect Spectroscopy

1

1

H- H

COSY

(HOMOCOSY)

1

1

H- H Chemical Shift Correlation Spectroscopy


Danh mục các sơ đồ, hình và bảng biểu

Cấu trúc hóa học của hợp chất 1

26

Hình 3.1.c

Phổ C-NMR của hợp chất 1

27

Hình 3.1.d

Các phổ DEPT của hợp chất 1

28

Bảng 3.1

Kết quả phổ NMR của hợp chất 1

29

Hình 3.1.e

Phổ HMBC của hợp chất 1

30

Hình 3.1.f


Kết quả phổ NMR của hợp chất 2

35

Hình 3.2.e

Phổ HSQC của hợp chất 2

36

Hình 3.2.f

Phổ HMBC của hợp chất 2

37

Hình 3.2.g

Phổ NOESY của hợp chất 2

38

Hình 3.2.h

Phổ khối lượng ESI-MS của hợp chất 2

39

1


Cùng với bề dày hơn 4000 năm lịch sử, ngành Đông y của nước ta đã thu
được những thành tựu rực rỡ: nhiều phương thuốc từ cây cỏ, động vật được ứng
dụng hiệu quả và lưu truyền đến ngày nay. Cùng với sự phát triển của khoa học
công nghệ nói chung và y học nói riêng, y học cổ truyền cùng với y học hiện đại
đã và đang có những đóng góp to lớn, góp phần vào việc phòng, chữa bệnh và


làm tăng tuổi thọ cho con người. Vấn đề đặt ra hiện nay là làm như thế nào để
khai thác và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên đem lại hiệu quả cho
xã hội.
Rễ cây Na rừng được sử dụng làm thuốc từ lâu đời, ngoài ra người ta còn
sử dụng các sản phẩm khác của nó vì cây có hoạt tính sinh học cao, chứa nhiều
thành phần hóa học và có nhiều tác dụng dược lý. Song chưa hề có tài liệu nào
công bố về thành phần hoá học của cây Na rừng một cách đầy đủ, chính xác.
Việc nghiên cứu, khảo sát thành phần hóa học và tác dụng dược lý của cây Na
rừng ở Việt Nam nhằm đặt cơ sở khoa học cho việc sử dụng chúng một cách
hiệu quả, hợp lý có ý nghĩa quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển của nền y
học Việt Nam hiện đại dựa trên các phương thuốc cổ truyền. Xuất phát từ ý
nghĩa thực tiễn trên em chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phân lập và xác
định cấu trúc hóa học của một số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ
cây na rừng (Kadsura Coccinea)”.
Nhiệm vụ của khóa luận
1. Phân lập một số hợp chất dibenzocyclooctadiene lignan từ cây na rừng.
2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được bằng các
phương pháp phổ.


CHƢƠNG 1: Tổng quan
1.1. Tổng quan về cây Na rừng [1], [2].
1.1.1. Thực vật học:

- Phong thấp đau xương, đòn ngã ứ đau.
- Đau bụng trước khi hành kinh, sản hậu ứ đau sưng vú.
Liều dùng: 15 – 30 gam rễ khô, sắc nước uống.
Dân gian cũng thường dùng vỏ thân, vỏ rễ làm thuốc bổ kích thích tiêu
hóa, giảm đau. Ngày dùng 8 – 16 gam sắc nước hoặc ngâm rượu uống.
Cây Na rừng với thành phần hóa học và hoạt tính sinh học cao góp phần
tạo cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tìm kiếm những phương
thuốc mới, cũng như hiểu rõ hơn về tác dụng chữa bệnh của cây thuốc cổ truyền
dân tộc mà cha ông ta đã từng sử dụng.


1.2. Các phƣơng pháp chiết mẫu thực vật [4], [5].
Sau khi tiến hành thu hái và sấy mẫu, tuỳ thuộc vào đối tượng chất có
trong mẫu khác nhau (chất không phân cực, chất có độ phân cực vừa phải,…)
mà ta chọn dung môi và hệ dung môi khác nhau
1.2.1. Chọn dung môi chiết
Thường thì các chất chuyển hóa thứ cấp trong cây có độ phân cực khác
nhau. Đôi khi để tạo ra độ phân cực của dung môi thích hợp người ta không chỉ
dùng đơn thuần một loại dung môi mà phối hợp một tỷ lệ nhất định để tạo ra hệ
thống dung môi mới. Tuy nhiên những thành phần tan trong nước ít được quan
tâm. Dung môi dùng cho quá trình chiết cần phải được lựa chọn rất cẩn thận. Nó
cần hòa tan những chuyển hóa thứ cấp đang nghiên cứu, dễ dàng được loại bỏ,
có tính trơ (không phản ứng với chất nghiên cứu), không độc, không dễ bốc
cháy. Những dung môi này nên được chưng cất để thu được dạng sạch trước khi
sử dụng, nếu chúng có lẫn các chất khác có thể ảnh hưởng đến hiệu quả và chất
lượng của quá trình chiết. Thường có một số chất dẻo lẫn trong dung môi như
các diankyl phtalat, tri-n-butyl-axetylnirat và tributylphotphat. Những chất này
có thể lẫn với dung môi trong quá trình sản xuất dung môi hoặc trong khâu bảo
quản như trong các thùng chứa bằng nhựa hoặc các nút nhựa.
Metanol và clorofooc thường chứa dioctylphtalat [di-(2-etylhexyl) phtalat

Dietyl ete hiếm khi được dùng cho quá trình chiết thực vật vì nó rất dễ
bay hơi, dễ bộc cháy và độc, đồng thời nó có xu hướng tạo thành peoxit dễ nổ,
peroxit của dietylete dễ gây phản ứng oxi hóa với những hợp chất không có khả
năng tạo cholesterol như các carotenoid. Tiếp đến là axeton cũng có thể tạo
thành axetonit nếu 1,2-cis-diol có mặt trong môi trường axit. Quá trình chiết


dưới điều kiện axit hoặc bazơ thường được dùng với quá trình phân tác đặc
trưng, cũng có khi xử lí các dịch chiết bằng axit-bazơ có thể tạo ra những sản
phẩm mong muốn.
Sự hiểu biết về các đặc tính của những chất chuyển hóa thứ cấp trong cây
được chiết sẽ rất quan trọng để từ đó lựa chọn dung môi thích hợp cho quá trình
chiết tránh được sự phân hủy chất bởi dung môi và quá trình tạo thành chất
mong muốn.Sau khi chiết dung môi được cất ra bằng máy cất quay ở nhiệt độ
0

không quá 30 – 40 C, với một vài hóa chất chịu nhiệt có thể thực hiện ở nhiệt độ
cao hơn.
1.2.2. Quá trình chiết
Hầu hết các quá trình chiết đơn giản được phân loại như sau:
- Chiết ngâm
- Chiết sử dụng một loại thiết bị là bình chiết Xoclet.
- Chiết sắc với dung môi nước
- Chiết lôi cuốn theo hơi nước
Chiết ngâm là một trong những phương pháp được sử dụng rỗng rãi nhất
trong quá trình chiết thực vật bởi nó không đòi hỏi nhiều công sức và thời gian.
Thiết bị sử dụng là một bình thủy tinh với một cái khóa ở dưới đáy để tạo tốc độ
chảy cho quá trình tách rửa dung môi. Dung môi có thể nóng hoặc lạnh. Trước
kia các máy chiết ngâm đòi hỏi phải bằng kim loại nhưng hiện nay có thể dùng
bình thủy tinh.

sử dụng pha tĩnh là chất rắn (bao gồm các loại chất hấp phụ như: silicagel,
YMC, ODS, Al2O3,…) còn pha động được sử dụng là chất lỏng (sắc ký lỏng)
hay chất khí (sắc ký khí). Pha động được dùng trong sắc ký lỏng là các dung môi
hữu cơ, trên nguyên tắc là chất phân cực hơn sẽ tan tốt trong dung môi phân cực
hơn, và ngược lại chất ít phân cực hơn sẽ tan tốt hơn trong dung môi kém phân


cực hơn. Có thể sắp xếp độ phân cực của dung môi theo dãy tăng dần độ phân
cực của dung môi như sau: ete dầu hỏa, xiclohexan, cacbontetraclorua, xylen,
toluen, benzen, clorofom, metylen clorua, axeton, dioxan, etylaxetat, piridin,
propanol, metanol, axit axetic.
Nguyên tắc căn bản được sử dụng trong phương pháp này là dựa vào sự
khác nhau về ái lực giữa các chất cần tách với chất hấp phụ. Độ phân cực của
dung môi tăng dần từ ete dầu hỏa đến nước. Tùy thuộc vào cách tiến hành sắc ký
mà người ta chia thành các phương pháp sắc ký chủ yếu như sau:
1.3.1 Sắc ký cột (CC)
Đây là phương pháp sắc ký phổ biến nhất, chất hấp phụ là pha tĩnh bao
gồm các loại silica gel (độ hạt khác nhau) pha thường cũng như pha đảo YMC,
ODS, dianion, …Chất hấp phụ được nhồi vào cột (có thể cột thủy tinh hay cột
bằng kim loại inox, nhưng phổ biến nhất là cột thủy tinh). Độ mịn của chất hấp
phụ hết sức quan trọng , nó phản ánh số đĩa lý thuyết hay khả năng tách của chất
hấp phụ. Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì số đĩa lý thuyết càng lớn, khả
năng tách càng cao, và ngược lại. Tuy nhiên nếu chất hấp phụ có kích thước hạt
càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm. Trong một số trường hợp nếu lực trọng
trường không đủ lớn thì gây ra hiện tượng tắc cột (dung môi không chảy được),
khi đó người ta phải sử dụng áp suất, với áp suất trung bình (MPC), áp suất cao
(HPLC).
Trong sắc kí cột, tỷ lệ đường kính cột (D) so với chiều cao cột (L) rất quan
trọng, nó thể hiện khả năng tách của cột. Tỷ lệ L/D phụ thuộc vào yêu cầu tách,
tức là phụ thuộc vào hỗn hợp chất cụ thể. Trong sắc kí, tỷ lệ giữa quãng đường đi

hướng cho sắc kí cột. SKLM được tiến hành trên bản mỏng tráng sẵn silica gel
trên đế nhôm hay đế thuỷ tinh. Ngoài ra, SKLM còn dùng để điều chế thu chất
trực tiếp. Bằng việc sử dụng bản SKLM điều chế (bản được tráng silica gel dày
hơn), có thể đưa lượng chất nhiều hơn lên bản, và sau khi chạy sắc kí, người ta


có thể cạo riêng phần silica gel có chứa chất cần tách rồi giải hấp phụ bằng dung
môi thích hợp để thu được từng chất riêng biệt. Có thể phát hiện chất trên bản
mỏng bằng đèn tử ngoại, bằng chất hiện màu đặc trưng cho từng lớp chất hoặc
sử dụng dung dịch H2SO4 10%.
1.4. Các phƣơng pháp hoá lý xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ
[3], [9].
Cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ được xác định nhờ vào các phương
pháp phổ kết hợp. Tuỳ thuộc vào cấu trúc hoá học của từng chất mà người ta sử
dụng phương pháp phổ cụ thể nào. Cấu trúc càng phức tạp thì yêu cầu phối hợp
các phương pháp phổ càng cao. Trong một số trường hợp, để xác định chính xác
cấu trúc hoá học của các hợp chất, người ta phải dựa vào các phương pháp bổ
xung khác như chuyển hoá hoá học, kết hợp với các phương pháp sắc kí so
sánh…
1.4.1. Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy, IR).
Phổ hồng ngoại được xây dựng dựa vào sự khác nhau về dao động của các
liên kết trong phân tử hợp chất dưới sự kích thích của tia hồng ngoại. Mỗi kiểu
liên kết được đặc trưng bởi một vùng bước sóng khác nhau. Chính vì vậy, việc
phân tích phổ hồng ngoại là nhằm chỉ rõ nguồn gốc các vân hấp phụ cơ bản trên
phổ, từ đó cho biết các nhóm nguyên tử trong phân tử (đặc biệt là nhóm chức)
và rút ra những kết luận về cấu trúc phân tử, ví dụ như dao động hoá trị của
-1

nhóm OH tự do trong các nhóm hydroxyl là 3300-3450 cm , của nhóm
-1

của các hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chủ yếu của phương pháp phổ này là dựa
vào sự phân mảnh ion của phân tử chất dưới sự bắn phá của chùm ion bên ngoài.
Ngoài ion phân tử, phổ MS còn cho các pic ion mảnh khác mà dựa vào đó người
ta có thể xác định được cơ chế phân mảnh và dựng lại được cấu trúc hoá học các
hợp chất. Hiện nay có rất nhiều loại phổ khối lượng, những phương pháp chủ
yếu được nêu ra dưới đây:
+ Phổ EI-MS (Electron Impact Ionization mass spectroscopy) dựa vào sự
phân mảnh ion dưới tác dụng của chùm ion bắn phá năng lượng khác nhau, phổ
biến là 70eV.
+ Phổ ESI-MS (Electron Spray Ionization mass spectroscopy) gọi là phổ
phun mù điện tử. Phổ này được thực hiện với năng lượng bắn pha thấp hơn
nhiều so với phổ EI-MS, do đó phổ thu được chủ yếu là pic ion phân tử và các
píc đặc trưng cho sự phá vỡ các liên kết có mức năng lượng thấp, dễ bị phá vỡ.


+ Phổ FAB (Fast Atom Bombing mass spectroscopy) là phổ bắn phá
nguyên tử nhanh với sự bắn phá nguyên tử nhanh ở năng lượng thấp, do đó phổ
thu được cũng dễ thu được pic ion phân tử.
+ Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass Spectroscopy),
cho phép xác định píc ion phân tử hoặc ion mảnh với độ chính xác cao.
Ngoài ra, hiện nay ngưòi ta còn sử dụng kết hợp các phương pháp sắc kí kết hợp
với khối phổ khác như: GC-MS (sắc kí khí -khối phổ), LC-MS (sắc kí lỏng-khối
phổ). Các phương pháp kết hợp này còn đặc biệt hữu hiệu khi phân tích thành
phần của hỗn hợp chất (nhất là phân tích thuốc trong ngành dược).
1.4.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy, NMR).
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một phương pháp phổ hiện đại và hữu hiệu
nhất hiện nay được dùng để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ
nói riêng và hợp chất thiên nhiên nói chung. Với việc sử dụng kết hợp các kỹ
thuật phổ NMR một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định


C-NMR là ppm, với dải thang đo rộng hơn so với phổ proton (từ 0 đến

230ppm).
c) Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer).
Phổ này cho ta các tín hiệu phân loại các loại cacbon khác nhau. Trên phổ
DEPT
, tín hiệu của các cacbon bậc bốn biến mất. Tín hiệu của CH và CH3 nằm về
O

O

một phía và của CH2 về một phía trên phổ DEPT 135 . Trên phổ DEPT 90 chỉ
xuất hiện tín hiệu phổ của các CH.
d) Phổ 2D-NMR (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2 chiều Two – Pimensional
NMR)
Đây là các kỹ thuật phổ hai chiều, cho phép xác định các tương tác của các
hạt nhân từ của phân tử trong không gian hai chiều. Một số kỹ thuật chủ yếu thường
được sử dụng như sau:
+ Phổ HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Coherence):
Các tương tác trực tiếp H-C được xác định nhờ vào các tương tác trên phổ
này. Trên phổ, một trục là phổ 1H-NMR, còn trục kia là 13C-NMR. Các tương
tác HMQC nằm trên đỉnh các ô vuông trên phổ.
1

1

1

1

kết hợp với các chuyển hoá hoá học cũng như các phương pháp phân tích so
sánh kết hợp khác. Đặc biệt đối với các phân tử nhiều mạch nhánh dài, tín hiệu
phổ NMR bị chồng lấp nhiều khó xác định chính xác được chiều dài các mạch,
cũng như đối với các phân tử có các đơn vị đường thì việc xác định chính xác
các loại đường cũng như cấu hình đường thông thường phải sử dụng phương


pháp thủy phân rồi xác định bằng phương pháp so sánh bằng LC-MS hoặc GCMS với các đường chuẩn dự kiến.


CHƢƠNG 2:
Thực nghiệm và phƣơng pháp nghiên
cứu
2.1. Mẫu thực vật
Cây Na rừng được thu hái năm 2008 tại Sa Pa (Lào Cai), mẫu cây đã được
giám định tại Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam.
Mẫu tiêu bản được lưu giữ tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.2. Phƣơng pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất
2.2.1.

Điểm nóng chảy (Mp)

Điểm nóng chảy được đo trên máy Kofler micro-hotstage của Viện Hóa
học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.2.2.

Độ quay cực [ỏ] D