Luận văn thạc sĩ hay nghiên cứu phân tích thành phần cấu trúc một số hợp chất phân lập từ cây hoàng tinh hoa trắng disporopsis longifolia craib bằng các phương pháp hóa lí hiện đại

Nghiên cứu phân tích cấu trúc hợp chất từ cây hoàng tinh hoa trắng bằng phương pháp hóa lý hiện đại, cung cấp thông tin quý giá cho ngành dược.

• Tác giả: Dương Thị Hoạt
• Người hướng dẫn: TS. Khiếu Thị Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Phân Tích Thành Phần Cấu Trúc Một Số Hợp Chất Phân Lập Từ Cây Hoàng Tinh Hoa Trắng (Disporopsis Longifolia Craib) Bằng Các Phương Pháp Hóa Lí Hiện Đại
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Một số phương pháp hóa lý dùng để phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ
• 1.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại IR
• 1.1.2. Phổ khối lượng MS (Mass spectrometry)
• 1.1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance)
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chi Disporopsis
• 1.2.1. Giới thiệu về chi Disporopsis
• 1.2.2. Đặc điểm thực vật chi Disporopsis. Ứng dụng của chi Disporopsis trong y học cổ truyền
• 1.2.3. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của chi Disporopsis
• 1.2.4. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước về cây Hoàng tinh hoa trắng (Disporopsis longifolia Craib)
• 1.2.4.1. Đặc điểm thực vật
• 1.2.4.2. Ứng dụng của cây Hoàng tinh hoa trắng trong y học cổ truyền
• 1.2.4.3. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Hoàng tinh hoa trắng
• 1.3. Hợp chất terpenoid
• 1.3.1. Khái niệm terpenoid
• 1.3.2. Phân loại terpenoid
• 1.3.3. Hoạt tính sinh học của terpenoid
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp xử lý và chiết mẫu
• 2.3. Phương pháp khảo sát, phân tách và tinh chế các hợp chất từ mẫu thực vật
• 2.4. Phương pháp phân tích cấu trúc
• 2.5. Hóa chất và thiết bị
• 2.6. Quy trình phân lập các hợp chất tự nhiên từ cây Hoàng tinh hoa trắng
• 2.7. Dữ liệu phổ của các hợp chất phân lập được
• 2.7.1. Hợp chất DL1: β-sitosterol
• 2.7.2. Hợp chất DL2: oleanolic acid
• 2.7.3. Hợp chất DL3: β-amyrin acetate
• 2.7.4. Hợp chất DL4: neoilexonol acetate
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát cặn chiết ethylacetate bằng SKLM
• 3.2. Các hợp chất phân lập từ cao chiết ethylacetate
• 3.2.1. Hợp chất β-sitosterol (DL1)
• 3.2.2. Hợp chất oleanolic acid (DL2)
• 3.2.3. Hợp chất β-amyrin acetate (DL3)
• 3.2.4. Hợp chất neoilexonol acetate (DL4)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phân Tích Cấu Trúc Hợp Chất Từ Cây Hoàng Tinh Hoa Trắng

Cây Hoàng tinh hoa trắng (Disporopsis longifolia Craib) là một trong những loài thực vật quý hiếm, có giá trị dược liệu cao. Nghiên cứu về cấu trúc hóa học của cây này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần hóa học mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong y học. Việc phân tích cấu trúc các hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng sẽ cung cấp thông tin quan trọng về hoạt tính sinh học và tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh.

1.1. Giới Thiệu Về Cây Hoàng Tinh

Cây Hoàng tinh hoa trắng thuộc chi Disporopsis, nổi bật với các hợp chất có hoạt tính sinh học. Nghiên cứu cho thấy cây này chứa nhiều hợp chất tự nhiên có lợi cho sức khỏe.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu cấu trúc hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng giúp xác định các thành phần hóa học, từ đó phát triển các sản phẩm dược phẩm mới, góp phần vào y học cổ truyền.

II. Vấn Đề Trong Phân Tích Cấu Trúc Hợp Chất Từ Cây Hoàng Tinh

Mặc dù cây Hoàng tinh hoa trắng có nhiều tiềm năng, nhưng việc phân tích cấu trúc hợp chất từ cây này gặp phải một số thách thức. Các phương pháp phân tích hiện đại cần được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc xác định cấu trúc.

2.1. Thách Thức Trong Phân Tách Hợp Chất

Việc phân tách các hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng gặp khó khăn do sự đa dạng và phức tạp của các thành phần hóa học có trong cây.

2.2. Khó Khăn Trong Xác Định Cấu Trúc

Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập từ cây Hoàng tinh hoa trắng đòi hỏi sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau, như phổ hồng ngoại và phổ khối lượng.

III. Phương Pháp Phân Tích Cấu Trúc Hợp Chất Từ Cây Hoàng Tinh

Để phân tích cấu trúc hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng, nhiều phương pháp hiện đại được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất.

3.1. Phương Pháp Phổ Hồng Ngoại IR

Phương pháp phổ hồng ngoại IR được sử dụng để xác định các nhóm chức và liên kết trong phân tử, giúp nhận diện các hợp chất có trong cây Hoàng tinh.

3.2. Phương Pháp Phổ Khối Lượng MS

Phổ khối lượng MS là công cụ mạnh mẽ để xác định khối lượng phân tử và cấu trúc của các hợp chất, từ đó hỗ trợ trong việc phân tích hóa học.

3.3. Phương Pháp NMR

Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân NMR cho phép xác định cấu trúc chi tiết của các hợp chất, cung cấp thông tin về môi trường hóa học của các nguyên tử trong phân tử.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hợp Chất Từ Cây Hoàng Tinh

Các hợp chất phân lập từ cây Hoàng tinh hoa trắng có nhiều ứng dụng trong y học cổ truyền. Chúng được sử dụng để điều trị nhiều bệnh lý khác nhau, từ các vấn đề tiêu hóa đến các bệnh lý nghiêm trọng hơn.

4.1. Tác Dụng Chữa Bệnh

Cây Hoàng tinh hoa trắng được biết đến với tác dụng chữa trị các bệnh như lao phổi, ho ra máu và hạ lipid máu, nhờ vào các hợp chất sinh học có trong cây.

4.2. Tiềm Năng Trong Nghiên Cứu Dược Phẩm

Nghiên cứu về các hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm dược phẩm mới, có thể ứng dụng trong điều trị bệnh.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Cấu Trúc Hợp Chất Từ Cây Hoàng Tinh

Nghiên cứu cấu trúc hợp chất từ cây Hoàng tinh hoa trắng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Việc hiểu rõ về các hợp chất này sẽ giúp phát triển các sản phẩm dược phẩm hiệu quả hơn.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp phân tích mới, nhằm nâng cao độ chính xác trong việc xác định cấu trúc hợp chất.

5.2. Định Hướng Phát Triển Sản Phẩm

Cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp để phát triển các sản phẩm dược phẩm từ cây Hoàng tinh hoa trắng, nhằm phục vụ cho nhu cầu điều trị bệnh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. Một số phương pháp hóa lý dùng để phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ 1. Phương pháp phổ hồng ngoại IR Phương pháp phổ hồng ngoại dùng để xác định nhóm chức và một số liên kết đặc trưng có mặt trong phân tử [1-4]. Nguyên tắc chung của phương pháp phổ hồng ngoại là khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng thái dao động cao hơn [4-6].

Kỹ thuật này thường được sử dụng để phân tích các mẫu có liên kết cộng hóa trị. Phổ đơn giản thu được từ các mẫu có ít liên kết hoạt động và độ tinh khiết cao. Cấu trúc phân tử phức tạp hơn dẫn đến các dải hấp thụ nhiều hơn và phổ phức tạp hơn [7, 8]. Khi các phân tử hấp thụ năng lượng từ bên ngoài có thể dẫn đến quá trình quay, dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó.

Tùy theo năng lượng kích thích lớn hay nhỏ có thể xảy ra quá trình quay, dao động hay cả quay và dao động đồng thời. Để kích thích các quá trình trên có thể sử dụng tia sáng vùng hồng ngoại (phổ hồng ngoại) hoặc tia khuếch tán Raman (phổ Raman) [6, 7]. Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến.

Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm trong giữa 2,5. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là chúng tỷ lệ thuận với năng lượng [3, 7]. Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng thái dao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 động cao hơn. Có 2 lại dao động khi phân tử bị kích thích là dao động hóa trị và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay đổi góc liên kết [3, 4].

Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ hấp thụ bức xạ hồng ngoại của một chất vào số sóng hoặc bước sóng chính được gọi là phổ hấp thụ hồng ngoại [8]. Máy phổ hồng ngoại có thể đo được các mẫu ở thể khí, lỏng, rắn nhưng thông thường nhất được chuẩn bị là dạng rắn và dạng lỏng. Chất rắn thường được nghiền nhỏ với KBr rồi ép thành viên mỏng. Chất lỏng được đo ở dạng màng lỏng hoặc pha trong dung môi như tetrachloromethane, chloroform [7].

Phổ hấp thụ hồng ngoại của ethyl acetate Sự hấp thụ hồng ngoại của một chất thường tập trung vào những vùng hẹp tạo ra các vân hấp thụ (Hình 1.1) có rất nhiều vân hấp thụ như vân a, b, c, d, e, g, h. Vân phổ hồng ngoại có ba đặc trưng cần được mô tả là: vị trí của vân phổ được chỉ bởi bước sóng hoặc số sóng của đỉnh phổ, cường độ của vân phổ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 hồng ngoại thường được đánh giá theo diện tích của vân phổ: vân phổ càng rộng và càng cao thì có cường độ càng lớn [4]. Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân tử. Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân ngón tay.

Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau [7, 8]. Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu đuợc chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các pic nằm trong vùng từ 4000 – 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì vùng này chứa các cực đại hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O, C=N. nên được gọi là vùng nhóm chức [4, 7].

Vùng phổ từ 1300 – 626 cm-1 phức tạp hơn và thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định nhóm chức. Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến hợp chất kia vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay [8]. Phổ khối lượng MS (Mass spectrometry) Phương pháp phổ khối lượng (MS) là kĩ thuật phân tích hiệu quả để chứng minh hợp chất chưa biết bằng cách xác định khối lượng phân tử, xác định định tính và xác định định lượng (khối lượng, bề mặt và phân tích sâu) của các vết hợp chất hữu cơ có trong một mẫu bằng cách đo tỉ lệ khối lượng trên điện tích và số lượng của các ion pha khí [9,10]. Đây là phương pháp hiện đại được sử dụng phổ biến trong các phép phân tích cấu trúc và phân tích hàm lượng các hợp chất hóa học.

Cơ sở của phương pháp phổ khối lượng đối với hợp chất hữu cơ là bắn phá các hợp chất hữu cơ trung hòa thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc phá vỡ thành các mảnh ion (có số khối z-m/e), các gốc theo sơ đồ sau bằng các phần tử mang năng lượng cao [1, 2, 4]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 ABC + 1e → ABC+ + 2e >95% → ABC2+ + 3e → ABC- Sự bắn phá này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa. Ion phân tử và các ion mảnh là các phần tử có khối lượng (m), điện tích của nó là z thì tỷ số m/z được gọi là số khối [10].

Quá trình ion hóa có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau: phương pháp va chạm e, phương pháp ion hóa hóa học, phương pháp ion hóa photon, phương pháp ion hóa trường, phương pháp bắn phá ion, phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh. Tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì đồ thị này được gọi là phổ khối lượng [4]. Phổ ESI-MS của bovine ubiquitin từ Protea Biosciences Phân tích phổ khối là tìm mối liên quan giữa các số khối xuất hiện trên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 phổ khối lượng và cấu tạo phân tử dựa trên cơ chế phá vỡ phân tử, gồm các trường hợp sau: Trường hợp một: có công thức dự kiến cần dựa vào phổ khối lượng để xác minh công thức có đúng không [4]. Trường hợp thứ hai, biết khối lượng phân tử và công thức cấu tạo phân tử phải dựa vào số khối m/z trên phổ và cấu tạo của các mảnh ion có số khối đó để lắp ghép lại thành phân tử [4].

Trường hợp thứ ba: biết khối lượng phân tử phân giải cao có thể dựa vào bảng tra cứu tìm ra công thức phân tử, sau đó tiến hành như trường hợp trên [4]. Trường hợp thứ tư, biết khối lượng phần tử và các loại nguyên tố [4]. Như vậy, khi phân tích phổ khối lượng người ta thu được khối lượng phân tử của chất nghiên cứu, từ các pic mảnh ion trên phổ đồ có thể xác định được cấu trúc phân tử và tìm ra quy luật phân mảnh [9, 10]. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance) Phổ NMR là phương pháp phân tích cấu trúc các hợp chất hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay dựa trên sự ghi lại quá trình cộng hưởng từ sinh ra bởi các hạt nhân có spin khác 0 được kích thích bởi năng lượng của tần số sóng radio Rf dưới tác động của từ trường Bo bên ngoài.

Với việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc của các hợp chất. Trong phổ NMR có hai thông số có đặc trưng liên quan tương cấu trúc hóa học của một phân tử là độ dịch chuyển hóa học (δ) và hằng số tác spin – spin (J) [2, 4]. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR Được sử dụng rộng dãi nhất là proton NMR (1H-NMR). Proton có tỷ lệ phong phú tự nhiên và tỷ lệ từ tính lớn và phù hợp để quan sát NMR.

Đối với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 các hợp chất hữu cơ thông thường, phạm vi dịch chuyển hóa học là δ = 0 đến 10 ppm [1, 4, 7]. Giá trị của sự dịch chuyển hóa học phụ thuộc vào môi trường xung quanh proton, đó là sự lai hóa các nguyên tử carbon liên kết, loại và số lượng các nhóm chức gần đó và các hiệu ứng không gian. Chia tách bằng khớp nối spin giúp ước tính cấu trúc một phần. Các proton liền kề với hai hydrogen tương đương (ví dụ CH3CH2OH) chia thành ba dòng với tỷ lệ cường độ 1: 2: 1, trong khi các proton liền kề với ba hydrogen tương đương chia thành bốn dòng với tỷ lệ cường độ 1: 3: 3: 1.

Do đó, con số 2 b sự hiện diện của nhóm ethyl có thể được ước tính dễ dàng từ phổ [9]. Độ lớn của hằng số ghép spin cũng phụ thuộc vào hình dạng proton liên quan. Trong trường hợp của proton NMR, diện tích (cường độ tích hợp) được bao quanh bởi đường cong và đường cơ sở của mỗi đỉnh tỷ lệ thuận với số lượng proton. Thông thường, một quang phổ kế được tích hợp sẵn, do đó cường độ tích hợp được đo và ghi lại trên phổ [4].

Trong phổ 1H-NMR, độ dịch chuyển hóa học (δ) của các proton được xác định tùy thuộc vào mức độ lai hóa của các nguyên tử cũng như các đặc trưng riêng của từng phân tử. Mỗi loại proton cộng hưởng ở một trường khác nhau, vì vậy chúng được biểu diễn bằng một độ dịch chuyển hóa học khác nhau.