Tài liệu Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu Artemisinin

ĐỀ TÀI: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu Artemisinin

LỜI MỞ ĐẦU


Việc nghiên cứu, sử dụng các hợp chất thiên nhiên làm thuốc để chữa trị các bệnh của con người đang là hướng thu hút sự tập trung của các nhà khoa học, đặc biệt là các nhà hoá học hữu cơ và các nhà hoá học các hợp chất thiên nhiên. Nhờ những nghiên cứu này mà một loạt các thuốc có nguồn gốc từ thảo dược đã và đang được sử dụng rộng rãi trong y dược. Điểm thuận lợi của các hợp chất này là Ýt độc, dễ hoà hợp với người và nguồn cung cấp chúng thường rất phong phú với việc gây trồng có thể thực hiện được dễ dàng.
Artemisinin, mét sesquiterpen có trong cây Artemisia annua hay còn gọi là thanh hao hoa vàng có hoạt tính kháng sốt rét rất mạnh, hợp chất này đã được các nhà nghiên cứu Trung Quốc phân lập từ những năm 70. Gần đây, các nhà khoa học Mỹ còn nhận thấy, hợp chất này có khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư vú và bạch cầu. Do vậy, việc phân lập, xác định cấu trúc và nghiên cứu hoạt tính chống sốt rét và chống ung thư của hợp chất này góp phần làm sáng tỏ phần động của hoá học các hợp chất thiên nhiên đó là môi tương quan giữa hoạt tính sinh học và cấu trúc của hợp chất hữu cơ.







PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


1.1. GIỚI THIỆU VỀ TERPEN.
1.1.1. Định nghĩa terpen và sự phân bố trong tự nhiên.
Khái niệm terpen được dùng để chỉ một lớp hợp chất thiên nhiên mà cấu trúc có thể phân chia ra thành các đơn vị isopren [1]. Theo qui tắc isopren mà người ta phân biệt ra các monoterpen C[SUB]10[/SUB], sesquiterpen C[SUB]15[/SUB], diterpen C[SUB]20[/SUB],sesterterpen C[SUB]25[/SUB], triterpen C[SUB]30[/SUB], tetraterpen C[SUB]40[/SUB], và polyterpen. Các terpen này có thể có cấu tạo mạch hở, hoặc một, hai, ba, bốn, năm vòng; các vòng có thể có từ ba đến mười bốn mắt vòng.
Thông thường ở các mono-, sesqui-, di- và sesterterpen, các đơn vị isopren nối với nhau theo cách đầu nối với đuôi. Các triterpen và nhiều tetraterpen (các carotenoid) thì hợp bởi hai mảnh C[SUB]15[/SUB] hoặc C[SUB]20[/SUB] nối với nhau ở giữa theo cách đầu nối với đầu. Tính đồng nhất về mặt cấu trúc đó được thể hiện trong các thí dụ sau:

Monoterpen Farnesol (Sesquiterpen)

Quinon-methin (Diterpen) Ceroplastol-1 (Sesterterpen)


Lanosterol (Triterpen)
Hình 1: Sự đồng nhất về cấu trúc của các terpen.
Bên cạnh thuật ngữ “terpen” ta còn dùng khái niệm “terpenoid” [2] để bao hàm rộng rãi cả các sản phẩm thoái biến tự nhiên, thí dụ các ionon, và các dẫn xuất tự nhiên cũng như tổng hợp của các terpen, thí dụ như các terpen-ancol, -andehit, -xeton, -axit, -este, -epoxit, v.v . Tuy nhiên trong khi sử dụng thường không có sự phân ranh giới thật rõ rệt giữa các khái niệm “terpen” và “terpenoid” như vừa nêu. Thuật ngữ “terpen” nhiều khi được dùng để bao hàm cả các terpen-hidrocacbon lẫn các dẫn xuất của chúng.
Các terpen phân bố rộng rãi trong tự nhiên, xuất hiện trong tất cả các loài sinh vật nhất là trong giới thực vật bậc cao. Mỗi loài cây riêng biệt thường có chứa những thành phần terpen đặc trưng vì vậy việc xác định thành phần các terpen trong cây có thể góp phần vào phân loại thực vật (Chemotaxonomie). Các mono- và sesquiterpen xuất hiện chủ yếu trong các tinh dầu; sesqui-, di- và triterpen có trong các dầu nhựa và nhựa; tetraterpen trong các chất màu thực vật (các carotenoid) và các polyterpen có trong nhựa mủ cây.
1.1.2. Cấu trúc của terpen
Các terpen được cấu tạo từ các đơn phân là
isopren CH[SUB]2[/SUB] = C – CH = CH[SUB]2[/SUB]
[SUP]½[/SUP]
CH[SUB]3[/SUB]
Các terpen được phân chia ra làm nhiều loại, song chúng tôi chỉ giới thiệu monoterpen và đi sâu vào nghiên cứu các sesquiterpen.

1.1.2.1. Monoterpen
Phần lớn các monoterpen xuất hiện trong thiên nhiên, nhất là các hợp chất chứa oxi, có mùi dễ chịu, và vì vậy ngoài việc lấy ra từ nguồn thiên nhiên chúng còn được tổng hợp với lượng lớn để dùng trong công nghiệp hương liệu [3].
Trong số các monoterpen không vòng gồm ocimen, myrcen và alloocimen thì myrcen tồn tại dưới hai đồng phân, còn mỗi hydrocacbon kia thì đều tồn tại dưới bốn đồng phân.

a-myrcen b-myrcen cis-a-ocimen trans-a-ocimen cis-b-ocimen trans-b-ocimen
Ngoài ra các monoterpen còn chứa các nhóm chức ancol, aldehit, . với các bộ khung khác nhau.


Geraniol Neral Citronellal
Trong khoảng ba chục năm trở lại đây người ta tìm thấy trong các cây thuộc họ Compositae một sè monoterpen có khung cacbon được cấu tạo không tuân theo qui tắc isopren [4]. Đó là các monoterpen mạch không vòng thuộc các kiểu khung artemisyl, santolinyl, lavandulyl cùng với một vài monoterpen đơn vòng thuộc khung chrysanthemyl. Về mặt nguồn gốc sinh học, người ta cho rằng các monoterpen không vòng có cấu tạo bất bình thường đó được hình thành từ một tiền chất, tiền chất này được giả định là chrysanthemyl pyrophosphat thông qua sự chuyển vị của ion cyclopropylcarbinyl.
Các kiểu khung:

artemisyl santolinyl lavandulyl chrysanthemyl
Ngoài ra, đáng chú ý là các monoterpen một vòng [3]. Phần lớn các monoterpen một vòng có khung 1-metyl-4-isopropyl-xiclohexan, còn được gọi là khung “p-menthan”. Về phương diện cấu dạng ta có thể coi các monoterpen một vòng này là các dẫn xuất thế hai lần của xiclohexan, ở đó nhóm isopropyl, do chiếm khoảng không gian lớn hơn nhóm metyl, nên chiếm vị trí equatorial. Các nguyên tử cacbon của khung p-menthan được đánh số theo qui tắc chung của danh pháp hoá học.

Các nhóm chức tiêu biểu thường xuất hiện trong monoterpen một vòng
Nhóm alcohol: ví dô a-terpineol, menthol, piperitol và carveol
Nhóm aldehit: ví dô perillaldehit, phellandral
Nhóm xeton: ví dô menthon, pulegon, piperiton, carvon.
Nhóm oxit: ví dô 1,8-cineole, ascaridole.

a-Terpineol Menthol Perillaldehit Phellandral

Menthon Pulegon 1,8-Cineole Ascaridole
Trong công nghiệp hương liệu, chất a-terpineol được sử dụng khá nhiều cùng với este của nó - chất terpinylaxetat.terpineol có trong một số tinh dầu như tinh dầu từ gỗ của một số loại thông.
Ngoài ra, các monoterpen có thể chứa 2 vòng, các monoterpen 2 vòng tiêu biểu: