Tài liệu P_t_chinh_hoa_hoc_hop_chat_thien_nhien

BÀI GIẢNG HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN Đối tượng: CN Hóa học GVGD: ThS. Phạm Thế Chính Bộ môn Hóa hữu cơ – Khoa Hóa học – ĐH Khoa học – ĐH Thái Nguyên NỘI DUNG Chương 1: Phương pháp nghiên cứu Chương 2: Cacbohidrat Chương 3: Tecpenoit Chương 4: Steorit Chương 5: Flavonoit Chương 6: Ancaloit CHƯƠNG 1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử và đối tượng nghiên cứu 1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên 1.3 Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên 1.4 Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên 1.1 Lịch sử và đối tượng nghiên cứu - Hóa học các hợp chất thiên nhiên hình thành từ cuối thế kỷ XIX - Đối tượng nghiên cứu các lớp chất hóa học của sinh vật Phân lập, nhận dạng, định đặc điểm Xác định cấu trúc -Nhiệm vụ Tổng hợp các hợp chất phân tử nhỏ Nghiên cứu hoạt tính sinh học Nghiên cứu chuyên sâu Xuất phát Phân lập, nhận dạng, định đặc điểm -Nhiệm vụ Xác định cấu trúc Tổng hợp các hợp chất phân tử nhỏ Nghiên cứu hoạt tính sinh học 1.2 Phân loại các hợp chất thiên nhiên Hợp chất sơ cấp Phân loại Hợp chất thứ cấp Cacbohidrat Protein Protein Hợp chất sơ cấp Axit Axit Nucleic Nucleic Lipit Lipit Tecpenoit Protein Steorit Hợp chất thứ cấp Axit Nucleic Flavonoit Lipit Ankaloit 1.3 Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên CO2 + H2O PO4 axit nucleic Tanin quang hîp Cacbohi®rat COOH COOH phenylpropan CH2 HO OH OH shikimic O OH chorismic CH3COCOOH axit pyrovic N2 chu tr×nh axit citric CH3COOH axetic amino axit OH CH3C CH2COOH CH2CH2OH axit bÐo polyketides amino axit th¬m COOH axit Mevalonic tecpen steroit protien polipeptit ancanoit Purines 3- 1.4 Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên CHƯƠNG 2 CACBOHIDRAT 2.1 Đại cương về cacbohidrat 2.2 Monosaccarit 2.3 Oligosaccarit 2.4 Polysaccarit 2.1 Đại cương về cacbohidrat Khái niệm: Cacbohidrat hay còn gọi là saccarit, gluxit, là các hợp chất hữu cơ không màu, ít nhiều có vị ngọt, dễ tan trong nước, dễ kết tinh, được tìm thấy trong thực vật, động vật, đa số có công thức chung Cn(H2O)m. Ngoài ra theo nghĩa rộng cacbohidrat có cả N, S và không phải đều có vị ngọt. Tên gọi các đường riêng biệt kết thúc bằng đuôi ozơ (ose) Phân loại: dựa theo thành phần và tính chất của cacbohidrat Cacbohidrat Cacbohidrat phức tạp khi thủy phân hoàn toàn cho các monosaccarit. Cacbohidrat đơn giản hay monoscarit (không thể thủy phân được). VD: glucozơ, ribozơ, fructozơ... Oligosaccarit tạo nên từ 2 -10 phân tử monosaccarit. VD: Saccarozơ, lactozơ…. Polysaccarit (glycan) tạo nên từ lớn hơn 10 đến hàng vạn monosacarit: tinh bột, xenlulozơ, glycogen… -Chức năng: + Làm nhiên liệu cung cấp tới 60% năng lượng cho cơ thể sống. + Làm khung cấu trúc và vỏ bảo vệ, thường có mặt ở các vách tế bào vi khuẩn và thực vật cũng như ở mô nối và vỏ bảo vệ động vật. + Liên kết với protein và lipit màng, đóng vai trò làm phương tiện vận chuyển tín hiệu giữa các tế bào. 2.2 Monosaccarit 2.2.1 Phân loại -Định nghĩa: Monosaccarit là hợp chất polyhidroxicacbonyl, phân tử có nhiều nhóm –OH ở các nguyên tử cacbon kề nhau. VD: glucozơ, fructozơ, ribozơ… CH2 CH CH CH CH CHO CH2 CH CH CH C CH2OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH O CH2 CH CH CH CHO OH OH OH OH -Phân loại Monosaccarit -Dựa theo nhóm C=O: - Dựa theo số nguyên tử C: + C=O là andehit: andozơ + 2C (biozơ), 3C (triozơ), + C=O là xeton: Xetozơ 4C (tetrozơ) 5C (pentozơ), 6C (hexozơ), 7C (heptozơ)… CH2 CH CH CH CH CHO OH OH OH OH OH - Andozơ - Xetozơ CH2 CH CH CH C CH2OH OH OH OH OH O 2.2.2 Cấu hình của monosaccarit a, Công thức Fisher Qui định cách viết công thức hình chiếu fisher của các monosaccarit: - Nhóm có nguyên tử cacbon số oxi hóa cao nằm trên đỉnh của trục thẳng đứng (bắc-nam) (vị trí số 1). - Nguyên tử cacbon bất đối (C*) không viết ra mà chính là giao điểm của các trục thẳng đứng và nằm ngang. - Các nguyên tử H và nhóm OH nằm ở các trục ngang (trục đông-tây) (nguyên tử H có thể không viết ra). VD: Biểu diễn phân tử glucozơ bằng công thức chiếu Fisher Nhóm nguyên tử cacbon có số oxi hóa cao Nguyên tử cacbon bất đối C* b, Cấu hình tương đối D,L - Để xác định cấu hình tương đối D,L của các monosaccarit người ta xét cấu hình của nguyên tử cacbon chiral (C*) nằm xa nhóm cacbonyl nhất (C4 ở pentozơ, C5 ở hexozơ). Sau đó so sánh với cấu hình của C* trong phân tử glyxerandehit. + Có cấu hình D khi OH nằm ở bên phải của công thức chiếu Fisher. + Có cấu hình L khi OH nằm ở bên trái của công thức chiếu Fisher. - Đồng phân D và L là một cặp đối quang, nên đồng phân D là ảnh của đồng phân L qua gương và ngược lại. - Đồng phân epimer là các monosaccarit chỉ khác nhau về cấu hình của nguyên tử cacbon số 2 (C2) Ví dụ về cấu hình tương đối D,L của monosaccarit Nguyên tử C* xa nhóm CHO nhất -OH bên trái D, L- ảnh vật qua gương -OH bên phải