HOA HOC CAC HOP CHAT TU NHIEN NGUYEN NGOC TUAN PhD

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN NGUYEN NGOC TUAN PhD.

Comments

Presentation Transcript

slide 1:

www.trungtamtinhoc.edu.vn HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN CHEMISTRY OF NATURAL PRODUCTS BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM HỌC PHẦN Nguyen Ngoc Tuan PhD. Lecturer Department of Food Quality Management Institute of Biotechnology and Food Technology IBF Industrial University of Ho Chi Minh City IUH Room F4.08 Building F Address 12 Nguyen Van Bao Str. Go Vap Dist. Ho Chi Minh City Vietnam

slide 2:

1 2 3 4 5 1 • Đối tượng nghiên cứu • Lịch sử phát triển • Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên • Qui trình nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên Giới thiệu chung về hóa học các hợp chất thiên nhiên NỘI DUNG

slide 3:

2 3 4 5 2 2.1. Phân loại 2.2. Các nguồn chứa hợp chất thiên nhiên Phân loại và các nguồn chứa hợp chất thiên nhiên 1 NỘI DUNG

slide 4:

2 3 4 5 3 3.1 Phương pháp thu mẫu 3.2. Qui trình tiến hành thu mẫu Thu mẫu nghiên cứu 1 NỘI DUNG

slide 5:

2 3 4 5 4 4.1. Các quá trình ngâm chiết 4.2. Các kỹ thuật sắc ký để phân lập Chiết tách các hợp chất thiên nhiên 1 NỘI DUNG

slide 6:

2 3 4 5 5 5.1. Xác định cấu trúc hóa học 5.2. Xác định hoạt tính sinh học Xác định các đặc tính của hợp chất thiên nhiên 1 NỘI DUNG

slide 7:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 7 What are “Natural Products” Chemical characteristics • Naturally-occurring small organic compounds • including heterocyclic compounds and peptides. • does not include proteins carbohydrates and nucleic acids. • MW: 150 800 amu “small molecule” • Methods of extraction and purification are generally similar to the techniques used for organic compounds e.g. TLC column chromatography HPLC GC • Methods of structural determination • NMR MS IR X-ray UV

slide 8:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 8 What are “Natural Products” Biological characteristics • Compounds are generally characteristic of a particular species or family i.e. narrow taxonomic distribution non- ubiquitous • No nutritional or structural function. Functional roles may include: - color identification - scent attraction or repulsion - sexual attraction - social communication - defense e.g. plant toxins and antibiotics but many still have unknown function in the organism in which they are found. • Classified as “secondary metabolites” in contrast to “primary metabolites”

slide 9:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 9 Diverse aspects of the Chemistry of Natural Products: • Structural determination of natural products compounds • Total synthesis or semi-synthesis of natural products enzyme synthesis • Determination of biosynthetic pathways using using plant tissues cell culture and isotopic labeling • Pharmaceutical science: pharmacologic effects • Functional foods herbal medicines • Agricultural science: antipest allelopathy IPM • Ethnobotany • Plant chemistry and plant development • Biodiversity and Ecology Marine natural products • Chemotaxonomy and genetic classification • Genomics and metabolonomics

slide 10:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 10 Why study Natural Products • Natural products are the source of the most complex and fascinating chemical structures. • Natural products represent biological diversity. • Natural products are expressions of the genome. • Natural products represent natural biological activity whether as single compounds or as complex mixtures. • Natural products are part of the natural wealth of the country and can be an important source of livelihood from agriculture and food pharmaceuticals fine chemicals industry. • Natural products can be an effective bridge from tradition to modern scientific developments including genetics molecular biology biotechnology and pharmaceutical science.

slide 11:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 11 Range of products from natural products:

slide 12:

Morphin Vincristin Artemisinin Paclitaxel Bob Holton claimed victory in totally synthesizing the drug on Dec. 9 1993

slide 13:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 13 Range of products from natural products:

slide 14:

MỞ ĐẦU

slide 15:

A country rich in biodiversity Fungi World 80000 Expected No. 1500000 Vietnam 6000 Expected No. 150000 Birds World 98201 Vietnam 980 Plants World 250000 Vietnam 12000 Mammals World 4260 Thailand 282 Other microbes World 84000 Expected No. 1600000 Vietnam 300 Expected No. 100000

slide 16:

• Đối tƣợng: Hợp chất thiên nhiên từ: 1. Thực vật bậc cao higher plants 2. Thực vật bậc thấp nấm tảo.. lower plants 3. Vi sinh vật microorganisms 4. Động vật aminals 5. Sinh vật biển marine

slide 17:

1. Introduction to the Chemistry of Natural Products 17 Natural products and Ecology Bacteria Fungi Antibacterials Antifungals Plants Antifungals Symbiosis Insects Antipest Attractants Animals Antifeedant Toxins Scents Toxins Toxins Pheromones Communication Chemotaxis Communication Symbiosis Chemotaxis Communication Allelopathy Communication

slide 20:

Tài liệu tham khảo: 1. Phƣơng pháp nghiên cứu cây thuốc Nguyễn Văn Đàn và Nguyễn Viết Tựu 1985 NXB Y học. 2. Bài giảng dƣợc liệu 2006 Viện Dược liệu. 3. Chemistry of Natural Product Bhat S. V . Nagasampagi B. A. and Silvakumar M. 2007 Springer. 4. Natural product from plants Kaufman P. B. et al. 2006 CRC Press. 5. Terpenoids and Application Nguyen Xuan Dung Tran Dinh Thang. 2005. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

slide 22:

Tạp chí: 1. Journal of Natural Product 2. Phytochemistry 3. Planta Medica 4. Chemical and Pharmaceutical Bulletin Review: 1. Natural product Reports 2. Progress in the Chemistry of Organic Natural Products 3. Studies in Natural Products Chemistry

slide 25:

Database: 1. Dictionary of Natural Products on CD- ROM Chapman Hall Chemical Database USA . 2. Napralet™ data base Natural Products Alert College of Pharmacy University of Illinois Chicago IL USA. 3. Beilstein Handbook of Organic Chemistry Germany.

slide 28:

28 http://www.khalidshadid.com/chemistry-of- natural-products.html

slide 29:

The 18 th century … ◦ At the end of the 18 th century crude drugs were still being used as powders simple extracts or tinctures. ◦ The era of pure compounds In 1803 a new era in the history of medicine ◦ Isolation of morphine from opium ◦ Strychnine 1817 ◦ Quinine and caffeine 1820 ◦ Nicotine 1828 ◦ Atropine 1833 ◦ Cocaine 1855 morphine Strychnine Quinine caffeine Nicotine Atropine Cocaine 29

slide 30:

◦ In the 19 th century the chemical structures of many of the isolated compounds were determined ◦ In the 20 th century the discovery of important drugs from the animal kingdom particularly hormones and vitamins. In addition microorganisms have become a very important source of drugs Penicillin Epibatidine Captopril 30

slide 31:

◦ Compounds from natural sources play significant roles in modern medicine: 1. They provide a number of extremely useful drugs that are difficult if not impossible to produce commercially by synthetic means 2. Natural sources also supply basic compounds that may be modified slightly to render them more effective or less toxic 3. Their utility as prototypes or models for synthetic drugs possessing physiologic activities similar to the originals salicylic acid Aspirin Ibuprofen Spirea 31

slide 32:

Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên

slide 33:

Bioassay Source materials e.g. plant Extraction Extract s Bioassay Active extract s Chromatographic fractionation Chromatograp hic fractions Bioassay Active fraction s Isolation and purification Isolated compounds Identification by spectroscopic techniques e.g. UV IR MS NMR Identified compounds Bioassay Identified bioactive compound s Active compound s Overview of a bioassay-guided traditional natural product drug discovery process 33

slide 34:

2. Phân loại và các nguồn chứa các hợp chất thiên nhiên 2.1 Phân loại Hợp chất thiên nhiên Hợp chất sơ cấp Carbonhydrat Lipit Axit amin peptit protein Hợp chất thứ cấp Terpenoit Steroit Alkaloit Flavonoit Phenolic

slide 35:

2.2. Các nguồn chứa hợp chất thiên nhiên 2.2.1. Giới thực vật:

slide 36:

Thành phần của tinh dầu trong các bộ phận của thực vật

slide 37:

2.2.2. Giới vi sinh vật Alexander Fleming đã phát hiện ra penicillin

slide 38:

2.2.3. Sinh vật biển: San hô Bọt biển Cá ngựa Sao biển

slide 39:

3. Thu mẫu nghiên cứu

slide 42:

Nấm linh chi được nuôi trồng tại Công ty CP Sinh học An Hà BIO – ANHA Ngâm nước vôi 05 Thêm dinh đưỡng Vào túi màng mỏng PP Hấp ở 121 0 C trong 120 phút Bịch mùn cưa đã khử trùng Bịch phôi Nuôi ủ hệ sợi nấm cho đầy bịch Chuyển qua nhà nuôi trồng duy trì Độ ẩm 85-95 Bảo quản nấm trong môi trường thạch Cấy hệ sợi sang môi trường lúa. Chai lúa giống Mùn cưa cao su Quả thể nấm linh chi Cấy giống Tháo nút bông Nghiên cứu quy trình phân lập và nhân nuôi nấm linh chi

slide 44:

Quy trình nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học 4. Chiết tách hợp chất thiên nhiên

slide 45:

Kỹ thuật chiết  Chiết là quá trình phân lập các phân đoạn chứa hoạt tính từ các mô thực vật và động vật bằng các dung môi chọn lọc thông các quá trình phù hợp.  Hai quá trình chính: lựa chọn dung môi và các quá trình chiết

slide 46:

Nƣớc Etanol Metanol Clorofom Ete Aceton Anthocyani n Tannin Anthocyani n Tecpenoit Alkaloit Phenol Tinh bột Polyphenol Tecpenoit Flavonoit Tecpenoit Flavono l Tannin Polytacetylen Saponin Coumari n Saponin Flavonol Tannin Axit béo Tecpenoit Tecpenoit Xanthoxylin Polypeptit Sterol Totarol Lectin Alkaloit Quassinoit Lacton Flavon Phenon Polyphenol  Quy tắc chọn - Độ độc thấp - Dễ bay hơi ở nhiệt độ thấp -Tăng được tốc độ hấp thụ vật lí của dịch chiết - Dễ bảo quản - Không làm cho dịch chiết phân ly hoặc tạo phức.

slide 47:

CHIẾT Chiết lần lượt Chiết Soxhlet Ngâm Sắc Hãm Thủy phân Thẩm thấu Chiết sóng siêu âm Chiết hỗ trợ vi sóng Các phương pháp chiết

slide 48:

Chiết tách Xác định cấu trúc Tổng hợp chuyển hóa - Dung môi - Sắc ký CC TLC HPLC LC-MS GC-MS Dịch chiết thô -UV IR MS NMR -X-ray CD... Thử hoạt tính sinh học in vitro vivo Hợp chất Quy trình phân lập hợp chất thiên nhiên

slide 49:

Start tM tR1 tR2 tR3 tR4 Injector Detector Column Mobile phase Hệ thống HPLC đơn giản

slide 50:

5. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất thiên nhiên

slide 51:

- Phổ IR: Phân tử hấp thụ năng lượng bên ngoài dẫn đến quá trình quay dao động của liên kết. Dùng xác định nhóm chức đặc trưng: Tần số dao động của một vài liên kết thường gặp

slide 52:

- Phổ UV- vis: Dùng để xác định sự có mặt hay vắng mặt các nhóm riêng biệt trong vùng 200-400 nm. - Một số nhóm đặc trưng:  λ max 150 nm liên kết σ  λ max : 200-260 nm nhóm benzen hoặc benzen thế  λ max 280 nm hệ liên hợp

slide 53:

Phổ khối lượng: Sử dụng để đo khối lượng phân tử  xác định phân tử đặc biệt hoặc xác định các hợp chất chưa biết.

slide 54:

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR

slide 55:

180 170 160 150 140 130 120 110 100 26 3’ 1’ H-31 H-27 H-4’ H-2’ 23 25 24 γ-lactone spiro carbomethoxyacetyloxy lanostan

slide 58:

Phổ X-Ray: Sử dụng để xác định góc liên kết độ dài liên kết … từ đó xác định được cấu hình tuyệt đối

slide 59:

X-Ray

slide 60:

Mẫu nấm và thực vật Dịch chiết m/z M + δ δ TOCSY λ max LC-NMR LC-MS Cấu trúc của hợp chất Nếu có hoạt tính: điều chế lượng lớn hoặc tổng hợp Thử hoạt tính HPLC Agilent 1200 LC-MSD ionization: APCI ESI Agilent 1200 LC-MSD detector: multiple wavelength MWD Varian Unity AS 400MHz 1D techniques : 1 H 2D techniques: TOCSY COSY NOESY HMQC ROESY FINGERPRINT

slide 61:

6. Kỹ thuật thử hoạt tính sinh học Ngày nay phép thử sinh học rất mạnh siêu nhạy thậm chí có thể chỉ cần sử dụng khối lượng chất thử rất nhỏ khoảng vài picogam pg. Phần lớn các phép thử sử dụng đĩa 96 hoặc 384 giếng được tiến hành tự động hoặc bán tự động.

slide 62:

Nhiều hợp chất thiên nhiên được sử dụng trực tiếp lâm sàng. Ví dụ: vinblastin Velban vincristin Oncovin epotosit VP-16 paclitaxel Taxol được sử dụng trong điều trị ung thư artemisinin quinin để điều trị sốt rét... Một số dẫn xuất bán tổng hợp từ hợp chất thiên nhiên được sử dụng trong lâm sàng như: vinorelbin Navelbin taxotere Docetaxel topotecan Hycamtin và irinotecan Campostar là các dẫn xuất của vinblastin paclitaxel và camptothecin ưu việt hơn về hoạt tính độ tan trong nước cũng như phổ tác dụng trong lâm sàng. 7. Tổng hợp hữu cơ

slide 63:

8. Cơ sở dữ liệu về hợp chất thiên nhiên Tên Trang chủ http://... Số lƣợng hợp chất Số lƣợng hợp chất thiên nhiên ChEBI www.ebi.ac.uk/chebi 6800 ∼3500 ChemBank chembank.broad.harvard.edu 1.100.000 N. A. ChemID chem.sis.nlm.nih.gov/chemidpl us 379.000 ∼2.000 NCI cactus.nci.nih.gov/ncidb3/dow nload_ncidb3.html 260.000 N. A. PubChem pubchem.ncbi.nlm.nih.gov 5.000.000 N. A. Cơ sở dữ liệu chung có chứa các hợp chất thiên nhiên. Địa chỉ web tổng số các hợp chất cũng như số lượng các hợp chất thiên nhiên được đưa ra. N.A.: không có thông tin.

slide 64:

Tên Trang chủ http://... Số lƣợng hợp chất Số lƣợng hợp chất thiên nhiên AntiBase eu.wiley.com/WileyCDA 31.000 31.000 Chapman Hall www.crcpress.com/ 190.000 CD-ROM 185.000 Web 190.000 CD-ROM 185.000 Web Chemical Abstracts www.cas.org 27.000.000 N. A. R ¨ OMPP Online www.roempp.com/thieme- chemistry/np/info ∼6.000 ∼6.000 The Beilstein Database www.beilsteininstitut.de/englisch/1024/ chemie/index.php3. Available at: www.mdli.com/products/knowledge/cr ossfire_beilstein 9.300.000 142.000 The Merck Index www.merckbooks.com 10.000 N. A. Cơ sở dữ liệu hợp chất thiên nhiên thương mại. Địa chỉ web số tổng thể của các hợp chất số lượng các hợp chất thiên nhiên N.A.: không có thông tin.

slide 65:

9. Các nhà sản xuất các hợp chất thiên nhiên Tên Trang chủ http://... Số lƣợng hợp chất Độ khả dụng Gaia Chemical Corporation www.gaiachem.com ∼500 Yes Kosan Biosciences www.kosan.com N. A. Tổng hợp sau khi đặt hàng Life Pharms Inc. www.lifepharms.com 150.000 Yes Magellan BioScience Group Inc. www.magellanbioscience.com 10.000 Yes Martek Biosciences www.martekbio.com N. A. Yes Mera Pharmaceuticals Inc. www.aquasearch.com N. A. N. A. Micro-Source Discovery Systems Inc. www.msdiscovery.com N. A. N. A. Sequoia Sciences www.sequoiasciences.com N. A. Yes TimTec www.timtec.net 13.000 Yes Công ty và các nhà cung cấp hợp chất thiên nhiên ở Châu Mỹ. Địa chỉ trang web của công ty số lượng các hợp chất và sự sẵn có của các hợp chất để thử nghiệm thực nghiệm. Yes: hợp chất có sẵn để thử nghiệm. N. A.: không có thông tin.

slide 66:

Tên Trang chủ http://... Số lƣợng hợp chất Độ khả dụng Asia Albany Molecular Research Inc. www.albmolecular.com ∼300.000 Yes Australia Cerylid Biosciences Entocosm Pty Ltd. www.cerylid.com.au www.csiro.au 600.000 N. A. Yes Yes Công ty và các nhà cung cấp của các hợp chất thiên nhiên ở châu Á và Australia. Địa chỉ web của các công ty số lượng các hợp chất và độ khả dụng của các hợp chất để thử nghiệm thực nghiệm. Yes: hợp chất có sẵn để thử nghiệm. N. A.: không có thông tin.

slide 67:

Tên Trang chủ http://... Số lƣợng hợp chất Độ khả dụng Ambinter www.ambinter.com/ 500-1.000 Yes Amp-Lab GmbH www.amplab.de/ N. A. Yes Analyticon Discovery www.ac-discovery.com/ ∼14.000 Yes Instituto Biomar S.A. www.institutobiomar.com/ ∼15.000 Yes InterBioScreen Ltd GmbH www.ibscreen.com/ 41.000 Yes IRIS Biotech GmbH www.iris-biotech.de/ ∼1.200 Yes Moscow MedChemLabs Ltd www.mosmedchemlabs.com ∼200 Yes Specs www.specs.net/ ∼500 Yes WERNER BioAgents www.webioage.com/ 9 Yes Các công ty và các nhà cung cấp của các hợp chất thiên nhiên ở châu Âu. Địa chỉ web của các công ty số lượng các hợp chất và sự sẵn có của các hợp chất để thử nghiệm thực nghiệm. Yes: hợp chất có sẵn để thử nghiệm. N. A.: không có thông tin

slide 69:

www.trungtamtinhoc.edu.vn

authorStream Live Help