CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM 2 Bài 1 TỔNG HỢP PARACETAMOL Đặc điểm của các nguyên phụ liệu 1 Phenol Chất rắn, tinh thể không màu, có mùi đặc trưng Rất độc Gây bỏng nặng khi rơi vào da 2 Natri nitrit[.]
Trang 1CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM 2
- Ở dạng tinh khiết, là dạng bột tinh thể màu trắng hơi ngả vàng
- Chất hãm màu và chất bảo quản trong thịt và cá
- Thuốc chữa bệnh cho người và cho thú y như thuốc giãn mạch, thuốc giãn phế quản, và là thuốc giải độc cho ngộ độc xyanua
5 Natri sulfid Na2S
- Dạng tinh thể ngậm 9 phân tử nước, dễ hút ẩm
- Trong tổng hợp paracetamol được dùng để khử p-nitrophenol hoặc p-nitrozophenol thành các amin tương ứng
6 NaOH viên
- Rất dễ hấp thụ CO2 trong không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín
- Dung dịch NaOH có tính nhờn, làm bục vải, giấy và ăn mòn da
- Than hoạt tính là loại than có diện tích bề mặt cực kỳ lớn trên một đơn vị thể tích và nó là một mạng lưới các
lỗ rỗng dưới màng, nơi diễn ra quá trình hấp thụ
- Than hoạt tính là vật liệu được sản xuất từ các vật liệu nguồn carbon như than, vỏ dừa, than bùn, gỗ và than non
Giai đoạn I: Tổng hợp p-nitrosophenol
Trang 2 Phản ứng nitroso hóa
Tác nhân nitroso hóa: HNO2
Điều kiện: nhiệt độ < 10ºC, trong môi trường H2S04, khuấy trộn liên tục
Sơ đồ quy trình
Mô tả quy trình:
Cho 100 ml nước cất vào cốc thép không gỉ 1 lít, sau đó cho vào 50,0 gam phenol
Bật máy khuấy, khuấy kỹ cho phenol phân tán đều trong nước Tính từ thời điểm này, máy khuấy hoạt động liên tục cho đến khi kết thúc phản ứng nitroso hóa Sau đó, cho thêm 240 gam nước đá đập nhỏ vào khối phản ứng, đồng thời làm lạnh phía ngoài bằng nước đá Khuấy đều thêm 10 phút nữa để nhiệt độ hạ xuống khoảng 0ºC- 5ºC
Cho vào hỗn hợp trên 50,0 gam natri nitrit phân tán đều trong khối phản ứng (khoảng 2-3 phút) Sau đó nhỏ từ từ 170 ml H2SO4 22% vào khối phản ứng Trong quá trình nhỏ H2SO4 phải đảm bảo nhiệt độ của khối phản ứng luôn dưới 100𝐶 (thời gian nhỏ khoảng 40-45 phút) Sau khi cho hết acid, khuấy thêm 15 phút nữa
Lọc khối phản ứng trên phễu lọc Buchner, rửa tủa bằng nước lạnh cho đến khi nước rửa đạt pH= 4-5 Hút kiệt nước, thu được khoảng 90 gam bột p-nitrosophenol màu nâu Sản phẩm thô này làm nguyên liệu cho phản ứng tiếp theo, không cần tinh chế thêm
Lấy 1 gam bột thô này đem sấy khô (ở nhiệt độ 70 − 800𝐶) để xác định nhiệt độ nóng chảy và tính hiệu suất
Trang 3Hiệu suất 84% Sản phẩm chảy ở 136 − 1400𝐶
1 Vì sao điều chế tác nhân khử trong khối phản ứng:
- Vì HNO2 là acid yếu dễ bị phân hủy
3HNO2 H2O + HNO3 + 3NO
2 Vì sao dùng phương pháp nitroso hóa chứ không phải nitro hóa?
- Nếu sd phản ứng Nitro hóa sẽ tạo ra đồng phân ở vị trí –o hoặc cả -o và –p phải tốn thêm 1 bước để loại tạp
- Phản ứng nitro hóa cần tiến hành ở nhiệt độ cao dễ gây cháy nổ không thuận tiện với điều kiện phòng thí
nghiệm
3 Vì sao khi cho phenol vào nước cần khuấy kỹ bằng máy khuấy
- Phenol không tan trong nước khuấy để phân tán đều phenol
4 Vì sao phải dùng máy khuấy trong suốt quá trình phản ứng nitroso hóa?
- Vì đây là phản ứng dị thể nên cần phải khuấy liên tục để tăng khả năng tiếp xúc của hai pha phản ứng xảy ra hoàn toàn tăng hiệu suất phản ứng
5 Vì sao phải đảm bảo nhiệt độ dưới 5 độ trước khi thực hiện phản ứng notroso hóa?
- Để duy trì nhiệt độ phản ứng luôn dưới 10ºC thì trước khi cho phản ứng thì nhiệt độ phải dưới 5ºC vì phản ứng giữa phenol và NO+ là phản ứng tỏa nhiệt Tạo điều kiện cho phản ứng nitroso hóa xảy ra
6 Cách cho H2SO4 22%
- Cho sát đáy cốc:
Vì ở vị trí này động năng của cánh khuấy là mạnh nhất, khi cho acid vào thì sẽ dễ phân tán vào dung dịch,
do đó tăng hiệu suất tạo ra HNO2 và tăng sự tiếp xúc của HNO2 với phenol
Hạn chế được sự phân hủy của HNO2
Giúp phân bố đều nhiệt trong khối phản ứng
- Cho từ từ:
Kiểm soát được nhiệt độ vì phản ứng tỏa nhiệt mạnh nếu cho quá nhanh thì nhiệt độ tăng hơn 10 độ quá nhiệt cục bộ tạo ra sản phẩm phụ ở vị trí –o hoặc cả -o và –p nitrosophenol
Kiểm soát được sản phẩm tạo thành thế đúng vào vị trí –p nitrosophenol
Để lượng HNO2 tạo ra vừa đủ để phản ứng hết với phenol → Hạn chế lượng HNO2 tạo ra bị phân hủy
- Nếu cho quá nhanh:
Nhiệt độ sẽ tăng hơn 10 độ tạo ra nhiều sản phẩm phụ ở vị trí –o hoặc cả -o và –p
Làm tăng nhiệt độ đột ngột tạo ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ sản phẩm tạo ra không tơi, không có màu nâu đen
7 Vì sao dùng nước lạnh để rửa khối phản ứng:
- Ở điều kiện phản ứng đang ở nhiệt độ lạnh nên cần phải rửa nước cất lạnh để k làm thay đổi đột ngột nhiệt độ của khối phản ứng làm đen sản phẩm
8 Vì sao phải rửa pH= 4-5
- Sau khi kết thúc phản ứng nitroso hóa thì H2SO4 còn dư là, cho pH lúc đó khoảng 1-2
- Cần loại bỏ H2SO4 dư vì tác nhân của giai đoạn 2 là Na2S là 1 tác nhân khử hóa mạnh mà H2SO4 có tính OXH
sẽ phản ứng với tác nhân khử gây giảm hiệu suất quá trình phản ứng ở giai đoạn 2
9 Vì sao sau khi cho hết acid cần khuấy thêm 15 phút?
- Để phản ứng được xảy ra hoàn toàn
Giai đoạn II: Tổng hợp p-aminophenol
P-aminophenol : Chất rắn màu nâu đen Nhiệt độ nóng chảy: 180 – 1820𝐶
Phản ứng khử hóa
Trang 4 Tác nhân khử hóa: Na2S
Điều kiện phản ứng: 55-65ºC ( nhiệt độ để phản ứng tốt nhất là khoảng từ 58-60ºC)
Để dung dịch Na2S này nguội xuống 50-550C, đem tiến hành phản ứng khử hóa
- Phản ứng khử hóa
Vừa khuấy vừa cho từ từ từng lượng nhỏ bột p-nitrosophenol ở trên dung dịch natrisulfid, sao cho nhiệt độ trong quá trình phản ứng là 55-650C ( nhiệt độ để phản ứng tốt nhất là khoảng từ 58-600C) Thời gian cho p-nitrosophenol khoảng
30 - 40 phút Sau khi cho hết lượng p-nitrosophenol thì tiếp tục khuấy thêm 15 phút nữa
- Trung hòa để kết tủa sản phẩm:
Làm lạnh khối phản ứng xuống dưới 200C, trung hòa khối phản ứng đến pH = 7 bằng dung dịch H2SO4 10% Chú ý trong quá trình trung hòa có khí H2S tạo thành rất độc nên để trong tủ hốt sâu, đồng thời cho acid từ từ để tránh H2S tạo thành nhiều sẽ đẩy khối phản ứng trào ra ngoài
Sau khi điều chỉnh về pH = 7, để yên khối phản ứng trong 2 giờ, lọc qua phễu lọc Buchner, rửa lại rồi tủa 3 lần với nớc cất, hút thật kiệt nước lần cuối cùng
Lấy 1 g đem đi sấy khô ở 70-800C để xác định điểm chảy và hiệu suất
Hiệu suất giai đoạn này khoảng 90%, sản phẩm nóng chảy ở 180-1900C
1 Vì sao cần điều chế tác nhân khử trước ngay phản ứng mà không điều chế sẵn:
- Na2S có tính OXH mạnh, ở trong điều kiện bình thường nó dễ dàng bị OXH nên phải điều chế ngay trước khi phản ứng xảy ra để hạn chế việc Na2S bị phá hủy
2 Vì sao cần phải trung hòa sau phản ứng khử hóa?
- Trong sản phẩm có NaOH có tính kiềm mạnh và Na2S dư cần thực hiện phản ứng trung hòa để các phản ứng của giai đoạn sau được xảy ra thuận lợi mà không bị cản trở bởi tính acid/kiềm
- Sử dụng H2SO4 để trung hòa vì nó là acid mạnh có thể trung hòa được NaOH có tính kiềm mạnh và đàm bảo không thêm ion lạ vào khối phản ứng
- Khi thực hiện cho acid từ từ để tránh hiện tượng H2S tạo ra quá nhiều đẩu khối phản ứng trào ra ngoài
3 Vì sao trong quá trình điều chế tác nhân khử phải đun sôi liên tục 60 phút:
- Để thủy phân hoàn toàn các polysulfic tạo ra
4 Vì sao phải tiến hành trung hòa trong tủ hốt?
- Phản ứng tạo ra H2S có mùi trứng thúi rất độc
5 Vì sao khi điều chế tác nhân khử, cần khuấy từ từ?
Trang 5- Khuấy từ từ để tránh oxy xâm nhập vào khối phản ứng, nếu không O2 sẽ phản ứng với tác nhân khử là Na2S, làm thất thoát tác nhân khử Mặt khác, khuấy nhẹ để tăng diện tích tiếp xúc giữa S và NaOH
Giai đoạn III: Tổng hợp paracetamol
Trang 6được làm lạnh bằng nước đá cho kết tinh hết paracetamol Lọc thu lấy tinh thể, đem sấy và đo nhiệt độ nóng chảy Nếu nhiệt độ nóng chảy mà không đạt thì kết tinh lại một lần nữa như trên
Phần nước cái đổ vào bã than và đun nóng lại lần nữa để thu thêm paracetamol bị kết tinh lẫn than hoạt, thời gian đun cách thủy là 30 phút Sau đó lại tiếp tục lọc nóng và để kết tinh như trên Lọc, sấy và đo nhiệt độ nóng chảy Thu được khoảng 30,0 g paracetamol Hiệu suất 50-55%
1 Vì sao phải hút kiệt nước ở giai đoạn 2 ?
- Vì tác nhân acyl hóa trong giai đoạn sau là anhydryd acetic Khi sản phẩm ở giai đoạn 2 còn nước, thì khi cho anhydryd acetic vào, nó sẽ bị thủy phân tạo thành acid acetic Acid acetic cũng có khả năng acyl hóa nhưng yếu hơn rất nhiều so với anhydryd acetic → giảm hiệu suất phản ứng
2 Vì sao đun cách thủy p-aminophenol đến khi nhiệt độ đạt 50-55 0 C rồi mới cho anhydride acetic vào?
- Vì đây là phản ứng tỏa nhiệt nên cần cung cấp nhiệt độ để tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra dễ dàng
3 Tiếp tục gia nhiệt thêm 30ph để phản ứng xảy ra hoàn toàn
4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo mầm tinh thể
- Nhiệt độ
- Các yếu tố cơ học (ví dụ gãy tạo vết xước nhằm tạo giá để kết tinh)
- Mức độ quá bão hòa của dung dịch
- Bản chất của chất tan và dung môi: Khi cho chất và môi trường khó tan → dễ kết tinh; và ngược lại
- Nồng độ tạp chất: Càng cao thì các phân tử chất tan càng khó gặp nhau để liên kết với nhau → khó kết tinh
- Khuấy trộn: làm giảm quá trình phản ứng
5 Tại sao hòa tan tinh thể para trong 4 phần nước sôi ?
- Theo nguyên tắc, mầm tinh thể được tạo thành khi ở dung dịch quá bão hòa trong điều kiện lạnh hoặc bị bốc hơi một phần dung môi phần cắn không thể tan thêm nữa Như vậy yếu tố dung dịch quá bão hòa là yếu tố cần thiết và quyết định tinh thể được hình thành Vậy nếu hòa tan trong 7 phần nước sôi thì toàn bộ lượng paracetamol hòa tan hoàn toàn và không còn tồn tại ở trạng thái chất rắn không thể tạo được tinh thể nên cần phải hòa tan trong lượng nước ít hơn 7 phần (có thể từ 1 đến 6 phần)
- Chọn hòa tan trong 4 phần nước sôi thì sẽ tạo ra được dung dịch quá bão hòa sẽ hòa tan được lượng paracetamol cần lấy và không hòa tan được tạp không kéo theo tạp Ngoài ra người ta còn nhận thấy hòa tan ở 4 phần nước sôi thì cho hiệu suất cao nhất
6 Tại sao cần lọc nóng sau khi tẩy màu ?
Vì paracetamol tan trong nước nóng (7 phần nước sôi), rất ít tan trong nước lạnh Nếu không làm nóng bề mặt phễu, phễu, hệ thống lọc thì paracetamol sẽ bị kết tinh ngay trên giấy lọc → bị loại bỏ cùng với bã than hoạt → không thu được sản phẩm kết tinh dưới bình hút chân không → hao hụt sản phẩm
Trang 7- Nguyên lý phản ứng: phản ứng nitroso hóa
- Tác nhân nitroso hóa: NO+
1.3 Vì dao dùng phương pháp nitrozo hóa mà không dùng phương pháp nitro hóa?
- 1: Phản ứng nitro hóa tạo ra 2 đồng phân là –orthor và –para > cần thêm bước cất kéo hơi nước để lấy đồng phân –para > công đoạn phức tạp hơn phản ứng nitrozo hóa
- 2: Nitro hóa là phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao > dễ cháy nổ > không thích hợp sử dụng trong phòng thí nghiệm
1.4 Vai trò của các nguyên phụ liệu?
- Phenol: chất phản ứng có nhóm thế hoạt hóa nhân mạnh
- Natri nitrit: tham gia điều chế tác nhân ino nitrozoni NO+
- Acid sulfuric 22%: là môi trường để phản ứng tạo tác nhân NO+ xảy ra
- Nước đá: duy trì nhiệt độ <10o
C
- Nước cất:hòa tan phenol, rửa tủa
Trang 81.5 Vì sao cho Phenol vào nước cần khuấy kỹ bằng máy khuấy?
- Vì phenol khó tan trong nước lạnh, tan vô hạn ở nước nóng > 70o
C
- Tăng diện tích tiếp xúc giữa 2 pha dị thể phenol và NO2, H2O (hữu cơ và vô cơ)
1.6 Vì sao phải sử dụng máy khuấy trong suốt phản ứng nitrozo hóa?
- Giúp tăng tốc độ phản ứng, tăng khả năng tiếp xúc giữa phenol và tác nhân phản ứng
- Tăng hiệu suất phản ứng
1.7 Vì sao đảm bảo to
< 5oC trước khi thực hiện phản ứng nitrozo hóa?
- Tác nhân NO+ tiếp xúc với phenol tjao nhiệt mạnh, tăng nhiệt độ nhanh > trước đó cần duy trì to < 5oC
để tránh quá nhiệt cục bộ > sản phẩm tạo ra không đạt yêu cầu
1.8 Cách cho H2SO4 ?
- Thêm sát đáy cốc bằng cách nối ống cao su từ buret vào dưới cánh khuấy;
Ở vị trí này động năng của cánh khuấy là max > tăng diện tích tiếp xúc của phenol và NO+
> tăng hiệu xuất phản ứng
Hạn chế hiện tượng phân hủy HNO2
Ở vị trí tạo NO+
to tăng cao > dễ dẫn đến quá nhiệt cúc bộ > sản phẩm bị đen, vón cục, tạo ra sản phẩm phụ > do đó việc thêm acid sát đáy cốc giúp khối phản ứng phân bố to đều tránh xảy ra các trường hợp trên
- Thêm từ từ:
Tránh việc tạo ra NO+ ồ ạt > kiểm soát được sản phẩm tạo thành là đồng phân –para
To tăng đột ngột > gây quá nhiệt cục bộ > sản phẩm không đạt yêu cầu > do đó thêm từ từ để kiểm soát nhiệt độ của khối phản ứng
1.9 Vì sao phải dùng nước lạnh để rửa khối phản ứng?
- Giúp phản ứng xảy ra hoàn toàn, tránh hòa tan p-nitrozophenol
1.10 Vì sao rửa pH= 4 – 4,5?
- Để loại bỏ H2SO4 > đây là tác nhân oxh mạnh > chúng sẽ tấn công vào chất có tính baso yếu như aminophenol hay tác nhân khử Na2S ở phản ứng tiếp theo và tạo ra nhiều sản phẩm phụ > giảm hiệu xuất phản ứng
p Đồng thời p-nitrozophenol bền ở pH= 4 – 4.5
2 Giai đoạn 2: tổng hợp p-aminophenol
- Nguyên lý phản ứng: khử hóa
Trang 9- Tác nhân khử hóa: Na2S.9H2O
- Điều kiện phản ứng: to
tốt nhất là 55-60oC
3.1 Vì sao điều chế tác nhân khử trước khi tiến hành phản ứng khử hóa?
- Vì Na2S.9H2O có tính khử mạnh, có tính hút ẩm, dễ bị oxh > điều chế ngay trước phản ứng (cần loại H2SO4 trước đó)
3.2 Vì sao trong quy trình điều chế tác nhân khử phải đung sôi 60 phút?
- Cần gia nhiệt thêm để phản ứng xảy ra hoàn toàn và thủy phân hết polysulfit (sản phẩm tạo ra giữa NaOH
và S) > đảm bảo sản phẩm còn lại là Na2S
3.3 Vì sao trung hòa khối phản ứng sau phản ứng khử hóa? Vì sao trung hòa sản phẩm trong tủ hút?
- Sau phản ứng khử hóa sản phẩm tạo ra là NaOH và Na2S dư > trung hào để loại chúng, hạn chế việc tạo
ra tác nhân khử khác > tạo ra nhiều sản phẩm phụ
- Sản phẩm tạo ra trong quá trình tạo ra khí H2S có mùi trứng thối, khí độc nên cần thao tác trong tủ hút
4 Giai đoạn 3:
- Nguyên lý phản ứng: acyl hóa
- Tác nhân: anhydric acetic
Trang 10- Tan trong 7 phần nước sôi hoặc ethanil 95, tan trong 40 phần glycerin, trong 15 phần aceton, rất ít tan trong nước lạnh, không tan trong ether
4.2 Vì sao hút kiệt nước ở cuối giai đoạn?
- Vì anhydric acetic còn dư trong sản phẩm sẽ tác dụng vs H2O tạo acid acetic > giảm hiệu xuất phản ứng 4.3 Vì sao cho nhiệt độ trong bình là 50oC - 55oC mới thêm anhydric acetic vào?
- Đó là nhiệt độ tốt nhất để phản ứng xảy ra hoàn toàn
4.4 Vì sao sau khi kết thúc phản ứng giai đoạn 3 cần đun 30 phút nữa?
- Để phản ứng xảy ra hoàn toàn
4.5 Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo mầm tinh thế?
- Nhiệt độ
- Các yếu tố cơ học (vd như gãi kết tinh tạo vết xước nhằm tạo giá để kế tính)
- Mức độ quá bão hòa của dung dịch
- Bản chất của chất tan và dung môi: khi cho chất tan vào môi trường khkis tan > dễ ktinh hơn và ngược lại
- Nồng độ tạp chất: càng cao thì các phân tử chất tan càng khó gặp nhau để liên nkeest với nhau > khó kết tinh
- Khuấy trộn là giảm quá trình phản ứng
4.6 Vì sao hòa tan tinh thế para vào 4 phần nước sôi?
- Để đạt dung dịch quá bão hòa, lúc đó trong dung dịch tồn tại mầm tinh thể > giúp cho quá trình kết tinh
dễ ra thuận lợi hơn > tăng hiệu xuất quá trình tinh chế
4.7 Vì sao lọc nóng sau tẩy màu?
- Paracetamol tan trong 7 phần nước nóng, khó tan trong nước lạnh > cần làm nóng dụng cụ lọc tránh sự kết tinh para ngay trên giấy lọc > tránh khả năng bị loại bỏ cùng bã than hoạt tính > hao hụt sản phẩm
Trang 12Bài 2: CHIẾT XUẤT STRYCHNIN TỪ HẠT MÃ TIỀN
1 Sơ đồ quy trình:
Mô tả quy trình:
4.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Trang 13Hạt mã tiền sau khi chọn được loại tốt (hàm lượng khoảng trên 1%) đem ngâm cho mềm, thái mỏng (khoảng 1 mm), sấy khô ở 60-800C, đem xay thành bột thô Cân bột hạt mã tiền (300 gam/nhóm)
4.2.2 Kiềm hóa dược liệu
Bột hạt mã tiền được cho vào khay men, trộn đều với nước sữa vôi, trộn kỹ cho đến khi thành dạng bột hơi nhão, vun thành đống, ủ khoảng 24 giờ Sau đó làm tơi và làm khô trong khay men
4.2.4 Tinh chế
- Tạo muối sulfat tan trong nước của alkaloid:
Cho khoảng 300 ml dung dịch H2SO4.1% vào bình chứa dịch chiết của mẻ đầu, lắc thật kỹ trong 7 phút Để yên cho phân lớp (cho tới khi 2 lớp trong lại và giữa 2 lớp có bề mặt phân chia pha là được) Sau đó gạn dung môi vào xô nhựa (đem thu hồi để chiết cho mẻ sau) Trong bình thủy tinh sẽ còn lại lớp nước acid của mẻ đầu, dịch chiết của mẻ sau lại được cho vào lắc với lớp nước acid của mẻ trước, sau đó lại để phân lớp và gạn riêng dung môi., Cứ làm như thế cho tới mẻ cuối cùng (chú ý: chỉ đổ 1 lần acid vào dịch chiết của mẻ đầu, những mẻ sau phải thử pH của lớp nước acid, pH = 1-2, nếu chưa đủ độ acid thì phải bổ sung thêm ) Cuối cùng đổ lớp nước acid vào cốc đun 400 ml Nếu có tủa không tan thì đem đun trong nồi cách thủy, khuấy, lọc nóng (không cần rửa) lấy dịch lọc Sau đó gạn trong bình gạn, loại bỏ hết dung môi Hứng lấy lớp nước acid vào cốc đun 250 ml (là dung dịch muối sulfat của các alkaloid)
- Tạo tủa alkaloid toàn phần:
Dùng dung dịch Na2CO3 bão hòa cho tác dụng với lớp nước acid trên, vừa nhỏ vừa khuấy cho đến khi dung dịch hết sủi bọt, chỉnh pH= 10 -11, để nguội cho kết tủa hết (khoảng 20 phút) sẽ có tủa alkaloid toàn phần dạng bazơ Lọc hút chân không qua phễu buchner Sau khi hút hết nước cái rồi tiến hành rửa ngay trên phễu Nước rửa là nước cất
Rửa tủa 3 lần, mỗi lần lượng nước rửa bằng khoảng thể tích của tủa Loại bỏ nước cái và nước rửa Chuyển tủa sang cốc đun bé loại 100ml
- Tạo muối nitrat của các alcaloid (loại brucin)
Nguyên tắc loại Brucin dựa vào độ tan khác nhau của các muối Tạo muối nitrat của các alcaloid ở pH= 4 - 4,5; tạo dung dịch quá bão hòa sao cho strychnin nitrat kết tinh được, còn brucin nitrat tan được trong nước cái
Thử brucin: nhỏ 1 giọt dung dịch HNO3 đặc vào 1 vài hạt tinh thể, nếu có brucin sẽ thấy xuất hiện màu đỏ hoặc hồng Tiến hành: cho 1 lượng nước sao cho vừa đủ ngập tủa alcaloid toàn phần, đun trong nồi cách thủy, vừa khuấy vừa nhỏ dần dung dịch HNO3 3% cho đến khi tủa tan hết và pH= 4- 4,5 (chú ý nếu đủ pH mà tủa vẫn chưa tan hết thì phải bổ sung thêm nước cho đến khi tan hết, nếu dung dịch bị loãng thì phải cô bớt để tạo dung dịch bão hòa) Để kết tinh qua đêm sẽ tạo được tinh thể hình kim, thường kết thành chùm Lọc qua phễu buchner nhỏ
Rửa tinh thể 3 lần Loại bỏ nước cái Chuyển tinh thể sang cốc đun 100
- Tẩy màu bằng than hoạt
Trước tiên phải hòa tan nóng tinh thể vào một lượng nước vừa đủ, đun trong nồi cách thủy, khuấy cho tan hết Thêm khoảng 0,5 gam than hoạt, khuấy 10 phút Các dụng cụ phải tráng hoặc nhúng nước nóng để tiến hành lọc nóng, rửa bã bằng nước cất sôi ( nước rửa đồng thời là nước tráng cốc) Loại bã than hoạt Chuyển dịch lọc vào cốc 100 ml đã rửa sạch
- Tạo sản phẩm là strychnin sulfat:
+ Chuyển từ dạng muối sang dạng bazơ: muốn chuyển từ strychnin từ dạng muối nitrat sang dạng muối sulfat, trước tiên phải chuyển sang dạng bazơ Dùng dung dịch Na2CO3 bão hòa cho tác dụng với dịch lọc trên, vừa nhỏ vừa khuấy cho đến khi hết sủi bọt, chỉnh pH = 10 -11 Để nguội cho tủa hết (khoảng 20 phút) Lọc lấy tủa bazơ, rửa tủa bằng nước cất Loại bỏ nước cái và nước rửa
Trang 14+ Chuyển strychnin sang dạng muối sulfat: Cho một lượng nước vào tủa trên sao cho vừa đủ ngập tủa, đun trong nồi cách thủy, vừa khuấy vừa nhỏ dung dịch H2SO43% cho đến khi tủa tan hết, chỉnh pH = 4 - 4,5 Để kết tinh qua đêm Lọc lấy tinh thể Hút hết nước cái rồi mới rửa bằng nước cất Rửa tủa 2 lần, mỗi lần lượng nước rửa bằng khoảng lượng tủa Hút kiệt nước Rải đều tinh thể trên đĩa thủy tinh Sấy ở 60 - 700C đến khô (khoảng 60-90 phút)
2 So sánh các phương pháp chiết alkaloid:
Chiết xuất alcaloid là tách alcaloid ra khỏi dược liệu dưới dạng tinh khiết, không lẫn các tạp chất hóa học khác nhau có chứa trong dược liệu
Dung môi hữu cơ
không phân cực
Dịch lọc
Dịch chiết sạch
Dễ loại tạp
Hiệu suất cao
Dung môi đắt tiền
Thiết bị phức tạp
Dung môi hữu cơ phân
cực
Dung môi rẻ tiền, dễ kiếm
Thiết bị chiết xuất đơn giản, đầu
tư ít
Dịch chiết nhiều tạp chất, khó tinh chế
3 Vì sao phải ngâm hạt mã tiền trong nước?
Vì hạt mã tiền rất là cứng nên cần phải ngâm mềm trong nước trước để làm nó mềm trước khi đi cắt
4 Vì sao phải thái mỏng hạt mã tiền?
Vì để tăng diện tích tiếp xúc giữa dược liệu và dung môi, giúp dung môi thấm vào dược liệu nhanh hơn và quá trình chiết diễn ra nhanh hơn, tăng hiệu suất chiết Khi để nguyên hạt mã tiền thì dung môi chỉ tiếp xúc bề mặt bên ngoài, khó thấm sâu thể lấy được alkaloid nên kéo dài thời gian chiết, thời gian chiết càng lâu thì kéo theo tạp càng nhiều
5 Vì sao không xay mịn mà thái mỏng?
Không nên xay dược liệu quá mịn: vì nếu xay quá mịn, màng tế bào bị phá hủy, dược liệu giải phóng nhiều tinh
bột, gôm, pectin, chất nhầy gây khó khăn cho quá trình chiết, lẫn nhiều tạp chất, mà các tạp này rất khó khăn để
loại đi
6 Vì sao trong bài là cắt mỏng chứ không xay?
Cắt chứ không xay hạt mã tiền:
Vì khi xay thành bột thì bột hạt mã tiền dễ bay bụi, khi hít phải gây kích ứng đường hô hấp, gây kích ứng
khi rơi vào mắt, vào da
Xay thì dính trên cối xay, nếu rửa không sạch sẽ gây độc cho các dược liệu khác khi dùng lại cối xay đó
7 Vì sao sấy 60-80 0 C?
Sấy khô 60-800C để loại bỏ màng sinh chất Vì màng sinh chất có tính bán thấm, có nghĩa là chỉ thấm đối với dung môi mà không cho chất tan đi qua nên cần phải phá huỷ màng sinh chất bằng 2 cách đó là bằng cồn hoặc sấy ở 60-800C => làm cho quá trình chiết suất xảy ra thuận lợi hơn
8 Vì sao phải kiềm hoá dược liệu?
Vì alkaloid trong hạt mã tiền tồn tại ở 2 dạng là dạng muối (phân cực) và dạng base (không phân cực) Mà chiết bằng dầu hỏa là dung môi không phân cực nên phải kiềm hóa để chuyển hết dạng muối sang dạng base để tan
vào dầu hỏa → chiết hết được alkaloid trong dược liệu
Trong hạt mã tiền, alkaloid không đứng riêng lẻ mà liên kết với tanin Kiềm hóa nhằm cắt đứt liên kết này để
alkaloid dễ dàng tan vào dầu hỏa
9 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
Bao gồm các yếu tố:
Những yếu tố thuộc về thành phần, cấu tạo của dược liệu:
o Màng tế bào dược liệu
o Chất nguyên sinh
o Một số tạp chất có thể có trong dược liệu
Những yếu tố thuộc về dung môi
Trang 15o Độ phân cực của dung môi
o Độ nhớt, sức căng bề mặt của dung môi
Những yếu tố thuộc về kỹ thuật
o Nhiệt độ chiết xuất
o Thời gian chiết xuất
o Độ mịn của dược liệu
o Khuấy trộn
o Kỹ thuật đặc biệt
a Những yếu tố thuộc về thành phần, cấu tạo của dược liệu
Màng tế bào
Khi còn sống → xảy ra quá trình trao đổi chất có tính chọn lọc
Khi chết → xảy ra hiện tượng khuếch tán, thẩm thấu, thẩm tích,…
Màng tế bào có cấu tạo không ổn định, có thể bị thay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học (hóa gỗ, hóa khoáng, phủ sáp,…), có thể xảy ra từng phần hoặc toàn phần và thường thay đổi nhiều ở thực vật đã già
Đối với thực vật còn non hay mỏng mềm như cỏ cây, hoa lá, thành phần của màng tế bào chủ yếu là cellulose (không tan trong nước và không tan trong các dung môi khác, bền vững ở nhiệt độ cao, có tính mềm dẻo đàn hồi)
→ dung môi dễ thấm vào dược liệu, do đó chỉ cần xay thô dược liệu Nếu xay mịn, dễ kéo theo nhiều tạp vào dịch chiết
Đối với dược liệu đã già, rắn chắc như hạt, gỗ, rễ, vỏ thân… màng tế bào trở nên dày và có thể xảy ra những biến đổi sau:
o Hóa bần, hóa cutin, hóa gỗ, hóa khoáng → dung môi khó thấm
o Phủ thêm lớp chất nhầy (tan trong nước, trương nở → bít ống mao quản) cản trở sự thấm của dung môi, cản trở quá trình khuếch tán
Nên xay nhỏ dược liệu
Chất nguyên sinh
Chất nguyên sinh có thành phần hóa học rất phức tạp và không ổn định Ở nhiệt độ 50 – 60oC, chúng bị mất hoạt tính sinh học (trừ trường hợp những hạt khô, quả khô) Có thể coi đó là một hệ keo nhiều pha, tạo thành từ những hợp chất cao phân tử, phân tán trong môi trường nước (ví dụ: giọt dầu, giọt mỡ, hạt tinh bột, hạt tinh thể…)
Chất nguyên sinh có tính chất bán thấm → để chiết được các chất tan trong tế bào, phải tìm cách phá hủy chất nguyên sinh bằng cách làm đông vón chúng bằng nhiệt (sấy hoặc phơi khô) hoặc bằng cồn (hơi hoặc cồn nóng)
Một số tạp chất có thể có trong dược liệu
Đó là sản phẩm của các quá trình trao đổi chất, là chất dự trữ hoặc chất thải của cây
Các chất này thường gây cản trở hoặc cũng có khi có tác dụng thuận lợi cho quá trình chiết xuất
Đối với những dược liệu chứa nhiều pectin, gôm hoặc chất nhầy:
→ những chất tan được trong nước, và khi tan trong nước thì bị trương nở, tạo dung dịch keo, làm tăng độ nhớt, gây cản trở cho quá trình chiết xuất Có thể loại các chất này bằng cách cho kết tủa trong cồn cao độ
Đối với những dược liệu chứa nhiều tinh bột
→ không tan trong nước lạnh, nhưng ở nhiệt độ cao tinh bột bị hồ hóa, làm tăng độ nhớt của dung dịch, gây cản trở cho
quá trình chiết xuất Do đó, đối với những dược liệu này, không nên xay dược liệu quá mịn, tránh giải phóng ra nhiều tinh bột và không nên chiết ở nhiệt độ cao để tránh bị hồ hóa
Đối với dược liệu chứa chất béo, dầu mỡ, tinh dầu, sáp, nhựa
→ không tan trong nước và thường tan trong các dung môi không phân cực Nếu dùng dung môi chiết là nước → gây cản trở quá trình chiết xuất, do đó, cần phải loại đi bằng các dung môi thích hợp trước khi chiết Nếu dùng dung môi không phân cực để chiết, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp, những tạp này sẽ bị loại đi trong giai đoạn tinh chế
Đối với những dược liệu chứa enzym
→ bản chất là protein, enzym bị mất hoạt tính (60-70o
C), bị ngừng hoạt động (ở nhiệt độ lạnh) và được phục hồi (nếu nâng đến nhiệt độ thích hợp) Tùy từng trường hợp cụ thể mà enzym có thể gây cản trở (cần diệt men: pp nhiệt ướt, nhiệt
Trang 16ẩm, nhiệt khô) hoặc cũng có khi lại tạo điều kiện thuận lợi (cần hoạt hóa: vò nát, cắt nhỏ, ủ, tăng nhiệt thích hợp) cho quá trình chiết xuất
b Những yếu tố thuộc về dung môi
Độ phân cực của dung môi
Dung môi ít phân cực thì dễ hòa tan các chất không phân cực và khó hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực
Dung môi phân cực mạnh thì dễ hòa tan các chất có nhiều nhóm phân cực và khó hòa tan các chất ít phân cực
Độ nhớt, sức căng bề mặt của dung môi
Dung môi có độ nhớt càng thấp hoặc có sức căng bề mặt càng nhỏ thì dung môi càng dễ thấm vào dược liệu → thuận lợi cho chiết xuất
c Những yếu tố thuộc về kỹ thuật
Nhiệt độ chiết xuất
Nhiệt độ tăng → hệ số khuếch tán cũng tăng → lượng chất khuếch tán cũng tăng lên và độ nhớt của dung môi giảm → thuận lợi cho quá trình chiết xuất trong một số trường hợp
Đối với những hợp chất kém bền ở nhiệt độ cao → phá hủy
Đối với tạp (gôm, chất nhầy): khi nhiệt độ tăng → khó khăn cho quá trình chiết xuất, tinh chế
Đối với dung môi dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấp: khi tăng nhiệt độ thì dung môi dễ bị hao hụt
Đối với một số chất hòa tan tỏa nhiệt → nhiệt độ tăng, độ tan của giảm
Tùy từng trường hợp cụ thể → lựa chọn nhiệt độ phù hợp
Thời gian chiết xuất
Khi bắt đầu chiết, các chất có phân tử lượng nhỏ (thường là hoạt chất) sẽ được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn (thường là tạp như nhựa, keo,…)
Nếu thời gian chiết ngắn → không chiết được hết hoạt chất, nếu thời gian chiết dài quá → lẫn nhiều tạp
Cần phải lựa chọn thời gian chiết xuất sao cho phù hợp với thành phần dược liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất…
Độ mịn của dược liệu
Dược liệu thô quá → dung môi sẽ khó thấm ướt
Độ mịn dược liệu tăng lên → bề mặt tiếp xúc giữa dược liệu và dung môi tăng lên → thời gian chiết xuất sẽ nhanh hơn
Nếu xay dược liệu quá mịn → bất lợi cho quá trình chiết xuất:
o Bột dược liệu bị dính bết (/dung môi), khó khuấy, khó rút dịch chiết
o Nhiều tế bào thực vật bị phá hủy, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp
Khuấy trộn
Theo định luật Fick, chênh lệch nồng độ giữa hai pha là động lực của quá trình khuếch tán Do đó muốn tăng cường quá trình khuếch tán, cần phải tạo ra sự chênh lệch nồng độ bằng cách di chuyển lớp dịch chiết ở phía sát tế bào (nơi có nồng độ cao hơn) ra phía xa hơn và di chuyển lớp dung môi ở phía xa (nơi có nồng độ thấp hơn) đến sát màng tế bào → thực hiện bằng cách khuấy trộn Do đó khuấy trộn làm tăng tốc độ khuếch tán
Tùy từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn loại cấu tạo cánh khuấy và tốc độ khuấy sao cho phù hợp:
o Dược liệu là hoa lá mỏng manh: chọn tốc độ khuấy nhỏ Nếu tốc độ khuấy mạnh → dược liệu nát gãy vụn, lẫn nhiều tạp vào dịch chiết
o Dược liệu cứng rắn như hạt, rễ, thân, gỗ, …: chọn loại cánh khuấy khỏe, tốc độ khuấy mạnh
Các phương pháp đặc biệt
Chiết bằng siêu âm, chiết bằng vi sóng, chiết bằng dung môi siêu tới hạn hay chiết bằng áp suất cao…
Phương pháp siêu âm có nhiều ưu điểm làm tăng cường quá trình chiết xuất nhờ làm tăng mạnh tính thẩm thấu và khuếch tán bằng năng lượng của siêu âm như sau:
o Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha bằng cách phân tán chúng thành những hạt nhỏ
o Phá vỡ một phần màng tế bào
o Tăng cường sự xáo trộn của hỗn hợp
o Có tác dụng làm nóng tại chỗ