- Chưng cất bằng lôi cuốn hơi nước dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nư
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Khoa Khoa học Tự Nhiên Bộ Môn Hóa Học PHÚC TRÌNH THỰC TẬP HÓA HỌC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Triệu Phú Hậu Trần Thị Thúy Vy B2104203 Nguyễn Anh Thư B2110380 Nguyễn Thị Bảo Vy B2110388 Lê Bảo Châu B2110392 BÀI 1 TÁCH CHIẾT VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TINH DẦU CAM, BƯỞI I Mục tiêu - Nghiên cứu một phương pháp tách chiết tinh dầu vỏ quả: chưng cất lôi cuốn hơi nước - Khảo sát các hằng số vật lý, hóa học của tinh dầu Tinh dầu vỏ cam, bưởi có thành phần limonene cao Limonene ngoài khả năng gây ngán ăn trên sâu và côn trùng có hại (được ứng dụng vào việc diệt côn trùng gây hại mùa màng), còn có dược tính Limonene đã và đang được quan tâm nghiên cứu hoạt tính sinh học với khả năng ức chế tế bào ung thư (khi sử dụng DMBA, NDEA, thử nghiệm gây tác động sinh khối u tại vú trên động vật) II Phương pháp Thực hiện tách chiết tinh dầu bằng cơ học Chiết xuất tinh dầu bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Ôn phương pháp chiết lỏng – lỏng, làm khan hợp chất hữu cơ III Tiến hành - Cân 100g nguyên liệu vỏ cam tươi, xắt nhỏ * Chưng cất lôi cuốn hơi nước - Đong nước cất, cho cùng nguyên liệu vào bộ chưng cất (tỷ lệ thể tích là 1:2) - Khởi động máy tăng nhiệt, theo dõi quy trình, ghi nhận kết quả thể tích hứng theo thời gian Chú ý: 5 ml nước chưng cất thu được đầu tiên phải để riêng, đậy lại 2 Chưng cất vỏ cam tươi - Tắt nguồn nhiệt sau 1 giờ kể từ lúc nước trong bộ chưng cất sôi Sau khi hoàn thành, chờ nguội 20 phút để tháo và làm vệ sinh bộ chưng cất, đồng thời tiến hành tách chiết tinh dầu Lớp tinh dầu ở trên, lớp nước ở dưới 3 Kết quả Tinh dầu vỏ cam có màu vàng nhạt, mùi thơm nhẹ đặc trưng phần vỏ quả, có vị đắng nhẹ (vì thành phần hóa học của tinh dầu có chứa terpene), cay, ngọt, có tính sát trùng, phản ứng trung tính với giấy quỳ IV Trả lời câu hỏi 1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu vỏ quả như: cam, bưởi,… có thể thực hiện trong điều kiện nguyên liệu như thế nào? Giải thích? - Chưng cất bằng lôi cuốn hơi nước dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Do đó: Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu vỏ quả như cam bưởi, có thể thực hiện trong điều kiện nguyên liệu còn nguyên, dạng mảng lớn và không bị ảnh hưởng quá nhiều bởi nhiệt độ cao Nguyên liệu nên dùng lúc còn tươi để tránh hao hục tinh dầu vì tinh dầu có tính bay hơi 2 Phương pháp tách tinh dầu vỏ quả bằng lực cơ học như ép, vắt… có thể thực hiện trong điều kiện nguyên liệu như thế nào? Giải thích? - Các trái thuộc họ Rutaceae như cam, chanh, bưởi, quýt,… có các túi tinh dầu nằm sát mặt ngoài vỏ và với hàm lượng cao nên có thể dùng lực cơ học để giải phóng tinh dầu Sau đó có thể vắt lấy tinh dầu Tinh dầu thu được trong trường hợp này có mùi tự nhiên hơn do không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ Tuy vậy, hiệu suất theo cách này không cao Do đó: Phương pháp tách tinh dầu vỏ quả bằng lực cơ học như ép, vắt có thể thực hiện trong điều kiện nguyên liệu còn tươi, ở dạng đã được cắt nhỏ, mỏng 4 3 Nguyên tắc lóng tách hai chất lỏng từ một hỗn hợp? * Chiết lỏng - lỏng: - Chiết lỏng – lỏng là quá trình chuyển một chất ở dạng hòa tan hay huyền phù từ pha lỏng này sang pha lỏng khác Tùy theo bản chất của chất cần chiết và môi trường chúng đang tồn tại mà ta chọn dung môi chiết thích hợp sao cho chỉ hòa tan chất định chiết mà không hòa tan các chất của môi trường Quá trình chiết kết thúc khi chất đã chiết hết Kiểm tra bằng màu hay sắc ký *Nguyên tắc chọn dung môi: - Dung môi phải chọn là dung môi có khả năng hòa tan lớn hơn dung môi cũ - Dễ tách ra khi tinh chế lại thành chất tinh khiết không trộn lẫn vào dung môi cũ - Có sự khác biệt nhiều về tỉ khối so với dung môi cũ - Ít có khả năng tạo nhũ và ít nguy hiểm - Hai chất lỏng phải không hòa tan vào nhau - Có nhiệt độ sôi thấp vì sau khi chiết ta thường dùng phương pháp chưng cất để tách dung môi ra - Dung môi không phân cực (ether dầu hỏa…) hòa tan tốt hợp chất không phân cực - Dung môi phân cực trung bình (diethyl ether, chloroform…) hòa tan tốt hợp chất phân cực trung bình (hợp chất có nhóm chức eter –O–, aldehyde –CH=O, ceton –CO–, ester –COO–,…) - Dung môi phân cực mạnh (metanol…) hòa tan tốt các hợp chất phân cực mạnh (các hợp chất có chứa nhóm chức –OH, –COOH, ) 5 *Những lưu ý khi sử dụng bình lóng: - Trước hết khóa kín bình, đổ dung dịch vào, rồi cho dung môi vào bình lóng, thường dùng từ 1/5 – 1/3 thể tích dung dịch Đậy nút, tay phải giữ nắp và bình, tay trái giữ khóa bình, lắc nhẹ cẩn thận, đảo ngược nhiều lần Khi lắp áp suất trong bình tăng lên nên thỉnh thoảng mở khóa bình để cân bằng áp suất với bên ngoài, sau đó đóng khóa lại, tiếp tục lắc Khi lắc xong, để bình trên giá, mở nắp và chờ dung dịch tách thành hai lớp Mở khóa bình cho lớp chất lỏng phía dưới chảy xuống một cốc hứng riêng, lớp chất lỏng lớp trên hứng vào một cốc riêng *Chú ý: - Nếu sau khi lắc và lắng, nếu không thấy hai chất lỏng không tách thành hai lớp ra mà tạo nhũ tương, ta dùng một đũa thủy tinh dài đưa vào trong bình lóng, khuấy nhẹ dung dịch hoặc cọ xát nhẹ vào thành bình, chổ mặt thoáng dung dịch nhằm phá vỡ bọt khí để dung dịch nhanh chóng phân thành hai lớp Ngoài ra, ta có thể thêm dung dịch NaCl bão hòa tinh khiết vào cho đến khi tách thành hai lớp chất lỏng, hoặc có thể thêm vào bình lóng khoảng 30ml nước cất 4 Nguyên tắc làm khan hợp chất hữu cơ? - Đây là phương pháp loại nước hoặc dung môi ra khỏi sản phẩm hoặc hóa chất ban đầu - Làm khô trong hóa hữu cơ là làm khô nước Một chất làm khô được gọi là tốt khi cường độ làm khô mạnh và khả năng làm khô lớn Cường độ làm khô được đánh giá bằng áp suất hơi nước của chất đó, khả năng làm khô được đánh giá bằng lượng nước hấp thụ được - Các chất như P4O10, H2SO4 đặc, CaCl2, MgSO4, Na2SO4 đều là các chất làm khô mạnh Người ta còn chia chất làm khô thành 3 loại: Acid như P4O10, H2SO4 đặc ; Base như KOH, NaOH viên và chất làm khô trung tính: MgSO4, Na2SO4 tùy theo tính chất của đối tượng được làm khô mà người ta chọn chất làm khô thích hợp theo nguyên tắc không làm biến chất chất được làm khô về cả tính chất vật lý lẫn hóa học 6 *Chất làm khô phải thỏa mãn các điều kiện sau - Không có tác dụng hóa học với chất lỏng - Có khả năng hút nước mạnh - Không hòa tan trong chất lỏng - Có tác dụng làm khô nhanh 5 Nguyên tắc xác định hằng số vật lý tinh dầu nhằm mục đích gì? Mục đích là để xác định độ tinh khiết của tinh dầu cam thu được, khảo sát được lượng nước còn lẫn trong tinh dầu, hiệu suất chiết cũng như độ tan của tinh dầu cam 6 Báo cáo kết quả thực nghiệm: - Thu được tinh dầu màu vàng nhạt - Công thức phân tử: C10H16 - Tên IUPAC: 1-methyl-4-(1-methylethenyl)-cyclohexene 7 BÀI 2 TÁCH CHẤT BÉO TỪ DẦU THỰC VẬT (HOẶC MỠ ĐỘNG VẬT) I Đại cương A Chất béo toàn phần (lipid): gồm nhiều hợp chất, có thể chia làm 3 nhóm lớn như: các chất béo dầu mỡ, sáp, phospholipid * Các chất béo dầu mỡ: gồm các chất acid béo (dạng dầu hoặc hơi sệt), hydroxyacid, các acetylenic acid và hỗn hợp các glycerid - Acid béo: hầu như bao giờ cũng có số carbon chẵn Các acid béo dạng dầu có chứa từ 1 đến 6 nối đôi trong phân tử Trong thiên nhiên đa số acid béo không no, kể cả những acid không liên hợp quan trọng nhất (như là acid oleic, acid linoleic, acid linolenic) đều có cấu trúc dạng cis Các acid béo no thường có dạng mỡ, sệt hơn Acid caproic – C6, acid caprylic – C8, acid capric – C10, acid lauric – C12, aicd myristic – C14, acid panmitic – C16, acid stearic – C18, acid arachidic – C20, acid behenic – C22 và acid montanic – C28 Khi chúng ta thực hiện xà phòng hóa chất béo, các acid béo cũng tham gia phản ứng nên bị biến đổi hóa tính, tạo muối Các acid béo cũng tham gia trong phản ứng xà phòng hóa tạo thành muối - Acid acetylenic: nhóm hợp chất acid carboxylic dạng dầu luôn có chứa liên kết ba trong phân tử, (có 1 hoặc 2 liên kết ba liên hợp, hoặc có liên kết ba liên hợp với liên kết đôi), ngoài ra có thể có thêm các liên kết đôi Nhóm chất này cũng có thể gồm các dẫn xuất có oxygen tương ứng Ví dụ: acid tariric CH3(CH2)10C ≡ C(CH2)4 COOH, và các hợp chất có cùng công thức phân tử là acid stearolic CH3(CH2)7C ≡ C(CH2)7 COOH 8 Acid ximenynic CH3(CH2)5C = CH–C ≡ C(CH2)7 COOH - Glycerid: hợp chất không phân cực, khi bị xà phòng hóa tạo thành glycerol và muối của acid béo Có 2 loại glycerid: loại đơn glycerid và loại hỗn hợp glycerid Ví dụ: Oleodistearin là glycerid hỗn hợp * Các chất sáp: chủ yếu gồm các acid béo dây hở, ester của acid béo và các alcol monohydric, thường chứa từ 24 - 36 carbon Ví dụ về những chất sáp trong thiên nhiên như: sáp ong (ngoài acid panmitic có chauws acid cerotic và alcol melicssylic); mỡ sáp từ lông cừu (lanolin), mỡ sáp trong dầu cá nhà táng – spermaceti (có chứa alcol cetylic, acid oleic và acid panmitic) Các sáp chịu được sự xà phòng hóa hơn là dầu và các chất béo * Các chất béo là hợp chất hữu cơ biến dưỡng thứ cấp: Sphingomyelin, phospholipid - Phospholipid: có chứa acid phosphoric và một base nito (như cholin hoặc etanolamin hoặc serin) và một polyhydroxyalcol - Sphyngomyelin: có mạch acid béo hóa hợp với một polyhydroxyamin mạch hở tạo nối amid, và có thể còn có liên kết glycosidic với hydratcarbon B Sterol: - Sterol là một dạng chất béo thuộc nhóm chất hữu cơ bậc hai, không bị xà phòng hóa, có cấu trúc hệ vòng cyclopentano perhydrophenanthrene, với nhóm – OH ở vị trí C–3 trên vòng; và trong số ít trường hợp có cấu trúc biến đổi của hệ vòng đó Nhờ cấu trúc này mà cách định tính và định lượng sterol có những phương pháp riêng - Sterol là nhóm chất rất phong phú, có trong động vật, thực vật và nấm men Sinh tổng hợp sterol từ chuyển hóa acetate thành squalene, đồng thời có phối hợp đóng vòng và demethyl hóa Sterol có thể ở dạng tự do hoặc hóa hợp như ester hoặc glycosidic 9 - Do sterol không tan trong nước và không bị xà phòng hóa nên có thể tách ra khỏi dung dịch chất béo đã bị xà phòng hóa bằng cách chiết lỏng – lỏng với dung môi hữu cơ kém phân cực C Tính chất, vai trò và cách khảo sát chất béo: - Chất béo không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ kém phân cực Vì vậy có thể sử dụng các dung môi như: eter dầu hỏa, hexan, chloroform để tách lấy chất béo từ nguyên liệu khô, hoặc chiết lỏng – lỏng để tách lấy chất béo từ dịch chiết alcol của nguyên liệu - Vai trò của chất béo với cơ thể động, thực vật rất quan trọng Đặc biệt vai trò của các sterol khác hẳn các lipid, không những ảnh hưởng trực tiếp lên chủ thể mà còn ảnh hưởng đến các sinh vật khác có liên hệ đến chủ thể II Mục đích yêu cầu - Khảo sát sơ bộ thành phần chất béo của dầu đậu nành bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) III Tiến hành 1 Chiết chất béo trong đậu nành - Chuẩn bị: Cân 150g bột khô đậu nành đã giã nhuyễn, cho vào túi vải, để lơi thể tích túi nhưng cột chặt miệng túi - Dùng eter dầu hỏa ngâm bột đậu chiết lấy các hợp chất béo, ngâm chiết 3 lần, lần lượt với thể tích 200ml, 150ml, 100ml Khi cho dung môi vào ngâm túi, dùng đũa khuấy động lên túi 10 phút rồi để yên 5 phút, vắt lấy dịch eter dầu hỏa (mang bao nhựa để thực hiện) Gom dịch chiết, lọc qua giấy lọc, đong 2/3 thể tích chia cho bài 3, đem đi cô quay 1/3 dung dịch còn lại 10