báo cáo thực tập tổng hợp paracetamol từ phenol

Tác nhân phản ứng này bao gồm natri nitrit và acid sulfuric, tương tự như phản ứng tạo diazo vậy.- Tuy nhiên, sản phẩm của phản ứng này là một dạng nitroso – phenol- Khử hóa: là quá trìn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

KHOA DƯỢC HỌC - BỘ MÔN HÓA DƯỢC-KIỂM NGHIỆM

Tên sinh viên Công việc Thông tin khác Đào Thu An Điều chế

A TỔNG QUAN 5

I.PHẢN ỨNG NITROSO HÓA 5

II.PHẢN ỨNG KHỬ HÓA 5

III.PHẢN ỨNG ACYL HÓA 5

B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 6

A TỔNG QUAN

- Trong các phản ứng mang tên người của phần Phenol, chúng ta có một phản ứng khá đặc biệt: phản ứng nitroso hóa theo Liebermann Tác nhân phản ứng này bao gồm natri nitrit và acid sulfuric, tương tự như phản ứng tạo diazo vậy.

- Tuy nhiên, sản phẩm của phản ứng này là một dạng nitroso – phenol

- Khử hóa: là quá trình làm giảm độ oxy hóa của chất đem khử Trong đó hợp chất hữu cơ lấy thêm nguyên tử hydro, loại nó khỏi các dị tố (thường là oxy) hoặc nhận thêm điện tử.

- Quá trình phân tử hữu cơ nhận thêm Hydro là phản ứng cộng hợp Quá trình loại dị tố ra khỏi phân tử hữu cơ là quá trình Hydro phân (Hydrogenolysis) Đây là quá trình phá hủy liên kết giữa Carbon và dị tố bằng Hydro mà sản phẩm phụ thường là H2O, NH3… - Mục đích của quá trình khử hóa là điều chế các HC no từ hợp chất HC không no tương ứng, từ những hợp chất có độ Oxy hóa cao thành thấp Trong công nghiệp hóa dược, quan trọng nhất là quá trình khử Nitro thành Amin.

- Phản ứng khử hóa không có một cơ chế chung, mà mỗi loại tác nhân khử hóa có cơ chế phản ứng riêng Khi nghiên cứu về tác nhân khử hóa, chúng ta sẽ nghiên cứu cơ chế của chúng

III.PHẢN ỨNG ACYL HÓA

- Acyl hóa là quá trình thay thế nguyên tử Hydro của hợp chất hữu cơ bằng nhóm Acyl

(RCO-)

- Acyl là nhóm còn lại khi loại đi nhóm – OH từ acid vô cơ có oxy, acid carboxylic

hoặc acid sulfonic Các nhóm Acyl quan trọng

Bán ester của acid carbonic

R-NH-CO-B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Nghiên cứu tổng hợp quy mô phòng thí nghiệm:

 Đầu tiên cần tra cứu, thu thập tài liệu càng đầy đủ càng tốt về hợp chất cần nghiên cứu như: phương pháp tổng hợp, phương pháp xác định cấu trúc,…  Trên cơ sở tài liệu tra cứu được, phân tích chọn lọc những nội dung phù hợp với

điều kiện phòng thí nghiệm, điều kiện trong nước Sau đó tiến hành những thí nghiệm quy mô nhỏ để khảo sát những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất tạo thành sản phẩm Khảo sát phương pháp xử lý sau phản ứng, phương pháp tinh chế, khả năng thu hồi dư phẩm, phương pháp xác định cấu trúc, độ ổn định của quy trình  Sau khi có sản phẩm tinh khiết, tiến hành thử hoạt tính sinh học (invivo, invitro),

thử tác dụng dược lý, đặc tính trên động vật thí nghiệm

C THỰC NGHIỆM

BÀI 1: TỔNG HỢP P-NITROSOPHENOL1 Nguyên tắc:

- Nitroso hóa Phenol thu được p-Nitrosophenol

- Cơ chế: nitro hóa thế ái điện tử Là quá trình đưa nhóm –NO vào hợp chất hữu cơ Đây là phản ứng giữa hợp chất thơm có chứa nhóm thế hoạt hóa nhân mạnh (-OH, -NR2, ) và acid nitrọ

- Tác nhân ái điện tử: ion nitrozoni NỢ NƠ mang điện (+) dễ thế vào vị trí ortho và para, trong không gian nhóm –OH cản trở làm giảm khả năng NƠ thế vào ortho mà thế vào para nhiều hơn

- Điều kiện: phản ứng tiến hành ở nhiệt độ thấp (<10 độ C) , khuấy trộn liên tục, chất

Quy trình Hiện tượng, giải thích Lưu ý sữa, nhưng chưa được hòa tan hoàn toàn do phenol ít tan trong nước.

Lúc này chưa chưa

- Khuấy đều thêm 5 phút, kiểm tra nhiệt độ hạ xuống khoảng 00C-50C

phân tán đều Phenol rất độc, gây bỏng khi rơi vào da khi lấy cần đeo găng tay và khẩu trang, mặc áo dài tay.

Cho vào hỗn hợp trên 50,0g natri nitrit phân tán đều trong khối phản ứng (khoảng 2-3 phút)

Chuyển từ màu trắng sang vàng nhạt (do natri nitrit có màu vàng nhạt,tan tốt trong nhiệt độ của khối phản ứng luôn dưới 50C, bổ sung thêm 140g đá bào Sau khi cho hết

Ban đầu nhỏ 1-2 giọt xuất hiện màu vàng do phản ứng tạo ra p-nitrosophenol -Sau đó tốc độ giọt tăng 5 giây/1-2 giọt chuyển sang màu nâu đen (giải thích: cho H2SO4 quá nhanh tăng

Cách cho acid: thêm

acid, khuấy thêm 15 phút nữa (Thời gian nhỏ acid của nhóm nếu nhiệt độ tăng thêm cho đá bào - Để giữ nhiệt tốt có thể cho NaCl trộn với đá ở bên ngoài - Khi có tủa đen thì lấy đũa thủy tinh khuấy , tăng tốc độ khuấy.

Lọc khối phản ứng trên phễu lọc Buchner, rửa tủa nhiều lần bằng nước lạnh cho đến khi nước rửa đạt pH=4-5(sử dụng giấy chỉ thị vạn năng để kiểm tra pH)

-Hút kiệt nước, thu được bột p-nitrosophenol màu nâu Sản phẩm thô này làm nguyên liệu cho phản ứng tiếp theo, không cần tinh chế thêm.

-Ghi nhãn và chứa toàn bộ sản phẩm vào bình kín, giữ trong ngăn mát tủ lạnh để tiến hành phản ứng tiếp theo.

Tủa có màu nâu giống bã cà phê (lọc qua 3 lớp giấy lọc) Cần rửa tủa bằng nước lạnh công vào chất có tính base yếu p-aminophenol tạo ra

3 Kết quả, bàn luận

3.1 Kết quả:

- Tổng hợp p-nitrosophenol khối lượng m= 144,06g (sản phẩm chưa được hút khô, vẫn chứa 1 lượng nước chưa xác định)

3.2 Bàn luận:

- Vì sao điều chế tác nhân nitroso hóa trong khối phản ứng?

 HNO2 là 1 acid yếu, dễ bị thủy phân (3HNO2—>H2O+HNO3+3NO) ở điều kiện thường NO sẽ tác dụng với O2 trong không khí tạo NO2 có màu nâu đỏ  Vì vậy cần phải tạo ra trong qua trình phản ứng, tránh phân hủy giảm hiệu suất

phản ứng.

-Vì sao dùng phương pháp nitrozo hoá mà không dùng phương pháp nitro hoá?  Vì phản ứng nitro hoá 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 hoá

 Nitro hoá là phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao -> dễ cháy nổ -> không thích hợp sử dụng trong phòng thí nghiệm

-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 >70 độ C.

 Tăng diện tích tiếp xúc giữa 2 pha dị thể Phenol và NO2, H2O (hữu cơ và vô cơ) -Vì sao trong quá trình làm tạo ra tủa đen , nổi váng?

 Vì trong quá trình tổng hợp nhỏ tốc độ acid quá nhanh dẫn tới tăng nhiệt cục bộ tại chỗ tiếp xúc—> sản phẩm tạo ra bị đen, vón cục, tạo ra các sản phẩm phụ Vì vậy, thêm acid sát đáy cốc, và thêm từ từ giúp khối phản ứng phân bố đều nhiệt tránh xảy ra hiện tượng trên

-Vì sao đảm bảo nhiệt độ dưới 50C?

 Vì tác nhân NO+ tiếp xúc với phenol tạo nhiệt mạnh, tăng nhiệt độ nhanh trước đó cần duy trì nhiệt độ < 50C để tránh quá nhiệt cục bộ → sản phẩm tạo ra không đạt yêu cầu

-Vì sao sử dụng máy khuấy trong suốt phản ứng?

 Giúp tăng tốc độ phản ứng, tăng khả năng tiếp xúc giữa phenol và tác nhân phản ứng -> Tăng hiệu suất phản ứng.

-Tại sao phải cho acid từ từ?

 Tránh việc tạo ra NO+ ồ ạt > kiểm soát được sản phẩm tạo thành là đồng phân -para

 Nhiệt độ 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.

- Tại sao phải dùng nước lạnh để rửa khối phản ứng?

 Vì giúp phản ứng xảy ra hoàn toàn, tránh hòa tan p-nitrosophenol - Tại sao rửa tủa pH= 4-5?

 Vì để loại bỏ H2SO4 → là tác nhân OXH mạnh → chúng sẽ tấn công vào chất có tính base yếu như p-aminophenol hay tác nhân khử Na2S ở phản ứng tiếp theo và tạo ra nhiều sản phẩm phụ → giảm hiệu suất phản ứng.

 Đồng thời p-nitrosophenol bền ở pH=4-5.

4 Kết luận

- Tạo ra bột P-nitrosophenol có màu nâu đạt tiêu chuẩn theo DĐVN V

BÀI 2: KIỂM NGHIỆM P-NITROSOPHENOL

Dụng cụ Bình định mức 100ml, pipet, quả bóp, cân phân tích, máy đo UV-VIS, cuvet, bình tia nước cất, máy đo pH.

Hóa chất Methanol, chế phẩm p-nitrosophenol, nước cất

3 Quy trình

- Cân chính xác 1 lượng thuốc tương ứng với khoảng 10mg P-nitrosophenol cho vào bình định mức 100ml.

- Thêm Methanol tới vạch định mức - Kiểm tra pH, điều chỉnh pH từ 5-5.5

- Pha loãng lần 1: lấy chính xác 30ml dung dịch trên cho vào bình định mức 100ml, thêm nước tới vạch định mức.

- Pha loãng lần 2: lấy chính xác 50ml dung dịch lần 1 cho vào bình định mức 100ml, thêm nước tới vạch định mức

- Kiểm tra pH, điều chỉnh pH từ 5-5.5

- Quét tại khoảng bước sóng 200nm - 600nm, cốc đo dày 1cm Dùng Nước làm mẫu trắng So sánh với mẫu chuẩn (Sản phẩm nhóm còn lại) Bước sóng tại đỉnh pic là 300nm

4 Kết quả và bàn luận:3.1.Kết quả

- Pha loãng lần 1: bước sóng tại đỉnh pic bị nhiễu, lần lượt 306,0; 308,1; 309;1(nm) -> Loại do có nhiều λ max

- Pha loãng lần 2: bước sóng tại đỉnh pic = 302,0nm -> Thuộc khoảng 300nm+-2nm -> giá trị phù hợp.

3.2.Bàn luận

- Nguyên nhân Trong quá trình điều chế nitrosophenol có thể tạo ra tạp p-nitrophenolate , còn phenol chưa phản ứng hết nên máy hiển thị nhiều λmax

4 Kết luận: Chế phẩm có chứa p-nitrosophenol do có xuất hiện λmax =302 nm (thuộc

khoảng 300 nm ± 2nm) Đạt yêu cầu theo DĐVN V

1 Nguyên tắc:

- Tách các chất được tiến hành khi cho pha động di chuyển qua pha tĩnh trên đó được chấm hỗn hợp các chất cần phân tích Các chất tách được nhau do tương tác của chất hấp phụ với mỗi chất khác nhau, của dung môi với mỗi chất khác nhau.

- Sử dụng dung môi pha động để kéo các chất thử đã chấm lên bản mỏng (pha tĩnh ) dựa theo cơ chế hấp phụ và lực mao dẫn.

2 Hóa chất và dụng cụ:

Dụng cụ bản mỏng silicagel, cốc có mỏ, pipet, quả bóp, cân, giấy cân Hóa chất cloroform, aceton, chế phẩm, methanol

3 Quy trình:

- Chuẩn bị dung môi pha động: hỗn hợp dung môi gồm cloroform-aceton (lưu ý đậy nắp tránh dung môi bay hơi.)

- Tiến hành 3 lần tỉ lệ cloroform- aceton lần lượt là 10:1, 5:1, 15:1 - Mẫu thử: 10mg chế phẩm hòa tan trong 10mg methanol.

- Chuẩn bị bản mỏng: sấy bản mỏng ( máy sấy cầm tay ).

- Kẻ vạch, đánh dấu vị trí chấm mẫu thử (mép dưới cách 1-1,5cm; mép trên cách 0,8cm; đánh dấu 2 vị trí tương ứng với 2 mẫu của 2 nhóm).

- Dùng mao quản chấm mẫu thử lên vị trí đã đánh dấu (chấm 5 lần) - Sấy bằng máy sấy cầm tay lần 2 sau đó chạy sắc ký.

- Chạy sắc ký: Đặt bản mỏng vào hệ dung môi đã bão hòa, đậy nắp để tránh bị bay hơi - Khi dung môi chạy được 80% bản mỏng thì lấy ra mang đi sấy lần 3 bằng máy sấy cầm tay (lưu ý cầm ở 2 cạnh bản mỏng).

- Soi dưới đèn UV để nhìn thấy rõ hơn.

- Nếu vết sắc ký không rõ: mang bản mỏng nhúng đầu có chất vào dung dịch H2SO4 10% thấm cho bớt ướt bằng khăn giấy khô rồi hơ trên ngọn lửa đèn cồn.

4 Kết quả và bàn luận:4.1 Kết quả

- Lần 1 và lần 2: sử dụng hệ dung môi Cloroform- aceton với tỉ lệ 10:1 và 5:1.

- Kết quả là hình ảnh dưới đây: không thấy xuất hiện vết sắc ký - Lần 3 sử dụng hệ dung môi cloroform- aceton tỉ lệ 15:1.

Ảnh soi vết pic dưới máy UV - Kết quả: 2 pic sắc ký tương tự nhau

-> Thành công

4.2 Bàn luận:

- Nguyên nhân thất bại:

 Dung môi chưa đủ bão hòa, bị bay hơi

 Tỷ lệ dung môi chưa chính xác (ít phân cực, quá phân cực)  Lúc đặt bản mỏng vô tình hòa tan 1 phần vết chấm vào dung môi  Cầm trực tiếp vào bề mặt bản mỏng

5 Kết luận: chế phẩm chứa P-nitrosophenol đạt yêu cầu theo DĐVN V

III.PHẢN ỨNG MÀU CỦA NHÓM -OH PHENOL

- Khi hòa tan chế phẩm ta thấy chế phẩm tan một phần trong nước, một phần không tan tạo vẩn đục, dung dịch có màu vàng nâu.

- Khi thêm thuốc thử sắt (III) clorid 5% vào dung dịch → không xuất hiện màu xanh tím, dung dịch có màu vàng nâu đậm hơn

Hình ảnh thực tế

III.2 Bàn luận

- Do p-nitrosophenol là chất dễ bị oxy hóa nên trong quá trình bảo quản hoặc trong lúc tiến hành, một phần chế phẩm đã bị oxy hóa tạo thành sản phẩm khác → kết quả thí nghiệm không còn chính xác như lý thuyết.

- Do trong chế phẩm có lẫn nhiều tạp chất khi tác dụng với sắt (III) clorid cho phản ứng màu, mặt khác dung dịch ban đầu đã có màu nâu vì vậy mà màu xanh tím khi xảy ra phản ứng khó quan sát hơn.

5 Kết luận: Không quan sát được phản ứng tạo màu của nhóm -OH phenol trong chế

phẩm.

Dụng cụ - Cốc mỏ 500ml, đũa thủy tinh, nhiệt kế, bếp điện, máy khuấy, phễu lọc Buchner.

1 Điều chế tác nhân khử

- Cho vào cốc có mỏ (500 ml) 13ml nước cất - Cho 60,0 g NaOH viên

- Khuấy cho tan bằng đũa thuỷ tinh - Thêm 28,0g lưu huỳnh bột

- Khuấy cho tan hoàn toàn

- Đun sôi liên tục 60 phút để thuỷ phân hết các polysulfid (trong quá trình đun sôi, nước bốc hơi được bổ sung để thể tích dung dịch thu được khoảng 150ml)

- Để dung dịch Na2S này nguội xuống 50-550C, đem tiến hành phản ứng khử hoá.

2 Phản ứng khử hóa

- Dùng máy khuấy, gắn nhiệt kế, đặt nồi cách thuỷ

- Khuấy dung dịch natrisulfid thu được tại nhiệt độ 50-550C

- Vừa khuấy vừa cho từ từ từng lượng nhỏ bột p-nitrosophenol đã tổng hợp ở bài trước trong 30-40 phút

- Giữ nhiệt độ trong quá trình phản ứng là 55-650C (nhiệt độ để phản ứng tốt nhất là khoảng 58-600C)

- Thêm đá vào nồi cách thuỷ nếu nhiệt độ tăng - Gạn nướng đổ nước sôi nếu nhiệt độ giảm

- Cho hết lượng p-nitrosophenol thì tiếp tục khuấy thêm 15 phút nữa - Thêm đá

3 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% (dùng khoảng

350ml) Chú ý trong quá trình trung hòa có khí H2S tạo thành rất độc nên thực hiện trong tủ hút, đồng thời cho acid từ từ để tránh H2S tạo thành nhiểu sẽ đẩy khối phản ứng trào ra ngoài.

- Sau khi trung hòa đến pH=7, để yên khối phản ứng trong 2 giờ - Lọc qua phễu lọc Buchner.

- Rửa lại tủa 3 lần bằng nước cất, miết và hút thật kiệt nước

- Phân tán thành bột rồi lấy 1g đem đi sấy khô ở 60-650C trong 2 giờ để xác định điểm chảy và hiệu suất.

- Toàn bộ sản phẩm được thu vào bình thuỷ tinh kín, dán nhãn và bảo quản trong tủ lạnh để chuẩn bị cho phản ứng kế tiếp

4 Kết quả

- Thu được bột p-aminophenol màu trắng đạt yêu cầu theo Dược điển VN

BÀI 4: KIỂM NGHIỆM P-AMINOPHENOL* CẢM QUAN

- Dạng tồn tại : dạng bột ,tinh thể hình chóp bền hơn, ổn định hơn-dạng anpha; tinh thể hình kim kém ổn định hơn-dạng Beta.

- B2: Trong một ống khác , hòa tan 0,1g β-naphtol vào 3ml NaOH 5% (ống 2) - B3: Cho từng giọt dung dịch ống 2 vào ống thử : xuất hiện màu đỏ và tủa - So sánh với mẫu chuẩn.

3 Kết quả và bàn luận4 Kết luận

II ĐỊNH TÍNH- PHẢN ỨNG CỦA NHÓM OH PHENOL1 Nguyên tắc:

2 Quy trình

- B1: Hoà tan 10mg chế phẩm trong 3ml nước - B2: Thêm thuốc thử FeCL3 5% xuất hiện màu tím

- Cho pha động ( hỗn hợp dung môi) di chuyển qua pha tĩnh chứa các chất cần tách Trong quá trình di chuyển qua lớp hấp thu , các hỗn hợp trong cấu tử mẫu thử di chuyển trên lớp mỏng , theo hướng pha động Các hợp chất có ái lực cao với pha tĩnh di chuyển chậm , ái lực thấp di chuyển nhanh

2 Quy trình

- B1: Hòa tan 10mg chế phẩm trong 3ml nước nóng 60ºC-70ºC

- B2: Chấm trên sắc kí lớp mỏng so sánh với chất chuẩn trong nước ấm tầm 60ºC-70ºC

3 Kết quả và bàn luận4 Kết luận

IV ĐỊNH TÍNH- UV-VIS

1 Nguyên tắc :

- Do có p-aminophenol có chứa nhân thơm nên có khả năng hấp thụ UV ở bước sóng

* Các dung dịch được chuẩn bị ngay khi tiến hành thử nghiệm

- Pha động: Hỗn hợp gồm 375 thể tích dung dịch dinatri hydrophosphat 1,79% , 375 thể tích dung dịch dinatri dihydrophosphat 0,78% và 250 thể tích methanol(TT) có chúa 0,46% của dung dịch tetrabutylamoni hydroxid 40%.

- Dung dịch thử: Hòa tan 0,200g chế phẩm trong 2,5ml methanol(TT) có chứa 0,46% dung dịch tetrabutylamoni hydroxyd 40% và pha loãng thành 10,0ml với hỗn dịch natri dihydrophosphat 0,78%

- Dung dịch chuẩn: Hòa tan 5,0mg 4-aminophenol (TT) và 5,0mg cloroacetanilid (TT) trong methanol (TT) và pha loãng thành 20,0ml với cùng dung môi Pha loãng 1,0ml dung dịch thu được thành 250,0ml với pha động.

St: Diện tích pic mẫu thử Sc: Diện tích pic mẫu chuẩn

Khối lượng 4-aminophenol theo lí thuyết thu được: x Khối lượng 4-aminophenol thực tế thu được: y

3 Kết quả và bàn luận4 Kết luận

BÀI 5.1: TỔNG HỢP PARACETAMOL