Các phương pháp tách chiết

Các Phương Pháp Tách – Chiết PGS.TS Nguyễn Đức Tuấn Bộ mơn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm Khoa Dược – Đại học Y Dược TPHCM Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Các Phương Pháp Tách - Chiết Dàn - Mở đầu - Các phương pháp tách - Phương pháp lọc - Phương pháp ly tâm - Phương pháp chia cắt pha - Phương pháp thẩm thấu thẩm tích - Chiết - Chiết pha rắn Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Các Phương Pháp Tách - Chiết Mục tiêu - Trình bày nguyên lý phương pháp tách - Phân biệt phương pháp thẩm thấu thẩm tích - Trình bày ý nghóa hệ số chiết lỏng - lỏng - Trình bày sở lý thuyết phương pháp sắc ký - Trình bày phạm vi áp dụng chiết lỏng – lỏng - Trình bày nguyên tắc chiết pha rắn Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Chiết (Ly trích – Extraction)  Chiết phương pháp dùng dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy chất hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu  Thường gặp: chiết hoạt chất từ dung dòch nước vào dung môi hữu  Mục đích: đònh tính, đònh lượng, xác đònh cấu trúc  Chiết phương pháp tách chuyển pha dựa vào phân bố chất tan hai pha A B  Phân loại:  Chiết lỏng – lỏng (liquid-liquid extraction, LLE), chiết lỏng – lỏng rắn (solid supported liquid – liquid extraction, SLE)  Chiết lỏng – rắn (liquid-solid extraction, LSE): kỹ thuật chiết pha rắn (Solid phase extraction, SPE)  Chiết có vai trò quan trọng kiểm nghiệm Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - lỏng CB  Hệ số phân bố K  CA CA, CB nồng độ S pha A B trạng thái cân - Hằng số nhiệt độ xác đònh điều kiện lý tưởng - Đặc trưng cho chất tan cặp dung môi xác đònh A B - Phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, tính chất chất tan dung môi K lớn, trình chiết hiệu Ví dụ: Fe3+ Nguyễn Đức Tuấn Pha A Pha B K Ether etylic Nước + HF 0,001 Ether etylic Nước + HCl 99,0 Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - loûng S1 (pha 1) K S2 (pha 2) [S ] K  K: hệ số phân bố [S ] - Pha (V1) có m mol chất tan S, chiết pha (V2) m q - q1 % S lại pha 1, nồng độ S pha 1: V (1  q )  m - (1-q1) laø % S chiết sang pha 2, nồng độ S pha 2: V (1  q )  m V V K q  q m V  KV 1 V Nguyeãn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - loûng   V V 1  q   Tiến hành chiết lần 2: q2  V  KV  (V  KV )  2   Sau n lần chiết với V2, S lại pha 1: qn   V        V  KV       n q luôn nhỏ 1, sau n lần chiết tức qn vô nhỏ coi Ví dụ: Chất tan A nước - cloroform có K = 3, có nồng độ 0,01 M 100 ml dung dòch nước 100  0,062  6,2% a) Chiết lần với 500 ml cloroform 100  3500   100  0,00098 # 0,1% b) Chiết lần lần với 100 ml dung môi q5     100  100 q1  Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - lỏng  Hệ số phân bố biểu kiến K D (Hệ số phân chia D) C   C C2, C1: tổng nồng độ dạng khác chất tan pha KD: không bắt buộc số  B base hữu cơ: BH+ tồn pha nước Pha 1: pha nước Pha 2: pha DMHC BH+ B [ B] D [ B]1  [ BH  ]1 + H+ [ B] [ B]  [ H  ] [ B]1  [ H  ] Ta coù: K  ===> [B]2 = K[B]1 vaø K a   [ B]1 [ BH  ] [ BH  ]1 K  Ka D Ka  [H  ] Nguyễn Đức Tuấn Hệ số phân chia phụ thuộc vào pH Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - lỏng  Hệ số phân bố biểu kiến K D (Hệ số phân chia D) C   C C2, C1: tổng nồng độ dạng khác chất tan pha KD: không bắt buộc số  HA acid: A- không tồn pha hữu Pha 1: pha nước Pha 2: pha DMHC HA D H+ + A- [ HA]2 [ HA]1  [ A ]1 [ HA]2 [ A ]  [ H  ] Ta có: K  ===> [HA]2 = K[HA]1 K a  [ HA]1 [ HA]1 K  [H  ] D Hệ số phân chia phụ thuộc vào pH  K a  [H ] Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Chiết lỏng - lỏng Ví dụ: Dung dòch nước amin 0,010 M có K = 3, Kb = x 10-5, 50 ml dung dòch chiết 100 ml dung môi (3,0 1,0 109 )  2,73 a) Ở pH = 10,00 D  (1,0 109  1,0 1010 ) q 50  0,15  15% (50  2,73  100) 50 (3,0  1,0  10 9 ) q   0,65  65% b) Ở pH = 8,00 D   0,273 9 8 (50  0,273  100) (1,0  10  1,0  10 ) D K  Ka qn  Ka  [H ] So saùnh: pH 10,00 8,00 Nguyễn Đức Tuấn   V        V  DV     n -2 Log D Noàng độ amin lại pha nước BH+ -4 B -6 0,0015 M 0,0065 M 10 12 pH Đại học Y Dược TPHCM Kỹ thuật chiết pha raén (Solid Phase Extraction, SPE) Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE) Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Thực hành chiết pha rắn  Dung môi Chất hấp phụ phân cực Hexan Sức dung môi YẾU Chất hấp phụ không phân cực Nước Isooctan Methanol Toluen Isopropanol Cloroform Acetonitril Methylen chlorid Aceton Tetrahydrofuran Ethyl acetat Ethyl ether Ethyl ether Ethyl acetat Tetrahydrofuran Aceton Methylen chlorid Acetonitril Cloroform Isopropanol Toluen Methanol Isooctan Nước Nguyễn Đức Tuấn MẠNH Hexan Đại học Y Dược TPHCM Thực hành chiết pha rắn Lựa chọn dung môi: tùy theo giai đoạn tiến hành  Ổn đònh cột: sử dụng loại dung môi  Dung môi 1: mạnh dung môi rửa giải để loại bỏ tạp chất  Dung môi 2: không mạnh dung môi rửa giải để tránh hiệu suất chiết giảm  Thể tích dung môi: – ml/100 mg chất hấp phụ  Đưa mẫu lên cột:  Dung môi hòa tan mẫu phải yếu so với chất hấp phụ sử dụng (trong trường hợp chất phân tích bò hấp phụ cột)  Rửa cột:  Dung môi tương đương mạnh dung môi hòa tan mẫu  Thể tích: 0,5 – 0,8 ml/100 mg chất hấp phụ  Rửa giải:  Thể tích: 0,5 – 0,8 ml/100 mg chất hấp phụ  Chọn dung môi dựa mẫu chuẩn biết nồng độ cho qua cột SPE Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Thực hành chiết pha rắn Triển khai phương pháp  Ví dụ: sử dụng cột SPE (500 mg chất hấp phụ không phân cực) để làm mẫu chứa thuốc trừ sâu phosphor  Cân cột: methanol, nước  Đưa mẫu lên cột: ml dung dòch chuẩn (dung môi nước)  Rửa cột/rửa giải:  ml nước  ml MeOH 10%  ml MeOH 20%  ml MeOH 30%  ………  ml MeOH 100%  ml aceton  Xác đònh hiệu suất chiết (tỷ lệ hồi phục) sau tìm điều kiện tối ưu Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Thực hành chiết pha rắn  Ví dụ: quy trình chiết vitamin B12 từ nước tiểu  Xử lý cột C18 (1 g)  ml MeOH, ml nước  NaH2PO4 0,05M  Cho qua cột 10 ml nước tiểu  Rửa cột nước  Rửa giải vitamin B12  ml hỗn hợp EtOH - NaH2PO4 0,05M (1:1)  ml nước Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng  Thuốc diệt cỏ Triazin Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Thuốc trừ sâu chlor Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Caffein huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Caffein huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Barbiturat huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Barbiturat huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Benzodiazepin huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM Ứng dụng thực hành chiết pha rắn  Ứng dụng: Benzodiazepin huyết Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM So sánh chiết lỏng – lỏng chiết lỏng - rắn Ưu điểm Khuyết điểm Chiết lỏng – lỏng  Đơn giản, dễ thực  Dùng nhiều dung môi, ảnh hưởng đến sức khỏe người phân tích gây nhiễm mơi trường  Khó khăn việc kết nối với GC, HPLC, gây cản trở cho q trình tự động hóa việc phân tích  Đơi tạo nhũ tương làm sai lệch kết Chiết pha rắn  Lượng dung môi dùng nhiều so với chiết lỏng – lỏng  Đã có số thiết bị kết nối chiết pha rắn với GC HPLC, dễ dàng tự động hóa phân tích mẫu  Có nhiều lựa chọn pha rắn dùng cho SPE, nên có chế chiết đa dạng, phù hợp với chất phân tích, tính chọn lọc tốt  Khó lưu giữ chất phân cực mạnh  Tính chọn lọc dựa vào tương tác phân cực, tương tác kỵ nước, chưa dựa vào đặc điểm chất phân tích  Lượng dung mơi dùng giảm nhiều lớn Nguyễn Đức Tuấn Đại học Y Dược TPHCM .. .Các Phương Pháp Tách - Chiết Dàn - Mở đầu - Các phương pháp tách - Phương pháp lọc - Phương pháp ly tâm - Phương pháp chia cắt pha - Phương pháp thẩm thấu thẩm tích - Chiết - Chiết pha... Các Phương Pháp Tách - Chiết Mục tiêu - Trình bày nguyên lý phương pháp tách - Phân biệt phương pháp thẩm thấu thẩm tích - Trình bày ý nghóa hệ số chiết lỏng - lỏng - Trình bày sở lý thuyết phương. .. TPHCM Các phương pháp chiết lỏng - lỏng  Chiết đơn: hiệu suất chiết thấp Hiệu suất chiết: R  1 1 k' với VB k'  KD VA  Chiết lặp: hiệu suất chiết cao tốn nhiều thời gian, công sức VB  Chiết