CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT Mở đầu • Phương pháp tách (phương pháp phân chia) nhóm phương pháp hóa học, vật lý hóa lý nhằm tách hỗn hợp phức tạp thành hỗn hợp đơn giản từ hỗn hợp đơn giản tách riêng chất  Hỗn hợp phức tạp: dịch chiết dược liệu, dạng bào chế (thuốc viên, thuốc nước, thuốc mỡ,…), dịch thể máu, nước tiểu dịch chiết từ phủ tạng CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT Mở đầu • Rất khó xác định trực tiếp chất có hỗn hợp phức tạp mà thường phải qua giai đoạn tách để loại chất gây nhiễu để lấy riêng chất cần định lượng CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.1 Tách hỗn hợp khơng đờng Có hai pha khơng hịa lẫn vào (nhũ tương, hỗn dịch) • Lọc, ly tâm (áp dụng cho hỗn dịch) • Thay đổi nhiệt độ, pH để phá vỡ trạng thái cân hỗn hợp ly tâm hay để lắng, gạn (áp dụng cho nhũ tương) CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.1 Tách hỗn hợp không đồng 2.1.1 Lọc: là vật liệu dạng sợi dạng chất xốp dùng để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng qua - Dioxyd silic (SiO2) Amiăng (thạch miên): Ca2(FeMg)5Si8O22(OH)2 - Bông thủy tinh: chịu acid chất oxy hóa, khơng chịu kiềm mạnh dễ vỡ - Cellulose (giấy lọc): không chịu kiềm đặc (tan kiềm), hấp phụ số chất, khơng chịu chất oxy hóa mạnh - Màng polymer: cellulose acetat (0,45 hay 0,22 m) CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.1 Tách hỗn hợp không đồng 2.1.1 Lọc: là vật liệu dạng sợi dạng chất xốp dùng để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng qua - Kỹ thuật lọc: + Lọc áp suất thường: Dùng phễu thủy tinh hay giấy lọc + Lọc áp suất giảm (lọc chân không): dịch lọc hứng vào bình nón có vịi hút (bình Kitasato) nối với bơm chân khơng Phễu lọc có màng thủy tinh xốp CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.1 Tách hỗn hợp không đồng 2.1.2 Ly tâm F = 42.n2.m.R n: số vòng quay phút m: khối lượng tiểu phân chất kết tủa R: bán kính vịng quay hay chiều dài cánh tay đòn Máy ly tâm thường có tốc độ 3.000 – 5.000 RPM Các máy ly tâm sử dụng cho dịch sinh học có tốc độ vòng  20.000 RPM 2.1.3 Lắng đải Dùng dịng chất lỏng lơi hạt nhẹ 2.1.4 Chọn lọc học: hình dáng, kích thước, màu sắc … CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.2 Tách hỗn hợp đồng 2.2.1 Phương pháp chia cắt pha Hỗn hợp pha lỏng đồng tách thành hai pha lỏng tách thành pha lỏng và pha rắn Bột thuốc phiện Nước nóng (Chuyển pha) Nhựa thuốc phiện Nước vôi Tủa tạp Dịch calci morphinat Đun sôi + NH4Cl (chia cắt pha) Dịch Tủa morphin CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.2 Tách hỗn hợp đồng 2.2.2 Phương pháp chuyển pha Chuyển chất hay số chất từ pha sang pha khác, thường dùng dung mơi thích hợp - Phương pháp thẩm thấu (osmose): dùng màng thẩm thấu (quá trình nội thẩm) (1): dd X nước; (2): nước h 2 Màng bán thấm Ban đầu Nội thẩm Cân bằng Quá trình nội thẩm CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.2 Tách hỗn hợp đồng 2.2.2 Phương pháp chuyển pha PV = n.R.T P = h.d.g R = 8,314 J.mol−1.K−1, g = 9,8 m/sec2, T = oK n/V = P / R.T = h.d.g / R.T C = h.d.g / R.T (đo h d, tính nồng độ C) h 2 Màng bán thấm V: thể tích dung dịch có n phân tử d: Khối lượng riêng dung dịch Ban đầu Nội thẩm Cân bằng Quá trình nội thẩm CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.2 Tách hỗn hợp đồng 2.2.2 Phương pháp chuyển pha - Phương pháp thẩm tích (thẩm phân, dialysis) + Sự thẩm thấu đặc biệt trường hợp màng phân cách cho phân tử nhỏ trung bình qua, giữ lại phân tử lớn (quá trình nội thẩm) + Thường dùng để tách protein (có kích thước lớn) khỏi dịch sinh học có chứa chất muối khống hịa tan (có kích thước nhỏ, qua màng thẩm tích) 2.2.3 Phương pháp sắc ký Chiết gián đoạn qua nhiều bước Bước - Trước cân 0 soá oáng r = q2 pq pq p2 2p2q 2pq2 p3 p2q 2p2q p2q p3 3p3q 3p2q2 p4 p3q - Sau cân 0 soá oáng r = pq2 q3 Bước - Trước cân r= q3 pq2 2pq2 - Sau cân r= pq3 q4 3p2q2 3pq3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng - Chiết ngược dòng Nhị thức Newton (p + q )n Phân đoạn f ống thứ r sau bước n: n! f p r q n r (n  r )!r! Số ống r Bước chiết n 1 q p q2 2pq p2 q3 3pq2 3p2q p3 q4 4pq3 6p2q2 4p3q p4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng - Tính lượng chất tan A ống (r=4) sau bước chiết (n = 5) A có D = nghĩa là p = 4/5 q = 1/5; B có D = nghĩa là p = 1/2 q = 1/2 (p + q )n n! f p r q n r (n  r )!r! 5! fA   (4 / 5) (1 / 5) 54  0,40960 (5  4)!4! 5! fB   (1 / 2) (1 / 2) 54  0,15625 (5  4)!4! Với n lớn có thể coi ống có chứa lượng cực đại chất tan (rmax) cách gần sau: rmax # n.p CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng B A - Chất A có p = 4/5, sau 100 bước chiết, ống chứa A cao là: rmax = (4/5) x 100 = 80 (Ống thứ 80) - Chất B, ống cho lượng cao là: rmax = (1/2) x 100 = 50 (Ống thứ 50) - Từ ống 70 đến ống 90 hoàn toàn A - Từ ống 40 đến ống 60 hoàn toàn B CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.4 Vài ứng dụng phương pháp chiết lỏng - lỏng Chiết dung môi hữu Nhiều phân tử CHC số chất VC có độ tan dung mơi hữu lớn gấp nhiều lần độ tan nước Các yếu tố ảnh hưởng: Cấu trúc phân tử Thuốc thử tạo phức mang điện tích: Au, Fe HBr tạo phức tan ether etylic pH: Xà phòng/pH thấp tạo acid tan DMHC Muối alcaloid/pH cao chuyển alcaloid base tan DMHC CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.4 Vài ứng dụng phương pháp chiết lỏng - lỏng Chiết với chelator kim loại Ion kim loại + chất phối trí  phức tan DMHC Chất phối trí (ligand) hay dùng: N N H C N O NH4 SH N N N N OH Dithizone 8-hydroxyquinolin Cupferron O CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.4 Vài ứng dụng phương pháp chiết lỏng - lỏng  Chiết cặp ion  Base (hay acid) + acid (hay base)/pha nuoc  cap ion tan DMHC A- + BH+ A-BH+ [A-BH+] (nước) [A-BH+] (hữu cơ) A-BH+: cặp ion tạo thành A- BH+: tác nhân tạo cặp ion (ion pair agent, IPA) Cơ sở phương pháp chiết đo quang, acid màu, acid màu-base hữu Ứng dụng kiểm nghiệm Chiết và đo quang: chlorpheniramin, loperamid, promethazine Chuẩn độ tạo cặp ion: dung dịch chuẩn độ là chất diện hoạt anion dùng định lượng alcaloid, thị vàng methyl, môi trường chloroform Ứng dụng chiết lỏng - lỏng  Chiết cặp ion Các IPA thường dùng  Các acid mạnh: acid perchloric, acid sulfuric, acid phosphoric, acid hydrochloric,…  Các hợp chất sulfonic:  Heptansulfonat natri, laurylsulfat natri  Helianthine, tropeoline,…  Xanh bromothymol, xanh bromophenol, xanh bromocresol,…  Dẫn chất sulfonic naphthalen  Dẫn chất sulfonic fluorescein  Các ammonium: tetrabutylammonium (C4H9)4N+ Chiết lỏng – rắn • Pha rắn (nhôm oxid, than hoạt, nhôm silicat) chiết chất từ pha lỏng: hấp phụ • Pha lỏng (dung môi hay hệ dung môi) chiết chất từ mẫu phân tích rắn (bột dược liệu) Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE) • Làm mẫu  Kéo dài tuổi thọ cột sắc ký • Cơ đặc mẫu  tăng độ nhạy • Ưu điểm chiết lỏng – lỏng: • Mẫu • Hiệu suất chiết (tỷ lệ hồi phục) cao • Dung mơi chiết • Ít tốn thời gian • Tự động hóa Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE)  Trang thiết bị  Ống hình trụ thủy tinh hay polypropylen: 1, 3, ml  Chất hấp phụ: hạt silica 40 m, đường kính lỗ xốp 60 A, bề mặt có nhóm silanol Si-OH, hàm lượng 100, 200, 500, 1000 mg  Phân cực: cyano, diol, amino, silica  Không phân cực: C1, C8, C18, phenyl  Trao đổi ion: benzensulfonyl propyl, amin bậc  Màng lọc polyethylen, teflon, thép không rỉ  Hệ thống tạo chân không  Bộ phận nối ống, bình chứa dung mơi Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE)  Dung môi Chất hấp phụ phân cực Hexan Sức dung mơi YẾU Chất hấp phụ khơng phân cực Nước Isooctan Methanol Toluen Isopropanol Chloroform Acetonitril Methylen chlorid Aceton Tetrahydrofuran Ethyl acetat Ethyl ether Ethyl ether Ethyl acetat Tetrahydrofuran Aceton Methylen chlorid Acetonitril Chloroform Isopropanol Toluen Methanol Isooctan Nước MAÏNH Hexan Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE) Tiến hành • Cân (ổn định) cột SPE • Đưa mẫu lên cột • Rửa cột • Rửa giải chất phân tích Lựa chọn chất hấp phụ • Độ phân cực chất hấp phụ tương đương với chất phân tích • Độ phân cực dung môi và chất hấp phụ phải khác Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE) Lựa chọn dung môi: tùy theo giai đoạn tiến hành Ổn định cột: sử dụng loại dung môi Dung môi 1: mạnh dung môi rửa giải: loại bỏ tạp chất Dung môi 2: không mạnh dung môi rửa giải: tránh hiệu suất chiết giảm Thể tích dung mơi: – ml/100 mg chất hấp phụ Đưa mẫu lên cột: Dung mơi hịa tan mẫu phải yếu so với chất hấp phụ sử dụng (trong trường hợp chất phân tích bị hấp phụ cột) Rửa cột: Dung mơi tương đương mạnh dung mơi hịa 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 Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE) 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 phospho Cân cột: methanol, nước Đưa mẫu lên cột: ml dung dịch 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 định hiệu suất chiết (tỷ lệ hồi phục) sau tìm điều kiện tối ưu ... lớn n.V CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng - Chiết đơn - Chiết lặp CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.3 Kỹ thuật chiết. .. thẩm tích) 2.2.3 Phương pháp sắc ký CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.3 Phương pháp biến đổi trạng thái - Cất - Loại dung môi: bay áp suất thường và áp suất giảm - Thăng hoa - Giảm khả hòa... (Ống thứ 50) - Từ ống 70 đến ống 90 hoàn toàn A - Từ ống 40 đến ống 60 hoàn toàn B CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 3.1 Chiết lỏng - lỏng 3.1.4 Vài ứng dụng phương pháp chiết lỏng - lỏng Chiết