clorohydrin trên cơ sở phương pháp của Stevens
- Phương trình phản ứng NaOH +HO-CH2-CH2 -Cl 3.1.1.1. Khảo sát nhiệt độ phản ứng - Tiến hành phản ứng:
Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 liên tục. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 1,2 gam (30 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ của khối phản ứng lên 550C. Thêm vào khối phản ứng 4,10 ml (60 mmol) EC. Sau khi cho hết tác nhân alkyl hóa, nâng nhiệt độ của phản ứng lên nhiệt độ khảo sát và duy trì ở
nhiệt độđó trong thời gian 2 giờ.
- Kết thúc phản ứng: Làm lạnh khối phản ứng bằng nước đá, acid hóa dung dịch thu được bằng HCl 10% đến pH = 5. Để lạnh 24 giờ, lọc hỗn hợp phản
ứng để loại rutin chưa phản ứng thu dịch lọc. Cất quay chân không dịch lọc 25
cho tới kiệt. Cặn troxerutin thô thu được được hòa tan trong khoảng 80 ml methanol sôi và lọc nóng để loại muối vô cơ. Dịch lọc thu được đem cất quay chân không bốc hơi dung môi đến khi hỗn hợp thu được còn khoảng 40 ml, để
kết tinh 24h. Lọc thu lấy tinh thể, sấy khô ở 700C.
- Kết quả khảo sát phản ứng bán tổng hợp troxerutin ở các nhiệt độ khác nhau
được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát sựảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp troxerutin với tác nhân EC Stt Nhiệt độ phản ứng (0C) Khối lượng sản phẩm (gam) T0nc của sản phẩm (0C) 1 65 2,37 132 -134 2 70 3,86 150 - 152 3 75 5,64 153 - 154 4 80 5,62 153 - 154 5 90 5,56 152 - 153 Nhận xét:
+ Ở nhiệt độ thấp (650C), hiệu suất của phản ứng thu được thấp nhất (31,94%), nhiệt độ nóng chảy thu được cũng không phù hợp với nhiệt độ
nóng chảy của chất dự kiến. Khi tăng nhiệt độ của phản ứng lên 700C thì hiệu suất của phản ứng cao hơn khi thực hiện ở 650C.
+ Ở nhiệt độ 750C, hiệu suất của phản ứng thu được cao nhất là 76,01%. + Tiếp tục tăng nhiệt độ của phản ứng lên 800C, 900C thì hiệu suất của phản
ứng giảm đi so với khi thực hiện phản ứng ở 750C.
Từ các dữ liệu thu được và kết hợp với phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3) cho thấy nhiệt độ thực
hiện phản ứng tối ưu nhất là ở 750C. Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn nhiệt độ để thực hiện phản ứng là: 750C.
3.1.1.2. Khảo sát thời gian phản ứng
Sau khi chọn được nhiệt độ tối ưu của phản ứng là 750C, chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian phản ứng bán tổng hợp troxerutin.
- Thí nghiệm được tiến hành như sau:
Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 liên tục. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 1,2 gam (30 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ của khối phản ứng lên 550C. Thêm vào khối phản ứng 4,10 ml (60 mmol) EC. Sau khi cho hết tác nhân, nâng nhiệt độ của phản ứng lên 750C và duy trì ở nhiệt độ đó trong các khoảng thời gian khảo sát.
- Kết thúc phản ứng: khối phản ứng được xử lí như trong mục 3.1.1.1.
- Kết quả khảo sát phản ứng bán tổng hợp troxerutin ở các khoảng thời gian khác nhau thu được như sau:
Bảng 3.2.Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp troxerutin với tác nhân EC Stt Thời gian phản ứng (giờ) Khối lượng sản phẩm (gam) T0nc của sản phẩm (0C) 1 1 2,74 132 -134 2 2 5,64 153 - 154 3 3 5,60 153 - 154 4 5 4,75 153 - 154 5 7 4,01 152 - 153 Nhận xét: 27
+ Hiệu suất của phản ứng tăng lên (~2 lần) sau khi tăng thời gian thực hiện phản ứng từ 1h - 2h.
+ Khi tăng thời gian phản ứng lên 3h, 5h, 7h thì thấy rằng hiệu suất của phản
ứng giảm dần (bảng 3.2).
- Từ các kết quả khảo sát trên, kết hợp kiểm tra sản phẩm bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3), chúng tôi nhận thấy rằng thời gian thực hiện phản ứng tối ưu nhất là 2h.
3.1.1.3. Khảo sát tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng
Sau khi chọn được nhiệt độ tối ưu của phản ứng là 750C, thời gian phản
ứng là 2 giờ, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol EC/rutin đến phản ứng bán tổng hợp troxerutin.
- Thí nghiệm khảo sát được tiến hành như sau:
Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 liên tục. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 1,2 gam (30 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ của khối phản ứng lên 550C. Thêm vào hỗn hợp phản ứng EC với các lượng khác nhau để khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng. Sau khi cho hết tác nhân phản ứng, nâng nhiệt độ của phản ứng lên 750C và duy trì ở nhiệt độ đó trong thời gian 2 giờ.
- Kết thúc phản ứng: Hỗn hợp phản ứng được tiến hành xử lí như trong mục 3.1.1.1.
- Kết quả khảo sát phản ứng bán tổng hợp troxerutin với các tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng khác nhau được trình bày trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát sựảnh hưởng của tỉ lệ mol EC/rutin đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp troxerutin Stt Rutin (gam) EC (ml) Tỉ lệ EC/rutin Khối lượng sản phẩm (g) T0nc sản phẩm (0C) 1 6,1 2,05 3/1 4,61 154 -155 2 6,1 2,73 4/1 5,34 156 - 158 3 6,1 3,42 5/1 5,41 153 - 155 4 6,1 4,10 6/1 5,42 158 - 159 5 6,1 6,15 9/1 5,49 154 - 156 Nhận xét:
+ Nhiệt độ nóng chảy của các sản phẩm thu được từ các thí nghiệm khảo sát các tỉ lệ mol khác nhau không có sự chênh lệch đáng kể.
+ Với tỉ lệ EC/rutin là 3/1, hiệu suất của phản ứng thu được là thấp nhất (62,13%). Khi tăng tỉ lệ EC/rutin lên 4/1, hiệu suất phản ứng tăng thêm khoảng 10% so với tỉ lệ 3/1. Tiếp tục tăng tỉ lên mol EC/rutin lên lần lượt là 5/1; 6/1; 9/1 thì hiệu suất của phản ứng thu được tăng lên không đáng kể.
Từ các kết quả khảo sát trên, kết hợp kiểm tra sản phẩm bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3) chúng tôi lựa chọn tỉ lệ mol EC/rutin là 4/1 để thực hiện phản ứng bán tổng hợp troxerutin.
3.1.1.4. Khảo sát một số phương pháp tinh chế sản phẩm
Sau khi đã lựa chọn được các điều kiện tối ưu cho phản ứng bán tổng hợp troxerutin, chúng tôi tiến hành khảo sát một số phương pháp tinh chế sản phẩm thô thu được, đểđề xuất phương pháp tinh chế tối ưu cho quy trình bán tổng hợp troxerutin với tác nhân alkyl hóa là EC.
- Thí nghiệm khảo sát các phương pháp tinh chế được tiến hành như sau: Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 liên tục. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 1,2 gam (30 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ của khối phản ứng lên 550C. Nhỏ từ từ 2,73 ml EC (40 mmol) vào hỗn hợp phản ứng. Sau khi cho hết tác nhân phản ứng, nâng nhiệt độ của phản ứng lên 750C và duy trì ở nhiệt
độđó trong thời gian 2h.
- Kết thúc phản ứng: Làm lạnh khối phản ứng bằng nước đá, acid hóa dung dịch bằng HCl 10% đến pH = 5. Để lạnh 24 giờ, lọc hỗn hợp loại rutin thu dịch lọc. Cất quay chân không dịch lọc dưới áp suất giảm thu được cặn troxerutin thô. Hòa tan cặn troxerutin thu được trong khoảng 80 ml methanol sôi và lọc nóng để loại muối vô cơ thu dịch lọc T.
+ Phương pháp 1: Dịch lọc T thu được đem cất quay chân không để loại bớt
dung môi cho đến khi hỗn hợp thu được còn khoảng 40 ml, để kết tinh trong ngăn mát tủ lạnh. Sau 24h, lọc thu lấy tinh thể rồi sấy khô trong tủ sấy ở 700C thu được 5,34 gam sản phẩm T1.
+ Phương pháp 2: Dịch lọc T thu được đem cất quay chân không để loại bớt
dung môi cho đến khi hỗn hợp thu được còn khoảng 40 ml, thêm khoảng 5-7 ml isopropanol, lọc nhanh thu lấy dung dịch, rồi để kết tinh trong ngăn mát tủ
lạnh. Sau 24h, lọc thu lấy tinh thể rồi sấy khô trong tủ sấy ở 700C thu được 4,82 gam sản phẩm T2.
+ Phương pháp 3: Dịch lọc T thu được đem cất quay chân không bốc hơi
dung môi đến kiệt thu được cặn troxerutin thô. Cặn troxerutin thô được hòa tan trong khoảng 80 ml ethanol nóng. Lọc thu lấy dung dịch cất quay chân không loại bớt dung môi cho đến khi hỗn hợp thu được còn khoảng 40 ml, để
kết tinh ở ngăn mát tủ lạnh trong 24h. Lọc thu lấy tinh thể, sấy khô ở 700C, thu được 5,12 gam sản phẩm T3.
+ Phương pháp 4: Dịch lọc T thu được đem cất quay chân không bốc hơi dung môi đến kiệt thu được cặn troxerutin thô. Cặn troxerutin thô được rửa trong ethyl acetat 4 lần (mỗi lần 20 ml). Sau đó lọc thu lấy sản phẩm, sấy khô
ở 700C thu 6,79 gam sản phẩm T4.
- Kết quả: Các sản phẩm T1-T4 thu được đều tan tốt trong nước. Tính chất các sản phẩm thu được từ các phương pháp tinh chế trên đươc trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4.Tính chất các sản phẩm (T1-T4) thu được sau tinh chế
Stt Chất Cảm quan Khối lượng (g) Nhiệt độ nóng chảy (t0C) Ghi chú 1 T1 Bột mịn, màu vàng 5,34 156 - 158 2 T2 Bột mịn, màu vàng đậm 4,82 149 - 150 Dễ hút ẩm 3 T3 Bột mịn, màu vàng nâu 5,12 150 - 152
4 T4 Bột min, màu vàng nâu 6,79 140 - 142 Dễ hút ẩm
Nhận xét: Sản phẩm T4 có khối lượng lớn nhất nhưng khoảng nhiệt độ
nóng chảy thấp, không phù hợp với nhiệt độ nóng chảy của chất dự kiến. T1
có khối lượng lớn nhất trong 3 chất còn lại và khoảng nhiệt độ nóng chảy phù hợp với chất dự kiến. Kết hợp với việc kiểm tra bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3), chúng tôi nhận thấy
phương pháp 1 là phương pháp tinh chế đơn giản và cho sản phẩm có tỉ lệ
chất tri(hydroxyethyl) rutin cao nhất, vì vậy phương pháp tinh chế chúng tôi lựa chọn là phương pháp 1.
- Sản phẩm T1 được tiến hành chạy HPLC để xác định thành phần cụ thể
(mục 3.1.3).
3.1.2. Tiến hành bán tổng hợp troxerutin với tác nhân alkyl hóa là ethylen oxyd trên cơ sở phương pháp của F. De carvahho oxyd trên cơ sở phương pháp của F. De carvahho
- Phương trình phản ứng
3.1.2.1. Khảo sát nhiệt độ phản ứng
NaOH
+
- Tiến hành phản ứng:
Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 để đuổi hết không khí trong bình. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 0,12 gam (3 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ
của khối phản ứng đến nhiệt độ khảo sát. Sục từ từ 2,44 lít khí EO (100 mmol EO) vào hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ khảo sát. Thời gian sục khí EO trong vòng 6h.
- Kết thúc phản ứng: Sau khi kết thúc thời gian sục khí (6h), làm lạnh khối phản ứng bằng nước đá rồi acid hóa hỗn hợp phản ứng bằng HCl 10% đến pH= 5. Sau đó, hỗn hợp phản ứng được để ở ngăn mát tủ lạnh trong 24 giờ rồi lọc để loại rutin chưa phản ứng. Cất quay chân không dịch lọc dưới áp suất giảm thu được cặn troxerutin thô. Hòa tan cặn troxerutin thô thu được trong khoảng 80 ml methanol sôi và lọc nóng để loại muối vô cơ. Dịch lọc thu được
đem cất quay chân không cho đến khi hỗn hợp thu được còn khoảng 40 ml, 32
lọc lấy dung dịch, để kết tinh 24h trong ngăn mát tủ lạnh. Sau đó tiến hành lọc thu lấy tinh thể, sấy khô ở 700C thu đươc sản phẩm troxerutin.
- Kết quả khảo sát phản ứng bán tổng hợp troxerutin với tác nhân alkyl hóa là EO ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trong bảng 3.5.
Bảng 3.5.Kết quả khảo sát sư ảnh hưởng của nhiệt độđến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp troxerutin với tác nhân EO Stt Nhiệt độ phản ứng (0C) Khối lượng sản phẩm (gam) T0nc của sản phẩm (0C) 1 65 2,74 147 – 149 2 70 3,92 162 – 164 3 75 5,80 169 – 170 4 80 5,82 168 – 169 5 90 5,79 168 – 170 Nhận xét:
+ Ở khoảng nhiệt độ phản ứng từ 65 - 700C, hiệu suất phản ứng thu được thấp hơn so với khoảng nhiệt độ phản ứng từ 75 - 900C.
+ Trong khoảng nhiệt độ phản ứng từ 75 - 900C, hiệu suất phản ứng thay đổi không đáng kể, nhiệt độ nóng chảy của các sản phẩm thu được trong các thí nghiệm khảo sát ở khoảng nhiệt độ này cũng có sự tương đồng.
+ Từ các dữ liệu thu được và kết hợp với kiểm tra sản phẩm bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3) cho thấy khoảng nhiệt độ thực hiện phản ứng tối ưu nhất là ở 75 - 800C.
Dựa vào những kết quả nêu trên, chúng tôi lựa chọn khoảng nhiệt độ tối
ưu cho phản ứng bán tổng hợp troxerutin với tác nhân EO là 75 - 800C.
3.1.2.2. Khảo sát tỉ lệ mol phản ứng
Sau khi chọn được nhiệt độ tối ưu của phản ứng là khoảng 75 - 800C, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol EO/rutin đến phản ứng bán tổng hợp troxerutin.
Cân 6,10 gam (10 mmol) rutin cho vào bình cầu 3 cổ, thêm vào 20 ml nước, khuấy tạo huyền phù và sục khí N2 để đuổi hết không khí trong bình. Sau đó cho vào hỗn hợp phản ứng 0,12 gam (3 mmol) NaOH và nâng nhiệt độ
của khối phản ứng đến 75-800C. Sục dần khí EO vào khối phản ứng theo tỉ lệ
mol cần tiến hành khảo sát, duy trì nhiệt độ phản ứng 75 - 800C trong 6 giờ. - Kết thúc phản ứng: tiến hành xử lí khối phản ứng như trong mục 3.1.2.1. - Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ mol EO/rutin đến hiệu suất tạo sản phẩm được trình bày ở bảng 3.6.
Bảng 3.6.Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ mol EO/rutin đến
hiệu suất phản ứng bán tổng hợp troxerutin Stt Rutin (gam) EO (l) Tỉ lệ EO/rutin Khối lượng sản phẩm (g) T0nc sản phẩm (0C) 1 6,1 0,73 3/1 3,91 133 – 135 2 6,1 1,23 5/1 5,34 151 – 152 3 6,1 1,47 6/1 5,41 169 – 170 4 6,1 1,71 7/1 5,42 170 – 171 5 6,1 1,95 8/1 5,49 170 – 171 Nhận xét: 34
+ Nhiệt độ nóng chảy của các sản phẩm thu được từ các thí nghiệm khảo sát các tỉ lệ mol khác nhau không có sự chênh lệch đáng kể.
+ Với tỉ lệ mol EO/rutin là 3/1, hiệu suất của phản ứng thu được là thấp nhất (52,69%), mặt khác khoảng nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm thu được cũng phù hợp với khoảng nhiệt độ dự kiến.
+ Ở tỉ lệ mol EO/rutin tăng từ 5/1 đến 8/1, hiệu suất phản ứng thu được tăng lên so với tỉ lệ 3/1, mặt khác khoảng nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm thu
được cũng phù hợp với khoảng nhiệt độ dự kiến.
Từ các kết quả khảo sát trên, kết hợp kiểm tra sản phẩm bằng phương pháp sắc kí lớp mỏng với hệ dung môi n-butanol/methanol/nước (10/1/3), chúng tôi lựa chọn tỉ lệ mol EO/rutin là 7/1 để thực hiện phản ứng bán tổng