Nguyên liệu Tiêu chuẩn Đơn vị tính Số lƣợng
Beta cyclodextrin TCNSX gam 1135
1,2-propylen oxid TCNSX ml 565,50 NaOH TCNSX gam 150 Nƣớc cất TCNSX ml 10.000 HCl 1 M TCNSX ml 2.000 Aceton TCNSX ml 20.000 Ethanol 99,5% TCNSX ml 2.000
Sơ đồ quy trình tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin:(phụ lục 22, mục 3) Các bƣớc tiến hành nhƣ sau:
Bước 1. Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin
Cân các chất tham gia phản ứng theo cơng thức. Hịa tan NaOH trong nƣớc, cho tiếp βCD vào hịa tan (đun nóng nếu cần), điều chỉnh đến nhiệt độ phản ứng. Khuấy hồi lƣu trong 2
giờ, thêm từng lƣợng nhỏ 1,2-propylen oxid trong khoảng 90 phút đến hết, khuấy tiếp theo thời gian đã định. Kết thúc phản ứng.
Bước 2. Tinh chế sản phẩm: dùng HCl 1 M để trung hòa dung dịch phản ứng đến pH
trung tính, cơ loại nƣớc ở 80 oC dƣới áp suất giảm đến thể chất sánh nhƣ siro. Thêm ethanol tuyệt đốivừa đủ để hòa tan, khuấy trong 30 phút, lọc loại NaCl, thêm aceton vào khuấy trong 30 phút ở nhiệt độ 0 - 5 oC, lọc thu hồi aceton. Cất phân đoạn thu hồi aceton để dùng tiếp các lần sau. Cắn hòa trong lƣợng tối thiểu ethanol tuyệt đốivà thêm aceton lặp lại nhiều lần đến khi cắn tạo bột tơi. Sấy khô ở 80 oC dƣới áp suất giảm đến độ ẩm qui định. Kiểm nghiệm sản phẩm.
Bước 3. Đóng gói và dán nhãn: Đóng gói trong túi polyethylen hàn kín, dán nhãn đúng
qui định, bảo quản ở nhiệt độ phịng.
3.2. TỔNG HỢP 2-HYDROXYBUTYL-β-CYCLODEXTRIN (HBβCD) 3.2.1. Qui trình tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin 3.2.1. Qui trình tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin
Cơ chế phản ứng tổng hợp HBβCD đƣợc thể hiện trong sơ đồ 3.2.
Sơ đồ 3.2. Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin. (*) phản ứng có thể
Hình 3.2. Sắc ký đồ của HBβCD tổng hợp (2) so với βCD (1)
Sắc ký đồ của βCD là 1 vết trịn với Rf = 0,27, HBβCD tổng hợp có Rf = 0,77 và khơng còn vết của βCD.
Thăm dò ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất và DS của phản ứng:
Bảng 3.15. Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp
HBβCD (n = 3)
Nồng độ NaOH 1,5% 2% 3%
Hiệu suất (%) 75,35 ± 0,03 65,72 ± 0,01 60,42 ± 0,05 DS 5,23 ± 0,012 4,85 ± 0,015 4,51 ± 0,009
Từ kết quả bảng 3.15, lấy nồng độ NaOH 1,5% để làm môi trƣờng cho các phản ứng tiếp theo.
3.2.2. Xác định cấu trúc của HBβCD tổng hợp
Phổ IR: cực đại hấp thụ của HBβCD tổng hợp ở số sóng đặc trƣng của các nhóm chức:
O-H ở 3386,8 cm-1, C-H ở 2933,5 cm-1, C-O ở 1029,9 cm-1 (phụ lục 5, hình PL.5.1) Phổ NMR: (D2O, δppm), (phụ lục 5, hình PL.5.2 - PL.5.7) 1H-NMR (500 MHz, T = 299 K): 5,108 (H1), 3,628 (H2), 4,051 (H3), 3,547 (H4), 3,891 (H5), 3,953 (H6), 3,879 (H1'1,2), 3,671 (H2'1,2), 1,554 (H3'1), 1,480 (H3'2), 0,980 (H4'1,2). 13C-NMR (125 MHz, T = 299 K): 101,82 (C1), 73,17 (C2), 74,74 (C3), 81,10 (C4), 72,70 (C5), 60,33 (C6), 76,54 (C1'1,2a), 75,71 (C1'1,2b), 72,24 (C2'), 25,82 (C3'1), 25,53 (C3'2), 9,18 (C4'1), 9,32 (C4'2).
Từ kết quả phân tích phổ 1
H và 13C-NMR có thể kết luận sản phẩm HBβCD đã đƣợc tổng hợp có cấu trúc đúng nhƣ dự kiến.
Phổ MS: HBβCD tổng hợp có các đồng phân có khối lƣợng phân tử tƣơng ứng với 9 DS
khác nhau phân bố liên tục từ 1 đến 9, (phụ lục 5, hình PL.5.8).
3.2.3. Xác định các yếu tố của phản ứng ảnh hƣởng đến hiệu suất và DS của sản phẩm
Vận tốc khuấy
Bảng 3.16. Ảnh hƣởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp
HBβCD
Vận tốc (vòng/phút) 400 600 800 1000 1200 Hiệu suất (%) 74,56 74,74 76,23 76,92 76,82
DS 4,59 4,76 4,87 4,90 4,64
Biểu đồ 3.5. Ảnh hƣởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp
HBβCD.
Dựa vào kết quả phân tích trong bảng 3.16 và biểu đồ 3.5 có thể thấy khi thay đổi vận tốc khuấy sẽ dẫn đến hiệu suất và DS bị thay đổi, hiệu suất và DS đạt giá trị cao khi vận tốc khuấy trong khoảng 600 - 1000 vịng/phút. Vì vậy, trong nghiên cứu quy trình tổng hợp khoảng vận tốc khuấy đƣợc khảo sát là 600 - 1000 vòng/phút.
Nhiệt độ của phản ứng
Bảng 3.17. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HBβCD
Nhiệt độ ( oC ) 20 25 30 35 40 45 Hiệu suất (%) 75,35 75,60 76,23 77,12 77,85 77,59
DS 4,47 4,46 5,25 5,23 5,46 5,64
Biểu đồ 3.6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp
HBβCD.
Dựa vào kết quả phân tích trong bảng 3.17 và biểu đồ 3.6 có thể thấy khi thay đổi nhiệt độ sẽ làm thay đổi hiệu suất và DS, hiệu suất đạt giá trị cao khi nhiệt độ trong khoảng 20 - 40 oC trong khi DS tăng theo sự gia tăng của nhiệt độ. Kết hợp cả 2 yếu tố, trong nghiên cứu quy trình tổng hợp khoảng nhiệt độ đƣợc khảo sát là 20 - 40 o
C.
Thời gian phản ứng
Bảng 3.18. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HBβCD
Thời gian (giờ) 14 16 18 20 24 28
Hiệu suất (%) 74,50 75,63 76,14 76,43 77,55 77,52
Biểu đồ 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp
HBβCD.
Dựa vào kết quả phân tích trong bảng 3.18 và biểu đồ 3.7 có thể thấy khi thay đổi thời gian phản ứng sẽ làm thay đổi hiệu suất và DS, hiệu suất và DS đạt giá trị cao khi thời gian trong khoảng 16 - 24 giờ. Vì vậy, trong nghiên cứu quy trình tổng hợp khoảng thời gian đƣợc khảo sát là 16 - 24 giờ.
3.2.4. Tối ƣu hóa các yếu tố của qui trình tổng hợp ảnh hƣởng đến hiệu suất và DS của sản phẩm.