CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ
3.1. Xây dựng quy trình tổng hợp berberin clorid quy mô phòng thí nghiệm
3.1.1. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren (61) từ piperonal
* Phương pháp 1: Sử dụng tác nhân amoni acetat, theo tác giả Vinogradova sơ đồ phản ứng như sau [77]:
Hình 3.1. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren từ piperonal với tác nhân amoni acetat
Quy trình tổng hợp: Thêm lần lượt 1,00 g (6,67 mmol) piperonal; 0,45 ml (8,34 mmol) nitromethan; 0,29 g (3,77 mmol) amoni acetat và 5,0 ml acid acetic băng vào bình cầu 100 ml khuấy và đun ở nhiệt độ 120oC trong 1,5 giờ.
Kết thúc phản ứng, rót hỗn hợp nóng vào nước đá. Lọc tủa thô, hòa tan tủa trong 5,0 ml hỗn hợp dung môi ethanol: aceton tỉ lệ 2:1, thêm 0,03 g than hoạt tẩy màu. Lọc thu dịch, để kết tinh qua đêm trong tủ lạnh. Sau đó, lọc lấy tủa, sấy khô thu được 61 tinh khiết.
Kết quả:
- Cảm quan: Chất rắn, màu vàng, tinh thể hình kim.
- Khối lượng: 0,78 g (hiệu suất đạt 60,59%).
- Nhiệt độ nóng chảy: 159,1 - 161,5oC (tài liệu [77]: 153 – 154oC).
- Rf = 0,8 (CH2Cl2 : methanol = 90,0 : 1,0).
* Phương pháp 2: Sử dụng tác nhân là NaOH, theo tác giả Vogel [78], và Brendan Phillips [14] sơ đồ phản ứng như sau:
31
Hình 3.2. Tổng hợp 3,4-methylendioxy-β-nitrostyren từ piperonal với tác nhân NaOH
Quy trình tổng hợp: Thêm lần lượt 1,00 g (6,67 mmol) piperonal; 0,36 ml (6,67 mmol) nitromethan và 10,0 ml methanol vào bình cầu 100 ml, khuấy đều. Làm lạnh hỗn hợp phản ứng về 0oC bằng nước đá muối và thêm từ từ 0,8 ml dung dịch NaOH 10,5M khuấy trộn trong 30 phút. Sau khi quá trình thêm NaOH kết thúc, pha loãng khối phản ứng với 10,0 ml nước lạnh và rót vào 45,0 ml dung dịch HCl 4%, kết hợp khuấy mạnh thấy xuất hiện tủa vàng. Lọc tủa thô, hòa tan tủa trong 5,0 ml hỗn hợp dung môi ethanol: aceton tỉ lệ 2:1, thêm 0,03 g than hoạt tẩy màu. Lọc thu dịch, để kết tinh qua đêm trong tủ lạnh. Sau đó, lọc lấy tủa, sấy khô thu được 61 tinh khiết.
Kết quả:
- Cảm quan: Chất rắn, màu vàng, tinh thể hình kim.
- Khối lượng: 0,97 g (hiệu suất đạt 75,38%).
- Nhiệt độ nóng chảy: 159,5 – 162,0oC (tài liệu [77]: 153 – 154oC).
- Rf = 0,8 (CH2Cl2 : methanol = 90,0 : 1,0).
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp 61 theo 2 phương pháp Chất 61
Phương pháp Khối lượng (g) Hiệu suất (%) tonc (oC)
1 0,78 60,59 159,1 - 161,5
2 0,97 75,38 159,5 – 162,0
Nhận xét: Qua bảng khảo sát các phương pháp tiến hành phản ứng, nhận thấy phương pháp 2 cho hiệu suất tốt hơn, đồng thời tiến hành đơn giản, đi từ
32
các tác nhân rẻ tiền, thời gian tiến hành nhanh. Vì vậy chúng tôi lựa chọn phương pháp 2 để khảo sát các thông số phục vụ việc nâng cấp quy mô lớn hơn.
3.1.1.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng
a. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol piperonal và nitromethan
Giữ nguyên điều kiện phản ứng và lượng các chất như thí nghiệm ban đầu, chỉ thay đổi tỷ lệ mol piperonal và nitromethan thông qua sự thay đổi lượng nitromethan dùng cho phản ứng. Sản phẩm được đánh giá bằng SKLM với hệ dung môi CH2Cl2 : MeOH (90,0 : 1,0). Kết quả khảo sát thu được theo bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol nitromethan/piperonal tới hiệu suất phản ứng
STT Nitromethan (ml)
Tỷ lệ mol nitromethan /piperonal
Khối lượng
61 (g) tonc (oC) Hiệu suất (%)
1 0,28 0,8 : 1,0 0,71 158,0 - 160,0 55,27
2 0,32 0,9 : 1,0 0,84 159,1 – 161,7 65,58
3 0,36 1,0 : 1,0 0,97 159,5 - 162,0 75,38
4 0,39 1,1 : 1,0 1,01 159,5 – 161,8 78,49
5 0,43 1,2 : 1,0 1,05 159,5 - 161,5 81,61
6 0,46 1,3 : 1,0 1,06 159,5 – 161,8 82,38
7 0,50 1,4 : 1,0 1,07 159,3 - 161,7 83,16
Nhận xét: Qua bảng khảo sát nhận thấy khi tăng tỷ lệ nnitromethan : npiperonal thì hiệu suất phản ứng tăng. Tuy nhiên, từ mức tỷ lệ 1,2 : 1,0 thì mức độ tăng hiệu suất không đáng kể. Do đó, chúng tôi lựa chọn nnitromethan : npiperonal = 1,2 : 1,0 để vừa đảm bảo hiệu suất cũng như tiết kiệm được hóa chất.
33
b. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Giữ nguyên các điều kiện phản ứng, chỉ thay đổi tỷ lệ nnitromethan : npiperonal = 1,2 : 1,0 đồng thời thay đổi thời gian phản ứng sau khi thêm NaOH. Sản phẩm được đánh giá bằng SKLM với hệ dung môi CH2Cl2 : MeOH (90,0 : 1,0). Kết quả khảo sát thu được theo bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng Thời gian (phút) Khối lượng 61 (g) tonc (oC) Hiệu suất (%)
20 1,01 158,5 - 161,0 78,50
30 1,05 159,5 - 161,5 81,61
40 1,10 159,5 - 161,4 85,49
50 1,11 159,0 - 161,0 86,27
60 1,11 159,5 - 162,0 86,27
Nhận xét: Qua bảng khảo sát trên nhận thấy thời gian tối ưu của NaOH khi cho thêm là 40 phút. Bởi đây là khoảng thời gian cần thiết để lượng sản phẩm trung gian tạo ra tối đa. Nếu ít hơn thì lượng chất trung gian tạo ra ít nên hiệu suất thấp còn nếu nhiều hơn thì không có sự khác biệt đáng kể.
c. Khảo sát ảnh hưởng của dung môi
Giữ nguyên điều kiện phản ứng, thay đổi các thông số đã tối ưu đồng thời khảo sát ảnh hưởng của dung môi đến phản ứng. Sản phẩm thu được được đánh giá bằng SKLM với hệ dung môi CH2Cl2 : MeOH (90 : 1). Kết quả khảo sát thu được theo bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới hiệu suất phản ứng
STT Dung môi Khối lượng 61
(g) tonc (oC) Hiệu suất (%)
1 Ethanol 1,11 159,5 - 161,5 86,27
2 Methanol 1,10 159,5 - 161,8 85,49
34
Nhận xét: Qua bảng 3.4 trên nhận thấy sử dụng dung môi là ethanol cho hiệu suất tương đương methanol, nhưng ưu điểm là đỡ độc hại hơn nên chọn ethanol làm dung môi phản ứng.