Sơ đồ phản ứng: H3CO HO OCH3 OH O O H3CO HO OCH3 OH H2/Pd/C Tetrahydrocurcumin Curcumin O O Tiến hành phản ứng:
Hoạt hóa xúc tác: Cho xúc tác Pd/C 5% vào bình cầu ba cổ đáy tròn dung tích 250 ml, thêm 20 ml dung môi, khuấy từ ở nhiệt độ khoảng 0-5oC trong 5 phút, đồng thời sục khí nitơ để đuổi hết không khí trong bình phản ứng. Hòa tan 1,00 g curcumin (2,71 mmol) trong 100 ml dung môi, cho dung dịch thu được vào bình phản ứng trên. Tiếp tục khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng, đồng thời sục khí hydro liên tục trong quá trình phản ứng ở áp suất khí quyển. Theo dõi hỗn hợp phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi dicloromethan: methanol = 20:1 để xác định thời gian phản ứng thích hợp.
Xử lý phản ứng:
Hỗn hợp phản ứng đem lọc hút chân không để loại bỏ xúc tác. Dịch lọc đem cất loại dung môi bằng máy cất quay chân không ở nhiệt độ khoảng 50oC. Tinh chế sản phẩm bằng phương pháp sắc ký cột silica gel với hệ dung môi dicloromethan: methanol = 20:1.
Các bước tiến hành sắc ký cột:
Bước 1: Chuẩn bị
- Cân 100,00 g silicagel, ngâm trong pha động trong khoảng 30 phút.
- Cột rửa sạch, sấy khô, cho bông và giấy lọc vào đáy, kẹp thẳng góc trên giá.
- Cho dung môi đến khoảng nửa chiều cao cột, mở van, từ từ nhồi liên tục silicagel vào cột cho đến hết lượng silicagel cần nhồi, đồng thời gõ nhẹ để nén các lớp silicagel. Chú ý không để mực dung môi xuống thấp hơn mực silicagel để tránh hiện tượng khô cột.
- Cho một miếng giấy lọc lên trên bề mặt lớp silicagel
Bước 3: Đưa chất phân tích vào cột
- Hòa tan cắn sản phẩm thô vào một lượng tối thiểu dung môi pha động. - Hạ mực dung môi trong cột xuống ngang mực giấy lọc, rồi nạp hết dung dịch chất phân tích vào cột.
Bước 4: Triển khai cột
- Cho dung môi rửa giải chạy qua cột, hứng các phân đoạn có thể tích khoảng 20-30 ml.
- Các phân đoạn được cất quay chân không để loại bớt dung môi, sau đó kiểm tra bằng SKLM với hệ dung môi CH2Cl2 : MeOH = 20:1.
Bước 5: Thu hồi các phân đoạn
- Các phân đoạn có kết quả SKLM giống nhau được gộp lại, cất quay chân không, sấy khô và cân định lượng.
Khảo sát phản ứng:
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng, bao gồm dung môi phản ứng và tỷ lệ khối lượng xúc tác so với curcumin.
a. Khảo sát dung môi phản ứng
Tiến hành khảo sát với 3 dung môi là MeOH tuyệt đối, EtOH tuyệt đối và EtOH 96%.
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng bán tổng hơp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là H2/Pd/C
TT Dung môi phản ứng Tỷ lệ KL xt/curcumin (%) tpư (h) KL sp (g) Hpư (%) T o nc (oC)
1 MeOH tuyệt đối 10 12 0,65 64,33 95.0 – 98,0
2 EtOH tuyệt đối 10 12 0,62 61,36 95,0 – 98,0
3 EtOH 96% 10 12 0,59 58,39 95,0 – 98,5
Nhận xét:
- Với cả ba dung môi sử dụng, nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm thu được đều phù hợp với nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm dự kiến (To
nc,THC = 95,0 – 97,0oC
[18]).
- Dung môi là EtOH 96% cho hiệu suất phản ứng thấp nhất (58,39%). Khi sử dụng dung môi là EtOH tuyệt đối cho hiệu suất phản ứng cao hơn (61,36%).
- Dung môi là MeOH tuyệt đối cho hiệu suất phản ứng cao nhất (64,33%). Tuy nhiên, MeOH lại độc hơn nhiều so với EtOH.
Từ các dữ liệu trên cho thấy dung môi EtOH có nhiều ưu điểm hơn, do đó EtOH tuyệt đối được chọn làm dung môi cho các phản ứng khảo sát tiếp theo.
b. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng
Sau khi chọn được dung môi thích hợp cho phản ứng là EtOH tuyệt đối, tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng. Tiến hành khảo sát với các tỷ lệ khối lượng xúc tác là 2%, 5%, 8% và 10% so với curcumin .
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng bán tổng hợp tetrahydrocurcumin từ curcumin với tác nhân khử là H2/Pd/C
TT KL curcumin (g) KL xt (g) Tỷ lệ KL xt/curcumin (%) tpư (h) KL sp(g) Hpư (%) T o nc (oC) 1 1,00 0,02 2 24 0,57 56,41 95,0–98,0 2 1,00 0,05 5 18 0,66 65,32 95,0–98,0 3 1,00 0,08 8 15 0,63 62,35 96,0–98,5 4 1,00 0,10 10 12 0,62 61,36 96,0–98,0 Nhận xét:
- Nhiệt độ nóng chảy của các sản phẩm thu được từ các thí nghiệm khảo sát các tỷ lệ xúc tác khác nhau không có sự chênh lệch đáng kể.
- Khi tăng tỷ lệ xúc tác thì thời gian phản ứng giảm, hiệu suất phản ứng cũng thay đổi. Với tỷ lệ xúc tác là 2%, thời gian phản ứng là 24h, hiệu suất phản ứng là thấp nhất (56,41%). Hiệu suất phản ứng đạt được cao nhất là 65,32% khi tỷ lệ xúc tác là 5%, thời gian phản ứng là 18h. Tiếp tục tăng tỷ lệ xúc tác thì hiệu suất phản ứng giảm.
Từ các dữ liệu trên, chúng tôi lựa chọn tỷ lệ xúc tác là 5%, với thời gian phản ứng là 18h.
Từ các kết quả khảo sát trên đã thấy rằng, điều kiện thích hợp nhất cho phản ứng khử hóa curcumin với tác nhân là khí hydro có xúc tác Pd/C 5% là:
- Dung môi: Ethanol tuyệt đối - Tỷ lệ khối lượng xt/curcumin: 5% - Thời gian phản ứng: 18h.