3.2.2.1. Phản ứng khử hóa với tác nhân khử là khí hydro có xúc tác Pd/C 5%
Sơ đồ phản ứng: đƣợc thể hiện ở hình 3.7.
Hình 3.7. Sơ đồ phản ứng khử hóa DMC với tác nhân H2/Pd/C
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 10 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 0,60 g DMC trong 50 ml dung môi, cho dung dịch thu đƣợc 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 hỗn hợp 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 phƣơng pháp sắc ký cột silica gel với hệ dung môi dicloromethan: methanol = 20:1. Các bƣớc tiến hành sắc ký cột tƣơng tự nhƣ phần 3.1. Các phân đoạn có kết quả SKLM giống nhau đƣợc gộp lại, cất quay chân không, sấy khô và cân.
35
Khảo sát phản ứng:
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phản ứng, bao gồm dung môi phản ứng và tỷ lệ khối lƣợng xúc tác so với DMC.
a. Khảo sát dung môi phản ứng:
Tiến hành khảo sát với 3 dung môi là MeOH, EtOH tuyệt đối và EtOH 96%. Kết quả khảo sát đƣợc trình bày trong bảng 3.9.
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp THC II từ DMC với tác nhân khử là H2/Pd/C
TT Dung môi phản ứng Tỷ lệ KL
xt/DMC (%) KL sp (g) Hpƣ (%)
1 MeOH tuyệt đối 10 0,42 69,17
2 EtOH tuyệt đối 10 0,39 64,22
3 EtOH 96% 10 0,36 59,29
Nhận xét:
- Khi sử dụng dung môi phản ứng là EtOH 96% cho hiệu suất phản ứng thấp nhất (59,29%), sử dụng dung môi là EtOH tuyệt đối cho hiệu suất phản ứng cao hơn (64,22%).
- Dung môi là MeOH cho hiệu suất phản ứng cao nhất (69,17%). Tuy nhiên, MeOH lại độc hơn nhiều so với EtOH.
Từ các dữ liệu trên cho thấy dung môi EtOH có nhiều ƣu điểm hơn, do đó EtOH tuyệt đối đƣợc chọn làm dung môi cho các phản ứng khảo sát tiếp theo.
b. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng
Sau khi chọn đƣợc dung môi thích hợp cho phản ứng là EtOH tuyệt đối, chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng. Tiến hành khảo sát với các tỷ lệ khối lƣợng xúc tác là 2%, 5%, 8% và 10% so với DMC.
36
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác đến thời gian và hiệu suất phản ứng bán tổng hợp THC II từ DMC với tác nhân khử là H2/Pd/C TT KL DMC (g) KL xt (g) Tỷ lệ KL xt/DMC (%) tpƣ (h) KL sp (g) Hpƣ (%) 1 0,60 0,01 2 24 0,33 54,35 2 0,60 0,03 5 18 0,42 69,18 3 0,60 0,05 8 15 0,40 65,89 4 0,60 0,06 10 12 0,39 64,24 Nhận xét:
- 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 (54,35%). Hiệu suất phản ứng đạt đƣợc cao nhất là 69,18% 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 DMC với tác nhân là khí hydro có xúc tác Pd/C 5% là:
- Dung môi: Ethanol tuyệt đối - Tỷ lệ khối lƣợng xt/DMC: 5% - Thời gian phản ứng: 18h.
37
3.2.2.2. Phản ứng khử hóa với tác nhân kẽm trong môi trường acid
Sơ đồ phản ứng: đƣợc thể hiện ở hình 3.8.
Hình 3.8. Sơ đồ phản ứng khử hóa DMC với tác nhân Zn/H+
Tiến hành phản ứng:
Hòa tan 0,60 g DMC vào 50 ml EtOH tuyệt đối trong bình cầu ba cổ đáy tròn dung tích 100 ml. Sục nitơ để đuổi hết không khí trong bình phản ứng, thêm acid vào bình phản ứng.
Cân bột kẽm, thêm từ từ vào hỗn hợp phản ứng thành nhiều đợt trong thời gian khoảng 30 phút. Khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, duy trì pH acid trong suốt quá trình phản ứng. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi ethyl acetat: n- hexan = 7:3 để xác định thời gian phản ứng thích hợp, so sánh với THC II tinh khiết thu đƣợc ở phản ứng khử hóa với tác nhân H2/Pd/C.
Xử lý hỗn hợp phản ứng - Lọc loại chất rắn, thu dịch lọc.
- Trung hòa dịch lọc bằng dung dịch Na2CO3 bão hòa đến pH trung tính, lọc loại tủa.
- Dịch lọc đem cất loại bớt một phần dung môi, sau đó đem chiết với dicloromethan: Lần 1 chiết với 20 ml dicloromethan, thêm 10 ml nƣớc cất. Lần 2 và 3, mỗi lần 20 ml dicloromethan.
- Lớp dung môi hữu cơ đƣợc gộp lại, thêm 3,00g Na2SO4 khan, lắc đều, để yên khoảng 1h để loại nƣớc. Sau đó lọc, dịch lọc đem cất loại dung môi bằng máy cất quay chân không ở nhiệt độ khoảng 40oC.
38
- Tinh chế sản phẩm bằng phƣơng pháp sắc ký cột silica gel với hệ dung môi n- hexan: ethyl acetat thay đổi từ 50:0 đến 1:1. Cách tiến hành sắc ký cột tƣơng tự nhƣ đã trình bày ở mục 3.1.
Khảo sát phản ứng
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phản ứng, bao gồm acid phản ứng, nồng độ acid và tỷ lệ mol Zn/DMC.
a. Khảo sát acid phản ứng
Tiến hành khảo sát với 3 acid là: acid acetic băng, acid hydrocloric 20% và acid sulfuric 10%.
Kết quả khảo sát đƣợc trình bày trong bảng 3.11.
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của acid đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp THC II từ DMC với tác nhân khử là Zn/acid
TT Acid V acid (ml) KL kẽm (g) tpƣ (h) KL sp (g) Hpƣ (%) Ghi chú
1 Acid acetic băng 10 2 4 0 0
Không xuất hiện vết THC 2 Acid hydrocloric 20% 3 2 4 0,35 57,65 3 Acid sulfuric 10% 3 2 4 0,27 44,47 Nhận xét:
- Khi thực hiện phản ứng với acid acetic, kiểm tra hỗn hợp phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi ethyl acetat: n-hexan = 7:3 và so sánh với THC II thu đƣợc ở phản ứng khử hóa với tác nhân H2/Pd/C thì trong hỗn hợp phản ứng không thấy xuất hiện vết THC II.
- Thực hiện phản ứng với acid hydrocloric (H=57,65%) cho hiệu suất phản ứng cao hơn khi sử dụng acid sulfuric (H=44,47%).
Từ kết quả khảo sát trên, chúng tôi chọn acid hydrocloric để thực hiện các phản ứng khảo sát tiếp theo.
39
a.Khảo sát nồng độ acid
Sau khi chọn đƣợc acid thích hợp cho phản ứng là acid hydrocloric, tiếp tục khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ acid đến hiệu suất phản ứng. Tiến hành khảo sát với dung dịch acid hydrocloric ở 4 nồng độ: 5%, 10%, 20% và acid đặc (khoảng 37%).
Kết quả khảo sát đƣợc trình bày trong bảng 3.12.
Bảng 3.12. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp THC II từ DMC với tác nhân khử là Zn/HCl TT Nồng độ acid (% m/V) V acid (ml) KL kẽm (g) tpƣ (h) KL sp (g) Hpƣ (%) 1 5 5 2 7 0,21 34,59 2 10 3 2 6 0,28 46,12 3 20 2 2 4 0,36 59,30 4 Acid đặc 1 2 3,5 0,31 51,06 Nhận xét
Khi thay đổi nồng độ acid phản ứng, hiệu suất phản ứng cũng thay đổi: - Với dung dịch HCl 5%, hiệu suất phản ứng thu đƣợc thấp nhất (34,59%)
- Khi tăng dần nồng độ acid thì hiệu suất phản ứng tăng lên, đến nồng độ 20% thì hiệu suất phản ứng cao nhất (59,30%). Tiếp tục tăng đến acid HCl đặc (nồng độ khoảng 37%) thì hiệu suất phản ứng lại giảm (51,06%).
Từ kết quả khảo sát trên, dung dịch HCl 20% đƣợc lựa chọn để thực hiện các phản ứng khảo sát tiếp theo.
b. Khảo sát tỷ lệ mol kẽm và DMC:
Sau khi lựa chọn đƣợc điều kiện thích cho phản ứng là acid hydrocloric 20%, chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ giữa số mol kẽm và số mol DMC đến hiệu suất phản ứng. Tiến hành khảo sát với các tỷ lệ mol Zn/DMClần lƣợt là 6/1, 12/1, 18/1, 24/1 và 30/1.
40
Bảng 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol kẽm/curcumin II đến hiệu suất phản ứng bán tổng hợp THC II từ Curcumin II với tác nhân khử là Zn/HCl
TT KL DMC (g) KL kẽm (g) Tỷ lệ mol kẽm/ DMC tpƣ (h) KL sản phẩm (g) Hpƣ (%) 1 0,60 0,69 6/1 6,5 0,24 39,53 2 0,60 1,38 12/1 5,5 0,31 51,06 3 0,60 2,07 18/1 4 0,37 60,95 4 0,60 2,76 24/1 4 0,35 57,65 5 0,60 3,45 30/1 4 0,34 56,00 Nhận xét:
Khi thay đổi tỷ lệ số mol Zn/DMC thì hiệu suất phản ứng thay đổi:
- Với tỷ lệ số mol Zn/DMC là 6/1 thì hiệu suất phản ứng thu đƣợc là thấp nhất (39,53 %). Khi tăng dần tỷ lệ số mol Zn/DMC thì hiệu suất phản ứng tăng lên. Khi tỷ lệ mol tăng đến 18/1 thì hiệu suất phản ứng tăng lên khoảng 1,5 lần so với tỷ lệ mol là 6/1, đạt 60,95%. Tiếp tục tăng tỷ lệ mol Zn/DMC lên lần lƣợt là 24/1, 30/1 thì hiệu suất phản ứng giảm.
- Từ các dữ liệu trên, chúng tôi lựa chọn tỷ lệ mol Zn/DMC thích hợp cho phản ứng là 18/1.
Từ các kết quả khảo sát trên đã thấy rằng, điều kiện thích hợp nhất cho phản ứng khử hóa DMC bằng Zn/acid là:
- Acid: HCl 20%.
- Tỷ lệ mol Zn/DMC: 18/1. - Thời gian phản ứng: 4h.
3.2.2.3. Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm THC II
- Sau khi bán tổng hợp các chất, tiến hành kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm bằng SKLM trên bản mỏng silicagel GF254, hệ dung môi dicloromethan: methanol = 20: 1.
- Sau khi chạy sắc ký, soi bản mỏng dƣới đèn tử ngoại ở bƣớc sóng 254 nm, các chất thử đều cho một vết gọn, rõ, không có vết phụ, Rf THC II = 0,225 (Hình 3.9).
41
- Sản phẩm thu đƣợc từ hai phản ứng khử với hai tác nhân khử khác nhau là H2/Pd/C 5% và Zn/HCl đƣợc chấm chồng trên cùng một bản mỏng và chạy sắc ký với hệ dung môi dicloromethan: methanol = 20: 1. Kết quả cho thấy các sản phẩm cho các vết đồng nhất trên bản mỏng ở hệ dung môi sử dụng.