Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 3. ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 3. ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

ethyl
cloroacetat

C4H7ClO2

guaiacol
C7H8O2
natri methoxid
CH3ONa
natri ethoxid

C2H5ONa

piperazin
C4H10N2
aceton
dicloromethan
dioxan
ethanol
ethyl acetat
methanol
natri cacbonat
natri hydroxid
n-hexan
terahydrofuran

C3H6O
CH2Cl2
C4H8O2
C2H6O
C4H8O2
CH4O
Na2CO3
NaOH
C6H14
C4H8O

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Điểm chảy: -25,6 oC. Điểm sôi: 117,9 oC
Tỷ trọng: 1,1812
Xuất xứ: Mỹ, tinh khiết 99,99%
Chất lỏng, không hòa tan được trong
nước, tan được trong alcohol, ether
122,55 Điểm chảy: -26 oC. Điểm sôi: 144-146 oC
Tỷ trọng: 1,1498
Xuất xứ: Trung Quốc, tinh khiết 99,99%
Chất lỏng không màu, hồng khi tiếp xúc
không khí và ánh sáng. Tan trong nước,
glycerol, rượu, cloroform, ether, dầu, acid
124,14
acetic băng
Điểm sôi: 204-206 oC. Tỷ trọng: ~ 1,112
Xuất xứ: Mỹ, tinh khiết 99,99%
Bột màu trắng, chảy. Nhạy cảm với không
khí và độ ẩm, bị phân hủy bởi nước. Hòa
54, 02
tan trong methanol, ethanol
Xuất xứ: Merck, tinh khiết 99,99%
Bột màu trắng hoặc hơi vàng
68,05 Xuất xứ: Merck, tinh khiết 99,99%
Vị mặn, hòa tan tự do trong nước,
glycerol, glycol, không tan trong ether.
pKa : 4,19
86,14
pH của dd 10% : 10,8-11,8
Điểm chảy: 106 oC. Điểm sôi: 146 oC
Xuất xứ: Mỹ, tinh khiết 99,99%
58,08 Xuất xứ: Trung Quốc
84,93 Xuất xứ: Trung Quốc
88,10 Xuất xứ: Trung Quốc
46,07 Xuất xứ: Trung Quốc
88,10 Xuất xứ: Trung Quốc
32.04 Xuất xứ: Trung Quốc
105,99 Xuất xứ: Trung Quốc
40,00 Xuất xứ: Trung Quốc
86,17 Xuất xứ: Trung Quốc
72,11 Xuất xứ: Trung Quốc

4.2.24. Dụng cụ và thiết bị
Dụng cụ
Bình cầu hai cổ: 100 ml, 250 ml
24

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Pipet khắc vạch: 1 ml, 2 ml, 5 ml
Bình lắng gạn: 50 ml, 100 ml
Becher: 50 ml, 100 ml, 250 ml
Erlen: 100 ml
Bình sắc ký, cột sắc ký, vảy inox, cá từ, chày cối, sinh hàn…
Thiết bị
Bếp khuấy từ gia nhiệt, bếp điện
Máy cô quay STUART
Tủ sấy, tủ sấy chân không, tủ lạnh, cân kĩ thuật, cân phân tích
Máy đo IR FTIR 8201 PC
Máy đo MS Shimadzu
Máy đo NMR Bruker 500 Mhz

1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.2.25. Phương pháp tổng hợp
Như đã nêu ở phần tổng quan, có rất nhiều các phương pháp tổng hợp ranolazin,
nhưng với điều kiện về trang thiết bị, hóa chất và dung môi hiện có, chúng tôi tiến
hành nghiên cứu quy trình tổng hợp ranolazin theo sơ đồ sau:

25

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Sơ đồ 3.1.1.1.2.1 Quy trình tổng hợp theo điều kiện phòng thí nghiệm
1.5.1.1.

Tổng hợp 1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan (RO-1) bằng

phản ứng Williamson [9], [10], [23], [24], [25]
Phương trình tổng hợp 1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan (RO-1) sau đây:

Phản ứng Williamson là phản ứng tổng hợp ether từ một alcol và một dẫn xuất
halogen dưới môi trường kiềm. Các tác nhân base thường sử dụng như NaOH,
K2CO3,… Phản ứng này rất thuận lợi để điều chế ether đối xứng cũng như bất đối
xứng.

26

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Phản ứng Williamson là phản ứng thế của ion alkoxid vào dẫn xuất halogen hay
sulfonic. Khi cho dẫn xuất halogen tác dụng với natri alcolat hoặc phenolat thu
được ether.

Cơ chế phản ứng của guaiacol với epiclorohydrin
Phản ứng Williamson của 2-methoxyphenol với epiclorohydrin diễn ra trong môi
trường kiềm. Gốc hydro của nhóm hydroxy rất linh động, vì vậy dưới môi trường
kiềm tạo thành dạng alkoxid trung gian. Tại đây phản ứng chia làm hai hướng:
-

Hướng 1: alkoxid trao đổi gốc clo của epiclorohydrin tạo thành 1-(2-

-

methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan và muối natri clorid.
Hướng 2: oxy của vòng epoxy sẽ hút điện tử của nhóm -CH 2- và mở vòng
epoxy, liên kết với 2-methoxyphenol. Sau đó đóng vòng nội phân tử và tạo
thành 1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan.

Sơ đồ 3.1.1.1.2.2 Cơ chế phản ứng của guaiacol với epiclorohydrin
1.5.1.2. Tổng hợp 1-[3-(2-methoxyphenoxy)-2-hydroxypropyl] piperazin
(RO-2) [28]
27

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Phương trình phản ứng tổng hợp RO-2 sau đây:

Cơ chế phản ứng của RO-1 với piperazin

Sơ đồ 3.1.1.1.2.3 Cơ chế phản ứng của RO-1 với piperazin
1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan có vòng epoxy rất linh động. Oxy của
vòng epoxy dễ dàng nhận điện tử của nhóm –CH2- để mở vòng diễn ra phản ứng thế
ái nhân (SN2) hình thành 1-[3-(2-methoxyphenoxy)-2-hydroxypropyl]piperazin.
1.5.1.3. Tổng

hợp

ethyl

methoxyphenoxy)propyl)piperazin-1-yl)acetat (RO-3)
Phương trình phản ứng tổng hợp RO-3 như sau:

Cơ chế phản ứng của RO-2 với ethyl cloroacetat

28

2-(4-(2-hydroxy-3-(2-

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Sơ đồ 3.1.1.1.2.4 Cơ chế phản ứng của RO-2 với ethyl cloroacetat
Nhóm amin của 1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan dễ dàng cho điện tử nhóm
–CH2- và đẩy nhóm cloro ra khỏi ethyl chloroacetat bằng phản ứng thế ái nhân
(SN2) để hình thành ethyl 2-(4-(2-hydroxy-3-(2-methoxyphenoxy)propyl)piperazin1-yl)acetat.
1.5.1.4. Tổng hợp ranolazin
Phương trình phản ứng tổng hợp ranolazin như sau:

Cơ chế phản ứng
Dưới tác dụng của các tác nhân kiềm, nhóm HCOO∙ được hình thành sẽ tác dụng
với nhóm ester để hình thành dạng trung gian, sau đó sẽ trải qua nhiều giai đoạn để
kết hợp với nhóm amin hình thành nên hợp chất amid
trình bày dưới đây:

29

[14]

. Cơ chế phản ứng được

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Sơ đồ 3.1.1.1.2.5 Cơ chế phản ứng amid hóa ester

4.2.26. Phương pháp tinh chế sản phẩm [1]
Mục đích
Sắc ký cột nhằm mục đích phân lập nhiều hợp chất tinh khiết với khối lượng lớn từ
một hỗn hợp nhiều thành phần.
Nguyên tắc
Một mẫu thử được nạp lên trên đầu cột chứa chất hấp phụ (thường là silicagel,
nhôm oxit). Cột chứa chất hấp phụ này đóng vai trò là một pha tĩnh. Một dung môi
30

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

khai triển (pha động) di chuyển dọc theo cột sẽ làm di chuyển các cấu tử của mẫu
thử, do các cấu tử này có độ phân cực khác nhau nên ái lực của chúng đối với pha
tĩnh cũng khác nhau, vì vậy chúng sẽ bị dung môi giải hấp và bị đẩy đi với các vận
tốc khác nhau, tạo thành các băng có vị trí khác nhau, ra khỏi cột tại các thời điểm
khác nhau.
Chuẩn bị sắc ký cột
Mẫu thử: có thể là dạng bột khô nhưng tốt nhất là ở dạng dung dịch đậm đặc trong
một dung môi không quá phân cực so với hệ dung môi sắp dùng để khai triển cột.
Lượng chất hấp phụ: thường gấp 30-60 lần lượng mẫu sẽ dùng.
Loại chất hấp phụ: thay đổi theo độ phân cực của các chất cần phân lập.
Cỡ hạt của chất hấp phụ: tùy trường hợp có thể chọn cỡ hạt thô (63-200 µm), vừa
(40-63 µm) hay mịn (15-40 µm).
Cột sắc ký: thường dùng cột thủy tinh trung tính, trong suốt, thành tương đối dày,
nên có nút mài kín, khóa tốt.
Nhồi cột: phương pháp hỗn dịch hoặc phương pháp bột khô.
Dung môi khai triển: dò tìm hệ dung môi bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng
(SKLM) trên cùng chủng loại pha tĩnh. Hệ dung môi chỉ nên tối đa 2 thành phần.
Thực hiện sắc ký cột
-

Nhồi cột
Ổn định cột
Nạp mẫu
Phương pháp nạp mẫu dạng bột khô hoặc nạp mẫu dạng dung dịch
Nạp dung môi khai triển
Bảo vệ mặt cột
Khai triển cột
Theo dõi cột, thu phân đoạn

4.2.27. Phương pháp kiểm nghiệm bằng sắc ký lớp mỏng [1]

31

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

Một dung dịch mẫu thử được chấm trên một lớp mỏng chất hấp phụ (thường là
silica gel) tráng trên nền phẳng đóng vai trò pha tĩnh. Một dung môi khai triển (pha
động) di chuyển dọc theo bản mỏng sẽ làm di chuyển các cấu tử của mẫu thử theo
một vận tốc khác nhau tạo ra một sắc ký đồ nhiều vết có Rf khác nhau. Một số lưu ý
khi kiểm nghiệm bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng:
-

Lớp mỏng phân tích: thường dùng bản tráng sẵn silica gel F254 (Merck).
Lớp mỏng chế hóa (lớp dày): dùng để tách một lượng nhỏ đơn chất (hàng

-

chục mg) từ một hỗn hợp đơn giản (chỉ gồm một vài cấu tử).
Dung môi khai triển SKLM: theo nguyên tắc để SKLM nhóm hợp chất kém
phân cực thì sẽ dùng hệ dung môi kém phân cực, để SKLM nhóm hợp chất

-

phân cực thì sẽ dùng hệ dung môi phân cực.
Quan sát và hiện màu sắc đồ: UV 254 nm, các thuốc thử hiện màu.

4.2.28. Phương pháp xác định cấu trúc
Quang phổ hấp thu hồng ngoại (IR) [5]
Phổ hấp thu IR là tập hợp các vạch phổ biểu diễn sự phụ thuộc độ truyền qua T%
vào số sóng υ: T = .
Phân vùng phổ IR
Vùng nhóm chức: có số sóng từ 4000-1300 cm -1 chứa các vân hấp thu của hầu hết
các dao động co giãn của các nhóm chức: -OH, >NH, -C=O, >C=N-, >C=C<.
Vùng dấu vân tay: có số sóng 1300-910 cm -1 chứa các vân hấp thu của giao động
suy biến. Đặc trưng cho từng phân tử, thường dùng để nhận dạng toàn phân tử.
Vùng nhân thơm: có số sóng 910-650 cm -1 chứa các vân hấp thu của dao động biến
dạng ngoài mặt phẳng của liên kết C-H trong nhân thơm. Vùng này xác định xem
một chất có nhân thơm hay không.
Khối phổ (MS) [7]
Phương pháp khối phổ có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nghiên cứu xác định cấu
trúc các chất vô cơ cũng như hữu cơ. Dựa trên khối phổ thu được có thể xây dựng

32

Khóa luận tốt nghiệp 2014
cứu

Đối tượng – Phương pháp nghiên

được công thức phân tử hoặc chứng minh sự đúng đắn của công thức cấu tạo dự
kiến. Nguyên tắc chung của phương pháp khối phổ là đo lường tỉ lệ m/z (khối
lượng/số khối) của các ion ở dạng khí được hình thành từ những mẫu nghiên cứu từ
đó tạo phổ khối lượng.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) [4]
Khi đặt một chất có số hạt nhân spin lẻ ( 1H, 13C…) vào một từ trường ngoài, các hạt
nhân sẽ sắp xếp theo hai hướng thuận chiều và ngược chiều với từ trường và đạt tới
tỉ lệ cân bằng với một tỉ lệ xác định giữa hai trạng thái. Nếu dùng một bức xạ có tần
số thích hợp chiếu lên chất đó, các spin sẽ hấp thu năng lượng và chuyển lên trạng
thái có mức năng lượng cao. Khi ngưng chiếu xạ các spin sẽ giải phóng năng lượng
và trở lại trạng thái cân bằng. Xác định năng lượng mà các hạt nhân cùng một loại
nguyên tố trong cùng một loại phân tử hấp thu hay giải phóng sẽ thu được phổ cộng
hưởng từ của chất đó.
Tần số cộng hưởng từ hạt nhân phụ thuộc vào tần số của máy. Từ trường càng cao,
dải tần số dùng để kích thích càng rộng, phép đo càng chính xác, độ nhạy càng cao.

33

Khóa luận tốt nghiệp 2014

Kết quả và bàn luận

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1.6. TỔNG HỢP 1-(2-METHOXYPHENOXY)-2,3-EPOXYPROPAN
(RO-1)
4.2.29. Khảo sát điều kiện phản ứng tổng hợp RO-1
Từ nguyên liệu ban đầu là guaiacol, tiến hành phản ứng với epiclorohydrin để tổng
hợp 1-(2-methoxyphenoxy)-2,3-epoxypropan. Phương trình phản ứng như sau:

4.2.30. Tiến hành
Cho 0,24 g (6 mmol) NaOH vào bình cầu 2 cổ 50 ml, hòa tan hoàn toàn NaOH bằng
10 ml nước cất. Thêm 0,62 g (5 mmol) guaiacol vào bình cầu và khuấy cho hòa tan
trong 15 phút. Cho từ từ 0,55 ml (7 mmol) vào bình cầu đang được khuấy ở nhiệt độ
phòng. Tiến hành đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong vòng 3 giờ. Để nguội đến
nhiệt độ phòng, pha loãng hỗn hợp phản ứng với 50 ml diethyl ether và rửa lại với
(20 ml x 2 lần) nước cất, tách lấy phần hữu cơ bằng bình lắng gạn. Phần dung dịch
hữu cơ được làm khan với Na 2SO4 và bay hơi dung môi bằng máy cô quay áp suất
giảm ở 50 oC và áp suất 400 mmHg thu được chất lỏng đặc sánh. Chạy sắc ký cột
silicagel 60 với dung môi rửa giải là DCM.
Thu được 0,48 g sản phẩm RO-1, hiệu suất 53%.

4.2.31. Kiểm nghiệm
1.6.1.1. Tính chất
Chất lỏng màu vàng nhạt, không tan trong ethanol, không tan trong nước. Tan tốt
trong ether, DCM, cloroform.
34