BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN HÓA DƯỢC

Tổng hợp aspirin  Aspirin có thể được tổng hợp bằng một số phương pháp như sau: Phương pháp 1: Từ acid salicylic, acetic anhydride và acid acetic băng Việc sử dụng acid acetic băng nhằm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

MÔN HÓA DƯỢC

Bài 3: Tổng hợp Aspirin Nhóm thực hành 2 – tiểu nhóm 4

GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Hải Yến

Hà nội, 2022

Bài 3: Tổng hợp Aspirin

1 Mục đích

- Tổng hợp, tinh chế aspirin

- Kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng cách đo nhiệt độ nóng chảy và phương pháp sắc ký lớp mỏng

2 Tính chất lý hóa của aspirin

- Dạng tồn tại: Aspirin hay acid acetylsalicylic là chất rắn kết tinh màu trắng.

- Nhiệt độ nóng chảy ở 136-140°C

- Độ tan trong nước ở 20°C là 3,3g/L, trong cồn là 200g/L, trong ether là 80g/L, trong chloroform là 59g/L, bị phân hủy trong nước sôi, kiềm

Công thức phân tử: C 9 H 8 O 4

Khối lượng mol: 180,16 g/mol

3 Tổng hợp aspirin

 Aspirin có thể được tổng hợp bằng một số phương pháp như sau:

Phương pháp 1: Từ acid salicylic, acetic anhydride và acid acetic băng

Việc sử dụng acid acetic băng nhằm tạo lượng dư ion acetate, giúp phản ứng xảy ra theo chiều thuận Acid acetic tạo ra được tái sử dụng trong chính phản ứng này

Phương pháp 2: Từ acid salicylic, acetic anhydride và vài giọt acid sulfuric đậm đặc

Việc sử dụng acid sulfuric đậm đặc làm xúc tác nhằm đẩy nhanh quá trình tách ion acetate

đã được gắn trước với ion H+ của nhóm OH phenol từ acetic anhydride

Phương pháp 3: Phản ứng giữa acid salicylic và acetyl chloride với sự hiện diện của pyridine

HCl được tạo thành từ phản ứng là acid mạnh, nhanh chóng tạo muối pyridine hydrochlo-ride với pyridine, một bazơ yếu

Trong bài thực tập này, sinh viên tiến hành tổng hợp aspirin theo phương pháp 1.

4 Quy trình thực nghiệm

4.1 Nguyên liệu ban đầu

- Acid salicylic: Có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho mắt

- Acetic anhydride: Ăn mòn, gây bỏng, dễ cháy, hơi gây kích ứng cho mắt và hệ hô hấp Yêu cầu thao tác dưới tủ hotte, tránh tiếp xúc với da, mắt và quần áo Acetic anhydride phản ứng rất mạnh với nước, khi phản ứng có nước phải thêm vào từ từ

4.2 Tiến hành tổng hợp

B1: Cân 6g acid salicylic, cho vào bình cầu 100ml B2: Cho 10 ml acetic anhydride và 10 ml

acid acetic băng vào ly có mỏ 100ml

B3: Bật máy khuấy từ, cho cẩn thận hỗn hợp vào bình cầu ban đầu.

B4: Lắp sinh hàn, đun hồi lưu nhẹ

trong vòng 45 phút

B5: Đổ nhanh hỗn hợp phản ứng đang còn nóng vào

100 ml nước lạnh đựng trong ly có mỏ thể tích 500 ml B6: Dùng đũa thủy tinh sạch khuấy thật mạnh đến khi các tinh thể aspirin tách ra

4.3 Kết tinh lại

B7: Thu tủa bằng cách lọc qua phễu Buchner lót giấy lọc Rửa tủa bằng một lượng tối thiểu

nước tinh khiết đã được làm lạnh trước Dùng giấy lọc để làm khô tủa.

B2: khuấy đến khi tan hoàn toàn

B1: Hòa tan hoàn toàn sản phẩm thô

bằng ethanol nóng khoảng 10ml B3: Thêm 20 ml nước cất nóng

 Sau đó làm khô sản phẩm qua đêm trong bình hút ẩm chân không Chú ý Bước 2: Có thể thêm đến 6 ml ethanol nóng nếu vẫn còn chất rắn chưa tan Kết quả: - Khối lượng sản phẩm khô sau khi kết tinh lại: mg - Hiệu suất tổng hợp: ………

………

………

………

4.4 Đo nhiệt độ nóng chảy - Nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm thô: …………

- Nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm sau khi kết tinh lại: …………

 Nhận xét: ………

………

………

………

………

B4: Để nguội về nhiệt độ phòng trong

15 phút sau đó đặt vào bể nước đá

B5: Tủa được thu bằng cách lọc qua

phễu Buchner

4.5 Sắc ký lớp mỏng

- Pha tĩnh: Bản mỏng silicagel 10 x 4 cm

- Pha động: Ethyl acetate (100%): 20 ml

- Mẫu thử: Chuẩn bị các dung dịch chứa các chất sau trong ethyl acetate:

+ (1) Acid salicylic thương mại: 10 mg/ml

+ (2) Aspirin chưa tinh chế: 5 mg/2 ml

+ (3) Aspirin tinh chế: 5 mg/2 ml

- Tiến hành:

+ Cho pha động vào bình sắc ký, đậy kín nắp, lắc đều rồi để yên để bão hòa bình + Dùng ống mao quản có chia vạch chấm 5 μl mẫu thử (1) và 2 μl các mẫu còn lại lên bản mỏng, sấy khô các vết chấm

+ Đặt bản mỏng vào bình sắc ký Bề mặt của bản mỏng không được chạm vào thành bình Đậy nhanh nắp bình

Lưu ý: Mức pha động phải nằm dưới đường chấm mẫu

+ Khi pha động còn cách bờ trên của bản mỏng khoảng 1 cm thì lấy bản mỏng ra, dùng bút chì đánh dấu mức pha động

+ Sấy khô bản mỏng dưới tủ hotte

+ Đặt bản mỏng dưới đèn UV ở 254 nm Khoanh vòng các vết quan sát được

+ So sánh độ tinh khiết của các mẫu thử, tính Rf

R f = d D

D: Khoảng cách từ đường chấm mẫu đến bờ trên của dung môi

d: Khoảng cách từ đường chấm mẫu đến trung tâm của vết khảo sát

Câu hỏi

1 Trình bày cơ chế phản ứng tổng hợp aspirin từ acid salicylic

Sự tổng hợp aspirin được xếp vào dạng phản ứng ester hóa, ở đó nhóm alcohol từ sali-cylic acid phản ứng với acetic anhydride để tạo nên một ester

Ion H+ từ nhóm OH phenol của phân tử acid salicylic gắn với ion acetat của acetic anhy-dride tạo thành acetic acid, phần còn lại của phân tử aspirin (sau khi mất ion H+) sẽ tạo liên kết este với gốc acetyl từ phân tử acetic anhydride

Acid acetic băng nhằm tạo lượng dư ion acetate, giúp phản ứng xảy ra theo chiều thuận Acid acetic tạo ra được tái sử dụng trong chính phản ứng này

2 Trình bày nguyên tắc của phương pháp tinh chế bằng cách kết tinh lại

- Kết tinh lại là một kỹ thuật kết tinh để tinh chế các tinh thể thu được từ phương

pháp kết tinh Bằng phương pháp kết tinh lại, các tạp chất này có thể được loại bỏ

ở mức độ lớn hơn sau khi kết tinh

- Nguyên tắc:

Dựa trên nguyên tắc các chất khác nhau có độ hòa tan khác nhau trong cùng 1 dung môi Sau khi hòa tan chất vào dung môi thích hợp ở nhiệt độ cao (thường là nhiệt độ sôi của dung môi) sau đó để nguội (làm lạnh) dung dịch, chất cần tinh chế

sẽ lắng xuống đáy bình, các tạp chất sẽ ở lại trong dung dịch Như vậy chất cần tinh chế sẽ có độ tinh khiết cao hơn

 Lưu ý trong nguyên tắc lựa chọn dung môi:

- Dung môi thích hợp được lựa chọn thường là dung môi trong đó độ hòa tan của chất tinh chế tăng khá nhanh theo nhiệt độ, tan kém ở nhiệt độ thường

- Dung môi không tan trong tạp chất Dung môi không có lực tương tác về mặt hóa học đối với chất kết tinh Dung môi sau khi kết tinh lại phải dễ bay hơi

- Dung môi lựa chọn phải dễ kiếm rẻ tiền

 Như vậy dung môi thường dùng là nước, ancol etylic, ancol metylic, aceton, acid acetic, ete, benzene, chloroform, etyl acetat,… hoặc đôi khi phối hợp chúng

3 Nêu các phương pháp có thể được sử dụng để xác định cấu trúc của một hợp chất Trình bày nguyên tắc của từng phương pháp

- Phương pháp có thể sử dụng để xác định cấu trúc của 1 hợp chất là phương pháp phổ

- Dùng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử để phân tích cấu trúc phân tử

- Nguyên tắc chung: Khi bị kích thích bởi một tia phóng xạ điện từ (dao động điện

từ), phân tử các chất sẽ hấp thụ năng lượng lượng tử với bước sóng thích hợp để chuyển sang trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn Sự hấp thụ ấy có tính chọn lọc, phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc các phân tử của từng loại liên kết, từng loại nhóm chức … vì vậy, phân tích ảnh quang phổ chụp được cho ta những thông tin nhất định về cấu trúc phân tử, về sự có mặt của các loại liên kết hay nhóm chức xác định

 Phổ hồng ngoại (InfRared spectroscopy, IR)

- Quang phổ hồng ngoại (gọi tắt là quang phổ IR) là quang phổ được thực hiện ở vùng hồng ngoại của phổ bức xạ điện từ, ánh sáng vùng này có bước sóng dài hơn và tần số thấp hơn so với vùng ánh sáng nhìn thấy

Sơ đồ máy IR:

- Từ sơ đồ chùm tia hồng ngoại phát ra từ nguồn được tách ra hai phần, một đi qua mẫu và một đi qua môi trường đo – tham chiếu(dung môi) rồi được bộ tạo đơn sắc tách thành từng bức xạ có tần số khác nhau và chuyển đến detector.De-tector sẽ so sánh cường độ hai chùm tia và chuyển thành tín hiệu điện có cường

độ tỉ lệ với phần bức xạ đã bị hấp thu bởi mẫu Dòng điện này có cường độ rất nhỏ nên phải nhờ bộ khuếch đại tăng lên nhiều lần trước khi chuyển sang bộ phận tự ghi vẽ lên bản phổ hoặc đưa vào máy tính xử lý số liệu rồi in ra phổ

 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy,

NMR)

- Gồm các phương pháp:

+ 1H-NMR: cho ta biết số lượng và vị trí của proton H trong cấu trúc

+ 13C-NMR: Cho ta biết số lượng và vị trí của nguyên tử C

+ COSY: tương tác H-H hoặc C-H

+ DEPT: Sự khác biệt giữa CH, CH2, CH3

- 1H, 13C được sử dụng rộng rãi trong phân tích cấu trúc hợp chất hữu cơ

- Phổ cộng hưởng từ proton cho ta những thông tin cơ bản sau đây:

+ Số tín hiệu cho ta biết có bao nhiêu kiểu proton khác nhau trong phân tử + Vị trí tín hiệu cho ta biết những thông tin đặc trưng về proton H

+ Cường độ tín hiệu cho ta biết số lượng proton mỗi loại

+ Sự tách tín hiệu thành một số píc (singlet, doublet, triplet …) cho ta những thông tin về các proton H lân cận khác quanh proton nghiên cứu

 Nguyên tắc của phương pháp:

- Dựa vào 3 yếu tố: Chuyển dịch hóa học, tương tác spin-spin, các quá trình động học

- Là 1 dạng quang phổ hấp thụ của hạt nhân, phổ NMR hình thành theo nguyên

lý sau:

+ Ổn định các hạt nhân X phù hợp trong 1 từ trường B, phù hợp

+ Dùng các xung RF phù hợp, có năng lượng E "cộng hưởng được” với hệ thống [hạt nhân / Bo], để đưa các hạt nhân này lên trạng thái kích thích (quá trình hấp thụ năng lượng)

+ Khi ngắt xung RF, các hạt nhân vừa bị kích thích sẽ trở về lại trạng thái ổn định và trả lại năng lượng E dưới dạng 1 bức xạ có tần số v (giải phóng năng lượng - tần số cộng hưởng) •

+ Ghi nhận các tần số cộng hưởng v này bằng 1 detector phù hợp, ta sẽ có phổ cộng hưởng của [hạt nhân/ từ trường] (= Phổ NMR)

 Phổ khối lượng hay khối phổ (Mass Spectrometry, MS)

Sơ đồ máy phổ MS

- Dựa trên sự bắn phá các hợp chất bằng chùm e có năng lượng trung bình, trong chân không rồi nghiên cứu các phân tử và các mảnh tích điện được tạo thành (chủ yếu các cation)

- Người ta ghi lại phổ khối lượng dưới dạng phổ vạch hay bảng, trong đó cường

độ các vạch được đo bằng phần trăm so với đỉnh có cường độ cao nhất (đỉnh cơ sở), pic ion phân tử thường là pic cao nhất, tương đương với khối lượng phân

tử của hợp chất khảo sát

- Phổ khối lượng không những cho phếp xác định chính xác khối lượng phân tử,

mà căn cứ vào các mảnh phân tử tạo thành ta cũng suy ra được cấu trúc của phân tử

- Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch

- Vùng bức xạ được sử dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần hay khả kiến ứng với bước sóng khoảng từ 200÷800nm Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật Bouger – Lam bert – Beer: A = - lgT = lg (Io/It) =

εbC với T = It/Io