P1 Tổng quan Li trích nicotin và điều chế các dẫn xuất từ bụi cây thuốc lá vụn

P1 Tổng quan Li trích nicotin và điều chế các dẫn xuất từ bụi cây thuốc lá vụn

PHAN TONG QUAN

Từ lâu các nhà hóa học đã trích nicolnoid từ cây thuốc lá Nicolana tabacum va Nicotiana rusticuni để làm thuốc trừ sâu(Ø, Các chai thuốc trừ sâu đầu tiên đưa ra thị trường chứa từ Í đến 10% nicoln trong dung môi Hiện nay đạng thông dụng nhất chứa 40% sulfat nicobln với các phụ gia thích hợp đã được bán rộng rãi khắp thế giới với lên thương mại là Black Leaf 40, Hàng năm trên thế giới tiêu thụ khoảng 1 triệu tấn thuốc trừ sâu siÚfat nicotln và khoảng 100.000 tấn nicobln alkaloid(@)

LNICOTINOID TRONG CAY THUGC LA:

1.4 CAC HOAT CHAT

Các hoạt chất'rừ sâu chủ yếu trong cây thuốc lá gồm cé : nicotin, normicotin anabasin goi chung JA nicolinoid,

LLLNICOTIN : Ciokly, No = 162g

Nicotin được khảo sát lin đầu tiên vào năm 1809 bởi Vaquelin, nim

1828 được cô lập bởi Possclt và Reimann, cấu trúc của nícotln được xác định

vào năm 1893,

Nicouu là một alkaloid thiên nhiên thuộc nhóm piridin, gồm mét nhân piridin và mội nhân N-meUlpirobdin (13)

Năm 1935, Bottomley Gm thay nieobn trong cây Duboisia HopwoodH (thuộc họ cà Solanacea) Sau đó Dai và Narasinham tìm được nicobUn trong cay Eclipta albahasek ( Thuộc nhóm clic Composita }, Marion tim thấy nicotin

Ầ

Những muối đặc trưng của nicoUn là :

- Dipicrat nicotin Col aNo.2Cel ht NO, JOU tính thể hình lìng trụ

vàng, nóng chảy ở 224°C

- Tetracloro-iodur nicotin Cyl HảN¿.2C HC }, tỉnh thể hình ling tru mau

cam, nóng chay 6 150°C (9

b HÓA TÍNH :

'Từ công thức cấu tạo của nicotin €¡ethaN; ta thấy nicoũn cho được các

phần ứng đặc ining:

- PHAN UNG OXID HOA:

Khi bi oxid hoa, aicotin cho ta acid nicotinic néng chdy 3 235°C - 236°C

Các tac nhdn oxid héa thutig dang A: HNO, KMnO,, 4,50, xde tae

Se NaCiO (2,

~ PHÁN ỨNG KHỦ HYDROGEN:

Nicotin dé dang cho phan ứng khử hydrogen xúc tác để lạo thành sẵn phẩm 3,2' - Nicotirin

Chất xúc tác thường dùng là amiăng pha plilia hoặc anHắng pha paladium

Ngoài ra nicoUno còn cho được các phần ứng khác như : phần ứng với

acid, phản tng anun hóa, phần ứng mebl hóa, phần ứng với halogenur alkH, phản ứng hoàn nguyên

L12 NORNICOTIN Coll Ny = 142

Tên hóa học : 2-(3-piridiD-pirohidin,

“~ 2B

Nornicotin dude tim thay trong cây Nicotana Sylvestis và phần bố đều

trong củ cây, cũng có trong cây Dubosia Ilopwoodii, trong cây NicoHana

Tabacum norpicotin chiém 0.2 - 0.4%

NormicoUn là một chất lòng dễ hút ẩm, sết, Kho lỗi cuốn hơi nước và khó bay hơi hơn nicobn,

Ds: 270°C d9 = 10737

tai? - 8gU Nornicotin tan dễ trong alcol, cloroform, eler, cter đầu hỏa, kerosen, hòa tan để đàng trong nước, [louston đồng kỹ thuật sắc ký a€ tach nicotin va nornicotn ra khỏi hỗn hợp.

1.1.3.ANABASIN CugH,¿N; = 162

Tiên hóa học : 3-(2-pipcridiDpiriidin

"

QO

Anabasin được tìm thấy trong cây Anabasm aphylla Trong cây Nicotiana tabacum anabasin chiếm Ô,1 - 0,25%,

Anabasin là một chất lồng không mầu, hóa nâu khi tiếp xúc với không

khí, hòa lan lrong nước VÀ trong nhiều đụng mỗi hữu cơ,

Ds: 270- 272°C d” =1,0455

leafy? -83.1°

12 TÍNH CHẤT SINH HỌC

Nicotinoid được sử dụng lầm tuyốc trừ sâu điệt côn trùng rất tốt, do tác

đụng mạinh lên hệ thần kinh động vật, đặc biệt sulfat nicotlin 40% (lên thương

mại Black Leaf 40) Nicotinoid rất độc, với liên lượng 0, 03g có thể làm

chết người, Khi tiểm lên tỉnh mạch chó với liều nhẹ ( 0, 2 - Img/kg ) 06 cd the dụng kích thích hạch, với liển cao tủ chó sẽ Hệt hạ chCÉ),

Dung dich 1% pieotin cd thể sử đụng diệt côn trùng, sâu bọ, trị ghế, chấy cận, trị giun sản cho động vậi.v.v “Í)

1.3 ĐỊNH PHẪN NICOTINOLD :

1.3.1.DINH TÍNH :

- Hòa lan mội lượng nhỏ nicolin trong eter khan với một ít iod và để yên

trong bình đây kín, dẫn đẩn một chất nhựa có mầu ngọc đó, Ảnh xanh ( gọi tỉnh

thể Roussin`s ) kết tủa,

~Frong mội dung địch Nicolinoid, cho vào một giọt HCHO ( không chứa acid formie ) và một gioi LƯNG: đậm đặc, Dung dịch trở thành hồng sậm, san vài giờ có chât kết tỉa xuất hiện, và nếu cầng thêm acid, mầu của dụng địch càng sâm { Phản ứng SclindchHejser },

- Melzcr cũng nhận thấy dụng dịch nicodnoidl có tác dụng rất mạnh với

dung dich epiclohidrin dung dich cho ra mau đồ rất dặc trưng,

-Vheo Sanchez, cho mot giot dung dich nicotin vao Sil dung dich 0.5%

vanilin rong HCI dam dac dung dich cd mau thay đổi từ hồng nhạt đến hồng sầm tùy theo nềng độ của nicobln,

1.3.2 DỊNH LƯỢNG :

Các nicotinoid trong thuốc lá có thể được định phần theo phương pháp trọng lượng đưới dạng Siicotungstal hay dipicrat, theo phương pháp thể tích sau khi chuyển các Aalkaloid thành baz tự do hoặc (theo phương phấp quang

phổ sau khi cô lập alkaloid bằng cách lôi cuốn hoi nude va tao maa vai các

chất tạo phức mâu thích hợp,

a PHƯƠNG PHÁP TRỌNG LƯỢNG :

Theo phương pháp trọng lượng, dàng baz vỏ cơ phóng thích nicobn

trong thuốc lá ra dạng baz tự do, cho kết tủa với acid picdc bảo hòa dưới dang

dipicrat nicofn ( pHÍ = 3 - 4) Sau dó định lượng thẳng acld picric cla adi

dipicrat nicotin bằng dung dịch kiểm mạnh với phenolplitalein làm chất chỉ thị mau

Phương pháp này dược Liến hành như sau :

Cân 10p thuốc lá, sấy nhẹ trong tử sấy ở 35C trong 3 giờ, nghiền nhỏ

và cho vào bình lôi cuốn hơi nước có chứa J50ml nước cất, IOg NaOl, 10g NaC], 5g bột mịn MgO Chưng cất lôi cuốn hơi nước điều chỉnh sao cho trong

1 giờ thu được 300ml Thêm nước cất vào vừa đử 500ml và lắc đều, Lấy

100ml dung dịch cất, cho vào becher, thêm vai giot chat chi thi mau metil đỏ, trung hòa bằng IIC] 0.1 N, sau đó thêm vào 50ml dụng dịch acid picric bảo

hòa, Để trong tử lạnh 12 giờ để dipierat nieotin kết tỉa hoàn toàn, Lọc, thu lấy

kết tỉa, rĩa kỹ bằng dung dịch acid picric 10% rồi san đó bằng nước cất

Cho kết tửa vào crlcn chứa 10ml nước câi 4 giọt chỉ thị màu phenolphtalin lắc đểu chuẩn độ với dung dịch NaOlI10.1 Ñ đến khi dung dịch

có màu héng Thêm 25ml tolten JẮc mạnh, dụng dịch lại mất màu hay có màu vàng, tiếp tục chuẩn độ với NaOH 0.1N đến khi dung dịch có màu hồng bển vững,

Goi: N :S6ml dung dich NaOH 0.1 N st dung

V :Thé tich dich chiét thu dude ( 500m! )

Vi Thé tich dich chiéi ddng dé chuẩn độ ( 100m] )

G ; Số gam thuốc lá cần để định phân

Hàm lượng nicotn ( g ) trong 100g thuốc lá được tính theo công thức :

0008581xNxVxI00

3

b PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH :

Lưới lắc dụng của một baz võ cơ , nicoln dược phĩng thích dưới đang baz tr do vA dude Jy trích bởi đnng mơi hữn cơ, Tướng nieoÙn thủ được sẽ được định lượng bằng dụng địch acid chuẩn,

Trong các phương pháp thể tích, phương pháp acid percloric của R.IL Cundiff duge áp dụng rộng rãi nhất hiện nay,

Cho vào erlecn 250ml, 3,%g thuốc lá xay nhỏ, Íg bột Bat(OlD; và L5ml dang dich Ba(OH)}, bao hịa, Trộn đếu và thêm vào LƯƠnH benzen, LẮc mạnh

trong 20 phúi, thêm vào 2g bột trợ lọc celile, khuấy đến và để yên để dung

dịch tách ra lầm: hai lớp Lọc qua giấy loc Whatnian sO 2 Cho vio 2 crien

125ml, mỗi erlen 25m1 dung dịch benzen và thêm Q.5nH anhydrid acelic vào

erien thứ nhì, Trong mơi crlen cho vào Í giọt chất thị mầu crystal tim và định phân với dung dịch 0,025 N acid percloric đến klú dụng dịch trổ thành xanh lục

Gọi - Vị: Số mÍ acid percloric đằng dé trang lida dung dich

khơng acecf hĩa, V7: 86 ml acid percloric ding dé tring hda dung dich

acelic héa.,

N : chuẩn độ của dung dich acid pcreloric

Vix Nx 32.45

% tổng alkaloid ( tính theo nicotin ) = -

ng (HẬU )

(2V2-VI)xNx3245

đồ HICOHH >>ereneererrrrmmmrerraer~mm

4

1.4 LÝ TRÍCH NHCOTIN:

Nicobn có thể thụ được bằng các phương pháp tổng hợp, tuy nhiên công

việc đó quá tốn kém cho nên người ta thường sẵn xHấI nicoũn bằng cách ly trích nicobn từ các loại cây thuốc lá ( Nicotiana Tabacwin Linn ) hay thuốc lào (Nicotiana Rustica Linn )

L4.1.CAC PHUONG PHÁP LÝ TRÍCH:

Chứng cất lôi cuốn hơi nước thuốc lá trong môi trường kiểm ( NaOH - NaCl) dé phóng thích picobUn ra dạng tự đo, Từ đó thu dude dung dịch nước chứa nicoun, Sau đó dũng các dung môi hữu cơ như: cler, eler đấu hóa cloroform, toluen, keroren, xiien để trích nieoln ra khỏi dung địch nước thụ được dung dich nicoUn, cuối cũng là chưng cất phân doạu dụng dịch

nicotin dé thu nicoUn,

Mặt khác, sulfat nicobn dể tan trong nước khó lan trong dung môi hữu

cơ, nên cũng có thể trích nicotn từ thuốc lá ra dưới dạng suIfát nicoUn sau đồ

kiểm hóa dụng dịch sulfal nicolin rồi đăng dụng môi hữu cơ trích nieoblo d3,

a Phương pháp Scott va Glynn

Trộn bột thuốc lá với dụng dịch HạSO¿ 0.1 N., Dun hoàn lưu trong 24

giờ, làm lạnh và lọc, phần bà dược ly trích với ctcc 3 lần, mỗi lấn 200m1, thụ

lấy phần eter Dung dịch acid dược trang hòa bing NaOll 5N, trich bing eter 4idn, mai ida 200m dịch citer có chứa nieoHn được lần: khô bằng Na;SO¿, lọc

bộ Na;SO¿, 1am bay hơi cter, ta thu dade nicotin,

Hồa tú mcolỦn Túi được Vào clanol tuyết doi, sau dé thém vio dung dich acid picric bảo hồn clanol, ta thị được két ta dipicrat nicotin, foc kết, tra

và rữa với clanol lanh,liòa lan dipicrat nicotin vao dung dich NaOH 2N va

chung cat phan doan dung dich th dược sicotin tinh khiết, (15)

b Phương pháp M Rey:

Cho phơi lá thuốc lá và sau đó dưa hơi của dung địch nước amoniae qua

lá thuốc Hơi này sẽ phân hí(y muối cửa nicotin trong thuốc lá ra dang nicotin

tự do ở thể hơi Ngưng tụ hơi ta thủ dược hổn hợp nicolin - amoniac tách nicotin ra khỏi hỗn hợp bằng cách đng tricloroetilen hay xăng, Dung dịch

nicotin này dược acid hóa bằng H;SO, đến khí toàn bộ nieotin thành sulfat nicotin

Dung dịch sulfat nicolin được trung hòa bằng Ca(OIT ); và sau đó chưng

cất phân đoạn trong chân không thu hồi nicotin tự do(9)

Sơ đồ ly trích nicotin theo phương pháp M.Rey:

| lột thuốc lá |

- Hơi NH

- Ngưng tụ hơi

_N

[Ddnieoin-NH.OII |

— [rich bing CHCh

| Dd nivotin trong CII

Sulfat

- H;§O,

nicotin |

- Ca(OH),

- Chưng cất phần đoạn

V

| Nieoin |

——————

¿ l4! TỰ! : anh | fee yey |

7, 7 me” ‘

iJ

T

1.4.2 Hf SO PHAN BO:

14

Theo Badgett, có rất phiền đụng môi để trích nïcotin, Ông đã xác lập lhiệ

số phần bố cửa nicotn giữa nước và một số dụng môi hifu cơ :

Bảng L: lệ sô phân bố K của nicolin giữa phá nước và pha hữtt cơ,

‡= ~x==~= C va C là nồng độ của nicotn trong pha nước

Cc {

C và pha hữu cơ (8)

Clorolorm |0016 - |0013 -

O - diclorobenzen | 0.159 0.093

Yetraclorurcarbon ) 0.193 O16

1,4 - diclorobutan | 0.208 0.142

Dicloroctil cler 0.251 O18!

Ciclohexan 1.160 0.557

0,008 0,057 0,062 0,053 0.057 0.075 0.076 0.117 0.079 0.692 0,133 0.121

0.234

We

— "Tiêu chuẩn cho một loại dụng môi tốt là : hệ số phần bố K nhỏ, khả năng bốc cháy nhỏ, độc tính rất nhỏ, độ hòa tan trong nước nhỏ và giá thành thấp

Từ quan điểm thực tế trên, thông thường đieckwoctilen được ding để thu hổi nicolinQ2)

`

a

Norton lai sd dụng đâu hỏa và dầu thực vật để trích nicotin(Í L)

Hope sử dụng kerosen( Ÿ )

leilcy sử đụng triclorocHlen để trích nicoln{ 12)

Bowen con trich picotin bằng clorofofm và dicloroctifent À4 }

a

Cloroform mặc dẫn có khả năng tích tốt nhãt ( K nhỏ nhất } trong số các dụng mỗi, những Hồ lại tan HIỘI Í trong nước và giá thành cao,

Kerosen lại thường dược sử đụng nhiều nhất trong công nghiệp do phổ biến và giá tẻ

Ngoài ra, hiệu quá tích của dụng môi tíng lên khi nhiệt độ tíng (5)

H MỘT SỐ ĐẦN XUẤT CỦA NHCOTIN:

[LE ACID NICOTINIC :

Khi bị oxy hóa, nicofin tạo thành acid nicotinic

£ ñ0 4

LÔ | - LNZ X 09 Ỉ

Các tác nhân oxy hóa thường dùng là: HNOL H;SO, xúc tác Se,

KMnO,, NaCIO ( 4)

Một số phương pháp thường dùng dể oxid hóa nieoun thành aeid nicotinic:

- Phou-Ti-Sou và Ke-Min-Wu tổng hợp acid nieotinic bằng cách đun nóng hỗn hợp nicotin và HạSO¿ ở 300 - 400°C với sự hiện diện của xúc tác Se

- Mac Elvain ding INO, dé oxid héa nicotin thdnh acid nicotinic,

Acid nicotinic con goi là niacin, acid piridin - 3 - carboxilic, tinh thé

hình kim, không hút ẩm, bến trong không khí, Acid nicotinic dùng để phòng

và chửa bệnh nấm ngoài đa, bệnh ›cllipfa, dộc tính làm ngứa, budn nôn,

Acid nicotinic có thể dùng để chửa bệnh lưởi đen ở chó và loét miệng Ở heo( 2)

Bắng 2 :Mội số thông số của acid nicotinie( 6 )

4° Nóng chay | K, 25°C bK,, pH dung dich mudi À max

Một gam acid nicotinie hòa tan trong 60ml nước tanh, fan (6t trong nước

va trong alcol sdi, tan trong hydroxyd va carbonal kiểm, trong propilen-glycol,

không tan trong ctct( & )

Il 2 NICOTINAMID

Nicotinamid duge diéu ché tY nicotinat etil va NU,

\ c— N!*+

9

Sh

NicoHnamid còn sọi TÀ vituinin PPL nicotin acid amid, miacinamid, t€n thương mại là Nicofort dược dàng để trị một số bệnh rồi loạn thân kinh )

Nicotinamid tỉnh khiết có dạng tỉnh thể hình kim, nhiệt độ nóng chấy

128-131°C, fg nicotinnamid hoa tan trong finl nude, 1, Sm aleot, 10nd

glicerol( $)

Ngoai nicotinat etil, ngudi ta edn cé thể sử dụng các eter khác để đi°ều

chế nicouinamid như ; NicoHnat neHÍ, nicoHnat isopropll, nicolnift buổi],

Các cter khác nhau cho các ainid có hiệu suất khác nhan,