Tach Chiet

Câu 1: Hóa học xanh là gì? 1. Hóa học xanh : 1.1 Định nghĩa chiết xuất: chiết xuất là quá trình tách các chất hòa tan trong dược liệu nhưng giử đủ thành phần và bản chất của nó. 1.2 Các quá trình xảy ra trong chiết xuất: trong quá trình chiết sẽ xảy ra 3 quá trình: - Quá trình hòa tan. - Quá trình khuyếch tán. - Quá trình thẩm thấu. Ba quá trình này thực hiện liên tục cho đến khi quá trình chiết kết thúc. Nguyên liệu phải được xay nhỏ đến mức thích hợp để dung môi có điều kiện tiếp xúc trực tiếp với thành tế bào một cách dễ dàng, thúc đẩy quá trình chiết xuất nhanh chóng và nâng cao hiệu xuất chiết. 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất: Nguyên liệu Dung môi Kỉ thuật chiết - Những yếu tố thuộc về thành phần cấu tạo của dược liệu: màng tế bào, chất nguyên sinh,một số tạp chất. - Những yếu tố thuộc về dung môi: độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt. - Những yếu tố thuộc về kỹ thuật: nhiệt độ, thời gian, độ mịn, sự khuấy trộn, siêu âm, vi sóng… 1.4Các phương pháp chiết thông thường (6 pp) Phương pháp chiết xuất bao gồm cả việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và kỹ thuật chiết. Một phương pháp chiết xuất thích hợp có thể được hoạch định một khi đã biết rõ thành phần hoá học cuả nguyên liệu, mỗi loại hợp chất có độ hoà tan khác nhau trong từng loại dung môi. Vì vậy không thể có một phương pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả các hợp chất. Lựa chọn phương pháp trích ly để có được cao trích thô là công việc rất quan trọng để tránh phân hủy hợp chất, tránh các phản ứng phụ, các phản ứng chuyển vị. Các phương pháp chiết xuất: Phương pháp ngấm kiệt (Percolation) Phương pháp ngâm dầm (Marceration Phương pháp dùng Soxhlet : Phương pháp đun hoàn lưu : Phương pháp lôi cuốn hơi nước : 1.5 Hóa học xanh: - Định nghĩa :Các nhà hoạt động môi trường, các tổ chức, các đảng hoạt động với tôn chỉ bảo vệ môi trường, giữ gìn sự xanh, sạch, đẹp của trái đất đều chọn màu xanh là biểu tượng của mình như đảng Xanh hoặc nhóm Hòa bình Xanh. Màu xanh cũng được các nhà hóa học chọn lựa làm biểu tượng cho hóa học bền vững dưới tên gọi hóa học xanh. Hóa học xanh nghĩa là thiết kế, phát triển và ứng dụng các sản phẩm hóa chất cũng như các quá trình sản xuất, tổng hợp hóa chất nhằm giảm thiểu hoặc loại trừ việc sử dụng các chất gây nguy hại tới sức khỏe cộng đồng và môi trường. - Mục tiêu của hóa học xanh là mục tiêu có tính chất khoa học hướng tới sự phát triển bền vững. - Sự phát triển bền vững được định nghĩa là “sự phát triển đáp ứng những yêu cầu của hiện tại nhưng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu của thế hệ mai sau ”. Như thế, phát triển bền vững đòi hỏi phải đạt tới hai mặt được coi là mâu thuẫn với nhau, một mặt phải phát triển để đáp ứng ngày càng tốt hơn những nhu cầu về vật chất và tinh thần của con người và nhằm thỏa mãn sự tăng dân số thế giới, mặt khác tính bền vững trong phát triển đòi hỏi phải giới hạn và thay đổi cách sử dụng các nguồn tài nguyên và sinh thái để không những bảo tồn mà còn cải thiện tài nguyên và môi trường cho thế hệ tương lai. Môi trường 1

là nơi chúng ta sinh sống, còn phát triển là cái mà chúng ta cố gắng làm để cho mọi thứ ngày càng tốt hơn trong môi trường đó. - 12 nguyên tắc của hóa học xanh : 1. Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là là xử lý hay làm sạch chúng. 2. Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao cho các nguyên liệu tham gia vào quá trình tổng hợp có mặt tới mức tối đa trong sản phẩm cuối cùng. 3. Phương pháp tổng hợp ít nguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết kế nhằm sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc không gây nguy hại tới sức khỏe con người và cộng đồng. 4. Hóa chất an toàn hơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính toán sao cho có thể đồng thời thực hiện được chức năng đòi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm thiểu được tính độc hại. 5. Dung môi và các chất phụ trợ an toàn hơn: Trong mọi trường hợp có thể nên dùng các dung môi, các chất tham gia vào quá trình tách và các chất phụ trợ khác không có tính độc hại. 6. Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp được tính toán sao cho năng lượng sử dụng cho các quá trình hóa học ở mức thấp nhất. Nếu như có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất bình thường. 7. Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các quá trình hóa học có thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ. 8. Giảm thiểu dẫn xuất: Vì các quá trình tổng hợp dẫn xuất đòi hỏi thêm các hóa chất khác và thường tạo thêm chất thải. 9. Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng ở mức cao hơn so với đương lượng các chất phản ứng. 10. Tính toán, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa chất được tính toán và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân huỷ trong môi trường. 11. Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ô nhiễm: Phát triển các phương pháp phân tích cho phép quan sát và kiểm soát việc tạo thành các chất thải nguy hại. 12. Hóa học an toàn hơn để đề phòng các sự cố: Các hợp chất và quá trình tạo thành các hợp chất sử dụng trong các quá trình hóa học cần được chọn lựa sao cho có thể hạn chế tới mức thấp nhất mối nguy hiểm có thể xẩy ra do các tai nạn, kể cả việc thải bỏ, nổ hay cháy, hóa chất. 1.6.Chiết xuất trong hóa học xanh - Những nhược điểm của phương pháp truyền thống : + Sử dụng một lượng dm lớn, thường độc với chi phí cao. + Thời gian chiết kéo dài, độ chọn lọc không cao. - Ưu điểm của những phương pháp chiết xuất mới: + Giảm lượng dm sử dụng, giảm phác thải. + Dm xanh, độ chọn lọc cao, dễ thu hồi. + Giảm thời gian chiết. + An toàn, hiệu quả, dễ tự động. + Có thể kết hợp các phương pháp phân tích trực tuyến. Môi trường phản ứng là một trong những lĩnh vực quan trọng có thể áp dụng hóa học xanh, đây chính là cơ sở của công nghệ hóa học sạch hơn. Thay vì sử dụng các loại dung môi hữu cơ, trong nhiều trường hợp người ta có thể sử dụng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn (31,1oC, 73 atm), nước ở trạng thái siêu tới hạn (374oC, 218 atm) hay chất lỏng ở dạng ion tại nhiệt độ phòng, hệ hai pha, hệ thống không có dung môi sử dụng bề mặt bên trong của đất sét, zeolit, silic oxit và nhôm, thí dụ quá trình polyme hóa tetrafluoroetylen trong CO2 siêu tới hạn sử dụng chất khơi mào flo hóa. Ở Việt Nam, các nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng CO2 siêu tới hạn để tách các loại tinh dầu quí đã được tiến hành tại Viện Hóa học Công nghiệp, Viện 2

Dược liệu. Một thí dụ khác về sử dụng dung môi siêu tới hạn: nồi phản ứng liên tục dùng cho phản ứng oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ sử dụng xúc tác đồng thể trong nước siêu tới hạn. Một phản ứng khác đang trong quá trình nghiên cứu là phản ứng oxy hóa p-xylen thành axit tereptalic, từ đó sản xuất polyetylen tereptalat và sợi polyeste. Theo phương pháp tổng hợp truyền thống thì axit tereptalic được tổng hợp từ p-xylen và không khí, sử dụng axit axetic làm dung môi và hệ xúc tác Mn/Co ở 190oC và áp suất 20 atm. Theo phương pháp tổng hợp này, axit tereptalic không hòa tan trong axit axetic, khoảng 10% axit axetic bị oxy hóa trong quá trình phản ứng. Ngược lại, nếu áp dụng phương pháp mới thì toàn bộ p-xylen, oxy, axit tereptalic hòa tan trong nước ở trạng thái siêu tới hạn. Nhóm các nhà công nghệ của Nottingham đã phát triển phương pháp sử dụng MnBr2 1.000 ppm làm chất xúc tác. Hóa học xanh bảo vệ môi trường không chỉ thông qua các biện pháp làm sạch mà còn bằng cách phát minh, áp dụng các chất mới, các quá trình hóa học mới không gây ô nhiễm. Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia Canađa đã thành công trong việc sử dụng enzym xylanaza cho công nghiệp giấy và bột giấy, nhằm giảm giá thành và lượng clo sử dụng tới 90%. Tại một vài nước, người ta đang nghiên cứu sử dụng túi chế tạo từ ngô thay cho túi polyme. Thay thế HNO3 bằng H2O2 sẽ tránh được quá trình tạo thành N2O. 1.7.Giải thích vùng siêu tới hạn: Một chất lỏng siêu tới hạn là bất kỳ một chất ở tại một nhiệt độ và áp suất ở trên điểm tới hạn của chúng. Tại điểm tới hạn, được xác định bởi nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn. Vùng trên điểm tới hạn có một pha tồn tại là pha siêu tới hạn. Tại đây, chất lỏng siêu tới hạn có tính chất trung gian của pha khí và lỏng, vừa có khả năng hòa tan được chất như pha lỏng, vừa có khả năng khuyếch tán cao của pha khí. Do đó, sự trích ly và tách pha có thể nhanh hơn các phương pháp truyền thống.

Giá trị tới hạn của CO2 Áp suất: Pc = 73,79 bar Nhiệt độ:Tc = 31,04 oC Khối lượng riêng: dc = 0,468 g /cm3 Ưu điểm của sự trích bằng CO2 lỏng siêu tới hạn: - CO2 không độc, được chấp nhận trong thực phẩm và dược phẩm. - CO2 không cháy, không nổ, không đắt, không mùi, không màu, không hư hại sản phẩm. - Thời gian trích nhanh. - Có thể điều chỉnh nhiệt độ và áp suất để ly trích những thành phần hóa học khác nhau. 1.8.Tách chiết với sự hỗ trợ của vi sóng: Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên thật nhanh, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra. Tinh dầu thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ ngưng tụ. Ưu điểm 3

-Hiệu suất có thể bằng hoặc cao hơn những phương pháp khác nhưng thời gian cần thiết rất ngắn. -Tinh dầu thu được có mùi tự nhiên. -Sản phẩm phân hủy trong tinh dầu thường giảm đi. -Tiết kiệm thời gian, năng lượng dẫn đến giảm giá thành sản xuất. Nhược điểm -Chỉ áp dụng được cho các nguyên liệu có tuyến tinh dầu nằm ngay trên bề mặt lá. -Năng lượng chiếu xạ lớn sẽ lầm cho một số cấu phần trong tinh dầu bị phân hủy 1.9 dùng chất lỏng ion: Chất lỏng ion hóa được nghiên cứu để có thể sử dụng rộng rãi cho các phản ứng và quá trình hóa học kể cả phản ứng hyđro hóa, phản ứng xúc tác sinh học và các phản ứng điện hóa. Ngoài ra, người ta có thể sử dụng chất lỏng ion hóa cho quá trình tách các sản phẩm chế tạo qua con đường sinh học (lên men) như etanol, axeton hay butanol. đặc trưng của chất lỏng ion hóa thường được tạo thành từ cation hữu cơ chứa N hoặc P và các anion vô cơ. GS. Seddon đã phối hợp với nhiều hãng hóa chất nhằm chuyển các kết quả nghiên cứu về chất lỏng ion hóa từ phòng thí nghiệm sang qui mô pilot. ông đã phối hợp với BP để sản xuất hỗn hợp isome hóa từ LAB trong dung dịch ion hóa. Mục tiêu của công việc này là tránh sử dụng dung môi hữu cơ và xúc tác H2SO4/AlCl3. Trong phản ứng alkyl hóa, chất lỏng ion hóa cho kết quả tốt hơn việc sử dụng xúc tác H2SO4/AlCl3, trong khi đó lại có thể tái sử dụng hoặc tái thu hồi. Công việc này đã cho những kết quả khả quan trong phòng thí nghiệm nhưng hiện chưa sử dụng được ở qui mô công nghiệp vì vấn đề giá cả. Câu 2. Hãy đề xuất một pp chiết 1 chất alkaloid mà anh ( chị ) biết và giải thích ? 2.1. khái niệm về alkaloid Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa N, đa số có nhân dị vòng, có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật, thường có dược lực tính rất mạnh và cho những phản ứng hóa học với 1 số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid. 2.2. sơ lược về cây quất 2.2.1. tên khoa học, nguồn gốc Ơ nước ta một loài cây thuộc loài Citrus, họ Rutaceae (họ Cam) khác là cây Quất, phổ biến là loại Citrus japonica Thumb. (Fortunella jabonica Swing) được trồng khắp nơi. Quả Quất được thu hái quanh năm, vỏ có thể ở dạng vỏ khô, tươi hoặc vỏ đông lạnh để tách lấy tinh dầu là một thuận lợi lớn trong nghiên cứu và trong sản xuất đại trà thu tinh dầu Citrus. 2.2.2. công dụng và tác dụng dược lí Vỏ các loài cây loài Citrus như cam, chanh đã dược sử dụng từ lâu để sản xuất tinh dầu ở nhiều nước công nghiệp trên thế giới như Ý, Mỹ. Tinh dầu Citrus có mùi thơm dễ chịu, hàm lượng Limonene cao được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm và mỹ phẩm. Các kết quả khoa học gần đây cho thấy Limonene còn có tác dụng tán sỏi, phá khối u… Ngoài ra, qua khảo sát sơ bộ thành phần của nước quả Quất đã cô lại thành cao Quất có chứa flavonoid, alkaloid, phytosterol, steroid, carotenoid, acid hữu cơ, đường khử. Bên cạnh quá trình tách chiết tinh dầu, việc nghiên cứu tách chiết alcaloid có dược tính cao từ nước quả Quất cũng là vấn đề khá mới mẻ góp phần tìm ra những chất có dược tính từ thiên nhiên. 2.3. li do chon quy trinh Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ mới con người đã khám phá ra bản chất của tinh dầu, alkaloid cũng như động thái biến đổi của tinh dầu và alkaolid ở trong cây đồng thời nghiên cứu, áp dụng các công nghệ hiện đại để phát triển, khai thác, chế biến, sử dụng tinh dầu, alkaloid với hiệu quả tối ưu trong các lĩnh vực chế biến thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm. Người ta đã tìm ra những phương pháp trích ly mới cho hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và chất lượng tinh dầu thu được tốt hơn. Phương pháp 4

chưng cất hơi nước có sự hỗ trợ của vi sóng là một trong những phương pháp đã và đang được nghiên cứu để đưa vào sản xuất và thu được một số thành tựu to lớn 2.4. tách chiết tinh dầu và alkaloid trong quả quất Tinh dầu từ vỏ quả Quất được tách chiết bằng 2 phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước: đun nóng cổ điển và chiếu xạ vi sóng. Alkaloid A định tính bằng phương pháp hiện màu, phương pháp tủa,phương pháp sắc ký lớp mỏng Nhận diện alkaloid B bằng các phản ứng tủa, phổ hồng ngoại IR, phương pháp sắc kí lớp mỏng. Sơ lược về qui trình tách chiết 2.4.1. qui trình tách chiết tinh dầu Phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển: Vỏ Quất tươi đem xay nhỏ, để ngâm trong dung dịch NaCl 10% khoảng 3 giờ. Sau đó tiến hành chưng cất lôi cuốn theo hơi nước. Làm khan tinh dầu bằng Na2SO4 khan, thu được tinh dầu tinh khiết. 2.4.2. Qui trình tách chiết alkaloid

Thuyết minh qui trình: 5

Nước quả Quất đem cô đặc trong chân không thảnh cao Quất, trích ly với ete dầu hỏa để loại tạp. Kiềm hóa bằng dung dịch NH4OH 25% đến pH = 9 trong 60 phút. Chiết hồi lưu bằng dung dịch chloroform khoảng 3 giờ. Nhiệt độ chiết khoảng 50 –600C Dịch chiết được cô còn khoảng 1/3 thể tích, sau đó acid hóa bằng H2SO4 2%. Dịch acid được kiềm hóa bằng dung dịch NaOH 10% đến pH=10. Lọc lấy tủa, rửa tủa bằng nước cất. Đem sấy khô ở 50- 60 0, được tủa alkaloid A dạng tinh thể trắng, khá sạch (1, 49% tính trên khối lượng cao Quất).Dịch kiềm được đem chiết với CHCl3, rửa loại kiềm bằng nước cất. Cô thu hồi CHCl3, kết tinh alkaloid thô trong cồn 900. Lọc và sấy khô được alkaloid B. 2.5. Định hướng làm qui trình: - pp kiểm tra: * Alkaloid A * Định tính bằng phương pháp hiện màu, phương pháp tủa: -Thuốc thử Dragerdroff sẽ xuất hiện tủa màu cam hay đỏ cam. -1ml H2SO4 đđ và 0,05 ml dung dịch FeCl3 13% xuất hiện màu xanh lam, thêm 0,05 ml HNO3 màu sẽ chuyển sang đỏ. Phương pháp sắc ký lớp mỏng: Dùng bản mỏng silicagel Merck 60 F 254. Hệ dung môi khai triển: chloroform- methanol- amoniac (20:4:1) Chất chuẩn: lấy 2 viên thuốc Neo-Cordion (trị ho) chứa Codein, nghiền nhỏ, hòa 1ml dung dịch CHCl3, chấm ở vị trí 1. Mẫu: lấy mẫu thử khoảng 10 mg, hòa vào 0, 5 ml CHCl3 chấm ở vị trí 2. Hiện vết : hơi iod cho vết màu nâu; bằng thuốc thử Dragendorff cho vết màu vàng cam. +Chất chuẩn: cho 1 vết có Rf1=0,736. +Mẫu: cho 1 vết có Rf2=0,736 (trùng với chuẩn). *Alkaloid B: a) Nhận diện alkaloid bằng các phản ứng tủa: Thuốc thử Mayer cho tủa trắng; thuốc thử Dragendorff xuất hiện tủa vàng cam; thuốc thử Bouchardat cho tủa nâu. b) Nhận diện alkaloid bằng phổ hồng ngoại IR: Phổ hồng ngoại có những mũi đặc trưng: 3625, 2900, 1451, 1365, 715, 412 cm-1 c) Nhận diện alkaloid bằng sắc ký lớp mỏng: Hệ dung môi khai triển: chloroform-methanol-amoniac (20:4:1). Chất mẫu: lấy mẫu thử khoảng 10 mg, hòa vào 0, 5 ml CHCl3. Hiện vết : hơi iod cho vết màu nâu có Rf2 =0,824. 2.6. ưu điểm của qui trình: Qua kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy phương pháp ly trích tinh dầu dưới sự hỗ trợ của vi sóng có đặc điểm là thời gian ly trích ngắn, thành phần tinh dầu xuất hiện nhiều hợp chất chứa oxy có nhiệt độ sôi cao làm tăng độ bền và làm dịu mùi thơm của hợp hương do đó tinh dầu thu được có mùi rất giống với mùi tự nhiên. Cả 2 phương pháp dễ dàng thực hiện trong điều kiện sản xuất thủ công với các thiết bị đơn giản. 2.7.Alkaloid cua qua quat Alkaloid thu được từ nước quả Quất gồm alkaloid A và alkaloid B . Bước đầu nhận danh alkaloid A là Codein. Alkaloid B thì chỉ định tính sơ bộ, cần được nhận danh chính xác và xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ MS, NMR. 2.8 Tinh chat -tinh chat

6

Quả quất được dùng dưới dạng quả còn non hoặc đã chín. Về thành phần hóa học, dịch quả quất chứa pectin 10%, vitamin C 0,13-0,24mg%, Fe 5,1mg%. Cu 0,8mg%, đường, acid hữu cơ và chất fortunelin. Vỏ quả quất chứa tinh dầu gồm 25 thành phần, trong đó có α-pinen 0,4%, b -pinen 2,7%, sabinen 2,8%, limonen 8,4%, b-ocimen 0,3%, linalol 1,55. -hoat tinh sinh hoc: Codein ít độc hơn morphin, tác dụng giảm đau kém nhưng tác dụng ức chế trung tâm ho mạnh nên được dùng làm thuốc trị ho rất tốt. Lạm dụng thuốc sẽ bị nghiện. 2.9. ung dung cua alkaloid trong qua quat

7