Nghiên cứu điều chế glucose từ tinh bột và tổng hợp một số dẫn chất của glucosed dự đoán có tác dụng sinh học

BỘ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
•

•

•

*ỉ#
•!*#Ị%
•!#wỊ+
*1#0Ẹ9 #Ị% rỊ%
rỊ% rỊ% #Ị% #J* #J%

•

rf% rỊ%

NGUYỄN XUÂN BÁCH

NGHIÊN CỨU ĐIỂU CHẾ GLUCOSE TỪ TINH BỘT
VÀ TỔNG HỢP MỘT s ố DAN c h ấ t c ủ a g l u c o s e
Dự• ĐOÁN CÓ TÁC DỤNG
SINH HỌC
•
•
{KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP D ược SỸ KHÓA 1998-2003}

Cán bộ hướng dẫn
Nơi thực hiện
Thời gian thực hiện

TS. Giang Thị Sơn
Bộ môn Hóa hữu cơ
Trường Đại học Dược Hà Nội
3/2003 - 5/2003

HÀ NỘI, 5 -2 0 0 3


LỜI CẢM ƠN

Em xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS. Giang Thị Sơn, người
đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện khoá luận này.
Em xỉn chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo, kỹ thuật viên bộ môn
Hóa hữu cơ Trường Đại học Dược Hà Nội đã giúp đỡ, động viên em trong
quá trình thực hiện khoá luận tại bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Đỗ Ngọc Thanh và cán bộ Phồng thí
nghiệm trung tâm trường Đại học Dược Hà Nội; GVC. Nguyễn Lệ Phi
cùng cán bộ bộ môn vỉ sinh trường Đại học Dược Hà Nội; TS. Lê Ngọc
Vân, KS. Lê Thị Tập Khoa Vi sinh, Viện lao và bệnh phổi TW.
Cuối cùng em xin bầy tỏ lòng biết ơn tới toàn thể các thầy cô giáo,
các cán bộ trong trường vê những giúp đỡ trong suốt 5 năm học qua.
Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2003
Sinh viên
Nguyễn Xuân Bách


MỤC LỤC

Đặt vấn đ ề ................................................................................................... 1

Phần 1 : Tổng quan...................................................................................2
1.1. Glucose và các phương pháp điều chế.............................................. 2
1.1.1. Sơ lược về Glucose................................................................... 2
1.1.2. Phương pháp điều chế Glucose............................................... 3
1.1.3. Chất lượng Glucose.................................................................. 6
1.2. Dẫn chất hydrazon............................................................................10
.1.2.1.Tác dụng sinh học của hydrazon........................................... 10
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất hydrazon.....................13
Phần 2 : Thực nghiệm và Kết quả........................................................ 15
2.1. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu.........................................15
2.2. Điều chế Glucose.............................................................................. 15
2.2.1. Thủy phân tinh bột................................................................. 16
2.2.2. Tinh chế dịch thủy phân ....................................................... 16
2.2.3. Kết tinh, phân ly, tạo sản phẩm cuối cù n g ...........................17
2.3. Tổng hợp dẫn chất hydrazon của Glucose...................................... 19
2.3.1 Tổng hợp isonicotinoyl hydrazon ....................................... 19
2.3.2. Tổng hợp Thiosemicarbazon............................................... 20
2.3.3. Tổng hợp semicarbazon.......................................................21
2.3.4. Tổng hợp 2,4-dinitro phenylhydrazon ................................23
2.3.5. Tổng hợp oxazon..................................................................24
2.4. Tóm tắt kết quả tổng hợp hóa học ................................................ 25
2.5. Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được....................... 29
2.5.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng n ấ m ...............................29
2.5.2. Thử test nhậy cảm với vi khuẩn lao .....................................31
2.6. Bàn luận và nhận xét kết q u ả......................................................... 35
Kết luận và đề x u ấ t................................................................................36
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

CHÚ GIẢI CHỮVIẾT TẮT :

IR

uv
SKLM
MeOH
EtOH
DMF
M

GA
a ( Ị3,y )-a

: Phổ hồng ngoại
: Phổ tử ngoại
: Sắc ký lớp mỏng
: Methanol
: Ethanol
: Dimethylformamid
: Khối lượng phân tử
: Gluco Amyĩase
: a ( p,y )-amylase


ĐẶT VẤN ĐỂ
Từ trước đến nay, Glucose đã và đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực
như công nghiệp thực phẩm, kỹ nghệ rượu bia, kỹ nghệ đồ hộp... và một
ngành mà ta không thể không nhắc tới đó là : Công Nghiệp Dược Phẩm.
Trong ngành Dược, Glucose được dùng để pha huyết thanh nhân tạo,

dùng làm tá dược trong công nghệ bào chế thuốc viên ... Ngoài ra Glucose còn
được dùng làm nguyên liệu để tổng hợp một số dẫn chất có tác dụng sinh học
đang lưu hành trên thị trường như [9,18]:
1 - Glucametacin với các biệt dược Teoremac ( Sanfer - Italia ), Euminex (
Lacer-Tây Ban N h a)... có tác dụng giảm đau, hạ sốt, chống viêm.
2 - Glucosamin, có biệt dược: Dona của Ofermann - Đức và Rottapharm Italia. Có tác dụng trị thấp khớp.
3 - Streptozocin, có biệt dược là Zanoar của Upjohn. Là một kháng sinh
tổng hợp chống khối u.
4 - Metrizamide có biệt dược là Amipaque của Sanofi. Là thuốc cản quang
chứa iod.
Tại Việt Nam đã có nhiều cơ sở sản xuất Glucose đi từ nguồn nguyên
liệu là tinh bột trong đó chỉ có 1 nhà máy sản xuất Glucose dược dụng là Nhà
máy đường 19-5 tại Sơn Tây-Hà Tây với công suất 200 tấn/năm (Theo số liệu
thống kê năm 2002 của nhà máy). Với công suất này chưa thể đáp ứng đủ cho
cả hệ thống Y-Dược của chúng ta.
Trong đề tài này, với hy vọng là có thể góp một phần nhỏ bé vào công
việc điều chế Glucose dược dụng cũng như tổng hợp một số dẫn chất có tác
dụng sinh học, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu với những mục tiêu sau :
- Điều chế Glucose từ tinh bột.
- Tổng hợp một số dẫn chất của Glucose.
- Thăm dò tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được.

1


PHẢN 1: TONG QUAN
1.1. Glucose và các phương pháp điều chế
1.1.1. Sơ lược về Glucose
Glucose (hay Dextrose) tồn tại dưới dạng tự do trong quả mật của một số
loài thực vật (nho) và cả trong cơ thể động vật: Trong máu người luôn có từ

0.08%- 0.1% Glucose. Ngoài ra người ta còn thấy Glucose dưới dạng kết hợp
như trong Glucosid, trong oligosaccarid, polysacarid, cellulose, tinh bột và
trong Glycogen ở tổ chức gan [1,17].
Glucose tồn tại dưới dạng bột kết tinh mầu trắng, không mùi, vị ngọt, dễ
tan trong nước, hơi tan trong ethanol 96%. Trong môi trường nước, DGlucose kết tinh ở dạng a bền vững, ở dung dịch acid loãng D-Glucose sẽ kết
tinh dưới dạng ị3, tuy nhiên dạng này không bền vững nên khi gặp vết nước sẽ
chuyển ngay sang dạng a [1,17].
Về cấu trúc hoá học, Glucose có mạch gồm 6 nguyên tử carbon không
phân nhánh, chứa 5 chức alcol, 1 chức aldehyd :

H—c —c —c —c —c —c = 0
OH OH OH OH OH

Tuy nhiên khi nghiên cứu sâu hơn, ngưòi ta thấy Glucose còn có một số
cấu trúc dạng vòng, khi đó nhóm aldehyd kết hợp với hidro của nhóm OH
alcol để tạo thành bán acetal:
/O H

/O H

H-CrOH
H

Ò
CH2OH

Dạng vòng của Glucose

Dạng aldehyd của Glucose

2

l/


Công thức vòng của Glucose do Colley (1870) và Tollens (1884) đề
nghị, đến năm 1912 được Fisher công nhận và đến năm 1926, W.N. Haworth
xác định bản chất của vòng :

Sau này bằng phương pháp phân tích tinh thể học vói tia X, người ta
nhận ra Glucose còn có cấu dạng không gian như sau :

Với một số quan niệm như trên về công thức cấu tạo, Glucose có những
tính chất hóa học sau [1]:
+ Phản ứng của nhóm aldehyd (oxi hóa, tạo osazon, tạo cyanhydrin).
+ Phản ứng của dạng vòng bán acetal (tạo Glucosid với một alcol
thấp).
+ Phản ứng của toàn phân tử monosacarid (tác dụng với kiềm, phản
ứng lên men).
Về tác dụng dược lý, Glucose được làm thức ăn dinh dưỡng và trợ lực,
còn dùng làm thuốc lợi tiểu. Được chỉ định trong phòng và chữa mất nước
trong và ngoài tế bào, mất nước do ỉa chảy cấp tính, bệnh nhân bị kiệt sức,
giảm đường huyết. Phòng và chữa chứng tích ceton khi thiếu dinh dưỡng. Làm
giảm áp ở tuỷ sống-não, phù não do mê sảng rượu cấp hay ngộ độc rượu cấp
tính. [11].

3


1.1.2. Phương pháp điều chế Glucose

Để thu được Glucose, ta có thể đi từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau
như tinh bột, cellulose; tuy nhiên trong thực tế nguyên liệu hay được sử dụng
hơn cả là tinh bột, đây là một nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú có trong
gạo, ngô, khoai, sắn ...
Tinh bột cấu tạo bởi hai mạch polysacarid: Amylose và Amylopectin.
+ Phân tử Amylose là một mạch gồm hàng nghìn đơn vị Ot-DGlucose nối với nhau theo dây nối a-l,4-glucosid, đa số mạch thẳng, ít phân
nhánh :

Công thức cấu tạo của Amylose
+ Amylopectin có phân tử lượng lớn hơn, phân nhánh nhiều hơn,
cũng cấu tạo bởi những đơn vị a-D- Glucose. Các đơn vị a-D- Glucose cũng
nối với nhau theo dây nối a-l,4-glucosid, chỗ phân nhánh nối với nhau theo
dây nối a - l,6-glucosid.


Trong tinh bột trung bình tỉ lệ Amylose là 25%, còn Amylopectin là
75%. Tất cả tinh bột đều được tạo nên bởi hai dạng này, nhưng tỉ lệ giữa
chúng tuy thuộc vào nguồn gốc thưc v â t.
Để thu được Glucose từ tinh bột, sử dụng phản ứng thủy phân tinh bột
với các tác nhân hóa học (H2S04, H ơ , H2C204 ) hay vi sinh (enzym ). Dựa vào
tác nhân xúc tác trong quá trình thủy phân tinh bột mà có hai phương pháp
chính để sản xuất Gluose :
♦

Phương pháp acid : Dùng acid thủy phân tinh bột. Đây là phương

pháp được áp dụng từ những năm 1920. Dưới tác dụng của acid, tinh bột thủy
phân thành D- Glucose kết tinh dưới dạng ngậm nước với điều kiện nhiệt độ
dưới 50°c. Còn trong điều kiện nhiệt độ 50°c - 60°c Glucose kết tinh dưới
dạng không ngậm nước [7].

+ Phương pháp enzym : Đây là một phương pháp tiên tiến được
quan tâm từ những năm 1970. Các enzym có khả năng thủy phân tinh bột
gồm : a-a, Ị3-a, enzym trong nấm mốc aspegillus niger, Rhizopus delemar như
GA, Ỵ- a. Enzym phosphorylase có trong đậu, khoai tây, trong lá và bộ phận
dự trữ của thực vật bậc cao. Isoamylase có trong men bia và R-enzym [10].
Trong số những enzym trên, a-a và GA là hay được sử dụng hơn cả, chúng
được sử dụng trong quy trình gồm hai giai đoạn :
2^ Giai đoạn hồ hóa và dịch hóa bằng a-a. Đây là enzym có
khả năng phá vỡ các liên kết cx-l,4-Glucosid tạo thành các dextrin có trọng
lượng phân tử nhỏ làm cho độ nhớt tinh bột giảm nhanh, về sau dextrin mới
phân hủy dần để chuyển thành maltose, isomaltose, dextrose.
>- Giai đoạn đường hóa bằng GA, enzym này có khả năng phân
cắt cả liên kết a-1,4 và a-1,6- Glucosid để tạo Glucose.

5


+ Ngoài hai phương pháp kể trên, người ta còn kết hợp hai phương
pháp acid và enzym gọi là phương pháp acid - enzym: Giai đoạn đầu dùng
acid, giai đoạn sau dùng enzym.
Sau đây là quy trình tiêu chuẩn sản xuất Glucose ở quy mô công nghiệp
của Nhà máy Đường 19-5 được chúng tôi đưa ra để minh hoạ :
Trong quy trình 1 theo phương pháp acid, tinh bột được hòa loãng 35%,
acid hóa bằng acid HC1, trung hòa bằng NaHC03 hay Na2C 0 3, tẩy mầu bằng
than hoạt tính (Sơ đồ 1 trang 7).
Trong quy trình 2 theo phương pháp enzym, hai enzym được sử dụng là
a-a và GA, trước khi dịch hóa cần điều chỉnh pH tạo điều kiện cho oc-a hoạt
động tốt nhất. Sau khi đường hóa xong diệt men bằng cách nâng nhiệt độ (Sơ
đồ 2 trang 8).
1.1.3. Chất lượng Glucose

Glucose được sử dụng rộng rãi trên thế giới, vì vậy hầu hết dược điển các
nước đều có chuyên luận riêng về Glucose. Chúng tôi xin nêu ra một số chỉ
tiêu về Glucose cho ngành Dược theo ba dược điển: Dược điển Việt Nam
III(DĐVN III), Dược điển Anh 98(BP 98), Dược điển Mỹ 24(USP XXIV). Các
tiêu chuẩn về chất lượng Glucose được tổng kết trong bảng 1.1 trang 9.
Nhận xét: qua bảng trên chúng ta thấy DĐVN III, BP 98, USP XXIV
đều quy định một số tiêu chuẩn thử giống nhau nhưng mỗi dược điển cũng có
quy định khác nhau cho từng nước. Nhìn chung các tiêu chuẩn trong USP
XXIV có phần cao hơn trong DĐVN III, còn trong BP 98 gần tương tự như
trong DĐVNIII.

6


Sơ đồl:(Lưij/trình công nghệ sản xuất Glucose tinh thể theo phương pháp
acid

7


Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất Glucose theo phương pháp enzym


Bảng 1.1 : Tiêu chuẩn của Glucose trong dược điển của một số nước
Tiêu chuẩn
Góc quay cực riêng

DĐVN III
+52,5° đến +53,3°

BP 98
+52,5° đến +53,3°

2

Đô trong và mầu sắc
dd

Không đậm hơn mẫu NV7

Không đậm hơn mẫu XV7

3

Giới hạn acid

4

Đường ít tan

5

Tinh bột tan

6

7

Arsen
Tro sulfat

Chuẩn độ acid-base
^NaOH 0,02N íí 0 ,3 ml
Chế phẩm phải tan hoàn toàn
trong EtOH
Không cho mầu xanh với dd
iod.
< lppm
< 0 , 1%

Chuẩn độ acid-base
V nhohOjIM ^ 0,15ml
Chế phẩm phải tan hoàn toàn
trong EtOH
Không cho mầu xanh với dd
iod.
< lppm
< 0 , 1%

8

Clorid

< 0,0125%

< 0,0125%

9

Sulfat

< 0 ,0 2 %

< 0 ,0 2 %

10

Sulfit

11

Bari

12

Calci

< 0,02%

< 0,02%

KQĐ

13

Nước

< 1,0%

< 1,0%

Mất khối lượng do sấy khô ở 105°c/ 16 giờ
đối với dang anhydrat < 0,5%; đối với dang
hydrat từ'7 ,5 %- 9,5%

STT
1

DD chế phẩm trong nước ,thêm
dd iod, hồ tinh bột, dd phải có
< 0,0015% Sulfit.
mầu xanh.
DD s :50,0g chế phẩm/ vđ DD s :50,0g chế phẩm/ vđ
100ml H2O.Yêu cầu 10ml dd s 100ml H2O.Yêu cầu 10ml dd s
+ lml dd H2S0 4 không đậm + lm l dd H2S0 4 không đậm
mầu hơn 10ml dd s + lml H ,0. mầu hơn 10ml dd s + lml H ,0

9

USP XXIV
+52,6° đến +53,2°
Không đậm hơn mẫu gồm 3ml dd T pha
loãng thành 50ml.DD T gồm: lml CoCl2 ,
3ml FeCl,, 2ml CuCl„ H2Ố vđ 10ml.
Chuẩn độ acid-base VNaOH0 ,0 2 N < 0,3ml
Chế phẩm phải tan hoàn toàn trong EtOH
Cho mầu vàng với dd iod.
< lppm
< 0 , 1%
Mầu của hỗn hợp gồm 2g chế phẩm+lml

HNO3 +lm l A gN 03+ H20 vđ 50ml không
đậm hơn mẫu chứa 0,5ml HC1 0,020N
Mầu của hỗn hợp gồm 2g chế phẩm+lml
H ơ + 3ml B a ơ 2 + H20 vđ 50ml không
đậm hơn mẫu chứa 0,5ml H,S0 4 0,020N
Cho mầu vàng với dd iod.

KQĐ


1.2. Dẫn chất hydrazon
1.2.1. Tác dụng sinh học của dẫn chất hydrazon
+ Tác dụng kháng khuẩn
Đây là tác dụng quan trọng nhất của dẫn chất hydrazon, đáng chú ý nhất
là dẫn chất hydrazon của 5- nitrofurfural có công thức chung [3]:
I
0 2n /

I
xc h = n —n h - r

Vi khuẩn gây bệnh lao (Mycobacterium tuberculosis) là loại vi khuẩn rất
khó tiêu diệt nên tác dụng kháng lao của các hydrazon là một đặc tính quý
ỡ

giá.

sJ

Năm 1948 G. DẤnayk đã tổng hợp được Tibion (Thiosemicarbazon của

aldehyd para- acetylaminobenzoic) có tác dụng chống lao và đã áp dụng vào
thực tế lâm sàng có kết quả tốt với các tên biệt dược như TBI, Corteben,
Livazon[9,12,18]:

o

s

J

H3C — c —HN—Y

II

y - C H = N —NH—C —NH 2

Năm 1948 MN. Soulina và E. Michina đã tổng hợp được một dẫn chất
khác của Thiosemicarbazon có tác dụng chống lao lấy tên là Cutizon có công
thức như sau[9,12,18]:
? H3/ = \
H 3C—H C ^

s
C H = N —NH—C —NH 2

Dãy có tác dụng kháng lao mạnh thứ hai là dẫn chất isonicotinoyl
như[9,12,18]:
CO— NH— N = H C —
|

/= \
ỳ —OH
OCH3

/

Ftivazidỷ, Vanizid^
(Isonicotinoyl hydrazon của 3- metoxy- 4- hydroxy benzandehyd)

10


Năm 2000, các tác giả Trần Viết Hùng, Nguyễn Quang Đạt, Lê Ngọc
Vân, Lê Thị Tập đã nghiên cứu và thử tác dụng chống lao của một số dẫn
chất Thiosemicarbazon và isonicotinoyl hydrazon của isatin và 5-halogen
isatin. Kết quả cho thấy tất cả các chất tổng hợp được đều có tác dụng mạnh
trên chủng Mycobacterium tuberculosis H37RV. Ngoài ra có 6 dẫn chất của 3isonicotinoyl hydrazon của isatin và 5- halogen isatin có tác dụng cả trên
chủng vi khuẩn lao đã kháng isoniazid [4].
+ Các tác dụng khác .
Ngoài các tác dụng chính kể trên một số hydrazon còn có tác dụng
chống khối u, chống viêm, chống virus, chống ký sinh trùng như :
i^Bis thiosemicarbazon của 5- nitro furfurylglyoxan có tác dụng kìm
hãm sự phát triển của các tế bào ung thư[12] :

s
I

I

O jN ' N0

NH— C —NH 2
C -C H = N -N H -C -N H 2

5^4- hydroxybenzoic acid [(5- nitro-2- furanylmethylen)] hydrazid
còn có tên là Nifuroxazide, có tác dụng sát khuẩn đường ruột và sát khuẩn
ngoài da[9,12,18]:
1
0 2N

TI
o

o
CH=N—NH—c —(ỵ

V - OH

>*Hydrazin carboximidamid, 2[ 2,6- dicloro phenyl methylen còn có
tên là Guanabenz, có tác dụng điều trị tăng huyết áp[9,12,18] :
C1
■C H = N —NH—

^

^

c —NH 2
L
NH

Sau đây là bảng tổng kết một số dẫn chất hydrazon được sử dụng làm
thuốc (Bảng 1.2 trang 12).

11


Bảng 1.2: Một số hydrazon, thiosemicarbazon và semicarbazon được sử
dụng làm thuốc[12]

s
T
T

Công thức cấu tạo

Tên khoa học

co —NH—N= c

Isonicotinoyl
hydrazon của 3metoxy-4- hydroxy
benzandehyd

1
N

Ố

J

CH 3O

ồ

OH

Isonicotinoyl
hydrazon của 3,4dimetoxy- 2carboxybenzaldehyd

CO—NH—N= c
2
ộ

: ? ệ >
OCHị

0

5

s
CH= N NH—C—NH2

^

___ .N-NH-ị^-NH,

c

y

7

1

N—NH—C—NH2

6

7

02>r 0

Vanizidy!

Chống
lao

Saluzid

Chống
lao

Tibion

Chống
lao

Thiosemicarbazon

của p- isopropyl
benzaldehyd

Cutizon

Chống
lao

1- Guanyl hydrazon
3- Thiosemicarbazon
củaIndandion

Tiogin

Chống
lao

của aldehyd- p3 H3C—c—HN—( ^ 3 ) ~ CKF=N~NH—C—NH2
acetyl- aminobenzoic

4

Ftivazid^

Tác
dụng

Thiosemicarbazon

s

ch3
H3C—CH ^

Biệt dược

CH=N—NH—-C—NH2

Ằ Ắ
/= y
02N/ 0 CH=N—N
N

12

Semicarbazon của 5nitro-2Furacillin
furfuraldehyd

Kháng
khuẩn

l-(5’ nitro- 2 furfuryliden amino)1,3,4-Triazon

Kháng
khuẩn

Furazonal


Xúc tác cho phản ứng có thể là acid vô cơ hoặc hữu cơ, lượng acid dùng

làm xúc tác ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Mỗi cặp hydrazin-carbonyl có
một trị số pH đặc trưng, ở pH đó nồng độ [Rr COR2].[H2N-NH-Z] đạt được
cực đại và hiệu suất phản ứng là cao nhất. Tùy theo hợp chất ban đầu và
hydrazon tạo thành mà chọn dung môi, xúc tác, nhiệt độ, thời gian phản ứng
thích hợp.
+ Phản ứng kết hợp muối diazoni với hợp chất cố chứa nhóm methylen hoạt
động ị Công thức z - CH2 - Z )
> Phương trình phản ứng tổng q u á t:
z -C H ,-z !

AcONa

ArN,

*

z - c = N -N H A r
I

z, z có thể là P-keto este, P-keto amid, este malonic, nitro alkal.
+ Phản ứng phân cắt liên kết đôi bằng ion hydranium hoặc muối diazoni

r 2c = c r 2 + n h 2 - n h —

► r 2c h 2 +

r 2c = n - n h 2

Hoặc
PhCH = CHMe

+

ArN,

PhC H -C H M e

I

N = NAr

OHo
I

H2O
—

PhCH— CHMe

PhCH

I

II

N=NAr

+

N -N H A r

14

0=C H M e

V

\T


PHẦN 2 : THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
2.1. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Nguyên liệu, hoá chất, dụng cụ
Na2C 0 3, NaCH3COO, HC1, CH3COOH đặc, Than hoạt, Ethanol 99%, Tinh
bột.
Các hydrazin (fh£? Isoniazid, Thiosemicarbazid, Semicarbazid, 2,4-Dinitro ĩ Y
phenyl hydrazin, Phenyl hydrazin.
Máy khuấy từ Heidolf, Máy đo độ chảy Gallenkamp, Bản sắc ký Silicagen
Kieselgel. 60 F254
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng các phương pháp thực nghiệm trong hóa hữu cơ để điều chế các
chất như dự kiến:
>- Điều chế Glucose từ tinh bột bằng phương pháp thủy phân acid.
>- Tổng hợp các dẫn chất hydrazon của Glucose bằng phương pháp
ngưng tu giữa nhóm carbonyl và các hydrazin thế.
-

Theo dõi quá trình/bằng SKLM.

-

Xác định độ tinh khiết của sản phẩm bằng SKLM, đo nhiệt độ nóng chảy.

-

Xác nhận cấu trúc các chất tổng hợp được dựa trên phân tích phổ IR, u v .

-

Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được bằng

phương pháp đục lỗ thạch theo quy định trong DĐVNIII.
Thử tác dụng trên vi khuẩn lao của các chất tổng hợp dựa trên phương pháp
thử độ nhậy cảm của vi khuẩn lao với chất thử theo phương pháp tỉ lệ CannettiGrosset.
2.2.

Điều chế Glucose
Trong các phương pháp điều chế Glucose, căn cứ vào điều kiện phòng thí

nghiệm chúng tôi chọn phương pháp thủy phân tinh bột bằng acid .
>*Phương trình phản ứng tổng q u á t:
(C gH nP s^

+

nH20

15

nC6H120 6

Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì sản phẩm cuối cùng là Glucose. Trên
thực tế phản ứng xảy ra qua các giai đoạn :
( C6H10O5 ^
Tinh bột

H2O ( CgHịQƠs ^ C^H^Oịi - ^ 2^ C5H12O5
Dextrin
Maltose
Glucose

Quá trình thực nghiệm được tiến hành qua các bước sau :
2.2.1. Thuỷ phân tinh bột
Hoà 20g tinh bột đã tinh chế vào 100ml nước cất trong cốc thuỷ tinh,
khuấy kỹ tạo hỗn dịch. Rót hỗn dịch vào trong bình cầu dung tích 250ml, tăng
nhiệt độ lên 100°c, điều chỉnh tốc độ khuấy 100 vòng/ phút để tránh tinh bột bị
vón cục và bị hồ hóa đồng thời để hiệu suất đạt cao nhất [7]. Rót từ từ 5ml acid
chlohydric đặc làm xúc tác. Giữ nhiệt độ ổn định trong 3 giờ 30 phút. Trong
quá trình đun kiểm tra dịch thủy phân bằng thuốc thử iod và SKLM.
+ Định tính dịch thủy phân bằng thuốc thử iod :
Cho vào ống nghiệm 5ml nước cất và 2-3 giọt thuốc thử iod, lắc đều.
Thêm vào ống nghiệm 2-3 giọt dịch thủy phân, mẫu dịch chỉ đạt khi không cho
mầu xanh với thuốc thử iod.
+ Định tính dịch thủy phân bằng SKLM :
Trên bản mỏng sắc ký chấm một vết Glucose chuẩn và một vết dịch
thủy phân. Thời điểm kết thúc giai đoạn thủy phân khi dịch lọc cho một vết sắc
ký trùng với vết Glucose chuẩn. Dung môi hoà tan là Methanol- Nước ( 3 : 2 ) ,
dung môi khai triển là hệ Nước- Methanol- Acid acetic khan-(Ếthyỉẽnckmáx 10 ? ? v '
: 15 : 25 : 50 ). Hiện mầu bằng đèn tử ngoại.

2.2.2. Tinh chế dịch thủy phân
Khi đã xác định được thời điểm kết thúc phản ứng, để nguội, chuyển dịch
thủy phân sang cốc thủy tinh sạch, tiến hành trung hòa bằng Natri carbonat đã
nghiền mịn đến khi không còn bọt khí nổi lên và pH dung dịch đạt từ 6,5 - 7,0
thì kết thúc phản ứng trung hòa và đem lọc.

16


Tẩy mầu dịch lọc bằng than hoạt : Dùng than với tỉ lệ 3% - 4%[7], giữ
nhiệt độ ở 100°C/30 phút, sau đó lọc nóng lấy dịch lọc. Tiến hành tẩy mầu bằng
than hoạt hai lần, dịch lọc trong suốt có ánh vàng.
Dịch lọc sau khi tẩy mầu được cho đi qua lần lượt cột trao đổi cation loạiị
acid mạnh và anion loại base yếu để loại các ion lạ.
2.2.3. Kết tinh, phân ly, tạo sản phẩm cuối cùng
Tiền hành cô dịch lọc đến thể tích 50ml. Sau đó để dịch lọc trong 24 giờ ở
nhiệt độ phòng sẽ có kết tủa. Lọc hút lấy tủa, đem sấy khô trong tủ sấy chân
không ở 60°c trong 6 giờ. Phần dịch lọc được tái thu hồi sản phẩm.
+ Thu hồi sản phẩm : Trong cốc thủy tinh có chứa dịch lọc, thêm đồng
lượng ethanol, khuấy cho hai lớp đồng nhất rồi để kết tinh trong ít phút, tiến
hành lọc hút lấy tủa, sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60°c trong 6 giờ.
Kết quả thu được 11,1 lg Glucose. Hiệu suất thu hồi là 55,6%.
Quy trình điều chế Glucose được mô tả trong sơ đồ 3 trang 18.
Sản phẩm chính và sản phẩm thu hồi được định tính và thử tinh khiết theo
tiêu chuẩn DĐVNIII trình bày trong bảng 2.1 trang 17.
Bảng 2.1: Kết quả kiểm nghiệm Glucose theo DĐVNIII
STT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Tiêu chuẩn
Góc quay cực riêng
Độ trong và mầu sắc dung dịch
Giới han acid
Đường ít tan
Tinh bôt tan
Arsen
Tro sulfat
Clorid
Sulfat
Sulfit
Bari
Calci
Nước

Kết quả
+
+
+

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+


Sơ đồ 3: Quy trình điều chế Glucose trong phòng thí nghiệm

Tinh bột
r ^loãng
Ả 20%
h 2° ----------------Hòa
HC1------------------- —►!
Thủy phân
Na2C 0 3
Trung hòa
l Ị c hút

Than hoạt

►!
Tẩ^mầu 1
Lọc hút

►ị

Than hoạt

Tẩy mầu 2
L hút
,.
L<ịc
Trao đị>i cation
Trao đổi anion
Cổ^đặc
Kếtịtinh
ị --------------- Lọc hút---------------ị
Tua

Dich

U--------

ị

Sấy

Loc hút

,
Sản fphẩm

í
T ịa

EtOH

Sấy
« .
T ......... í :
sản
pham
thu hồi

18


2.3. Điều chế dẫn chất hydrazon của Glucose
Trong các phương pháp tổng hợp dẫn chất hydrazon, căn cứ vào các chất
dự kiến tổng hợp và căn cứ vào điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi đã chọn
phương pháp ngưng tụ Glucose với dẫn chất hydrazin thế.
Phương trình phản ứng tổng q u á t:
C H =0

C H = N —N H — R
+

h 2n

- nh- r

+ h 20

H— ►

c h 2o h

c h 2o h

Glucose

hydrazin thế

hydrazon

2.3.1.Tổng hợp isonicotinoyl hydrazon
> S ơ đồ phản ứng :
C H =0

H2N—NH —CO

+

H—C = N —NH—CO

►
c h 2o h

CH2OH

isoniazid

Glucose

(I)

5>Tiến hành :
Trong bình cầu dung tích 100ml có lắp sinh hàn hồi lưu, cho vào hỗn
hợp gồm l , 8g Glucose (0,01mol), l,37g isoniazid (0,01mol), 20ml alcol
ethylic 99%, 2ml acid acetic đặc. Đun hồi lưu cách thủy trong 90 phút. Khi
phản ứng kết thúc, chuyển hỗn hợp phản ứng sang cốc thủy tinh 100ml, để
lạnh cho kết tinh hoàn toàn. Lọc hút chân không lấy tủa, rửa tủa bằng alcol
ethylic ba lần, mỗi lần 5ml. Kết tinh lại trong hỗn hợp dung môi nước- ethanol

( 1 : 1 ) . Sấy khô ở 60°c trong tủ sấy chân không thu được 1,16g tinh thể mầu
trắng.
Nhiệt độ nóng chảy : 190°c - 192°c
Hiệu suất

:

38,8%

19


sản phẩm tan trong nước, ít tan trong EtOH, aceton.
Theo dõi phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM với dung môi
hòa tan là nước-ethanol (1 : 1). Dung môi khai triển là hệ methanol- cloroform
( 10:40).
Phổ tử ngoại X Sẩx = 268, 889.
Phổ hồng ngoại có các đỉnh đặc trưng sau :
3313.2 c m 1

^CO-NH

2911.3 cm' 1

5CH2

1650.4 cm'1

VC=N

1571.3 cm'1

v c.car0matic

1 4 1 3 .0 c m

^ O l l trong mặt phẳng

1223.4 cm'1

VC_N

1079.4 c m 1

VOHalcol

1025.0 c m 1

Vpyridin

2.3.2. Tổng hợp Thiosemicarbazid
2>Sơ đồ phản ứng :
C H =0

H—C = N —NH—C—NH2
+

H2N —NH— C—NH2

ĩS

^ -

c h 2o h

Glucose

s

---------*

+H20

c h 2o h

thiosemicarbazid

(II)

5>Tiến hành :

Trong bình cầu dung tích lOOml có lắp sinh hàn hồi lưu, hoà tan 0,46g
Thiosemicarbazid ( 0,005 m o l) vào 20ml ethanol 99% bằng cách đun nóng
đến tan hoàn toàn. Thêm từ từ vào bình phản ứng 0,9g Glucose ( 0,005 m o l)
và 2ml acid acetic đặc. Đun hồi lưu cách thủy trong 2 giờ. Khi phản ứng kết
thúc, chuyển hỗn hợp phản ứng sang cốc thủy tinh 100ml, để lạnh cho sản

20


phẩm kết tinh hoàn toàn. Lọc hút chân không thu được tủa, rửa tủa bằng
ethanol 99% ba lần, mỗi lần 5ml. Kết tinh lại bằng hỗn hợp nước-ethanol (1:

1 ). Để lạnh cho kết tinh hoàn toàn. Lọc tủa, sấy khô ở 60°c trong tủ sấy chân
không thu được 0,39g tinh thể mầu trắng.
Nhiệt độ nóng chảy : 203°c - 205°c
Hiệu suất

: 30,83%

Sản phẩm tan trong nước, ít tan trong EtOH, aceton.
Theo dõi phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM với dung môi
hòa tan là nước-ethanol (1 : 1). Dung môi khai triển là hệ methanol- cloroform
li

( 10:40).
Phổ tử ngoại X

nm = 265, 556.

Phổ hồng ngoại có các đỉnh đặc trưng sau :

3345.4 cm' 1

V NH

1619,7 cm' 1

V C=N

1467.4 cm' 1

^ O H trong mặt phẳng

1288,0 cm'1

v c=s

1080,9 cm'1

^ O H alcol

795,5 c m 1

ÔcH

2.3.3. Tổng hợp semicarbazon
>“Sơ đồ phản ứng :
H—C = N —NH— C—NH2

CH =0

ìr
+

0

H2N—NH— C—NH2

+ H20

Ồ
c h 2o h

c h 2o h

Glucose

semicarbazon

(III)

>*Tiến h àn h :

21


Trong bình cầu dung tích 100ml có lắp sinh hàn hồi lưu, hoà tan 0,56g (
0,005 mol ) semicarbazid hydroclorid, 0,4lg Natri acetat trong một lượng
nước tối thiểu. Thêm 0,9g ( 0,005 m o l) Glucose, 1,5ml acid acetic đặc. Cho
thêm alcol ethylic đến khi trong. Đun hồi lưu cách thủy trong 1 giờ. Khi phản
ứng kết thúc, chuyển hỗn hợp phản ứng sang cốc thủy tinh 100ml, để lạnh cho

sản phẩm kết tinh hoàn toàn. Lọc hút chân không thu được tủa, rửa tủa bằng
ethanol 99% ba lần , mỗi lần 5ml. Kết tinh lại bằng hỗn hợp nước-ethanol (1 :
1 ). Để lạnh cho kết tinh hoàn toàn. Lọc tủa, sấy khô ở 60°c trong tủ sấy chân
không thu được 0,56g tinh thể mầu trắng ngà.
Nhiệt độ nóng chảy : 200°c - 202°c
Hiệu suất

: 47,26%

Sản phẩm tan trong nước, không tan trong EtOH, aceton.
Theo dõi phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM với dung môi
hòa tan là nước-ethanol (1:1). Dung môi khai triển là hệ methanol- cloroform (
10:40).
Phổ hồng ngoại có các đỉnh đặc trưng sau :
3418.5
3418,5 cm' 1

V

VNH

2924.0 cm'
1659.6 cm'
1460.1 cm'

^ O H trong mặt phẳng

1232,8 cm'

V c-N

1103.6 cm'
^ O H a lc o l
2.3.4. Tổng hợp 2,4- dinitro phenylhydrazon
5^Sơ đồ phản ứng :
C H =0

CH2OH

H—C = N — NH

HoN—NH

I

CH2OH

no2

Glucose

2,4 - dinitro phenyl hydrazin

22

(IV)