bromoethanol vào khối phản ứng. Khuấy và đun hỗn hợp phản ứng (55 °C) trong 6 giờ. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi dicloromethan : methanol (9,0 : 1,0; v/v).
Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội khối phản ứng, lọc loại các muối của kali, cất quay chân không loại aceton. Hòa phần còn lại trong bình cầu với 500 mL dicloromethan rồi chuyển vào bình chiết dung tích 1000 mL. Rửa pha hữu cơ nhiều lần bằng nước cất đến pH trung tính để loại hoàn toàn các muối của kali và một phần tác nhân dư. Thêm 150 mL nước cất vào bình chiết, kiềm hóa bằng natri hydroxid với pH pha nước ~ 12-13, chiết lấy pha nước kiềm 3 lần, gộp pha nước. Rửa lại pha nước với dicloromethan 3 lần, mỗi lần khoảng 75 mL. Acid hóa pha nước bằng HCl 1M về pH 10, chiết 2 lần bằng dicloromethan (mỗi lần 500 mL). Rửa pha dicloromethan bằng nước đến pH trung tính. Làm khan pha hữu cơ bằng natri sulfat qua đêm, lọc loại chất làm khan. Cất thu hồi toàn bộ dung môi đến cắn, kết tinh cắn trong methanol thu được tinh thể hình kim màu vàng cam. Lọc, sấy khô sản phẩm ở 60 °C trong 3 giờ, cân, thu được 3,26 g PH6, hiệu suất 29,1%.
Nhận xét: Khi nâng cấp lên qui mô 5 g/mẻ hiệu suất phản ứng bị giảm đáng kể. Trên SKLM quan sát thấy một lượng lớn tạp di- và các tri-alkyl hóa. Chính vì vậy, chúng tôi tiếp tục khảo sát thêm về nồng độ tác nhân (lượng dung môi aceton) và cách thức nạp liệu.
a, Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tác nhân
Trong thí nghiệm này, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tác nhân trong hỗn hợp phản ứng (lượng dung môi aceton sử dụng) đến hiệu suất phản ứng ở quy mô 5g với các yếu tố cố định: tỷ lệ mol 2-bromoethanol : curcumin = 2,0
: 1, lượng dung môi DMF, sử dụng K2CO3 làm base và phản ứng ở 55 °C trong 6 giờ, kết quả thu được trình bày ở Bảng 3.20 sau:
Bảng 3.20. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tác nhân tới hiệu suất phản ứng ở quy mô 5 g/ mẻ
Lượng aceton (mL) | Nồng độ tác nhân (%, v/v) | KL SP (g) | H % | |
1 | 400 | 0,90 | 3,26 | 29,12 |
2 | 500 | 0,72 | 3,78 | 33,76 |
3 | 600 | 0,60 | 3,95 | 35,28 |
4 | 700 | 0,51 | 3,98 | 35,55 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Tổng Hợp Dẫn Chất Di-O-(2-(Glutaryloxy)Ethyl)Curcumin (Ph14) -
Các Kết Quả Phân Tích Phổ 1H-Nmr Các Dẫn Chất Ph1-Ph4, Ph5, Ph7, -
Kết Quả Docking Maestro Trên Đích Cox-1 (Pdb Id: 6Y3C) -
Kết Quả Khảo Sát Độ Lặp Lại Của Quy Trình Tổng Hợp Ph9 Ở Quy Mô 2 G/mẻ -
Đánh Giá Độc Tính Cấp Trên Chuột Thử Nghiệm Sơ Bộ: -
Bàn Luận Về Phản Ứng Tạo Các Dẫn Chất Monoester Glutarat (Ph8) Và Succinat (Ph9 Và Ph10)
Xem toàn bộ 442 trang tài liệu này.
Nhận xét: Ở qui mô 5 g/mẻ, nồng độ tác nhân ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng.
Khi lượng dung môi sử dụng nhiều hơn, tăng từ 400 lên 600 mL, nồng độ tác nhân loãng hơn, thì phản ứng mono alkyl hóa tạo PH6 xảy ra chọn lọc hơn, hiệu suất phản ứng tăng lên. Tuy nhiên, khi tăng tiếp lượng dung môi sử dụng lên 700 mL thì hiệu suất thay đổi không đáng kể. Chính vì vậy, chúng tôi sử dụng lượng dung môi thích hợp là 600 mL aceton.
b, Khảo sát ảnh hưởng của cách thức nạp liệu
Trong thí nghiệm này, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của cách thức nạp tác nhân đến hiệu suất phản ứng ở quy mô 5g với các yếu tố cố định: tỷ lệ mol 2- bromoethanol : curcumin = 2,0 : 1, lượng dung môi aceton và lượng dung môi DMF, sử dụng K2CO3 làm base và phản ứng ở 55 °C trong 6 giờ. Tổng lượng 600 mL aceton được chia để pha loãng tác nhân thêm vào phản ứng. Kết quả thu được trình bày ở Bảng 3.21 sau:
Bảng 3.21. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cách thức nạp tác nhân tới hiệu suất phản ứng ở quy mô 5 g/ mẻ
Cách thức nạp tác nhân | KL SP (g) | H % | |
1 | Không pha loãng tác nhân | 3,98 | 35,55 |
2 | Pha loãng tác nhân với 100 mL aceton | 4,16 | 37,16 |
3 | Pha loãng tác nhân với 200 mL aceton | 4,48 | 40,01 |
4 | Pha loãng tác nhân với 300 mL aceton | 4,2 | 37,51 |
Nhận xét: Như vậy, cách thức nạp tác nhân phản ứng có ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng ở quy mô 5g/ mẻ. Khi tác nhân được pha loãng trước với 200 mL dung môi thì phản ứng đạt hiệu suất tốt nhất, tương đương với hiệu suất thu được tại quy mô phòng thí nghiệm.
Từ những khảo sát trên, qui mô tổng hợp PH6 được nâng cấp lên 5,0 g/mẻ với qui trình tổng hợp như sau (Qui trình cải tiến):
Khuấy hỗn hợp 10,00 g (27,15 mmol; 1 eq) curcumin; 18,80 g (135,64 mmol; 5,0 eq) K2CO3 khan; 400 mL aceton khan; 10,0 mL DMF trong bình cầu 2000 mL trong thời gian 30 phút để hoạt hóa. Thêm từ từ dung dịch gồm 3,60 mL (54,40 mmol; 2,0 eq) tác nhân 2-bromoethanol hòa tan trong 200 mL aceton khan vào khối phản ứng. Khuấy và đun hỗn hợp phản ứng (55 °C) trong 6 giờ. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi dicloromethan : methanol (9,0 : 1,0).
Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội khối phản ứng, lọc loại các muối của kali, cất quay chân không loại aceton. Hòa phần còn lại trong bình cầu với 500 mL
dicloromethan rồi chuyển vào bình chiết dung tích 1000 mL. Rửa pha hữu cơ nhiều lần bằng nước cất đến pH trung tính để loại hoàn toàn các muối của kali và một phần tác nhân dư. Thêm 150 mL nước cất vào bình chiết, kiềm hóa bằng natri hydroxid với pH pha nước ~ 12-13, chiết lấy pha nước kiềm 3 lần, gộp pha nước. Rửa lại pha nước với dicloromethan 3 lần, mỗi lần khoảng 75 mL. Acid hóa pha nước bằng acid hydrocloric 1M về pH 10, chiết 2 lần bằng dicloromethan (mỗi lần 500 mL). Rửa pha dicloromethan bằng nước đến pH trung tính. Làm khan pha hữu cơ bằng natri sulfat qua đêm, lọc loại chất làm khan. Cất thu hồi toàn bộ dung môi đến cắn, kết tinh cắn trong methanol thu được tinh thể hình kim màu vàng cam. Lọc, sấy khô sản phẩm ở 60 °C trong 3 giờ.
Làm 3 mẻ khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp thu được kết quả như Bảng
3.22 sau:
Bảng 3.22. Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình tổng hợp PH6 ở quy mô 5 g/mẻ
Cảm quan | KL SP PH6 (g) | H % | t°nc (°C) | |
1 | Tinh thể hình kim màu vàng cam | 4,54 | 40,5 | 159,0–161,5 |
2 | Tinh thể hình kim màu vàng cam | 4,57 | 40,8 | 159,8–161,7 |
3 | Tinh thể hình kim màu vàng cam | 4,52 | 40,4 | 158,8–160,5 |
Trung bình | 4,54 | 40,6 | 159,2–161,2 | |
RSD% | 0,55 | 0,55 | ||
Nhận xét: Quy trình tổng hợp PH6 cải tiến cho hiệu suất ổn định khi tiến hành nâng quy mô lên 5 g/mẻ.
3.2.2.3. Nâng quy mô tổng hợp PH6 lên 25 g/mẻ
Sử dụng những cải tiến ở quy mô 5 g/mẻ, tiến hành thực hiện phản ứng tổng hợp PH1 ở quy mô 25 g/mẻ, sử dụng bình phản ứng Chemglass có dung tích 5000 mL có áo nhiệt. Quy trình thực hiện như sau:
Khuấy hỗn hợp 50,00 g (135,75 mmol; 1 eq) curcumin; 94,0 g (678,2 mmol; 5,0 eq) K2CO3 khan; 2000 mL aceton khan; 50 mL DMF trong bình phản ứng 5000 mL trong thời gian 30 phút để hoạt hóa. Thêm từ từ dung dịch gồm 18,0 mL (272 mmol; 2,0 eq) tác nhân 2-bromoethanol hòa tan trong 1000 mL aceton khan vào khối phản ứng. Khuấy và đun hỗn hợp phản ứng (55 °C) trong 6 giờ. Theo dõi phản ứng bằng SKLM với hệ dung môi dicloromethan : methanol (9,0 : 1,0).
Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội khối phản ứng, lọc loại các muối của kali, cất quay chân không trên máy Buchi R-220 để thu hồi aceton. Hòa tan phần còn lại trong
bình cầu với 2,5 L dicloromethan rồi chia làm hai mẻ, mỗi mẻ 1,25 L dịch, chuyển vào bình chiết dung tích 2000 mL.
Với mỗi phần, rửa pha hữu cơ nhiều lần bằng nước cất đến pH trung tính để loại hoàn toàn các muối của kali và một phần tác nhân dư. Thêm 375 mL nước cất vào bình chiết, kiềm hóa bằng natri hydroxid tới pH pha nước 12-13, chiết lấy pha nước kiềm 3 lần, gộp pha nước. Rửa lại pha nước với dicloromethan 3 lần, mỗi lần khoảng 180 mL. Acid hóa pha nước bằng acid hydrocloric 1M về pH 10 đồng thời thêm 1,25 L dicloromethan, lắc và thu pha hữu cơ. Rửa pha dicloromethan bằng nước đến pH trung tính. Gộp 2 mẻ, làm khan pha hữu cơ bằng natri sulfat qua đêm, lọc loại chất làm khan. Cất đến cắn, thu hồi toàn bộ dung môi. Kết tinh cắn trong methanol thu được tinh thể hình kim màu vàng cam. Lọc, sấy khô sản phẩm ở 60 °C trong 3 giờ, thu được 24,05 g PH6, hiệu suất phản ứng 42,9 %, nhiệt độ nóng chảy: 158,8-160,5 °C.
Nhận xét: Hiệu suất phản ứng ổn định khi nâng quy mô.
Kết quả các khảo sát phản ứng, xây dựng quy trình và nâng quy mô tổng hợp dẫn chất PH6 được tóm tắt trong Bảng 3.23 sau:
Bảng 3.23. Bảng tóm tắt kết quả khảo sát phản ứng, xây dựng quy trình và nâng quy mô tổng hợp PH6
1 g/ mẻ | 5 g/ mẻ | 25 g/ mẻ | |
KL nguyên liệu curcumin (g) | 2,00 | 10,00 | 50,00 |
Thể tích tác nhân (mL) | 0,72 | 3,6 | 18,0 |
Tỷ lệ mol tác nhân : curcumin | 2 : 1 | 2 : 1 | 2 : 1 |
Nhiệt độ phản ứng (°C) | 55 | 55 | 55 |
Thời gian phản ứng (giờ) | 6 | 6 | 6 |
Lượng dung môi phản ứng (mL) | 80 | 600 | 3000 |
Nồng độ chất tham gia (tỷ lệ tác nhân : dung môi, v/v) | 0,9 % | 0,6 % | 0,6% |
Cách thức nạp liệu | Cho trực tiếp tác nhân vào khối phản ứng | Pha loãng tác nhân trước khi cho vào khối phản ứng | Pha loãng tác nhân trước khi cho vào khối phản ứng |
Phương pháp tinh chế | Sắc ký cột hoặc chiết | Chiết và thay đổi pH | Chiết và thay đổi pH |
KL sản phẩm (g) | 0,92 | 4,54 | 24,05 |
Hiệu suất (%) | 41,1 | 40,6 | 42,9 |
Sơ đồ quy trình tổng hợp PH6 thu được như sau (Hình 3.1):
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình tổng hợp PH6
Một số hình ảnh tổng hợp PH6 ở quy mô 25 g/mẻ (Hình 3.2):
Nạp curcumin Quá trình phản ứng
Hình 3.2. Một số hình ảnh tổng hợp PH6 ở quy mô 25 gam/ mẻ
3.2.3. Xây dựng quy trình tổng hợp dẫn chất mono-O-(2-(succinyloxy)ethyl)- curcumin (PH9)
3.2.3.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng tổng hợp PH9 ở quy mô phòng thí nghiệm
Thực hiện phản ứng theo Mục 3.1.4.2 với chất trung gian PH6, chúng tôi tiến hành khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng để có thể nâng cấp được quy trình tổng hợp dẫn chất PH9. Các yếu tố khảo sát: tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng.
a, Khảo sát tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6
Để khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 đến hiệu suất phản ứng: Tiến hành phản ứng theo Mục 3.1.4.2, giữ nguyên các thông số phản ứng: dung môi pyridin khan, nhiệt độ 100 °C, thời gian 2,5 giờ, kết quả thu được trình bày ở Bảng 3.24 dưới đây:
Bảng 3.24. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol tới hiệu suất phản ứng tạo PH6
Tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 | Vết các thành phần trên SKLM | KL SP PH9 (g) | H % | |
1 | 1,0 : 1 | Cường độ vết PH6 đậm, vết PH9 ít đậm | 0,09 | 36,21 |
2 | 1,5 : 1 | Cường độ vết PH6 ít đậm, vết PH9 đậm hơn | 0,13 | 52,31 |
3 | 2,0 : 1 | Cường độ vết PH6 mờ, vết PH9 đậm hơn | 0,17 | 68,41 |
4 | 2,5 : 1 | Cường độ vết PH6 rất mờ, vết PH9 đậm hơn, xuất hiện vết tạp | 0,15 | 60,36 |
Nhận xét: Khi tăng tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 thì lượng sản phẩm PH9 tạo ra nhiều hơn, hiệu suất phản ứng tăng lên. Vết PH9 đậm nhất và hiệu suất phản ứng cao nhất ở tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 = 2,0 : 1, nhưng khi tăng tiếp lượng anhydrid succinic thì xuất hiện vết tạp, làm giảm hiệu suất phản ứng. Do vậy, tỷ lệ mol tốt nhất cho phản ứng là: anhydrid succinic : PH6 = 2,0 : 1.
b, Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng: Tiến hành phản ứng theo Mục 3.1.4.2, giữ nguyên các thông số phản ứng: dung môi pyridin khan, tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 = 2,0 : 1, thời gian 2,5 giờ, kết quả thu được trình bày ở Bảng 3.25 sau:
Bảng 3.25. Kết quả khảo sát nhiệt độ phản ứng tạo PH9
Nhiệt độ (°C) | Vết các thành phần trên SKLM | KL SP (g) | H % | |
1 | 70 | Vết PH6 đậm, vết PH9 rất mờ, không rõ ràng | 0,04 | 16,09 |
2 | 80 | Vết PH6 đậm, vết PH9 mờ | 0,08 | 32,19 |
3 | 90 | Vết PH6 vẫn đậm, vết PH9 khá rõ ràng | 0,11 | 44,26 |
3 | 100 | Vết PH6 mờ, vết PH9 đậm, rõ ràng | 0,17 | 68,41 |
4 | 110 | Vết PH6 mờ, vết PH9 đậm, xuất hiện vết tạp phía dưới vết sản phẩm | 0,14 | 56,33 |
Nhận xét: Kết quả khảo sát cho thấy, ở nhiệt độ 100 °C sản phẩm PH9 được tạo ra nhiều nhất, với hiệu suất cao nhất. Khi tăng nhiệt độ lên, phản ứng tạo ra thêm các tạp acyl hóa khác.
c, Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Sử dụng tỷ lệ mol anhydrid succinic : PH6 = 2,0 : 1, xúc tác pyridin và phản ứng ở nhiệt độ 100 °C, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến phản ứng, kết quả thu được trình bày ở Bảng 3.26:
Bảng 3.26. Kết quả khảo sát thời gian phản ứng tạo PH9
Thời gian phản ứng (giờ) | Vết các thành phần trên SKLM | KL SP (g) | H % | |
1 | 1,0 | Vết PH6 đậm, vết PH9 mờ | 0,07 | 28,17 |
2 | 1,5 | Vết PH6 vẫn còn đậm, vết PH9 khá rõ ràng | 0,12 | 48,28 |
3 | 2,0 | Vết PH6 mờ, vết PH9 đậm, rõ ràng | 0,18 | 72,43 |
4 | 2,5 | Vết PH6 mờ, vết PH9 đậm, xuất hiện vết tạp phía dưới vết sản phẩm | 0,17 | 68,41 |
Nhận xét: Khi thời gian phản ứng dưới 1,0 giờ, lượng sản phẩm tạo ra rất ít. Tăng thời gian phản ứng, lượng sản phẩm tăng lên và ở thời gian 2,0 giờ, lượng sản phẩm tạo ra nhiều nhất. Kéo dài thời gian phản ứng lên 2,5 giờ thì xuất hiện tạp trên SKLM và hiệu suất phản ứng giảm xuống. Như vậy thời gian hợp lý nhất cho phản ứng là 2 giờ.
Qua khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, thu được bảng các thông số tốt nhất cho quy trình phản ứng như sau:
Bảng 3.27. Bảng tổng hợp các thông số tốt nhất cho quy trình tổng hợp PH9
Dung môi | Nhiệt độ phản ứng | Thời gian phản ứng (giờ) | KL (g) | H % | |
2,0 : 1 | pyridin | 100 °C | 2 | 0,18 | 72,43 |
3.2.3.2. Nâng quy mô tổng hợp PH9 lên 2 g/mẻ
Trên cơ sở các khảo sát trên, quy trình tổng hợp PH9 ở quy mô 2 g/mẻ được xây dựng như sau:
Cho hỗn hợp 2,00 g (4,85 mmol; 1 eq) PH6; 1,00 g (9,70 mmol; 2,0 eq) anhydrid succinic; 2,0 mL pyridin khan vào bình cầu 100 mL. Khuấy và đun hồi lưu hỗn hợp