NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ

Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



1.3. Dung môi chạy sắc ký

Chloroform : isopropanol : formic acid = 75 : 20 : 5

2. TỔNG HỢP THALIDOMIDE

2.1. Điều chế N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2) [26]

Phương trình phản ứng:



Cách tiến hành:

Đun hồi lưu trong 2 giờ hỗn hợp L-glutamic acid (4) (8,2 g; 0,055 mol)

và phthalic anhydride (5) (8,2 g; 0,055 mol) trong 30 ml pyridine. Sau khi cất

kiệt pyridine (1 giờ) dưới áp suất chân không, thu được phần dịch đặc, màu

vàng sẫm. Để nguội dịch này tới nhiệt độ phòng, sau đó thêm vào 23 ml

acetic anhydride. Trong quá trình đun nóng hỗn hợp, tại thời điểm bắt đầu hồi

lưu, xảy ra sự sôi mãnh liệt. Sau khoảng 1 phút hiện tượng này dừng, tiếp tục

đun hồi lưu hỗn hợp trong 30 phút. Sau đó tiến hành cất loại 12 ml dung môi

Ac2O (1/2(*) lượng dung môi sử dụng ban đầu, quá trình cất loại diễn ra trong

40 phút, dưới điều kiện áp suất chân không). Phần dịch còn lại được kết tinh ở

nhiệt độ phòng, để qua đêm.

Xử lý, tách loại: Lọc hút kiệt dịch, thu được tinh thể màu trắng. Ngâm tinh

thể này với 20 ml ether khan (diethyl ether Et2O) trong 15 phút để loại acetic

acid/acetic anhydride và pyridine còn dư. Sản phẩm cuối cùng được lọc, rửa

với ether khan, sấy khô tới khối lượng không đổi.

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



49



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Kết quả:

 Thu được 10,93 g, hiệu suất 76,16%.

 Tinh thể màu trắng tinh.

 Nhiệt độ nóng chảy: (190 ÷ 192) – (196 ÷ 197).

 Rf = 0,2 với hệ dung môi chạy sắc ký chloroform : isopropanol : formic

acid = 75 : 20 : 5.

Thực hiện một số mẻ phản ứng khác để làm nguyên liệu cho giai đoạn

điều chế thalidomide:

(5)



(4)



TT



VP.



VA.



VE.



(ml)



(ml)



(ml)



Sản

phẩm



Hiệu suất



(g)



(%)



(g)



(mol)



(g)



(mol)



1



16,3



0,11



16,3



0,11



60



45



40



21,6



75.8



2



32,6



0,22



32,6



0,22



120



90



50



44,02



77,2



3



32,6



0,22



32,6



0,22



120



90



50



44,04



77,2



4



32,6



0,22



32,6



0,22



120



90



50



42,92



75,3



5



32,6



0,22



32,6



0,22



120



90



40



38,68



67,7



Chú thích:

- VP. : Thể tích dung môi pyridine sử dụng.

- VA. : Thể tích dung môi acetic anhydride sử dụng.

- VE. : Thể tích diethyl ether sử dụng.

Tinh chế:

Nghiền nhỏ, mịn 10 g N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride (2) thô, cho

vào bình cầu 1 cổ dung tích 100 ml có chứa 40 ml dung môi acetone. Đun sôi,

hồi lưu trong thời gian 30 phút dưới điều kiện khuấy trộn (máy khuấy từ). Sau

đó gạn bỏ cặn, thu lấy dịch. Dịch này được kết tinh tự nhiên ở nhiệt độ phòng.

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



50



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Sau khi bay hơi tự nhiên 10 ml (trong quá trình kết tinh), làm lạnh hỗn hợp

bằng nước đá trong 15 phút rồi lọc, rửa. Tinh thể hình kim thu được có màu

trắng tinh, nhiệt độ nóng chảy (195 ÷ 196) – (200 ÷ 201). Hiệu suất 85%

(khối lượng: 8,5 g).

Tiến hành kết tinh lại tương tự với lượng N-phthaloyl-DL-glutamic

anhydride trên, hiệu suất trung bình 78%.

Lưu ý: (*): Lượng dung môi Ac2O cất ra có ảnh hưởng tới hiệu suất

phản ứng. Nếu cất ít quá, hiệu suất sẽ thấp do sản phẩm hòa tan một lượng

trong phần dịch còn lại. Nếu cất nhiều quá, dịch còn lại có độ nhớt cao, gây

khó khăn cho quá trình tách sản phẩm (vì ở các tạp chất ở nồng độ cao cũng

kết tinh cùng với sản phẩm), làm giảm hiệu suất.

Cấu trúc của hợp chất N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride điều chế ra

được xác định qua các dữ liệu phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR và MS:

• IR υmax (KBr, cm-1): 3469,20 (υip(C=O)2 + υop(C=O)2); 3067,52 và 2924,06

(υC-H no (CH và CH2), dao động hóa trị (stretching vibration); 1817,21 (υC=O

anhydride vòng no (symmetric)); 1775,97 và 1715, 70 (υ phthalimide (symmetric và

asymmetric)); 1474,60 (υC-H no (CH và CH2), dao động biến dạng (bending

vibration)); 1230,34 và 973,38 (υC-O vòng anhydride); 719,59 (υC-H thơm).



• 1H-NMR (DMSO) δ (ppm): 7,855 – 7,907 (m, 4H, H-5,6,7,8); 4,794 –

4,823 (m, 1H, H-13); 2,339 – 2,313 (m, 4H, H-17 và H-12).

•



13



C-NMR (DMSO) δ (ppm): 173,666 (C-16); 170,283 (C-14); 167,470



(C-1 và C-3); 134,776 (C-6 và C-7); 131,288 (C-4 và C-9); 123,366 (C-5 và

C-8); 51,142 (C-13); 30,428 (C-17); 23,746 (C-12).

• MS: m/z = 259(M+, 37), 214(15), 186(100), 173(88), 148(14), 130(34),

104(58), 76(67).

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



51



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



2.2. Điều chế thalidomide

2.2.1. Phương trình phản ứng



2.2.2. Cách tiến hành

2.2.2.1. Quy hoạch thực nghiệm [43]

Tiến hành quy hoạch thực nghiệm với sự trợ giúp của phần mềm

MODDE 5.0 (Umetrics Inc.). Quá trình thao tác trên MODDE 5.0 được mô tả

bằng hình vẽ bên dưới:

 Khởi động chương

trình MODDE 5.0:

Mở một trình làm việc

mới bằng việc chọn

Menu File  New

Chọn tên trình làm việc

mới là Thalidomide



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



52



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



 Khai báo biến đầu vào

Thực hiện khai báo các biến đầu vào là các thông số cần khảo sát của giai

đoạn 2 quy trình tổng hợp thalidomide:



1. Biến nhiệt độ:

a. Tên biến: Temperature (viết tắt là temp).

b. Đơn vị đo: độ C (oC).

c. Thuộc tính của biến: Là biến có thể kiểm soát thông số

(controlled), biến định lượng nhiều mức (Quantitative

multilevel): 165, 175, 185.

2. Biến thời gian:

a. Tên biến: Time (viết tắt là time).

b. Đơn vị đo: phút (minute).



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



53



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



c. Thuộc tính của biến: có thể kiểm soát thông số (controlled), biến

định lượng nhiều mức (Quantitative multilevel): 15, 20, 25.



3. Biến tỷ lệ mol:

a. Tên biến: Ratio (U/A) (viết tắt là ratio). Định nghĩa: là tỷ lệ mol

giữa urea và N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride tham gia phản

ứng.

b. Thuộc tính của biến: có thể kiểm soát thông số (controlled), biến

định lượng nhiều mức (Quantitative multilevel): 1:1; 2:1; 3:1.



Kết quả khai báo 3 biến đầu vào được hiển thị như sau:



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



54



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



 Khai báo biến đầu ra

Đối với trường hợp quy hoạch thực nghiệm cho giai đoạn điều chế

thalidomide, chỉ có một biến đầu ra duy nhất là hiệu suất (Field)

a. Tên biến: Field (field).

b. Đơn vị: %.



 Chọn mô hình quy hoạch thực nghiệm



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



55



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



Lựa chọn mô hình Screening (phát hiện các nhân tố quan trọng tại giai

đoạn đầu của phương pháp, sử dụng mô hình đường – mô hình bậc 2, và mô

hình tương tác bên trong). Chọn Screening Ojective khi :

 Chúng ta bắt đầu xem xét và biết được một ít những ảnh hưởng qua lại

của một vài biến đầu vào trên biến đầu ra, hoặc biết về những hoạt động của

biến đầu ra trong một giới hạn thực nghiệm hay biết về kích thước thực tế của

vùng thực nghiệm đó.

 Mục đích của chúng ta là làm giảm số lượng những factor (yếu tố), chỉ

giữ lại những yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất trong biến đầu ra. Lựa chọn này

phù hợp cho tất cả các loại factor.

Trong trường hợp cụ thể quy hoạch thực nghiệm cho giai đoạn tổng hợp

thalidomide, chúng ta chọn mô hình Screening Objective là hoàn toàn phù

hợp

Chọn mô hình bậc 2 L9 ba mức (3 mức cho mỗi yếu tố, số thực nghiệm

phải tiến hành là 9). Cuối cùng, ta thu được bảng số liệu định hướng thực

nghiệm với yêu cầu: số lượng thực nghiệm là nhỏ nhất nhưng thu được lượng

thông tin lớn nhất..



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



56



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



2.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm

Thực hiện phản ứng:

Nghiền nhỏ, trộn đều x (g) N-phthaloyl-DL-glutamic anhydride với y (g)

urea. Gia nhiệt cách cát trên bếp khuấy từ gia nhiệt. Hỗn hợp phản ứng nóng

chảy ở > 1000C. Duy trì nhiệt độ hỗn hợp phản ứng tại T0C trong thời gian t

(phút) (trong suốt thời gian phản ứng, NH3 và CO2 thoát ra mãnh liệt, khí thoát

ra làm xanh giấy quỳ).

Xử lý, tách loại và tinh chế:

Sau khi dừng phản ứng, để nguội hỗn hợp phản ứng tới 90 0C thì cho 25

ml EtOH 95% vào, đun sôi, khuấy tới khi phần rắn tan hoàn toàn thì dừng. Để

hỗn hợp kết tinh tự nhiên ở nhiệt độ phòng. Sau 15 phút, làm lạnh hỗn hợp

bằng nước đá trong 15 phút, sau đó gạn bỏ dịch, tiếp tục cho 25 ml EtOH



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



57



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



25% vào lặp lại quá trình kết tinh 2 lần. Dưới đây là bảng kết quả thực

nghiệm:



STT



Tỷ lệ

t

T (oC)

mol

(phút)

(U/A)



y (g)



x

(g)



Tnc

hỗn

hợp

(0C)



(g)



Hiệu

suất

(%)



(1)



1*



165



15



1



1.5



6.5



140



1.1



17.05



2



165



20



2



3



6.5



115



2.5



38.76



3



165



25



3



4.5



6.5



100



2.6



40.31



4



175



15



2



3



6.5



115



3.1



48.06



5



175



20



3



4.5



6.5



100



4.4



68.22



6



175



25



1



1.5



6.5



140



1.4



21.71



7



185



15



3



4.5



6.5



100



1.6



24.81



8



185



20



1



1.5



6.5



140



2.3



35.66



9



185



25



2



3



6.5



115



4.2



65.12



Kết quả:

 Tinh thể thu được là tinh thể hình kim màu trắng.

 Dung môi kết tinh acetone.

 Nhiệt độ nóng chảy: 269 ÷ 2710C. (1*: Sản phẩm này có điểm chảy là

263 ÷ 2640C).

 Rf = 0,6 với hệ dung môi chạy sắc ký chloroform : isopropanol : formic

acid = 75 : 20 : 5.

Cấu trúc của thalidomide điều chế ra được xác định bằng các dữ liệu

phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT90, DEPT135 và MS:



Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



58



Đại học Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp 2009



• IR υmax (KBr, cm-1): 3477,66 (υip(C=O)2 + υop(C=O)2); 3112,74 và 2919,55

(υC-H no (CH và CH2), dao động hóa trị (stretching vibration); 3198,61 (υN-H);

1778,12 và 1703,66 (υphthalimide (symmetric và asymmetric)); 1474,32 (υC-H no

(CH và CH2), dao động biến dạng (bending vibration)); 729,71 (υC-H thơm).



• 1H-NMR (DMSO) δ (ppm): 11,073 (s, 1H, H-15); 7,882 – 7,934 (m, 4H,

H-5,6,7,8); 5,132 – 5,168 (dd, 1H, H-13, J = 13,0 Hz và J = 5,5 Hz); 2,863 –

2,935 (m, 1H, Ha -12); 2,497 – 2,633 (m, 2H, H-17), 2,052 – 2,1 (m, 1H, H b

-12).

• 13C-NMR (DMSO) δ (ppm): 172,563 (C-16); 169,658 (C-14); 167,054

(C-1 và C-3); 134,772 (C-6, C-7); 131,167 (C-4, C-9); 123,303 (C-5, C-8);

48,970 (C-13); 30,856 (C-17); 21,922 (C-12).

• DEPT90 (DMSO) δ (ppm) CH: 134,772 (C-4, C-7); 123,303(C-5, C-8);

48,970 (C-13).

• DEPT135 (DMSO) δ (ppm)

o CH&CH3 : 134,772 (C-4, C-7); 123,303(C-5, C-8); 48,970 (C13).

o CH2: 30,856 (C-17); 21,922 (C-12).

• MS: m/z = 258 (M+, 26), 230(18), 202(19), 173(87), 148(50), 130(29),

111(53), 104(67), 76(100).

2.2.2.3. Tối ưu hóa quy trình [43]

Dựa trên số liệu thực nghiệm thu được, tiến hành xác định các điều kiện

tối ưu sao cho hiệu suất quá trình thu được là lớn nhất. Công việc được thực

Lê Sỹ Tùng – Lớp CN Hóa Dược và HC BVTV K49



59