TTHC Ung Dung [PDF]

Zitiervorschau

Bài mở đầu

GIỚI THIỆU MỘT SỐ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM

1. MỘT SỐ THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM THÔNG DỤNG 1.1. CÁC THIẾT BỊ VÀ CÁCH SỬ DỤNG Các thiết bị thí nghiệm thường rất đắt tiền so với dụng cụ thủy tinh. Chính vì vậy kéo dài thời gian sử dụng thiết bị là một yêu cầu cấp thiết. Để thực hiện được điều này, sinh viên cần phải biết được một số thiết bị cơ bản có thể gặp trong học phần thực tập Hóa Hữu Cơ I như: cân, tủ sấy, bếp cách thủy, máy bơm lọc rút áp suất kém. Quan trọng nhất là sinh viên phải tìm hiểu thật kỹ cách sử dụng các thiết bị này đã được trình bày dưới đây.

1.1.1. CÂN HIỆN SỐ Công dụng và cấu tạo : Hiện nay, các phòng thí nghiệm thường trang bị các loại cân hiện số (hình 1) thay thế cho các loại cân cơ học. Ưu điểm của cân hiện số là giúp cân rất nhanh mà kết quả lại khá chính xác.

Cân cấu tạo gồm các bộ phận chính sau : - Dĩa cân - Mặt hiện số - Các phím điều chỉnh - Núm điều chỉnh cân bằng - Quả cân chuẩn 1

Cân hiện số thường được chia làm hai loại loại : cân kỹ thuật và cân phân tích.

Cân kỹ thuật

Cân phân tích

Hình 1 : Cân hiện số Cách sử dụng cân kỹ thuật Để sử dụng cân hiện số, thực hiện theo quy trình như sau

Bước 1: Điều chỉnh sự thăng bằng của cân Trước khi cân hay sau một loạt các phép cân liên tục cần kiểm tra lại sự thăng bằng của cân dựa vào vị trí của bọt không khí. Dùng núm điều chỉnh thăng bằng ở các góc cân điều chỉnh sao cho bọt không khí nằm giữa vòng tròn. Sau khi điều chỉnh xong, không xê dịch, di chuyển cân.

Bước 2 : Chỉnh cân bằng quả cân chuẩn Ấn nút ON để khởi động cân 2

Ấn tiếp nút ON lần nữa để vào chế độ chỉnh cân. Khi đó trên màn hình sẽ hiện ra dòng chữ CAL. Sau đó màn hình sẽ hiện ra -C- và khối lượng quả cân chuẩn 200g. Đặt quả cân chuẩn lên dĩa cân rồi ấn ON một lần nữa. Khi màn hình hiện ra đúng số của quả cân chuẩn và ổn định không thay đổi thì thao tác chỉnh cân đã hoàn tất.

Bước 3 : Chỉnh đơn vị đo lường Một số loại cân có nhiều đơn vị đo lường khác nhau. Ta cần kiểm tra và chọn đơn vị thích hợp trườc khi cân. Ấn nút ON cho đến khi trên màn hình hiện ra dòng chữ UNITS sau đó ấn nút OFF để chọn đơn vị đo là gam. Sau đó ấn nút ON lần nữa.

Bước 4 : Thao tác cân một lượng hóa chất Đặt 1 tờ giấy lọc lên đĩa cân, ấn nút ON/ZERO hoặc TARE để trừ bì. Dùng muỗng múc hóa chất và cẩn thận đổ lên tờ giấy lọc từ từ cho đến khi màn hình hiện đúng con số cần cân. Nhẹ nhàng nhấc tờ giấy lọc ra khỏi dĩa cân. Tốt nhất là cân hóa chất bằng becher vì có nhiều loại hóa chất ăn thủng giấy lọc và có thể làm hư cân.

Một số điểm lưu ý khi sử dụng cân - Nếu cân đã được chỉnh rồi thì không cần phải chỉnh lại. - Không được đặt trực tiếp hóa chất lên đĩa cân mà phải đặt trên một tờ giấy lọc sạch hay mặt kính đồng hồ, becher... - Trước khi cân phải kiểm tra trạng thái cân bằng của cân, kiểm tra đơn vị cân. - Không được cân vật có khối lượng nặng hơn so với khối lượng qui định của cân. 3

- Sau khi cân xong phải nhẹ nhàng lau sạch dĩa cân và bàn cân. - Không được tỳ tay lên cân hay tự ý di chuyển cân.

1.1.2. TỦ SẤY Tủ sấy (Hình 2) dùng để sấy khô các dụng cụ thủy tinh và các loại hóa chất không ăn mòn ở nhiệt độ thích hợp. Thông thường tủ sấy có thể đạt nhiệt độ tối đa 250 °C.

Hình 2 : Tủ sấy

4

Cách sử dụng tủ sấy: Để sử dụng tủ sấy cần tuân theo các bước thứ tự sau : Bước 1 : Kiểm tra và dọn vệ sinh tủ sấy. Bước 2 : Phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp trước khi đặt vật cần sấy vào tủ sấy.

Các điều lưu ý khi sử dụng tủ sấy : - Không được sấy các dụng cụ thủy tinh chính xác dùng để đo thể tích như pipet, buret, bình định mức... - Không được sấy các vật dễ cháy, các hóa chất gây ăn mòn, - Không được thực hiện phản ứng trong tủ sấy.

1.1.3. BẾP CÁCH THỦY Bếp cách thủy (hình 3) dùng để đun trong khoảng nhiệt độ trên nhiệt độ phòng đến khoảng 90 °C. Bếp cách thủy thường không làm bốc cháy dung môi hữu cơ và thường không làm phân hủy các hợp chất được ly trích nên rất thích hợp dùng để cô cạn các dịch trích bằng dung môi hữu cơ hoặc tiến hành phản ứng.

5

Hình 3 : Bếp cách thủy

Cách sử dụng bếp cách thủy: Để sử dụng bếp cách thủy cần tuân theo các bước thứ tự sau : Bước 1 : Kiểm tra và đổ nước vào bồn đến ngang vạch qui định Bước 2 : Ấn nút ON/OFF để khởi động. Bước 3 : Ấn và giữ nút SET đồng thời xoay núm điều chỉnh nhiệt độ để cài đặt nhiệt độ thích hợp. Thả tay ra, màn hình sẽ hiển thị nhiệt độ thực tế của nước trong bồn. Đèn HEAT sẽ cháy sáng báo hiệu bồn đang được gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt. Bước 4 : Chờ đến lúc nhiệt độ đạt đến nhiệt độ cài đặt và ổn định sau vài phút, đặt ống nghiệm hay erlen có chứa hóa chất thực hiện phản ứng vào bồn ngâm từ 5 đến 10 phút để đạt đến nhiệt độ thích hợp. Sau đó đổ nhanh các hóa chất vào nhau để thực hiện phản ứng, …

6

1.2. DỤNG CỤ THỦY TINH

Dụng cụ thủy tinh dùng trong phòng thí nghiệm hóa học thường rất đa dạng. Có thể tạm chia ra thành ba loại chính như sau (hình 5):

- Dụng cụ thủy tinh không chia độ như : ống nghiệm, bình tam giác, becher (cốc có mỏ), bình cầu, bình lóng, phễu thủy tinh, chậu thủy tinh,…

- Dụng cụ thủy tinh có chia độ như: pipet, buret, ống đong, bình định mức…

- Dụng cụ thủy tinh chuyên dùng trong các hệ chưng cất, trong các hệ thống phản ứng dùng để thực hiện các phản ứng điều chế hay tách chiết các chất, các dụng cụ thủy tinh trong các hệ thống phân tích đặc biệt…

1.2.1. DỤNG CỤ THỦY TINH KHÔNG CHIA ĐỘ ỐNG NGHIỆM : Thường để thực hiện các phản ứng định tính hóa chất. Lượng hóa chất phản ứng không được chứa quá 1/4 thể tích của ống nghiệm. Ống nghiệm được giữ bằng kẹp ống nghiệm khi tiến hành khảo sát phản ứng và khi phản ứng xong thường được đặt trên các giá ống nghiệm.

Khi đun ống nghiệm cần hơ đều ống nghiệm trước khi đun tập trung vào phần đáy để không làm bể ống. Khi đun, tuyệt đối không được hướng miệng ống nghiệm về phía có người vì sẽ gây nguy hiểm.

Có thể lắc nhẹ ống nghiệm để trộn đều hóa chất chứa trong ống nghiệm, không được dùng ngón tay để bịt miệng ống nghiệm mà lắc vì có thể làm nhiễm bẩn hóa chất trong ống nghiệm và hóa chất có thể gây tác hại đối với da tay. 7

ERLEN (BÌNH TAM GIÁC) : dùng để đựng hóa chất, thường dùng trong phép chuẩn độ dung dịch. Một số loại bình tam giác có cổ nhám dùng trong các hệ chưng cất và hệ thống phản ứng.

BECHER (CỐC THỦY TINH) : thường có mỏ để dễ rót hóa chất. Dùng để đựng hóa chất hoặc cô dung dịch, …

BÌNH CẦU : có hai loại đáy tròn và đáy bằng, dùng để đựng hóa chất, dùng trong các hệ chưng cất hay dùng hệ phản ứng.

Cả bốn loại dụng cụ trên đều có thể có khắc các vạch chia thể tích nhưng các vạch chia này chỉ dùng để ước lượng thể tích của dung dịch chứa trong bình chứ không dùng chúng để đo thể tích chính xác được.

Ngồi ra, bốn dụng cụ này có thể được gia nhiệt bằng cách đun trên bếp cách thủy, bếp cách cát hay trên lưới amian. Điều cần lưu ý trước khi đun là phải xem trên các dụng cụ này có ký hiệu cho phép gia nhiệt hay không. Thông thường đối với các dụng cụ thủy tinh có thể đun nấu được ở nhiệt độ cao, người ta thường ký hiệu bằng một hình chữ nhật màu trắng in trên các dụng cụ đó.

BÌNH LÓNG : dùng để chiết tách hỗn hợp dung dịch các hóa chất lỏng không hòa tan vào nhau. Dung dịch có tỷ trọng nhỏ sẽ nằm phía trên và dung dịch có tỷ trọng lớn nằm phía dưới.

PHỄU THỦY TINH : Dùng để rót và lọc chất lỏng.

8

1.2.2. CÁC DỤNG CỤ THỦY TINH CÓ CHIA ĐỘ PIPET : là loại dụng cụ thủy tinh dùng để hút một lượng dung dịch chính xác. Có các loại pipet sau đây - Pipet hai vạch : là loại pipet có khắc hai vạch định mức trên và dưới. Thể tích dung dịch nằm trong hai vạch này chính là thể tích của pipet.

- Pipet một vạch : chỉ có khắc một vạch trên : thể tích kể từ vạch trên trở xuống là thể tích đo của pipet.

- Pipet chia độ : trên thân pipet có các vạch chia độ tương ứng với các thể tích xác định khác nhau.

Về hình dạng, pipet có loại thẳng (dạng suôn) hay bầu (dạng có bầu tròn),…

Cách sử dụng pipet (hình 4) : Nhúng đầu dưới của pipet vào chất lỏng cần hút, dùng bóp cao su gắn vào đầu trên của pipet để hút chất lỏng lên quá vạch định mức 0. Sau đó dùng ngón tay trỏ bịt kín đầu trên của pipet để giữ chất lỏng không chảy ra khỏi pipet. Nhấc pipet ra khỏi chất lỏng và đặt ngang tầm mắt rồi nhấc nhẹ ngón tay trỏ cho chất lỏng chảy xuống từng giọt một cho đến khi mặt lõm của chất lỏng không màu trùng với vạch chia độ 0. Chuyển pipet vào bên trong bình đựng hóa chất rồi chạm nhẹ đầu pipet vào thành bình. Nhấc ngón tay cho dung dịch trong pipet chảy xuống đúng thể tích cần lấy rồi bịt chặt đầu pipet lại. Đối với loại pipet 1 vạch thì sau khi chất lỏng trong pipet đã ngưng không chảy xuống nữa thì ta mới nhấc pipet ra.

Lưu ý là không được thổi giọt chất lỏng cuối cùng còn bám trong đầu pipet vì khi chế tạo pipet người ta đã không tính đến thể tích của giọt chất lỏng này.

9

Hình 4 : Cách sử dụng pipet

BURET : là dụng cụ đo thể tích dung dịch một cách chính xác và được dùng trong phép chuẩn độ. Trên thân buret có khắc các vạch chia độ. Phía dưới buret có khóa. Thường buret được giữ cố định trên giá buret.

Cách sử dụng buret : Dùng becher hay phễu thủy tinh để rót dung dịch vào trong buret, khi rót nên rót thừa để mức dung dịch nằm phía trên vạch 0 của buret. Mở khóa thật nhanh để đuổi hết khoảng không khí nằm ở phần dưới của buret. Sau đó chỉnh mức dung dịch về đúng vạch số 0 của buret. Trong quá trình chuẩn độ, mở khóa buret bằng tay trái, không được dùng tay phải để mở khóa buret vì trong khi vặn khóa có thể nắm kéo khóa buret tuột ra khỏi thân buret. Trước khi sử dụng nên bôi một ít silicon hay vazơlin vào khóa cho trơn để dễ thao tác.

10

Khi sử dụng xong buret, phải xả hết hóa chất trong buret ra rồi tráng lại bằng nước cất nhiều lần cho sạch. Sau đó có thể úp ngược buret lại cho khô hay đổ đầy nước cất vào buret.

ỐNG ĐONG : là dụng cụ dùng để đo thể tích với những giá trị lớn. Tuy nhiên ống đong không được dùng để đo chính xác các thể tích.

BÌNH ĐỊNH MỨC (FIOL) : là dụng cụ dùng để pha chính xác những dung dịch có nồng độ xác định hay dùng để đong thể tích thật chính xác của một chất lỏng.

Cách sử dụng bình định mức để pha một dung dịch có nồng độ xác định : Cân chính xác lượng chất tan cần pha hay hút chính xác thể tích dung dịch cần pha loãng rồi cho vào bình định mức. Thêm dung môi đến nửa bình. Đậy nắp rồi lắc đều để trộn cho tan hẳn. Sau đó tiếp tục thêm dung môi đến gần vạch định mức. Cuối cùng, dùng pipet hay bình nhỏ giọt cẩn thận thêm từng giọt dung môi cho đến khi bề mặt lõm của chất lỏng không màu trùng vạch định mức. Đậy kín bình định mức rồi dốc ngược vài lần để trộn đều.

Lưu ý : Các dụng cụ thủy tinh dùng để đo thể tích chính xác không nên sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ cao vì có thể làm sai lệch thể tích của chúng. Nên sử dụng các dụng cụ này ở đúng nhiệt độ qui định có ghi trên chúng.

1.2.3. CÁC DỤNG CỤ THỦY TINH CHUYÊN DÙNG ỐNG SINH HÀN : là dụng cụ thủy tinh để làm lạnh hoặc ngưng hơi trong hệ thống chưng cất. Về hình dạng, ống sinh hàn có nhiều loại như : thẳng, bầu, xoắn, hai lớp,… Về công dụng, ống sinh hàn có thể sinh hàn bằng nước hoặc không khí tùy theo hóa chất sử dụng.

11

BÌNH KIPP : là dụng cụ dùng để điều chế một thể tích nhỏ chất khí trong phòng thí nghiệm.

CÁC CỔ NỐI : dùng để kết nối các dụng cụ thủy tinh trong hệ thống phản ứng như bình cầu hay bình tam giác...

CỘT VIGREUX : dùng để tách các cấu tử có nhiệt độ sôi khác nhau ra khỏi một hỗn hợp bằng quá trình chưng cất.

Ống nghiệm

Bình tam giác

Becher

12

Bình cầu

Ống đong

Bình lóng

Pipet

Buret

Phễu thủy tinh

Bình định mức

13

Ống sinh hàn

Cột vigreux

Cổ nối

Hình 5: Các dụng cụ thủy tinh thông dụng

14

2. MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM 2.1. LỌC DƯỚI ÁP SUẤT KÉM

Lọc nhằm tách các chất rắn ra khỏi chất lỏng. Để quá trình lọc xảy ra nhanh chóng, người ta tiến hành lọc dưới áp suất kém.

Bình phòng bị

Phễu buchner

Giấy lọc

Vòi rút hơi

Bình lọc rút áp suất kém

Hình 6 : Hệ thống lọc dưới áp suất kém

Cách sử dụng hệ thống lọc áp suất kém Tiến hành thao tác theo các bước sau : Bước 1 : Mở máy bơm Bước 2 : Nối ống rút hơi với bình lọc áp suất kém. Bước 3 : Khóa “khóa thông hơi”. 15

Sau khi lọc xong, tiến hành ngược lại các bước trên từ bước 3 đến bước 1 rồi mới tắt máy bơm sau cùng để tránh nước hay dầu máy tràn vào bình lọc làm hư dung dịch lọc.

16

2.2. KẾT TINH LẠI

Phương pháp kết tinh là một phương pháp quan trọng dùng để tinh chế chất rắn, dựa trên độ hòa tan của nó trong dung môi hoặc hệ dung môi thích hợp. Đầu tiên đun sôi hòa tan chất rắn, kế đó lọc nóng (hình 7) để loại bỏ những tạp chất không hòa tan. Sau cùng làm lạnh dung dịch, chất rắn sẽ kết tinh. Khi lọc nóng cần xếp giấy lọc có nhiều rãnh (hình 8).

Dung môi thích hợp phải hòa tan tốt hợp chất rắn cần tinh chế khi đun sôi, ít hòa tan nó khi làm lạnh và thỏa các điều kiện như: không phản ứng với chất cần tinh chế ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ sôi, không hay ít hòa tan tạp chất, dễ bay hơi ra khỏi bề mặt hợp chất khi làm khô (trong không khí hay tủ sấy), ít độc và rẻ tiền.

Nếu dung dịch hòa tan có màu, ta có thể dùng than hoạt tính (2-5% trọng lượng chất rắn cần tinh chế) để loại tạp chất có màu.

Lưu ý : Không được cho bột than vào dung dịch lúc đang sôi, vì bột than có chứa những tâm sôi nên có thể làm trào dung dịch. Đun sôi dung dịch có bột than vài phút rồi mới lọc nóng.

17

tinh

Hình 7 : Kỹ thuật lọc nóng

18

Hình 8 : Cách xếp giấy lọc dùng để lọc nóng

19

2.3. ĐUN HOÀN LƯU

Đun hoàn lưu nhằm cấp nhiệt cho phản ứng mà không làm bay hơi tác chất.

Hệ thống đun hoàn lưu gồm các dụng cụ sau : - Bình chứa tác chất thường là bình cầu hay erlen. - Ống sinh hàn được dựng thẳng đứng và cắm vào bình chứa để tác chất không thốt ra ngồi được (khác với hệ thống chưng cất trong đó ống sinh hàn được đặt nghiêng để cho sản phẩm chưng cất chảy ra ngồi ống). - Bộ phận cấp nhiệt thường dùng là bếp cách thủy, cách các hay bếp đun bình cầu.

Nước ra Ống sinh hàn

Nước vào

Bình chứa Bếp đun

Hình 9 : Hệ thống đun hoàn lưu

20

Đối với các chất lỏng có nhiệt độ sôi dưới và gần bằng 80 °C như : dietil eter, aceton, cloroform, etanol, benzen... thường chưng cất bằng bếp đun cách thủy Với các chất lỏng có nhiệt độ sôi trên 80 °C như : isopropanol, acid acetic, toluen, acetat n-butil... thường chưng cất bằng bếp cách cát.

Hiện nay, việc chưng cất được thực hiện dễ dàng và rất an toàn bằng bếp đun bình cầu (chauffe ballon).

2.4. CHƯNG CẤT ĐƠN

Phương pháp chưng cất đơn là một trong những phương pháp dùng để tinh chế chất lỏng có chứa tạp chất rắn hoặc các chất khó bay hơi.

Hệ thống chưng cất đơn được ráp như hình 10. Trong chưng cất đơn, chất lỏng được đun sôi tạo thành hơi, hơi đi qua ống sinh hàn (ống hoàn lưu) ngưng tụ thành chất lỏng. Đây là sự chưng cất thuận dòng.

Phương pháp này áp dụng cho các chất lỏng bền khi đun sôi ở áp suất thường. Thông thường những hóa chất này có nhiệt độ sôi thấp từ 40 - 160 °C.

21

Hình 10 : Hệ thống chưng cất đơn

Nếu không có bếp đun bình cầu việc cấp nhiệt được thực hiện bằng cách đun cách thủy hay cách cát tương tự ở phần trên.

22

CÁC YÊU CẦU CHO SINH VIÊN KHI HỌC THỰC TẬP HÓA HỌC HỮU CƠ ỨNG DỤNG

1. CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI THỰC TẬP  Sinh viên cần đọc kỹ và hiểu rõ bài thực tâp trước khi vào phòng thực tập. Cán bộ hướng dẫn sẽ yêu cầu sinh viên trả lời các vấn đề liên quan đến bài thực tập.  Bài tường trình: vẽ sơ đồ minh họa chi tiết quá trình thực hành, trả lời các câu hỏi trong bài thực tập 2. TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẬP  Thực hiện đúng và cẩn thận thao tác thí nghiệm vì đây là môn học đòi hỏi cao về an toàn  Viết lại nhật ký thí nghiệm vào sổ nhật ký thí nghiệm. Sổ này luôn được mang theo trong suốt quá trình thí nghiệm và nên được lưu lại để tham khảo sau này. Cán bộ hướng dẫn sẽ yêu cầu xem sổ nhật ký thí nghiệm bất cứ lúc nào trong các buổi thực tập. Nhật ký thí nghiệm bao gồm: -

Ghi ngày, tháng, năm làm thí nghiệm

-

Tên phản ứng hoặc sự điều chế

-

Viết phản ứng

-

Ghi tác chất, lượng sử dụng (phân tử lượng, khối lượng, mol)

-

Ghi nhận hiện tượng xảy ra từ lúc bắt đầu phản ứng như sự biế đổi màu, sự tỏa nhiệt hay thư nhiệt, có tạo thành chất khí hay không, …; cách tinh chế sản phẩm; khối lượng sản phẩm thu được; hiệu suất phản ứng; các chú ý cần thiết; ….

23

3. SAU KHI THỰC TẬP XONG  Rửa sạch sẽ dụng cụ và trả lại cho phòng thực tập. Dọn dẹp hóa chất vô tủ  Lau chùi sạch sẽ nơi mình làm thí nghiệm; lau dọn phòng thí nghiệm theo sự phân công  Hoàn tất bài tường trình. Ghi vào bài tường trình kết quả đạt được về khối lượng, hiệu suất điều chế, chất lượng sản phẩm. Nộp bài và sản phẩm cho cán bộ hướng dẫn

24

THỰC TẬP HÓA HỮU CƠ ỨNG DỤNG (Dành cho Khoa Hóa học)

Môn học thực tập hóa hữu cơ gồm có các bài sau:

Bài 1 : Tổng hợp benzocaine



Bước 1.1

: Điều chế N-acetyl-p-toluidine



Bước 1.2

: Điều chế p-acetamidobenzoic acid



Bước 1.3

: Điều chế p-aminobenzoic acid hydrochloride



Bước 1.4

: Điều chế benzocaine

Bài 2 : Ly trích curcumin từ củ nghệ

25

Yêu cầu đọc kỹ và thực hiện theo trang 23 và 24 của tài liệu này Bài 1 TỔNG HỢP BENZOCAINE

26

1) Mục đích Bài thực tập này tổng hợp hợp chất ethyl 4-aminobenzoate có tên thương mại là benzocaine. Bài thực tập này giúp cho sinh viên làm quen với quy trình tổng hợp nhiều bước.

2) Tổng quan Benzocaine là chất gây mê. Nó cũng được sử dụng để giảm đau khi bị thương hoặc bị phỏng (bỏng). Benzocaine là dẫn xuất của p-aminobenzoic acid và có thể được tổng hợp từ acid này thông qua phản ứng ester hóa Fisher. Hợp chất benzocaine có thể được tổng hợp từ p-toluidine qua 4 bước.

27

Bước 1.1 (sinh viên tự chuẩn bị nước đá) ĐIỀU CHẾ N-ACETYL-p-TOLUIDINE

1. NGUYÊN TẮC Các amine nhất cấp và nhị cấp dễ bị oxy hóa, hoặc proton trên nguyên tử nitrogen dễ bị khử bởi các base mạnh như các hợp chất cơ lithium hoặc grinard. Thêm nữa, đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitrogen dễ bị proton hóa hoặc dễ tạo liên kết với các chất thân điện tử (R–X). Để bảo vệ nhóm amino khỏi sự oxy hóa và khỏi các tác nhân thân điện tử, đôi điện tử tự do trên nitrogen phải được giảm hoạt bằng cách chuyển nhóm amine thành nhóm amide thông qua phản ứng acyl hóa. Sự acyl hóa amine nhất cấp hoặc nhị cấp được thực hiện với acetic anhydride hoặc với acid chloride tạo thành amide.

2. HÓA CHẤT p-Toluidine

: 4.0 g

Acetic anhydride

: 10.0 ml

28

3. DỤNG CỤ  Bình cầu 100 ml nhám 29/32

: 1 cái

 Becher 100 ml

: 2 cái

 Ống đong 10 ml

: 1 cái

 Bình lọc suất kém

: 1 cái

 Đũa khuấy

: 1 cái

 Phễu Buchner

 Becher 250 ml

: 2 cái



áp

: 1 cái

4. THỰC HÀNH Thêm từ từ 10 ml acetic anhydride vào bình cầu 100 ml có chứa 4 g ptoluidine (vừa thêm vừa khuấy, phản ứng này tỏa nhiệt). Khuấy phản ứng thêm 10 phút và sau đó đổ hỗn hợp phản ứng vào becher 250 ml có sẵn 50 ml nước đá. Dùng nước đá để lấy hết sản phẩm còn sót trong bình cầu. Khuấy hỗn hợp trong nước lạnh thêm 5 phút nữa rồi lọc áp suất kém để thu lấy sản phẩm là chất rắn. Sản phẩm này được sử dụng cho phản ứng kế tiếp mà không cần tinh chế. Cân sản phẩm để tính hiệu suất phản ứng. N-Acetyl-p-toluidine tinh khiết là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở 146-147 oC. Sinh viên kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng, dung môi CHCl3

5. CÂU HỎI 5.1. Tại sao phải sử dụng acetic anhydride ở lượng dư? Nếu muốn sử dụng acetic anhydride ở lượng vừa đủ thì phải làm sao? 5.2. Sản phẩm tan trong nước tốt hay không? 5.3. Viết cơ chế phản ứng.

29

Bước 1.2 (sinh viên tự tính toán lượng KMnO4 cần dùng theo lượng Nacetyl-p-toluidine thu được ở bước 1.1)

ĐIỀU CHẾ p-ACETAMIDOBENZOIC ACID

1. NGUYÊN TẮC Dưới tác dụng của KMnO4, nhóm alkyl –R trên vòng benzene bị oxy hóa thành nhóm –COOH.

2. HÓA CHẤT  N-Acetyl-p-toluidine

:

g

 H2SO4 20%

:

ml

 KMnO4

:

g

 EtOH

:

ml

3. DỤNG CỤ  Becher 500 ml

: 1 cái

 Đũa khuấy

: 1 cái

 Becher 250 ml

: 2 cái

 Bình lọc áp suất kém

: 1 cái

 Becher 100 ml

: 2 cái

 Phễu Buchner

: 1 cái

30

4. THỰC HÀNH Thêm KMnO4 (cứ 1 g N-acetyl-p-toluidine thì thêm 1.8 g KMnO4) vào becher 500 ml có chứa N-acetyl-p-toluidine (sản phẩm thu được ở bước 1.1) và 200 ml nước. Hỗn hợp được khuấy và đun cách thủy trong 30 phút để hỗn hợp phản ứng chuyển sang màu nâu hoặc đen. Lọc áp suất kém để lấy dịch lọc. Nếu dịch lọc có màu tím thì thêm một ít EtOH và đun nhẹ để mất màu tím. Dung dịch lúc này sẽ là không màu hoặc có màu vàng nhạt. Làm lạnh và acid hóa dung dịch với dung dịch H2SO4 20% đến pH = 3–4. Lọc áp suất kém để thu lấy sản phẩm (không cần rửa sản phẩm). Sản phẩm là chất rắn màu trắng. Mp: 250-252 oC. Cân sản phẩm để tính hiệu suất phản ứng. Sinh viên kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng, dung môi giải ly CHCl3

5. CÂU HỎI 5.1. Tại sao phải làm lạnh dung dịch trước khi acid hóa bằng H2SO4 và trước khi lọc lấy sản phẩm? 5.2. Có thể chỉnh pH của hỗn hợp sau phản ứng đến pH  1 không? Tại sao? 5.3. Có thể rửa sản phẩm với nước không? Tại sao?

31

Bước 1.3 (sinh viên tự tính toán lượng HCl cần dùng theo lượng pacetamidobenzoic acid thu được ở bước 1.2)

ĐIỀU CHẾ p-AMINOBENZOIC ACID HYDROCHLORIDE

1. NGUYÊN TẮC Trong môi trường acid, amide sẽ bị nước thủy phân thành amine và carboxylic acid. Amine thu được ở dạng muối.

2. HÓA CHẤT  p-Acetamidobenzoic acid

:

 HCl đậm đặc (36%)

: 3 ml cho mỗi gram p-acetamidobenzoic acid

g

3. DỤNG CỤ  Bình cầu 100 ml nhám 29/32

: 1 cái

 Đũa khuấy

: 1 cái

 Becher 250 ml

: 2 cái

 Bình lọc áp suất kém

: 1 cái

 Becher 100 ml

: 2 cái

 Phễu Buchner

: 1 cái 32

4. THỰC HÀNH Thêm hỗn hợp HCl (36%) – H2O (tỉ lệ 1:1) vào bình cầu 100 ml có chứa p-acetamidobenzoic acid thu được ở bước 1.2. Ráp hệ thống đun hoàn lưu và hệ thống hấp thu khí HCl (bằng dung dịch NaOH) thoát ra khỏi hệ thống phản ứng. Hỗn hợp được đun sôi trong 60 phút thì để nguội đến nhiệt độ phòng, làm lạnh, và lọc áp suất kém để thu lấy sản phẩm rắn màu trắng. Mp: 186-187 oC. Cân sản phẩm để tính hiệu suất phản ứng. Sinh viên kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng, dung môi CHCl3 – MeOH (9:1) 5. CÂU HỎI 5.1. Viết cơ chế phản ứng 5.2. Có thể sử dụng HCl đậm đặc (36%) thay cho hỗn hợp HCl đậm đặc – H2O (1:1) không? 5.3. Trong phần điều chế này, có thể thay acid HCl bằng acid khác được không? Tại sao?

33

Bước 1.4

ĐIỀU CHẾ BENZOCAINE

1. NGUYÊN TẮC Hợp chất carboxylic acid phản ứng với alcol để tạo thành ester dưới sự hiện diện của xúc acid.

2. HÓA CHẤT  p-Aminobenzoic acid hydrochloride  Ethanol  H2SO4  Dung dịch Na2CO3 10%  CHCl3  MgSO4 khan

34

3. DỤNG CỤ  Bình cầu nhám 29/32

: 1 cái

 Đũa khuấy

: 1 cái

 Becher 250 ml

: 2 cái

 Bình lọc áp suất kém

: 1 cái

 Becher 100 ml

: 2 cái

 Phễu Buchner

: 1 cái

 Ống đong 10 ml

: 2 cái



100

ml

4. THỰC HÀNH Thêm 10 ml EtOH và 0.5 ml H2SO4 đậm đặc vào bình cầu 100 ml có chứa 1.25 g p-aminobenzoic acid hydrochloride (Nếu sinh viên có paminobenzoic acid hydrochloride ít hơn 1.25 g thì báo giảng viên hướng dẫn thực tập). Hỗn hợp được đun hoàn lưu trong 2 h, để nguội đến nhiệt độ phòng, và làm lạnh hỗn hợp phản ứng. Hỗn hợp được trung hòa với dung dịch Na2CO3 10% đến pH = 8. Trích hỗn hợp phản ứng với CHCl3 (3 x 20 ml), dịch trích được làm khan với Na2SO4 khan, lọc, loại dung môi ở áp suất kém để thu được sản phẩm thô. Sản phẩm thô được kết tinh lại bằng hỗn hợp EtOH – H2O hoặc diethyl ether để thu được sản phẩm là chất rắn màu trắng. Mp: 88-89 oC. Cân sản phẩm để tính hiệu suất phản ứng. Sinh viên kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng, dung môi CHCl3 – MeOH (9:1)

5. CÂU HỎI 5.1. Viết cơ chế phản ứng 5.2. Hãy đề nghị một phương pháp khác để điều chế benzocaine từ paminobenzoic acid hydrochloride

35

Bài 2 PHÂN LẬP CURCUMIN

1. MỤC ĐÍCH Bài thực tập này nhằm giới thiệu với sinh viên kỹ thuật cô lập hợp chất hữu cơ từ những nguồn nguyên liệu có sẵn. Sinh viên sẽ cô lập curcumin từ củ nghệ bằng kỹ thuật đun hoàn lưu (trích nóng), kết tinh lại, sắc ký lớp mỏng, và sắc ký cột.

2. TỔNG QUAN

Hoạt chất chính trong củ nghệ là (E, E)-1,7-bis(hydroxy-3methoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dione với tên thương mại là curcumin (1). Curcumin chiếm khoảng 1,5-2% khối lượng của củ nghệ. Cấu trúc của nó được xác định vào năm 1910 và nó là hợp chất thuộc nhóm diarylheptanoid đầu tiên được biết đến. Curcumin đã từng được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Nhóm hợp chất diarylheptanoid, nhóm hợp chất có mạch chính là chuỗi 7 carbon và hai đầu có hai nhân hương phương, có nhiều dược tính hữu ích. Curcumin được công bố có hoạt tính chống ung thư.

3. HÓA CHẤT  Bột nghệ

 MeOH

 CH2Cl2

 Flash silica gel 220-440 mesh

 Hexane

 TLC silica gel 60 F254

36

4. DỤNG CỤ  Bình cầu nhám 29/32

: 3 cái

 Đũa khuấy

: 1 cái

 Becher 500 ml

: 1 cái

 Muỗng inox

: 2 cái

 Becher 250 ml

: 4 cái

 Bình lóng 125 ml

: 1 cái

 Becher 100 ml

: 4 cái

 Bình lọc áp suất kém

: 1 cái

 Ống đong 10 ml

: 1 cái

 Phễu Buchner

: 1 cái

100

ml

5. THỰC HÀNH Bình cầu 100 ml có chứa 20 g bột nghệ được thêm vào 50 ml acetone và được đun hoàn lưu trong 1 h. Hỗn hợp được lọc áp suất kém, và dịch lọc được loại dung môi ở áp suất kém thu được sản phẩm thô có dạng dầu có màu vàng hơi đỏ. Dầu này được khuấy với 20 ml hexane và lọc áp suất kém để thu được chất rắn (khoảng 0.57 g). Kết quả SKLM cho thấy chất rắn này là hỗn hợp của 3 chất với Rf lần lượt là 0.49; 0.22; 0.085 khi sử dụng hệ dung ly là CHCl3-MeOH (97:3). Vết có Rf lớn nhất chính là curcumin. Giữ lại một lượng nhỏ (3 mg) curcumin để làm mẫu. Chất rắn trên được hòa tan trong một lượng nhỏ CHCl3-MeOH (1% v/v) và được tiến hành sắc ký cột với 30 g silica gel sử dụng hệ dung ly là CHCl3-MeOH (1% v/v). Những phân đoạn thu được được kiểm tra bằng SKLM. Những phân đoạn có chứa curcumin được gộp chung lại, loại dung môi ở áp suất kém thu được curcumin là chất rắn màu vàng (khoảng 0.16 g). Cân khối lượng để tính hiệu suất cô lập.

5. CÂU HỎI 5.1. Vẽ sơ đồ ly trích

37